芷江化肥工业有限公司造气、锅炉工段节能减排技改情况分析

补乐平

（湖南省芷江县环境保护局，湖南 芷江419100）

1 引言

芷江化肥工业有限公司（以下简称“公司”）始建于1978年，位于湖南省芷江县城河西，最初设计能力3000t合成氨／年，经过2005年改制和多次的技术改造，现已是50000t合成氨／年的生产能力，通过造气工段余热回收，减少锅炉工段能源消耗和污染物的排放，该公司实现了蒸汽自给能力的重大突破，主要是实现两煤变一煤（即造气用原料煤和生产蒸汽锅炉用煤两煤，减少到只用原料煤生产原料气），通过对造气工段产生的污染物进行治理，公司完成了国家“十一五”节能和环保减排目标任务［1］。

公司现有固定资产近5000万元，年销售收入1.25亿元，有生产设备158台套，每年耗煤（主要是原料煤）55000余t，用电3800万kW·h。每年排放工业废水520万t，占该县工业废水排放量的85%以上，造气工段有废水处理设施1套，每年产生粉煤灰超过2万t，处置利用率95%，主要用作建筑材料，年创收益24万元。

2 公司造气、锅炉工段技改前概况

2.1 锅炉工段技改前

该工段改造前有10t蒸汽／h沸腾锅炉1套，每天24h生产，产生的水蒸汽主要供给公司其他工段使用，现使用20余年，使用年限久，锅炉老化严重，产气量达不到要求，影响合成氨生产。该工段余热主要产生于排放的烟气中，除加热锅炉用水外，余下的热量温度不高，利用价值低，因此，该工段余热弃之不用。

该工段每年消耗燃料煤近15000t，电108万kW，环保设施有水膜除尘，投资12万余元，主要是消烟除尘、脱硫，经长期运转，到2005年末，脱硫、除尘效果差，稳定达标困难，由于是湿法除尘，每天排除尘废水达30t，污染水环境。

该工段污染排放情况分析：主要污染物是废气。根据资料表明，在锅炉工段每燃烧1t煤，SO2平均排放170kg、NO2排放1.4kg、H2S排放 0.5kg、烟尘排放11kg［2］。依据系数折算，该工段每年SO2排放2550t，NO2排放21t，H2S排放7.5t，烟尘排放165t。锅炉烟囱废气实际监测结果表明SO2、烟尘等污染物排放浓度和排放量均超过国家标准（表1）。

表1 2005年化肥厂锅炉废气监测统计

主要污染物烟尘实际年排327.6t，SO2实际年排1305.1t，同理论值相比，烟尘多排162.6t，排放浓度超标6.7倍，除尘效果差；SO2监测浓度值超5.6倍，设施脱硫效果差。

2.2 造气工段技改前

技改前，该工段有Φ2400的造气炉4台套，造气工段产生的半水煤气，作为以煤为原料的化肥已生产的重要原料，是化肥生产过程中必不可少的环节，该工段虽然经过多次技改，余热回收利用不大。

能源利用情况：主要是产气用的原料煤，属无烟煤的一种，含硫量低（小于1%），每天需原料煤140t，用水量6300t／d，用电量8000kW·h／d。技改前余热利用不高，能耗浪费严重，因此，该工段余热利用是节能降耗的主要目的。

环境保护情况：主要污染源有风机、大功率电机产生的噪声，声源最高值达125dB；在以煤为原料的造气吹风气中，主要污染物有SO2和CO，根据原料煤的不同，其含硫量不同，一般每合成1t氨，所排放的吹风气中SO2的含量有1～2.5kg，CO为240～300kg［3］，还产生大量废水，经测算，每天排造气废水3200t，废水中主要含有悬浮物（粉煤灰）、COD、氨氮等对环境有影响的污染物。

治理情况：废气方面，该工段废气中的SO2，由于原料煤中硫含量低，排入大气中的SO2未超标，未作处理排入环境大气中，对于CO污染物，加入空气进行燃烧，排放到大气中CO浓度含量不高［3］。废水方面，由于废水中污染物的含量高，特别是温度比较高，生化处理困难，对废水的处理，主要是多级沉淀，该公司花费40多万元，建1000m2的沉淀池，但废水中污染物难以达标，影响地表水水质安全。实际废水监测情况见表2。

表2 2008年芷江化肥厂监测统计

资料分析表明，废气污染物排放量较少，由于工厂布局较合理，噪声厂界外基本达标。在半水煤气制造过程中，还产生大量的废渣，炉渣是化肥厂造气过程中产生的副产品，炉渣中含有25%左右［4］的碳，它是以无定型碳的形式存在，由于废渣利用价值高，基本不外排，对环境影响有限。主是废水排放超标，COD年排1980t，氨氮年排1279.2t，悬浮物年排1144t，影响环境。因此，该工段主要是废水污染。

3 公司技改后现状分析

3.1 能源现状

造气工段和锅炉工段对于节能减排来说，主要是在节能的同时，减少污染物的排放，锅炉余热利用价值不高，设备老化严重，影响生产，同时锅炉耗煤量大，有废气和废水污染物排出，为节能减排，技改后，现锅炉工段已停运，主要由造气工段余热回收产生的蒸汽供给其他工段使用。造气工段的余热回收是化肥厂合成氨节能和环保减排的主要环节［5］。锅炉工段能源消耗分析见表3。

表3 锅炉工段能源消耗

改造后，由于造气工段的余热利用完善，能完全满足原锅炉工段的产气量。锅炉工段现已停止运行，每年节约用电近108万kW·h，节约锅炉燃料煤15000t，节约用电占化肥厂总量的2.9%，节约用煤占总量的21.4%。造气工段能源消耗分析见表4。

