纯碱行业：实现能耗目标的四大依据

文/郁 红

纯碱行业：实现能耗目标的四大依据

文/郁 红

“十一五”以来，我国纯碱行业增势强劲。但作为高耗能行业，纯碱行业的能源消费占到了我国化学工业能源消费总量的2%，发展中面临的资源和环境压力不断加大。为协助纯碱行业实现节能减排，石油和化学工业规划院在《重点化工行业节能减排规划研究（初稿）》中提出，如果我国现有纯碱产能全部参照国内或国际最先进水平，预计“十二五”末期，氨碱法纯碱单位产品的平均能耗约为366 千克标煤/吨（电力折标系数取值为330克标煤/千瓦时），联碱纯碱单位产品的平均能耗约为270千克标煤/吨，氨碱法综合能耗先进值为≤350千克标煤/吨，联碱法为≤255千克标煤/吨，全行业最大节能减排潜力为节约90万吨标煤、减排234万吨CO2，氨碱法纯碱单位产品的废水排放量不超过10 立方米，联碱纯碱单位产品的废水不超过3立方米。那么，规划院制订这些目标的依据是什么呢？应如何实现？笔者对相关负责人进行了采访。

依据一：纯碱行业结构特点

据负责编制《重点化工行业节能减排规划研究（初稿）》中纯碱部分的规划院高级工程师尚健壮介绍，我们编制的这项规划，首先依据的是国内纯碱企业的原料、技术及企业结构特点。我国氨碱法主要原料是原盐、石灰石和焦炭（或白煤）；联碱法主要原料是盐、液氨和二氧化碳，通常联碱企业有合成氨装置，合成氨脱除的二氧化碳供纯碱生产。从目前国内两种工艺路线企业的消耗水平看，氨碱法和联碱法的氨耗平均水平分别为4.0千克和352千克，氨耗先进水平分别为3.2千克和340千克。

从技术结构上看，进入2009年，国内纯碱生产工艺朝着更加多元化的方向发展。联碱装置具有盐利用率高、污染少、能耗低等优点，但需配套建设合成氨系统，一次性投资较大，联产氯化铵又易受农业生产和复合肥行业发展的制约；产能扩张主要集中在老厂扩能改造和搬迁，新建装置主要集中在西南地区。氨碱装置建设规模大、产品质量高，但需要丰富的原盐、石灰石、焦炭、水等资源供应，且要排放大量废渣、废液，因此扩能和新建装置主要集中在西北等相关资源丰富且具有荒滩或有排污条件的地方。天然碱装置则集中在河南等地的天然碱资源区，具有高质量、低成本优势，具备规模化生产条件，近年来保持较快的发展势头，但受资源限制，进一步大规模扩产的可能性不大。

从2005年到2011年不同生产工艺产能所占比例变化趋势来看，氨碱产能从2005年占纯碱总产能的51.60%下降到了2011年的44.28%；联碱产能占比从42.62%上升到了48.30%；天然碱占比从5.78%提高到了7.42%。

我国纯碱工业技术装备相对先进，部分企业工艺技术水平已经接近世界先进水平，但由于纯碱企业数量多，平均技术水平距离世界先进水平还有一定差距。近年来纯碱企业在老装置改造、搬迁和新装置建设过程中，大量采用了我国自行研制开发的新工艺、新技术和新设备，同时引进了部分先进的技术和设备，使我国纯碱企业的技术与装备水平有了较大幅度的提高。大型碱厂的技术装备水平朝着先进、大型、高效和节能的方向前进了一大步，接近了世界先进水平。除此之外，我国独立设计制造的自身返碱煅烧炉、自然循环外冷碳化塔等均为独具风格的大型设备。我国先后还组织过几次技术设备成套出口，从而在世界上拥有自己鲜明的特色。

从企业结构上分析，我国主要大型纯碱企业集中在渤海湾周围，基本都靠近大型盐场，能够满足大型纯碱装置需要的原盐和水资源供应。西北地区青海碱业公司和西南和邦集团纯碱装置投产后，生产重心向西转移，地域产业特色形成。2000年，我国纯碱行业年产量超过50万吨的企业只有6家，企业规模小而且分散；2011年，纯碱企业数量虽然没有明显变化，但各家企业规模显著提高，纯碱年产量超过50万吨的企业已达13家。

依据二：纯碱行业能耗现状

尚健壮谈到，“十一五”期间，我国纯碱行业节能减排成效显著，单位产品能耗大幅度下降，主要措施包括产业结构调整、关键技术升级、加强环保治理等。这为他们制定“十二五”末的纯碱行业能耗指标提供了可靠的依据。

首先，“十一五”期间，国内新增纯碱产能达1020万吨，基本为国内国际领先技术，同时部分落后产能得到淘汰和退出，提升了全行业的资源能源综合利用水平。我国主要大型纯碱企业集中在渤海湾周围，靠近大型盐场，能够满足大型纯碱装置需要的原盐和水资源供应。西北地区青海碱业公司和西南和邦集团纯碱装置投产后，生产重心向西转移，地域产业特色形成。

