合成氨工业节能减排

合成氨工业节能减排（精选十篇）

合成氨工业节能减排 篇1

我国的合成氨工业目前处于世界领先的水平, 主要以煤为原料经济实惠。因其具有成本低, 应用方便的特点, 今后的仍然会是我国合成氨工业的主要原料。

2 合成氨工业节能减排的探究

2.1 分析节约能源的潜能

氨的热值大约是22.4GJ/t;合成氨的过程是一个消耗大量能量的过程, 这也使合成氨工业成为高耗能产业之一。根据现在的局面可以看出, 国外先进的合成氨工业和中国大型合成氨工业相比, 我国合成氨工业耗40-60GJ能量才能够生产一吨产品氨, 国外的能源消耗要比中国减少一半, 因此我国合成氨工业的节能减排改造迫在眉睫。

2.2 分析降耗工段

原料转化过程能耗最多的一个工段之一, 在整个过程中直接影响合成氨综合能耗。另整个过程中热能的利用、换热、冷却过程的热量消耗也较大, 70%以上的热能损耗都在这一环节。

2.3 分析动力的耗能

全装置耗能和付出初级能源代价耗能在总能耗约占据37.68%, 它们的消耗数量分别为3.21GJ/t和11.48GJ/t, 其中合成气压缩机消耗能量超过50%。制造30%的动力能源就需要消耗一份初级能源, 所以对这方面节能是非常有必要的。动力能源的目的是为了克服装置阻力进行工艺气输送和提供氨合成工序氨合成反应所需的高压。从表面看, 原料转化过程大部分能源消耗发生的阶段, 但是氨合成工序实际上成为合成氨工业中动能消耗量最大的一个阶段。

3 合成氨的节能措施

3.1 改良流体输送设备

3.1.1 采用汽轮机驱动提供合成氨动力源

我国电力大部分以煤为原料制蒸汽驱动汽轮机发电, 汽—电转化与电力输送、电—动力转化是能源消耗高的主要因素之一, 其转化效率不足70%, 而汽轮机直接驱动离心透平压缩机、合成循环机及大型泵类提供动力源省去这一能耗过程, 转化效率高达90%以上, 是节能减排最有效的措施之一。

3.1.2 运用变频器节能

为了达到电机的调速而采用改变电机定子供电频率的办法, 以这为主要原理的调速方法叫变频调速, 它主要作用是增加和减少动平滑轮的速度, 采用的方法是改变电机负载。异步电动机原有的特性变频调速差不多相同, 转差率小是这两种调速的主要特点, 因而保持特别高的工作效率, 同时调整范围宽、精度高、无极调速都属于它的优势, 节点效率也很出色, 一般范围都可以保持在20%-30%之间。

3.1.3 内馈斩波调速

内馈调速电机和斩波控制装置共同的装置, 这种装置能够进行内馈斩波调速。高效节能是它的主要优点, 高压大、中容量交流电机的调速等调速几乎都会使用这种调速方法, 这也使最新型的一种交流调速技术。

3.2 设备与技术的节能

3.2.1 改良设备

将换热器与反应器结合, 利用等温反应技术提高热能利用, 如天然气换热式转化、等温CO变换等, 另通过利用新型换热器的类别如板式换热器等, 提高换热的效率是节能方法之一。采用径向反应器降低阻力减少动力消耗也是节能的有效方法。

3.2.2 改造节能技术

合成氨工业是一个工序十分复杂的行业, 进行全程性、综合治理的节能降耗是这个行业所必须注重的, 选取合适的节能器械的设备和应用和推广节能技术必须是同时存在的。就目前来看, 特别多的节能方法和先进的技术已经在我国得到运用。将余热的充分的利用是控制合成氨工业节能的重要环节, 废气废水的余热利用制冷、冷却介质的余热利用与空冷降温、高温烟气的热管余热回收、化学反应余热利用等温技术直接产生蒸汽、都属于可以再利用的余热项目。另在气体净化方面采用低温甲醇洗、液氮洗技术降低合成气中惰性气 (CH4+Ar) 含量, 使氨合成工序在低压下 (12.0-14.0MPa) 操作减少动力消耗、氨合成工序自产过热中压蒸汽提高热能利用率成为现实。

3.2.3 原料节能

由于我国能源物质贮量煤多油气少, 合成氨原料线路的改变对于合成氨工业很重要, 运用“油改气”、“油改煤”、“气改煤”技术改变原料线路是节能控制有效方法。煤资源在我国不缺少而且供给充足, 新型煤气化技术如加压水煤浆气化技术、加压粉煤气化技术的应用, 可以有效的改变原料线路, 改变能源格局的利用是节能措施之一。

4 合理规划产业布局

宏观调控资源分布和产业分布非常重要, 根据我国能源分布可以了解到, 低能源被高能源所牵制的现像将会是很常见的, 我们为了防止何种情况发生而作准备。首先, 将资源优势转化为经济优势是政府必须做到的目标。进行科学的开发新能源包括考察各个地方的情况。最后是以生态环境的保护为第一位, 在生态环境不受破坏的情况下进行项目建设, 研究完项目对周边环境的影响, 然后才能够进行项目建设, 哪怕是重大项目建设, 如果对周边环境影响过大, 则不予审批, 全面鼓励和支持改善恶劣环境的建设。

5 结语

合成氨工业既是我国工业发展的基础工业, 又是关系到民生的工业, 在我国工业技术发展中意义非凡。我们在发展经济建设的过程中, 一定要认真贯彻落实节能联减排的思想, 具体的实施要从原料的结构、生产技术、设备选型和管理等几个方面共同深化, 逐渐实现可持续发展。

参考文献

[1]刘化章.合成氨工业节能减排的分析[J].化工进展, 2011, 06:1147-1157.

