合成氨单位产品综合能耗计算方法简述

2012-11-17林玲

中国科技信息 2012年17期

关键词：合成氨液氨氨水

林玲

1 福建省计量科学研究院，福建福州 350003

2 国家城市能源计量中心（福建），福建福州 350003

合成氨单位产品综合能耗计算方法简述

林玲1，2

1 福建省计量科学研究院，福建福州 350003

2 国家城市能源计量中心（福建），福建福州 350003

本文围绕GB21344 着重讨论了合成氨产量的计算方法和单位产品能耗的计算方法。

合成氨；单位产品能耗

前言

氨是最为重要的基础化工产品之一，其产量居各种化工产品的首位；同时也是能源消耗的大户，世界上大约有10%的能源用于生产合成氨。能源不仅是合成氨生产的动力，也是它的原料。从目前我国合成氨工业的实际能耗分析，降低合成氨产品单耗势在必行[2]。节能降耗计量先行，计量为节能减排提供必要的技术支撑，是节能减排的基础，以下围绕合成氨单位产品综合能耗计算方法展开讨论。

1 合成氨产量计算方法

1.1 仪表计量

用仪表计量液氨产量时，液氨必须经过中间槽减压解析液氨中溶解的气体，并要进行温度压力补偿，以保证准确计量。但是据调研，目前国内各氨厂均反映液氨流量计不准确，故大多数情况下都采用下面的第2种方法计算合成氨产量。

图1、氨计量计在工艺管道上的安装位置示意图[1]

1.1.1 总氨表装在氨库前（如图1）

合成氨产量（吨）=总氨表的表记值+吹出、解析、弛放气回收的氨量

合成塔吹出气

目前回收排放其中氨的方法，有冷凝法和水吸收法两种。冷凝法是将排放气在氨冷器中冷却到一定的温度，使氨冷凝成液氨，经分离得到回收。水吸收法是用水吸收排放气中的氨，使氨含量降到0.5%以下，同时生成氨水。据调研，目前氨厂一般采用高压氨洗涤回收方法，氨计量要根据氨水量和氨水浓度计算。

中间槽解析气

在液氨槽后安装中间槽为了稳定液氨流量并进一步分离气氨。解析气回收的氨量可以根据进解析的氨水及浓度、出解析的氨水及浓度计算得到。

氨罐弛放气

据调研，氨罐弛放气的氨回收基本有两种方法:1）等压氨回收工艺；2）无动力氨回收工艺。采用第1种方法回收的氨量根据氨水的量和浓度计算得到。采用第2中方法（如图2）回收的氨量可以在气氨（产品）出口前加装流量计进行计量。

图2 氨回收工艺流程

1.1.2 总氨表装在氨库后

合成氨产量（吨）=总氨表的表记值+自用氨量+商品液氨量+吹出、解析、驰放气回收氨量+（氨罐期末库存-氨罐期初库存）

1.1.3 以各用户的氨计量分表之和作为氨产量

合成氨产量（吨）=各用户氨计量分表之和（包括自用氨和商品液氨的表记值+吹出、解析、驰放气回收氨量）

1.2 以最终含氮产品计算合成氨产量

以最终含氮产品核算合成氨产量时，碳酸氢铵、硝酸铵、硫酸铵、氯化铵、尿素等各种固体化肥以及浓硝酸的氨利用率规定为90%；氨水的氨利用率为95%。

合成氨产量（吨）=商品液氨量（吨）+[折含氮100%的合格固体化肥（吨）+折含氮100%的不合格固体化肥（吨）]×1.35098+[折含氮100%的合格氨水（吨）+折含氮100%的不合格氨水（吨）]×1.05263+自用氨量（吨）+[氨罐期末库存（吨）-氨罐期初库存（吨）]

式中:1.35098=1/0.82245×90%0.82245是氨的理论含氮量

1.05263 =1 /95 %

商品液氨量以装瓶或装车量为准。

氨水折氨量包括直接用合成塔吹出气、中间槽解析气、氨罐驰放气回收生产的合格农业氨水和工业氨水，还包括10%以上而且已销售的不合格氨水；但不包括铜洗、脱硫、回收的氨水、碳化清洗塔及回收塔出来的氨水，也不包括铜洗和脱硫自用氨水，及排放掉的合格或不合格的氨水。

自用氨量:当各用户均有氨计量表时，自用氨量以表记值为准；当各用户无表计量时，对自用氨规定及计算公式[3]如下:

铜洗自用氨量（吨）=合成氨产量×0.4%

碱洗改氨洗自用氨量（吨）=合成氨产量×0.5%

脱硫自用氨量（吨）=合成氨产量×1%

1.3 用多种原料生产合成氨时，氨产量的确定

某种原料生产的合成氨产量=合成氨总产量×[（某种原料产气量×有效气体成分%）/∑各种原料产气量×有效气体成分%]

