节能降耗技术改造总结

2015-03-25王翔

氮肥与合成气 2015年6期

关键词：永丰合成氨节电

王翔

（山西天泽煤化工集团股份公司山西晋城048026）

节能降耗技术改造总结

王翔

（山西天泽煤化工集团股份公司山西晋城048026）

0 前言

山西天泽煤化工集团股份公司（以下简称天泽化工公司）是一家拥有年产1200kt合成氨、2000kt尿素、400kt甲醇的大型煤化工企业，下属煤气化厂、化工厂、永丰公司3家生产企业。多年来依靠技术进步，不断完善、优化工艺，不断提升改造，在节能降耗方面取得了较好的经济和社会效益。

1 提升技术改造

1.1 等压净化节能改造

2010年，投资约2200万元，对化工厂原有0.8MPa全低温变换、变脱装置实施了与2.7MPa碳酸丙烯酯脱碳装置等压提升改造项目，并将原变脱装置改为半水煤气脱硫装置。第1次将半水煤气脱硫压力提升至0.8MPa，使合成氨变换、变脱、脱碳3个工序在同等压力下净化，可以减少约28%（体积分数）的CO2变脱气返回压缩机，减少了压缩机的无用功耗。项目投运后，吨氨电耗下降了44kW·h，按280kt／a合成氨计，年节电1232万kW·h；按电价0.42元／（kW·h）计，年节电费517万元；仅计年节电费一项，约5年即可收回投资，节能效果明显。

1.2 链条锅炉节能改造

2012年，投资约1200万元，将化工厂原35t／h链条锅炉改成能掺烧造气炉渣的循环流化床锅炉，原陶瓷管除尘装置改造为布袋除尘装置，实现能源高效利用和减少污染物排放。投运后，每天可掺烧造气炉渣约110t，炉渣中可燃物质量分数由22.20%降至2.25%，锅炉热效率由原60%提升至90%以上，年可节燃料煤7675t，确保了生产蒸汽供应。按燃料煤价格550元／t计，年可节约燃料成本422万元。

1.3 循环水系统节能改造

该项目采用合同能源管理模式（EMC），由技术提供商投资将天泽化工公司下属3个生产企业的循环水系统的水泵叶轮更换成高效能叶轮，在不影响水泵出水量的前提下，实现水泵电机节能。改造后，电机负荷减小，运转效率提高，设备使用寿命延长。3家生产企业年节电1320万kW·h，年节省电费554.4万元，节能效益显著。

1.4 变换系统节能改造

2013年，针对永丰公司合成氨生产能力由日产1000t提高到1100t后，变换系统存在系统阻力大、蒸汽消耗高的问题，故投资700万元，采取将原3段变换、2段喷水降温式工艺改为4段变换、3段喷水降温式工艺，同时加大主热交换热面积，新增喷水加热器，充分回收变换反应热，尽量减少热量外移的节能改造。2013年年底完成改造并投入生产，节能效果明显。①系统处理气量能力增大，合成氨产量由1000t／d提高至1100t／d以上。②系统阻力明显下降，单套系统总压差0.1MPa，系统阻力比改造前下降了0.6MPa。③蒸汽消耗大幅度降低。单套变换系统蒸汽用量为6.0～7.0t／h，段间喷水总量约为15.6m3／h，吨氨耗蒸汽约290kg，比改造前降低约373kg。按380kt／a合成氨计，可节约蒸汽141.7kt；按蒸汽100元／t计，年节约费用1417万元，投资回收期仅半年。

2 节能减排技术

2.1 余热发电

2008年和2010年，分别投资3000万元和1200万元在煤气化厂和永丰公司建设12MW和6MW余热发电节能项目。余热发电节能项目采用循环经济模式，即将合成氨生产过程中排放的吹风气和可燃尾气集中回收后送至吹风气余热锅炉燃烧，产生高压蒸汽送背压式发电机组进行发电，发电后的0.4MPa低压蒸汽再返回造气系统循环使用。这两个项目不仅可以有效减少尾气排放，还可实现年发电约4000万kW·h，节标煤约14kt；按电价0.3元／（kW·h）计，年经济效益达1200万元。