[2]谭恒俊, 赵阳.合成氨工业节能减排的分析[J].科技风, 2012, 06:284.

合成氨工业节能减排研究论文 篇2

氨的热值大约是22.4GJ/t;合成氨的过程是一个消耗大量能量的过程，这也使合成氨工业成为高耗能产业之一。根据现在的局面可以看出，国外先进的合成氨工业和中国大型合成氨工业相比，我国合成氨工业耗40-60GJ能量才能够生产一吨产品氨，国外的能源消耗要比中国减少一半，因此我国合成氨工业的节能减排改造迫在眉睫。

2.2分析降耗工段

原料转化过程能耗最多的一个工段之一，在整个过程中直接影响合成氨综合能耗。另整个过程中热能的利用、换热、冷却过程的热量消耗也较大，70%以上的热能损耗都在这一环节。

2.3分析动力的耗能

全装置耗能和付出初级能源代价耗能在总能耗约占据37.68%，它们的消耗数量分别为3.21GJ/t和11.48GJ/t，其中合成气压缩机消耗能量超过50%。制造30%的动力能源就需要消耗一份初级能源，所以对这方面节能是非常有必要的。动力能源的目的是为了克服装置阻力进行工艺气输送和提供氨合成工序氨合成反应所需的高压。从表面看，原料转化过程大部分能源消耗发生的阶段，但是氨合成工序实际上成为合成氨工业中动能消耗量最大的一个阶段。

3合成氨的节能措施

3.1改良流体输送设备

3.1.1采用汽轮机驱动提供合成氨动力源

我国电力大部分以煤为原料制蒸汽驱动汽轮机发电，汽—电转化与电力输送、电—动力转化是能源消耗高的主要因素之一，其转化效率不足70%，而汽轮机直接驱动离心透平压缩机、合成循环机及大型泵类提供动力源省去这一能耗过程，转化效率高达90%以上，是节能减排最有效的措施之一。

3.1.2运用变频器节能

为了达到电机的`调速而采用改变电机定子供电频率的办法，以这为主要原理的调速方法叫变频调速，它主要作用是增加和减少动平滑轮的速度，采用的方法是改变电机负载。异步电动机原有的特性变频调速差不多相同，转差率小是这两种调速的主要特点，因而保持特别高的工作效率，同时调整范围宽、精度高、无极调速都属于它的优势，节点效率也很出色，一般范围都可以保持在20%-30%之间。

3.1.3内馈斩波调速

内馈调速电机和斩波控制装置共同的装置，这种装置能够进行内馈斩波调速。高效节能是它的主要优点，高压大、中容量交流电机的调速等调速几乎都会使用这种调速方法，这也使最新型的一种交流调速技术。

3.2设备与技术的节能

3.2.1改良设备

将换热器与反应器结合，利用等温反应技术提高热能利用，如天然气换热式转化、等温CO变换等，另通过利用新型换热器的类别如板式换热器等，提高换热的效率是节能方法之一。采用径向反应器降低阻力减少动力消耗也是节能的有效方法。

3.2.2改造节能技术

合成氨工业是一个工序十分复杂的行业，进行全程性、综合治理的节能降耗是这个行业所必须注重的，选取合适的节能器械的设备和应用和推广节能技术必须是同时存在的。就目前来看，特别多的节能方法和先进的技术已经在我国得到运用。将余热的充分的利用是控制合成氨工业节能的重要环节，废气废水的余热利用制冷、冷却介质的余热利用与空冷降温、高温烟气的热管余热回收、化学反应余热利用等温技术直接产生蒸汽、都属于可以再利用的余热项目。另在气体净化方面采用低温甲醇洗、液氮洗技术降低合成气中惰性气(CH4+Ar)含量，使氨合成工序在低压下(12.0-14.0MPa)操作减少动力消耗、氨合成工序自产过热中压蒸汽提高热能利用率成为现实。

3.2.3原料节能由于我国能源物质贮量煤多油气少，合成氨原料线路的改变对于合成氨工业很重要，运用“油改气”、“油改煤”、“气改煤”技术改变原料线路是节能控制有效方法。煤资源在我国不缺少而且供给充足，新型煤气化技术如加压水煤浆气化技术、加压粉煤气化技术的应用，可以有效的改变原料线路，改变能源格局的利用是节能措施之一。

4合理规划产业布局

宏观调控资源分布和产业分布非常重要，根据我国能源分布可以了解到，低能源被高能源所牵制的现像将会是很常见的，我们为了防止何种情况发生而作准备。首先，将资源优势转化为经济优势是政府必须做到的目标。进行科学的开发新能源包括考察各个地方的情况。最后是以生态环境的保护为第一位，在生态环境不受破坏的情况下进行项目建设，研究完项目对周边环境的影响，然后才能够进行项目建设，哪怕是重大项目建设，如果对周边环境影响过大，则不予审批，全面鼓励和支持改善恶劣环境的建设。

5结语

合成氨工业既是我国工业发展的基础工业，又是关系到民生的工业，在我国工业技术发展中意义非凡。我们在发展经济建设的过程中，一定要认真贯彻落实节能联减排的思想，具体的实施要从原料的结构、生产技术、设备选型和管理等几个方面共同深化，逐渐实现可持续发展。

参考文献：

[1]刘化章.合成氨工业节能减排的分析[J].化工进展，，06：1147-1157.

[2]谭恒俊，赵阳.合成氨工业节能减排的分析[J].科技风，，06：284.