其次，关键技术实现升级。国内自主研究开发的重大技术和设备有：变换气制碱工艺、自然循环外冷式碳化塔、联碱二过程采用液氨直冷和逆料流程、自身返碱煅烧炉、固相水合法及液相水合法重质纯碱技术和设备、石灰纯碱法精制盐水及内冷吸氨塔等。引进的重要技术和设备包括真空蒸馏技术和新型蒸吸工艺和设备、筛板碳化塔、重碱二次分离技术和设备、挤压法重质纯碱技术和设备、大型固相水合机、重质纯碱煅烧/冷却炉等。纯碱设备逐步实现了大型化。DCS生产控制系统的研究和推广和自动包装机的日益普及，使企业生产自动化水平大幅度提高。

再次，加强末端治理。近年来全行业把节能降耗、“三废”资源化利用、环境保护作为关系自身生存和发展的大事来抓，大力推进清洁生产，发展循环经济，积极推广联碱生产污水零排放、氨碱生产废水超低排放、废固综合利用等多项减排技术，取得了很好的效果，生产过程产生的“三废”基本做到了有效回收和利用。2011年全国纯碱行业在产能、产量都有较大增加的情况下氨氮排放量比2006年下降了30.4%，COD排放量比2006年下降28.6%，废水排放量比2005年下降35%。

2011年我国氨碱法综合能耗平均值为432千克标煤/吨，联碱法综合能耗平均值为293千克标煤/吨。较2006年全行业平均单耗分别下降约17%和15%，全国纯碱生产节能共计108万吨标煤，减排CO2为283万吨。相比2006年，2011年纯碱行业主要污染物排放减排幅度分别为废水35%；氨氮30.4%；COD28.6%。

从单位产品综合能耗分析，氨碱法纯碱装置单位产品综合能耗基本水平为0.432 吨标煤；联碱法装置能耗为0.293 吨标煤。我国纯碱行业年综合能耗约为744万吨标煤，一吨标煤估计排放二氧化碳为2.62吨，则纯碱行业约排放二氧化碳1950万吨。

由于二氧化碳是纯碱生产的主要原料之一。目前联碱法纯碱生产中二氧化碳来源主要是合成氨装置脱碳工序，可认为纯碱装置是合成氨装置的碳减排工段，以2011年我国联碱法纯碱产量1080万吨计算（不考虑增量），则年可利用二氧化碳450万吨。

目前，国内氨碱法纯碱的二氧化碳原料，由石灰石在窑炉中煅烧分解获得，同时利用煅烧后氧化钙提供蒸氨工段所需Ca（OH）2。电石渣浆是电石水解后的副产品，其主要成分是Ca（OH）2，另外含有少量的乙炔气体和Mg（OH）2及未反应完全的碳化钙等。使用电石渣浆中的Ca（OH）2补充到灰乳中，在一定程度上可降低石灰窑能耗和原料消耗，同时减少了电石渣的污染。以行业内15%氨碱法装置采用煤化工行业提供CO2，电石渣提供蒸氨Ca（OH）2模式生产纯碱，以2011年我国氨碱法纯碱产量990万吨计算（不考虑增量），则年可利用二氧化碳65万吨。

依据三：推广技术前景分析

纯碱生产过程消耗能源，因此，节能减排技术一直是纯碱行业极为关注的内容，纯碱行业内的一些清洁生产推广技术的前景分析也成为节能减排指标制定的重点参考。据了解，目前行业内的清洁生产推广技术包括：白泥用于锅炉烟气脱硫技术、联碱不冷碳化技术、回收烟道气技术、干法蒸馏技术及外冷变换气制碱技术，均为企业自主研发或联合研发。其中，白泥用于锅炉烟气脱硫技术适用于氨碱企业及与氨碱企业距离较近的企业燃煤锅炉烟气脱硫，实现白泥—SO2双向治理，从前景上分析，可节省氧化钙、氧化镁、纯碱等资源；脱硫效率90%以上，可应用于锅炉烟道气和含二氧化硫废气的脱硫工程中；60万吨/年纯碱产量产生30万～35万吨湿碱渣，全部用于脱硫可减排二氧化硫约6.4万吨。

联碱不冷碳化技术，用于联碱法制碱工程项目中的碳化工序，通过不冷碳化工艺专利技术，替代了传统碳化塔生产过程中必须使用的冷却水箱，实现不冷碳化。该技术减少了重碱水分，节省了煅烧蒸汽消耗。对于60万吨/年的联碱企业来说，与外冷碳化联碱工艺相比，不仅可减少4000万元投资，每年节约1.3万吨标煤，还可以实现废水零排放。

回收烟道气技术则采用变压吸附工艺，回收锅炉烟道气CO2用于生产纯碱。该技术可使以天然气为原料的联碱厂取消石灰窑；氨碱厂可减少石灰石用量，从而节约能源和资源，减少CO2排放。以年产15万吨合成氨、35万吨纯碱、3万吨碳铵计算，煅烧纯碱，锅炉每年产生100%CO2气约12万吨，每年可减少CO2气排放约5.3万吨、减少石灰石消耗7.9万吨、减少白煤消耗约1.15万。