2 单位合成氨综合能耗

2.1 单位合成氨耗标准原料煤

单位合成氨耗标准原料煤（千克/吨）=1000×合成氨耗标准原料煤总量（吨）/合成氨产量（吨）

其中，合成氨耗标准原料煤总量（吨）=各批[原料煤实物量×应用基低位发热值/7000]之和（吨）

原料煤实物量=投入造气炉的煤（无烟块煤、焦炭、型球、烟煤、褐煤等）-入炉前筛出的粉煤（焦）、煤矸石

应用基低位发热值=氧弹仪测得高位发热值-燃烧产生的蒸汽量×蒸汽凝结热

合成氨联产甲醇的企业，氨与粗甲醇（折100%甲醇）单位产品消耗原料的比，按1:1.06分摊公用的原料。

2.2 单位合成氨耗标准燃料煤

单位合成氨耗标准燃料煤（千克/吨）=1000×合成氨耗标准燃料煤总量（千克）/合成氨产量（吨）

其中，合成氨耗标准燃料煤总量（吨）=各批[燃料煤实物量×应用基低位发热值/7000]之和（吨）

燃料煤实物量=实际投入锅炉的燃料煤-造气炉返炭（返焦）-锅炉炉渣

合成氨联产甲醇企业，单位产品合成氨耗燃料煤与单位产品粗甲醇（100%）耗燃料煤的比安1:1.06分摊公共燃料煤消耗。

外购蒸汽按购入蒸汽的焓值折标准煤，不考虑锅炉效率。

2.3 单位合成氨耗电

单位合成氨耗电=10000×合成氨耗电总量（万千瓦时）/合成氨产量（吨）

合成氨耗电总量是指合成氨生产系统和辅助、附属生产系统消耗电量及界区内损失的电量。

2.3.1 合成氨生产系统耗电

合成氨生产系统耗电是指从原料开始至液氨进氨库所消耗的全部电量，包括:原料场、库运料（煤、焦、油、气）、预处理[原料煤破碎（制煤粉、制水煤浆）、型煤（制煤球、煤棒）等、造气、净化、压缩、氨合成、冰机[包括氨合成冷冻分离用电和制液氨用电（如为尿素等耗氨产品和商品液氨增开的冰机用电）]、氨库以及辅助锅炉各工序用电；计划中修、小修和事故停修的作业用电（如起重、电焊）以及因检修（含大修）引起的开停车过程点火、烘炉、升温、热备用、置换等消耗的电量。

2.3.2 合成氨辅助、附属生产系统消耗电量

合成氨辅助、附属生产系统消耗电量包括:合成氨消耗的各种载能工质（如一次水、循环水、化学软水、除氧水、氧气、氮气、压缩空气等）的制备、提取、运输所消耗的实际电量；合成氨生产过程中三废处理的耗电量（硫黄回收、油回收、污水处理等）；自备锅炉耗电（如引风机、鼓风机、送水，冷却循环水泵等用电）；机、电、仪修和金加工等工序以及车间照明、通风、降温、车间办公室耗电，按实际承担合成氨生产系统的维修和加工的工时合理分摊用电量。

2.3.3 合成氨联产企业耗电分摊

合成氨联产甲醇企业，按单位合成氨耗电与单位粗甲醇（100%）耗电比按1:0.8分摊公共电耗量。

合成氨耗电总量=氨醇耗电总量×[合成氨产量/0.8×粗甲醇（折100%）产量+合成氨产量）]

合成氨热电联产企业:（1）热电系统全部用合成氨余热、余压发电时，其发电量称为全余热发电量。合成氨的用电量不扣减全余热发电量，其发电量计入合成氨输出能源，并用文字说明；（2）热电系统全部或部分利用外购燃料煤发电时，热点系统独立核算，合成氨的用电量也不扣减子发电量，用于热电联产的合成氨余热、余压的热量，计入合成氨输出能源。

合成氨联产碳铵企业的碳铵工段（属合成氨的脱碳过程）耗电应全部计入合成氨耗电。

合成氨联产纯碱企业采用浓气制碱工艺时，与合成氨系统相对独立的，不存在电耗的分摊，变换气制碱工艺的重碱工段电耗应全部计入碱生产的电耗。

2.4 单位合成氨耗天然气

单位合成氨耗天然气（标准立方米/吨）=10000×合成氨消耗天然气总量（万标准立方米）/合成氨产量（吨）

合成氨耗天然气总量包括制气用的天然气、加热转化炉管和辅助锅炉用天然气，还包括合成氨正常生产及开工时蒸汽锅炉使用的天然气。

2.5 单位合成氨输出能源

合成氨输出能源是指合成氨系统向界外输出的，供其它产品或装置使用的能源。

2.5.1 合成氨吹出气、弛放气、解析气作为能源（原料、燃料）供其它产品或装置使用的（包括作为民用燃料气使用的）计入输出能源，并按实测燃料气组成成分计算热值

2.5.2 合成氨系统输出的物料（造气排出的炉渣、干灰、湿灰和锅炉排出的炉渣等）作为能源供其它产品或装置使用的（如制蜂窝煤、煤球、烧制砖瓦，作热电厂燃料等）按实测低位发热值折标准煤计入合成氨输出能源

2.5.3 自备电厂全部利用合成氨系统余热（含自产的炉渣、废气、热水）、余压发电、产汽时（不掺烧其它外购燃料），其外供蒸汽和外供电量分别折标准煤计入合成氨输出能源

2.5.4 利用合成氨生产中的余热来预热物料（或生产水），供其它产品或装置使用的（按回收热能量）Q=D×C×（T出-T入）

2.5.5 合成氨系统外送冷凝液（热水）供其它产品或用户使用的（包括用于生活目的），可作为输出能源按其利用热量从综合能耗中扣除（向外输送冷凝液或热水所耗用的电力也应扣除）Q=W×（T出-T环）