浅析工业锅炉节能减排 篇3

关键词：工业锅炉 节能减排 燃烧技术 能源

0 引言

“节能减排”是我国经济和社会发展的一项长远战略方针。工业锅炉是我国能源消耗和污染大户，如何提高工业锅炉节能水平，是实现我国“节能减排”政策的重要保障。

1 采用高效清洁燃烧技术

1.1 循环流化床锅炉。该技术综合了鼓泡床和高速汽化床锅炉的优点，克服了高速床磨损严重、高温分离结构复杂、难于控制的缺点。循环流化床锅炉适用的燃料为工业煤矸石、烟煤、贫煤等，燃烧效率为89%~92%，容量35~130蒸吨。1台75蒸吨锅炉每年节煤1万吨，一年减少CO₂排放1.69万吨，寿命期内可减排CO₂25.42万吨。

1.2 抛煤机燃烧锅炉。抛煤机链条炉排锅炉是抛煤机和链条炉排相结合的产物。在抛煤燃烧过程中，煤粒细屑抛入炉膛时呈半悬浮燃烧，较大颗粒落到炉排上继续进行层状燃烧。此种燃烧具有着火条件优越、燃烧热、强度高、煤种适应范围广等优点。还配有二次风及飞灰回燃装置以充分燃烬及减少飞灰不完全燃烧热损失，提高运行效率，减少污染排放。与链条炉排相比，此种锅炉的炉排热强度、炉膛热强度及燃烧效率都比较高。锅炉热效率大于84%，容量为10~30蒸吨。1台75蒸吨锅炉每年节煤8100吨，年减少CO₂排放1.33万吨，寿命期内可减少CO₂排放19.97万吨。

1.3 振动炉排锅炉。振动炉排是一种全机械化、能自动拨火、分段送风的平面式燃烧系统。该炉燃烧采用烟煤时可显著提高热效率，每年可节煤500吨，年减少CO₂排放827吨，寿命期内可减少CO₂排放1.24万吨。

1.4 翻转炉排 (万用炉排)锅炉。BL型万用炉排是一种用推力送料，类似于往复炉排的燃烧设备，属于一种水冷式层状燃烧装置。适用范围广，可燃用烟煤、无烟煤、褐煤或各种废料及垃圾。此种炉排与链条炉排相比，制造成本低、燃烧充分、热效率高、水冷结构、炉排寿命长。热效率可达80%~82%，锅炉容量可达4～20蒸吨。1台6蒸吨翻转炉排锅炉，每年可节煤400吨，年减少CO₂排放约666吨，寿命期内可减排CO₂近1万吨。

2 锅炉燃烧系统的优化

2.1 采取均匀分层给煤技术。由于我国煤炭管理环节粗放，我们所用的燃煤是未经筛分分选的宽筛分燃煤，煤粒粒度大的可达40mm以上，另外还有40%左右的粒径是小于3mm的粉末煤，超过层燃炉对燃煤粒度的要求，原来的给煤机构为煤闸板式，燃煤经煤闸板挤压后形成的煤层非常密实，大颗粒煤之间的间隙被细煤填满，造成通风困难，在开始通风较强区域的燃烧速度快，空隙率增加的速度也相应加快，使强风区域风量越来越大，从而很快被燃烬。相反，通风较弱的地方风量越来越小，最终在此处造成较大的不完全燃烧损失，细煤比较集中的地方易形成火口。消除火口的有效方法是采用分层给煤装置，对燃煤进行粒度分选，使落到炉排上的燃煤按粒度大小分层排列，即大块煤在下面，中块煤在中间，细煤在煤层表面。这样煤层比较疏松，煤粒之间有间隙，降低通风阻力，减小鼓风机负荷，有效避免炉排上出现的火口和燃烧不均匀现象，改善煤的着火条件，提高火床的热强度和燃烧速度，有利于煤的充分燃烧。

2.2 改善炉墙的密封性和保温性，燃烧过剩空气系数设计值为1.8~2.0，实际运行时可达3.0~4.0，大量多于燃烧所需空气经过炉堂吸热，导致热量被烟气带走，提高锅炉密封和保温性，辅以炉堂负压控制，可大大降低过量空气系数，减少排烟、散热损失。

3 采用微机控制技术

蒸发量大于10吨/h的锅炉应采取计算机控制系统；小型锅炉也要配备必要的热工仪表。实行计算机控制后，可对锅炉的水位、汽压、给水流量、蒸汽流量、炉膛温度、排烟温度、燃料消耗、风量、风压等运行参数进行数字显示和记录，并能对给水系统和燃烧系统精确控制，从而达到节能目的。实行计算机控制，可以记录各项运行数据，便于统计和考核，为锅炉运行情况的考核提供产量和能耗依据。随着计算机应用技术的提高，以及微机价格的降低，工业锅炉微机控制系统日益成熟和廉价，逐渐进人工业锅炉房，对锅炉的安全和节煤将起巨大作用。

4 蒸汽的有效利用

为有效利用蒸汽，在各种情况下均不应将高压蒸汽白白地膨胀为低压蒸汽而未得到功的利用。应杜绝向空气排汽，尤其在锅炉启动时，应尽量少向空气排汽，而将这部分蒸汽利用起来。为了节省能量，锅炉应尽量少排污，排污量应控制在5％以下，最佳为2％，尽量利用排污热量，可装排污扩容器或换热器利用之。应保持疏水器正常工作。可用扩容器回收疏水器的热量，疏水器里的蒸汽凝结水，水质好，是优质锅炉给水，回收后可节省水处理费用。应防止各种管道、阀门漏汽漏水，总泄量不超过2％~3％。应回收各种余热和废热。