而干法蒸馏技术则在氨碱法纯碱制造蒸馏回收氨的工艺操作中，直接以生石灰粉来分解结合氨，回收了制备石灰乳时生石灰和水的反应热用于蒸馏，同时减少了蒸馏废液当量。可节省蒸汽消耗约0.4吨/吨碱；回收利用约7万吨焦/吨碱的反应热，减少约13万吨焦/吨碱的废液热损失；还可比其它氨碱企业减少废水排放量2立方米/吨碱。

此外，适用于联碱企业的外冷变换气制碱技术可以根治联碱废水排放，真正实现废水零排放。以30万吨/年联碱厂为例，可减少煮塔洗水量4900立方米/年，减少运行电耗5千瓦时/吨碱。

“若‘十二五’期间以上技术能够在纯碱行业内大力推广开来，则十分有助于节能减排目标的实现。”尚健壮表示。

依据四：政策措施建议跟进

尽管“十一五”以来我国纯碱行业平均综合能耗已有不同程度的降低，但是不同企业的单位产品能耗目前存在很大差距，要实现“十二五”末的节能减排目标还有一段艰难的路要走。究其原因，不仅有原料结构的问题，有企业节能意识的问题，更有监管缺失的问题。因此，要更好地挖掘纯碱行业的节能潜力，实现“十二五”末的节能减排指标，还要依据国家的产业政策及其分解落实，以及一些措施的跟进。

据尚健壮介绍，为完成《重点化工行业节能减排规划研究（初稿）》提出的节能减排目标，规划院提出了相关的政策建议。

首先，完善行业准入机制。据了解，《纯碱行业准入条件》已于2010年5月由工信部发布，但是准入条件的落实情况并不理想。因此，规划院建议严格市场准入，加强新建项目的审批管理，提高新建项目的准入门槛，严禁盲目建设。按“优化存量、节约能（资）源、总量平衡”的原则，制订合纯碱准入条件，控制纯碱产能过快增长。

其次，完善标准体系。节能减排除采用先进的技术装备外，建立先进的能源管理体系，是一个企业制度化、常态化并能取得节能减排成效的重要标志。合同能源管理（简称EMCO）。EMCO服务的客户不需承担节能实施的资金、技术及风险，并且可更快地降低能源成本，获得实施节能后带来的收益，并可获取EMCO提供的设备。纯碱企业可以通过利用“合同能源管理”机制，在零投资和保证节能效果的基础上，获得更加专业和科学的节能方式。

再次，推进行业技术进步。纯碱工业在我国已经具有90年的发展历史，是我国化学工业的摇篮。在纯碱行业内部以及相关科研及设计单位、设备企业形成了一大批具有优势鲜明、协调发展的科技人员，应积极促进国家纯碱行业研究机构的建立，实现产学研的有机结合，集中优势，增强纯碱行业集成创新能力。同时加强行业内纯碱生产企业的交流与学习，包括技术、管理、环保和安全等方面，加快中国纯碱生产的先进技术在行业内的推广和应用。

我国纯碱企业在装置自动化水平、劳动生产率、企业管理制度等方面与国外先进水平仍有较大的差距。可通过引进先进技术和设备等不同途径，获得先进技术、设备及管理理念，推动我国纯碱行业技术的进步。

此外，还应落实节能环保措施，促进循环经济发展。淘汰落后产能是节能减排的重要手段，也是实现节能减排的必由之路。氨碱法生产能力30万吨/年以下，联碱法生产能力20万吨/年以下规模的企业，应通过关停并转等手段，形成我国纯碱行业以大型企业为主的格局。加快推出《纯碱工业水污染物排放标准》，完善相关法律法规和管理制度，确定纯碱行业“三废”治理目标。建立纯碱工业绿色产品链，对于符合我国纯碱工业发展的 “三废”治理项目给予贴息贷款、减免税收等优惠政策。通过实行税费政策等“经济杠杆”政策措施，实现“节能减排”目标。

尚健壮同时提出，除以上建议外，行业节能减排还应关注以下几点：

一方面要鼓励“精料”生产，从源头控制。造成企业能耗较高的原因之一是我国氨碱法工厂所用的原燃料质量太差，石灰石、原盐、白煤、焦炭，不仅含杂质多，且粒度不合要求，夹带大量细粉，使动力设备的无用功增加。实行精料政策，以石灰石为突破口，对成份、粒度进行严格控制，有利于减少动力设备无用功，保持工艺指标的先进性，减少能量消耗。

另一方面，要以优势产能替代落后产能。目前我国纯碱企业低于20万吨/年的产能总计约为400万吨/年，产能退出以40%计算，退出160万吨落后产能，到2015年，优势产能替代落后产能可节能约30万吨标煤，减排CO2约78万吨。

还要抓好末端治理和管理节能。2010年，国家认证认可监督管理委员会正式启动能源管理体系认证的试点工作，对于“十二五”期间纯碱行业节能减排工作将有较好的促进作用。预计至2015年通过技术进步，实现节能目标约5万吨标煤，可减排CO2约13万吨。