2.2 脱碳闪蒸气回收

2010年，投资约600万元，集中回收化工厂和永丰公司 4套碳酸丙烯酯脱碳装置产生的16000m3／h（标态）闪蒸气，采用变压吸附工艺技术，制得φ（H2）70.0%和φ（CO）3.2%的净化气约4500m3／h（标态），可增产合成氨35.9t／d，相当于年可节约标煤11308.5t，年节省原料成本769万元。以较少的投资达到尾气的回收及其高效利用的目的，实现了经济效益、节能效益和环保效益的共赢。

2.3 废油回收

2010年，投资了150万元，在煤气化厂建成了1套200t／a废油再生利用装置。该装置对氮氢压缩机、CO2压缩机、冰机及循环机等运转设备在运行过程中产生的废油进行回收再生和重新利用。每年可回收废油约200t，每年节省费用约120万元。

2.4 溴化锂制冷

2014年4月底，投资350万元，利用CO2汽提尿素工艺中高调水加热器出口130℃热水需降温到120℃的余热，在化工厂实施了溴化锂制冷降低氢氮气压缩机一段进口气体温度节能项目。该项目于2014年5月投运，在6-8月高温季节，压缩机进口半水煤气温度保持在约20℃，日均增产合成氨约20t，年可增产合成氨2000t，多产尿素3400t，年增加效益68万元；吨氨节电6kW·h，每年节电192万kW·h，节省电费80.6万元；2年多可收回投资。

3 其他配套改造

3.1 合理调配机泵流量

煤气化厂净化车间根据变换气脱碳系统的碳酸丙烯酯溶液和变换气脱硫系统的栲胶溶液的流量需求，采取将1台流量720m3／h脱碳泵和流量450m3／h脱硫泵对调的办法，在保证产量不变的情况下，每天可节电11180kW·h，每年可节电184.47万kW·h，则年节约电费77.5万元。

3.2 改进设备结构

煤气化厂压缩车间针对7MY50-305／314型氮氢压缩机因气体中残留水分过多、导致四级活塞环及气缸磨损严重、检修频繁、严重影响生产、维修费居高不下的状况，集思广益，利用检修机会实施了6台压缩机四级进口缓冲器内部增加隔板和下部增加集液罐的改造措施。改造后，检修次数减少，主机出力率提高2.8%。

3.3 改变燃料品种

化工厂通过实施锅炉掺烧弛放气、改烧价低烟煤等节能措施，吨蒸汽耗煤下降约7kg，日均节约用煤成本约1.7万元。

3.4 合理利用蒸气能量

永丰公司对20台造气炉蒸汽供给系统进行了节能改造，加装了下吹蒸汽节流阀，在稳定生产工艺条件的同时，平均每台造气炉可节约蒸汽约1.56t／d。按正常生产时运行18台造气炉计，年节约蒸汽8424t，则年节约费用84.24万元。

3.5 提高有效气体组成

为防止天泽化工公司3套CO2汽提法尿素装置高压圈设备腐蚀和阻止氢气进入爆炸区域，在CO2气体中添加0.7%～0.8%（体积分数）的防腐空气，但是也带入大量氮气。由于氮气基本不参加化学反应，从而导致高压系统放空气量增大，影响物耗、能耗。CO2汽提法尿素装置高压圈4台设备改加双氧水后，防腐空气量加入量减少，CO2中O2体积分数下降至约0.5%，可降低CO2压缩机功耗，同时，尿素装置合成转化率提高、放空气量减少、吨尿素氨耗降低、中压蒸汽消耗下降。以永丰公司为例，改加双氧水后，400kt／a尿素装置每天降低电耗1485kW·h、氨耗4t，年新增效益410万元。