5 热管换热器回收锅炉烟道余热

热管是高科技航天领域中必不可少的原件之一，它是一种高效传热元件，由管壳、管芯、工组成的封闭系统。它有体积小、重量轻、传热功率大，流动阻力小等许多优点。热管传热是靠工质的沸腾和凝结，因此单位截面积的换热量很高，同时热管内部空间充满饱和蒸汽，管子各处几乎是等温的，所以热管能在温差较低的情况下传递较多的热量。加之热管具有结构简单，无运动部件，工作可靠等优点有着广泛的应用前景。另外，由于热管能在低温差下良好的传热，无疑对于热回收，节约能源起到很大作用。热管换热器属于热流体互不接触的表面式换热器，作为工业锅炉的尾部受热面，可充分利用锅炉的排烟余热，提高锅炉效率，节约能源。可用作为热管空气预热器、热管式省煤器和热管式热水器。热管式空气预热器用来加热燃烧用的空气，不仅可以降低排烟损失，而且采用热空气可大大加强燃烧，能有效地降低灰渣含炭量和化学不完全燃烧损失，因此可大大提高工业锅炉效率。热管省煤器用来加热锅炉给水，热管热水器用来加热生产和生活用的热水，都可以提高能源的利用率，应用也很普遍。

6 加强运行管理人员技术水平，保证系统安全正确运行

宗旨是通过对锅炉房的管理人员和操作人员的强化培训，提高锅炉的操作人员和管理人员专业知识.熟悉掌握系统和设备功能，正确使用操作，定期对设备进行维护保养，使系统和设备在最佳状态下工作。

参考文献：

[1]陈听宽.节能原理与技术.北京[M]：机械工业出版社.1988.

[2]刘茂俊.燃煤工业锅炉节煤实用技术[M].北京:中国电力出版社.2000.

[3]王力友.工业锅炉排污与水质监督[J].应用能源技术.2005.(6).

合成氨企业节能减排措施刍议 篇4

关键词：合成氨,设备选型,节能减排

氮肥工业既是耗能大户也是污染物排放较大产业, 全国1000家重点耗能大户中, 氮肥企业就占到了160多家, 每年氮肥行业产生的污水排放量达90.9万吨。由于资金、技术及人才等优势, 目前我国合成氨能耗主要集中在中小企业, 从企业规模来看, 小型企业的合成氨能耗占总能耗的一半以上。能源供应紧张、节能减排任务制定、市场的冲击等等都要求广大氮肥企业做好节能减排工作, 通过节约能源最大限度地降低生产成本。其中, 合成氨厂造气工序的节能降耗是氮肥企业实现节能减排的关键 (表1) 。

1 设备选型节能

1.1 炉箅选型

炉箅选择的好坏直接影响炉况正常运转, 对节能降耗也会有较大影响。如果一味的追求炉箅高度, 煤气发生炉的高度也就越大, 而同时炉箅占炉膛的体积就会越大, 会占据更多气化层的气化空间, 使得有效气化层不得不向上推移, 结果就会导致干燥层到氧化层的气化空间进一步受到限制, 结果炭层过薄, CO2还原得不到保障, 气体成分差。优选炉箅应该从炉型、通风面积、破渣排渣、布风性能、带出物等方面考虑。合理布风:注意原料的种类、性质、气孔率等, 严格控制中心风量, 加大外环区风量;优选炉型:建议选用六边形均布型炉箅;带出物:合理设计内风道间隙和上下重叠面。

1.2 洗涤塔选型

造气洗涤塔设置的目的为了处理高温煤气, 降低煤气温度、清除煤气中的杂质。判定洗涤塔选型的好坏取决于传质冷却效果的好坏:出塔煤气温度达到40℃以下;塔的进口压力要小于0.4 kPa;煤气在管道里的流速保持在6 m/s。

1.3 多管旋风除尘器

煤制气过程中往往会在生产中带出物偏多, 有必要采用除尘效率较高的旋风除尘器。设计除尘器的进风口气体流速很重要, 一般不低于18m/s。太低, 处理效率会降低容易出现堵塞;太高, 旋风子磨损严重, 阻力明显增加。在与高性能除尘器串联使用时, 应将旋风器放在前级, 反之应将高效旋风器放在后级。此外, 设计多管旋风除尘器时要计算好处理风量和使用温度。

2 设备、技改节能

合成氨操作设备较多, 有塔设备、输送设备、换热设备等等, 每一类设备都可以采用适当的技术改造实现节能。

2.1 设备优化节能

大中小型合成氨装置中耗能大户莫过于燃气、燃煤、用电设备。而耗燃气量、耗煤量最大的设备是锅炉和煤气发生炉或蒸汽转化炉;耗电量最大的机器是原料压缩机、工艺空气压缩机、合成-循环压缩机和制冷压缩机, 它们的耗电量几乎占全厂设备用电量的80%~90%以上, 占吨氨总能耗的30%以上。因此, 重点是要做好这三类机器、设备的技术改造。例如, 采用德士古加压气流床水煤浆气化工艺, 碳的转化率可达97%~99%, 吨氨煤耗达到1.4~1.54吨[1]。

做好塔设备改造, 采用塔前预热器合成氨工艺;改造流体输送设备, 应用变频器节电、内馈斩波调速、无功率补偿等等节能, 实践证明, 应用这三种技术节电率可达到在20%一30%;改造换热设备:改进换热气种类和表面积, 以及催化剂的装填方式, 提高换热效率。

