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

摘要：从芷江化肥工业有限公司节能减排技改出发，分析了该公司造气和锅炉工段技改前后的实际情况，结果表明：造气工段技改后节能减排、经济和社会效益取得了明显成效。

关键词：化肥公司；造气；锅炉工段；节能减排；分析

中图分类号：X24 文献标识码：A

文章编号：1674-9944（2013）01-0031-03

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）。

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。

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。

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。

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。

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）。

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