表4 造气工段能源消耗

造气工段能耗与技改前相比，节约能源997.4t标煤，原因是造气工段采取新工艺后，为便于余热回收和生产供气的需要，在原工段增加了1台大功率的造气炉，其用电量和用煤量均比原工段增加，但积极开展余热利用等节能新工艺，回收废热每天产生240t热蒸气，相当于每年回收10674.7t标煤，扣除增加的能耗，节约能源997.4t标煤，相当于公司用煤总量的1.5%。因此，造气工段是合成氨生产能耗最高、余热最多的岗位。努力降低煤气生产的原料、蒸汽和用电消耗，切实做好余热回收利用工作，是降低合成氨综合能耗和生产成本的有效途径［6］。

3.2 环保减排

3.2.1 废气减排

经技改后，锅炉工段停止运转，不再有污染物排放，每年SO2减排1305.4t，占公司SO2总量（1393.56t）的93.7%；烟尘减排327.6t，占公司烟尘总量（377.6t）的86.8%，同时废气减少排放30336.48万标 m3／年。造气工段废气排放量有所增加，但经余热利用和节能减排，SO2、氮氧化物均有减少，年排放量仅79.3t和21t，造气炉烟囱的排气林格曼黑度同技改前相比均≤1.0级。废气排放达标，技改后效果明显好于改前见表5。

表5 废气污染物前后对比

3.2.2 废水减排

锅炉、造气技改前排出废水4500t／d，主要污染物为COD、氨氮、悬浮物；改造后，循环水利用提高，利用率达80%，减少了造气工段废水排放，现排放废水3820t／d，年少排废水20.4万t，主要污染物排放量减少。具体措施是锅炉拆除烟尘水膜除尘设备，每天废水少排放30t，每年减少9000t。污染物COD、氨氮，特别是悬浮物减少量较大。造气工段的废水经过沉淀和生化处理后，能稳定达标排放，减排的污染物主要是COD、悬浮物，其中悬浮物去除率达95%，COD达50%，公司COD由技改前1980t／年减少到现在的188t／年，减排达90.5%，其他污染指标的排放均达到国家排放标准。

3.3 经济效益、社会效益

3.3.1 经济效益

公司经过技改，主要是造气工段节能降耗和环保减排效果明显。具体分析如下：锅炉工段技改前燃煤、水、电、除尘等年费用平均为955.8万元，其中每年耗煤15000t，电108万kW·h。每小时供10t蒸汽给其他工段使用。技改后，锅炉工段费用为零，节约955.8万元。造气工段主要利用回收的余热代替原锅炉工段产气给其他工段使用。到目前为止，该工段产气量为20000m3／h，利用余热每小时产10t蒸汽，其蒸汽压力达到后续工段工作要求。以每t蒸汽143.86元（该公司提供数据）全年300d计，创新价值1035.8万元。以每吨合成氨2500元计，每年多产合成氨4143.2t。以每年产氨50000t计，降低成本207.16元／t氨（未扣除设备折旧等因素）。

3.3.2 社会效益

公司周边环境空气质量明显好转，主要指标SO2、总悬浮颗粒物同技改前相比均下降，排入舞水河芷江段的污染物减少，对于稳定芷江县城空气质量和减轻对地表水水质的污染有着重要意义。由于公司周边环境质量改善，原每年3～5起污染纠纷，现减少到基本为零起的污染事件，对创和谐社会、保持社会稳定也作出了重要贡献。

公司是耗能大户，原耗煤量占该县用煤量的50%以上，现降到20%，同时节电、节水有利于芷江经济的发展，为芷江县的环保减排和循环经济作出了较大贡献。由于污染物排放量减少，为芷江生态旅游创造了良好的环境，促进了芷江县旅游事业的发展，在芷江县的工业企业中起到了节能和环保减排的带斗作用。

4 结语

通过技改，公司在节能方面取得明显成就。每年节约燃料煤1.5万t，锅炉用电108万kW·h。造气余热利用折标煤10674.7t／年，除去增加的能耗9677.3t／年，节约997.4t标煤，3项合计节约折标煤每年约1.2万t，占公司总能耗17.9%。

通过技改，达到了环保减排目的。废气污染物SO2减少排放1384.7t／年，减排99.4%；NOx减少排放347.3t／年，减排99.2%；烟尘减少排放327.6t／年，减排86.8%；减少废气排放30336.48万标 m3／年。废水减少20.4万t，废水中主要污染物COD由技改前1980t／年减排至188t／年，减排90.5%，废水总排口浓度和排放量达总量控制要求。

通过技改，公司经济效益得到提高，回收利用余热产气，每年节约成本1035.8万元，多产合成氨4143.2t，吨氨成本下降207.16元，提高了市场的竞争力。同时，社会效益明显，公司周边环境质量得到改善，环境接纳的污染物减少，居民生活环境质量提高，公司节能减排技改工作，为芷江工业经济和社会发展、文明生态县建设起到了较大的推动作用。

［1］ 芷江县环境保护局.环保减排报告［R］.芷江：芷江县环境保护局，2011.

［2］ 吴岱明.小氮肥问答［M］.长沙：湖南科技出版社，1979.

［3］ 化学工业部环境保护设计中心站.化工环境保护设计手册［M］.北京：化学工业出版社，1998.

［4］ 陈光柱.燃用无烟煤CFB锅炉飞灰可燃物含量高的原因和优化措施［J］.中氮肥，2010（6）：14～16.

［5］ 程福元.合成氨造气工段余热回收效果测定［J］.江苏化工，1997（6）：44～45.

［6］ 孙华田，辛君一.造气工段的能耗分析及节能途径［J］.小氮肥，2008（1）：1～10.

［7］ 芷江县环境保护局.污染源监测报告［R］.芷江：芷江县环境保护局，2008.