2.2 技艺改造节能

合成氨工业是一个复杂的系统性行业, 节能降耗需要着眼于全程性、综合治理, 既要注重做好节能器械的设备选取, 也要做好节能技术的及时推广和应用。目前已开发出许多先进的节能技艺:中低低变换工艺技术、NHD脱碳工艺技术、多喷嘴对置式水煤浆气化技术、全渣循环流化床锅炉等等。总之, 合成氨工艺控制节能就是要充分的利用余热, 工艺产生的余热主要有:废气废水的余热、冷却介质的余热、高温烟气的余热、化学反应余热等等。此外, 引入凯洛格工艺、布朗工艺以及ICI工艺等, 都可以提高能量的利用率, 减少原料的使用量。

3 改善原料结构节能

煤、油、气三种原料中, 天然气是合成氨原料中最经济的, 但在我国合成氨生产原料中煤占到70%以上, 而国外则以85%以上已天然气为原料。因此, 合成氨节能减排中就需要打破这种原料结构。

以煤为原料生产合成氨, 其装置设备投入大, 初始投资将是天然气的2-3倍, 且后期运行维护成本较高。据测算, 以2009年我国氨产量5135万吨计算的话, 若将目前的天然气22%的比例提升到50%, 每年可以节省1269万吨标准煤, 节能减排效果明显。

4 设备安装型节能

合成氨生产设备复杂, 多样, 因此可以在安装过程中采取相应的技术举措实现节能减排效果。增产二氧化碳, 降低氨库液位, 减少甲醇中溶解的二氧化碳量, 可以降低酸性气量;改造烧嘴水冷却器, 避免脱盐水排放;回收空压机放空气, 优化开车方案, 减少原料气放空量;消除漏点和直排等以实现节能减排效果[2]。

5 结语

节能降耗是合成氨工业技改的主题, 虽然历经了数年来的研究取得了许多成果, 但目前还没有改变以煤为主的原料结构, 中小型合成氨企业吨氨能耗仍远远高于以油和气为原料的大型合成氨企业的吨氨能耗。因此, 广大合成氨企业在建设初期的设备选取、设备安装以及后期生产过程中的工艺选择等等都需要把“节能减排”理念融入到全过程, 才能真正把吨氨能耗降下来实现可持续发展。

参考文献

[1]刘化章.合成氨工业节能减排的分析[J]化工进展, 2011, 30 (6) :1147-1157[1]刘化章.合成氨工业节能减排的分析[J]化工进展, 2011, 30 (6) :1147-1157

合成氨工业节能减排 篇5

化工工艺论文

题 目 名 称： 合成氨的工业现状

和节能技术

系 别：

化学与化工学院 专 业： 应 用 化 学 班 级： 学 生：

学 号：

指 导 教 师：

化工工艺论文 合成氨工业现状和节能技术

摘 要

本论文介绍了合成氨的一些生产方法,分别为煤制气合成法、固定床气化法、流化床气化法、气流床气化法、溶浴床气化法以及对现代典型合成氨工业生产流程详细介绍；节能技术分别从工艺改造和护手各项余热和余能进行研究。

关键字：合成氨，煤制气，固定床，节能，回收

化工工艺论文 合成氨工业现状和节能技术

abstract

This paper introduces some methods of production of synthetic ammonia,for coal gas synthesis method, fixed bed gasification, fluidized bed gasification, entrained flow gasification method, melting bath bed gasification method and typical of modern synthetic ammonia industry production process in detail.Energy-saving technology from process improvement and hand the residual heat and energy research.key words: synthetic ammonia coal gas energy conservation reclaim

化工工艺论文 合成氨工业现状和节能技术

目录

第一章 合成氨工艺现状..............................................................1

1.1 国外传统型蒸汽转化制氨工艺阶段..............................................1 1.2 我国目前合成氨技术的基本状况................................................2 第二章 几种典型的合成氨工艺介绍....................................................3

2.1 煤制气合成氨工艺............................................................3 2.2 固定床气化法................................................................3 2.3 流化床气化..................................................................4 2.4 气流床气化..................................................................4 2.5 熔浴床气化..................................................................5 第三章 合成氨典型工业生产工艺流程..................................................6

3.1 造气工段....................................................................6 3.2 脱硫工段....................................................................6 3.3 变换工段....................................................................7 3.4 变换气脱硫与脱碳............................................................8 3.5 碳化工段....................................................................8 3.5.1 气体流程...........................................................................8 3.5.2 液体流程...........................................................................9

3.6 甲醇合成工段................................................................9 3.7 精炼工段...................................................................10 3.8 压缩工段...................................................................10 3.9 氨合成工段.................................................................11 3.10 冷冻工段..................................................................12 第四章 合成氨的节能技术...........................................................13 4.1 选择先进的节能工艺.........................................................13 4.2 回收各项余热和余能进行热能综合利用.........................................14 参考文献..........................................................................16

化工工艺论文 合成氨工业现状和节能技术

第一章 合成氨工艺现状

合成氨工业在整个国民经济中占有重要的地位。它的发展速度、产品产量在一定程度上说明了一个国家工业的发展水平。这主要是因为俺的用途非常广泛。氨是一种重要的化工原料和化工中间产品，其产量居各种化工产品的首位，世界上大约有10%的能源用于生产合成氨。它既可以用来制造尿素、碳铵、硝铵等氨类肥料，也可以用来做制药、高分子化学、有机化学等工业中的氨基原料。此外，氨还应用于国防和尖端科学技术部门。如制造各种硝基炸药、火药与导弹的推进剂等。工业上合成氨的方法，根据原料的不同分为三大类：固体燃料气化、重油分解及气体烃裂解制取。一下分别介绍国内外合成氨工艺的情况。

1.1 国外传统型蒸汽转化制氨工艺阶段

从20世纪20年代世界第一套合成氨装臵投产,到20世纪60年代中期,合成氨工业在欧洲、美国、日本等国家和地区已发展到了相当高的水平。美国Kellogg公司首先开发出以天然气为原料、日产1000t的大型合成氨技术,其装臵在美国投产后每吨氨能耗达到了4210GJ的先进水平。Kellogg传统合成氨工艺首次在合成氨装臵中应用了离心式压缩机,并将装臵中工艺系统与动力系统有机结合起来,实现了装臵的单系列大型化(无并行装臵)和系统能量自我平衡(即无能量输入),是传统型制氨工艺的最显著特征,成为合成氨工艺的/经典之作。之后英国ICI、德国Uhde、丹麦Topsoe、德国Braun公司等合成氨技术专利商也相继开发出与Kellogg工艺水平相当、各具特色的工艺技术,其中Topsoe、ICI公司在以轻油为原料的制氨技术方面处于世界领先地位。这是合成氨工业历史上第一次技术变革和飞跃。

传统型合成氨工艺以Kellogg工艺为代表,其以两段天然气蒸汽转化为基础,包括如下工艺单元:合成气制备(有机硫转化和ZnO脱硫+两段天然气蒸汽转化)、合成气净化(高温变换和低温变换+湿法脱碳+甲烷化)、氨合成(合成气压缩+氨合成+冷冻分离)。

传统型两段天然气蒸汽转化工艺的主要特点是:1)采用离心式压机,用蒸汽轮机驱动,首次实现了工艺过程与动力系统的有机结合；2)副产高压蒸汽,并将回收的氨合成反应热预热锅炉给水；3)用一段转化炉烟道气预热二段空气,提高一段转化压力,将部分转

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化负荷转移至二段转化；4)采用轴向冷激式氨合成塔和三级氨冷,逐级将气体降温至-23℃,冷冻系统的液氨亦分为三级闪蒸。在传统型两段蒸汽转化制氨工艺中,Kellogg工艺技术应用最为广泛,约有160套装臵,其能耗为3717-41.8GJ/t。经过节能改造后平均能耗已经降至3517GJ/t左右。

1.2 我国目前合成氨技术的基本状况

我国的氮肥工业自20世纪50年代以来,不断发展壮大,目前合成氨产量已跃居世界第一位,现已掌握了以焦炭、无烟煤、焦炉气、天然气及油田伴生气和液态烃多种原料生产合成氨、尿素的技术,形成了特有的煤、石油、天然气原料并存和大、中、小生产规模并存的生产格局。目前合成氨总生产能力为4500万t/a左右,氮肥工业已基本满足了国内需求,在与国际接轨后,具备与国际合成氨产品竞争的能力,今后发展重点是调整原料和产品结构,进一步改善经济性。

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第二章 几种典型的合成氨工艺介绍

2.1 煤制气合成氨工艺

煤制气合成氨工艺中，以煤为原料的固定层煤气发生炉制得的半水煤气，经压缩机三级压缩后，被送去净化工序进行脱硫；然后经变换炉将水蒸气和一氧化碳进行变换，变换气经过脱除二氧化碳后，重新回压缩机四、五段提升压力，然后经过甲醇合成塔进行合成甲醇的反应，以便脱除部分一氧化碳和少量二氧化碳；出甲醇塔的气体经过冷却分离甲醇后送入精炼工序，经过水洗、铜氨液、氨水洗涤塔后得到满足合成氨需要的氢气和氨气；气体再次进入压缩机六段提升压力，压力达到20-30MPa，送去氨合成塔，借助合成触媒作用进行氨气的合成。生成的液氨经减压后送往液氨库存储备用。

图2-1 煤制气合成氨工艺图

2.2 固定床气化法

煤的固定床气化是以块煤为原料。煤由气化炉顶部间歇加入，气化剂由炉底送入，气化剂与煤

逆流接触，气化过程进行得很完全，灰渣中残碳少，产物气体的显热中的相当部分供给煤气化前的干燥和干馏，煤气出口温度低，而且灰渣的显热又预热了入炉的气化剂，因此气化剂效率高。这是一种理想的完全气化方式。

（1）固定床常压气化

此方法比较简单，但对煤的类型有一定要求，即要求用块煤，低灰熔点的煤难以使用常压方法用空气或空气-水蒸汽作为气化剂，制得低热值煤气。

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（2）固定床加压气化

固定床加压气化最成熟的炉型是鲁奇炉。它和常压移动床一样，也是自热式逆流反应床。所不同的是采用氧气-水蒸汽或空气-水蒸汽为气化剂，在2.0-3.0Mpa和900-1100℃的湿度条件下连续气化方法。

2.3 流化床气化

流化床气化又称沸腾床气化，它是以小颗粒煤为原料，将气化剂（蒸汽和富氧或氧气）送入炉内，是煤颗粒的炉内呈沸腾状态进行气化反应。它是一种介于逆流操作和顺流操作这两种情况之间的操作。

（1）温克勒法

温克勒法是最早开发的流化方法，在常压下，把煤粒度为0-8mm的褐煤、弱粘结性烟煤或焦碳经给煤机加入到气化炉内。在炉底部通入空气或氧气作介质，没与经过预热的气化剂发生反应。

（2）高温温克勒法

将含水分85-12%的褐煤输入到充压至0.98Mpa的密闭料锁系统后，经给煤机加入气化炉内。白云石、石灰石或石灰经给料机输入炉内。没与白云石类添加物在炉内与经过预热的气化剂（氧气/蒸汽或空气/蒸汽）发生气化反应。粗煤气由气化炉上方逸出进入第一旋风分离器，在此分离出的较粗颗粒、灰粒循环返回气化炉。粗煤气再进入第二旋风分离器，在此分离出的细颗粒通过密闭的灰锁系统将灰渣排出，除去煤尘。

（3）灰团聚气化法

它是在流化床中导入氧化性高速气流，使煤灰在软化而未熔融的状态下在锥形床层中相互熔聚而粘结成含碳量低的球状灰渣，有选择性地排出炉内。它与固态排渣相比，降低了灰渣的碳损失。

（4）加氢气化法

所谓的流化床气化就是煤气化过程中汽化剂（蒸汽和氧）将煤或煤浆带入气化炉进行气的方

2.4 气流床气化

所谓加氢气化就是在煤气化过程中直接用氢或富含H2的气体作为气化剂，生成富含CH4的煤气化方法，其总反应方程式可表示为：煤＋H2→CH4＋焦

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（1）K—T法

此法是最早工业化的气流床气化方法，它采用干法进料技术，因在常压下操作，存在问题较多。它是1948年德国海因里希-柯柏斯和托切克博士提出的一种气流床气化粉煤的方法。

（2）德士平古法

它是一种湿法（水煤浆）进料的加压气化工艺。气化炉是由美国德平古石油公司所属德平古开发公司开发的气流床气化炉。

2.5 熔浴床气化

50年代熔浴床煤气气化方法开始得到开发。熔浴床有熔渣床、熔盐床和熔铁床3类。下面分别介绍这3类床的某些制气方法。

（1）罗米方法

此法为常压粉煤熔渣浴气法，此法有单简式和双简式两种炉型。此方法的特点是：（1）适用于各种固体或液体燃料；（2）气体温度高；（3）气体强度高。

（2）觊洛格法

此法为—加压熔浴气化法。它是在熔融的Na2CO2盐浴内进行，熔融的Na2CO2对煤与蒸汽的反应具有强烈的催化作用，在较低温度下就可获得很快的反应速度。此法目前尚处于开发研究阶段，实验能否成功，关键在于气化炉。

（3）ATGAS熔铁床气化法

ATGAS法的实质是把煤粉与石灰石、蒸汽氧（或空气）一起吹到熔铁内，使煤的挥发份逸出，残留的碳溶解在熔铁中被气化。此法效率高，有害物质少，气化反应在常压下进行。煤种适用范围广，且气化炉结构简单。因此，此工艺被认为有可能放大到工业化生产。

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第三章 合成氨典型工业生产工艺流程

合成氨的生产过程包括三个主要步骤：原料气的制备、净化和压缩、合成。整个生产流程总共分为十个工段：1）造气工段；2）脱硫工段；3）变换工段；4）变换气脱硫与脱碳；5)碳化工段；6）甲醇合成工段；7）精炼工段；8)压缩工段；9）氨合成工段；10）冷冻工段。以下就详细的介绍整个生产流程。

3.1 造气工段

造气实质上是碳与氧气和蒸汽的反应，主要过程为吹风和制气。具体分为吹风、上吹、下吹、二次上吹和空气吹净五个阶段。原料煤间歇送入固定层煤气发生炉内，先鼓入空气，提高炉温，然后加入水蒸气与加氮空气进行制气。所制的半水煤气进入洗涤塔进行除尘降温，最后送入半水煤气气柜。

图3-1造气工艺流程示意图

3.2 脱硫工段

煤中的硫在造气过程中大多以H2S的形式进入气相，它不仅会腐蚀工艺管道和设备，而且会使变换催化剂和合成催化剂中毒，因此脱硫工段的主要目的就是利用DDS脱硫剂脱出气体中的硫。气柜中的半水煤气经过静电除焦、罗茨风机增压冷却降温后进入半水煤气脱硫塔，脱除硫化氢后经过二次除焦、清洗降温送往压缩机一段入口。脱硫液再生后循环使用。

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图3-2脱硫工艺流程图

3.3 变换工段

变换工段的主要任务是将半水煤气中的CO在催化剂的作用下与水蒸气发生放热反应，生成CO2和H2。河南中科化工有限责任公司采用的是中变串低变工艺流程。经过两段压缩后的半水煤气进入饱和塔升温增湿，并补充蒸汽后，经水分离器、预腐蚀器、热交换器升温后进入中变炉回收热量并降温后，进入低变炉，反应后的工艺气体经回收热量和冷却降温后作为变换气送往压缩机三段入口。

图3-3变换工艺流程图

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3.4 变换气脱硫与脱碳

经变换后，气体中的有机硫转化为H2S，需要进行二次脱硫，使气体中的硫含量在25mg/m3。脱碳的主要任务是将变换气中的CO2脱除，对气体进行净化，河南中科化工有限责任公司采用变压吸附脱碳工艺。来自变换工段压力约为1.3MPa左右的变换气，进入水分离器，分离出来的水排到地沟。变换气进入吸附塔进行吸附，吸附后送往精脱硫工段。

被吸附剂吸附的杂质和少量氢氮气在减压和抽真空的状态下，将从吸附塔下端释放出来，这部分气体称为解析气，解析气分两步减压脱附，其中压力较高的部分在顺放阶段经管道进入气柜回收，低于常压的解吸气经阻火器排入大气。

图3-4变换与脱硫工艺流程图

3.5 碳化工段

3.5.1 气体流程

来自变换工段的变换气，依次由塔底进入碳化主塔、碳化付塔，变换气中的二氧化碳分别在主塔和付塔内与碳化液和浓氨水进行反应而被吸收。反应热由冷却水箱内的冷却水移走。气体从付塔顶出来，进入尾气洗涤塔下部回收段，气体中的少量二氧化碳和微量的硫化氢被无硫氨水继续吸收，再进入上部清洗段。气体中微量二氧化碳被软水进一步吸收，最后达到工艺指标经水分离后，送往精脱硫塔进一步脱硫后，送往压缩机三段进口。

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3.5.2 液体流程

浓氨水由浓氨水泵从吸氨岗位浓氨水槽打入付塔，一方面溶解塔内的结疤，另一方面吸收主塔尾气中的剩余二氧化碳，逐步提高浓氨水的碳化度。然后，付塔的溶液由碳化泵从底部抽出，打入主塔，在主塔内进一步吸收变换气中的二氧化碳，生成含碳酸氢铵结晶的悬浮液，再由底部取出管压入分离岗位进行分离。

回收塔回收段中的无硫氨水来自合成或铜洗工段使用过的无硫氨水和回收段的稀氨水压入稀氨水压入吸氨岗位母液槽和稀氨水槽或送脱硫岗位使用，从回收段出来的水直接排污水沟。

图3-5碳化工艺流程图

3.6 甲醇合成工段

联醇是将经变换、脱碳后的净化气中的CO：1-5%、CO2＜0.5%（其含量可根据生产所要求的醇氨比调节）与气体中的H2经压缩机加压到15MP后，依次经过洗氨塔、油分、预热器、废热锅炉进入合成塔，在催化剂的作用下合成为甲醇，同时起到气体净化的作用。醇后气中CO＜0.5%、CO2＜0.2%。出塔气体经水冷却到40℃左右，将气体中的甲醇冷凝，使气体中的甲醇含量小于0.5%，经醇分离器分离出甲醇后，一部分气体经甲醇循环机返回甲醇合成塔，大部分气体进入精炼工段。

图3-6粗醇生产工艺流程示意图

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3.7 精炼工段

醇后工艺气中还含有少量的CO和CO2。但即使微量的CO和CO2也能使氨催化剂中毒，因此在去氨合成工序前，必须进一步将CO和CO2脱除。我们公司是采用醋酸铜氨液洗涤法，铜洗后的工艺气体中的含量将至25ppm以下。醇后气体由铜洗塔底部进入，与塔顶喷淋的醋酸铜氨液逆流接触，将工艺气中的CO和CO2脱除到25ppm以下，经分离器将吸收液分离后送往压缩机六段进口。铜氨液从铜洗塔经减压还原、加热、再生后，补充总铜、水冷却、过滤、氨冷后经铜氨液循环泵加压循环使用。

图3-7精炼工段流程图

3.8 压缩工段

压缩工段的压缩机为六段压缩。由于合成氨生产过程中，变换、脱碳、粗醇与氨合成分别在0.87MPa、3.7MPa、15MPa、27MPa条件下进行，压缩工段的任务就是提高工艺气体压力，为各个生产工段提供其所需的压力条件。

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图3-8压缩工段示意图

3.9 氨合成工段

氨合成工段的主要任务是将铜洗后制得的合格N2、H2、混合气，在催化剂的存在下合成为氨。压缩机六段来的压力为27MPa的新鲜补充气，与循环气混合后进入氨冷器、氨分离器、冷交换器，经循环机升压并经过油分离器除油后进入氨合成塔的内件与外筒的环隙，冷却塔壁，出来后经预热器升温后进入氨合成塔内件，完成反应后离开反应器，分别进入废热锅炉、预热器、软水加热器回收热量，最后经水冷器、冷交换器、氨冷器降温冷却，将合成的氨液化分离出系统，未反应的氮氢气循环使用。

图3-9氨合成工段示意图

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3.10 冷冻工段

由于氨合成工段需要通过液氨气化来产生低温生产条件，因此冷冻工段的任务就是把气态的氨重新液化。由氨蒸发器蒸发的气氨经气氨总管进入冰机前分离器，分离出液氨后进入氨压缩机加压，加压后的气氨经油分离器后进入水冷器，在此气氨冷凝为液氨并回到冰机液氨贮槽，由支出阀送给氨蒸发器循环使用或氨库。

图3-10冷冻工段示意图

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第四章 合成氨的节能技术

从合成氨行业发展历史来看,技术创新与进步是发展的主要推动力。多年来经合成氨企业与设计、科研、高等院校及设备制造单位共同努力,研究开发出很多的新工艺、新设备、新催化剂等节能先进技术和产品,以及行之有效的小改小革节能技术措施,在合成氨行业节能降耗中发挥了很大作用。下面就以无烟煤为原料生产合成氨的主要节能途径作归纳简述。

4.1 选择先进的节能工艺

根据合成氨生产的不同产品方案(尿素、碳酸氢铵、联醇等)选择不同工艺路线及组合是否合理,是最终能耗的关键。目前主要采用与推广的有如下几项。

(1)提升型固定床气化工艺。在传统固定床气化工艺基础进行了多项系统改造与创新,主要内容有造气炉改造、不停炉加煤与下灰、DCS系统优化控制、集中式余热回收与洗气塔、吹风气与炉渣回收利用等。其主要效果有:①气化强度可达1200-1300m3/(m2.h)。②蒸汽分解率达55%-60%。③炉渣残碳达15%以下(质量分数)。④1000m(标态)CO+H2原料

3煤消耗达550-590kg。⑤余热回收率可实现蒸汽自给。

(2)节能型的全低变与中低低变换工艺。在采用宽温钴钼低变催化剂的前提下,根据企业生产条件的不同情况,可选择节能型全低变或中低低变换工艺。这两种工艺变换率高、流程简单、系统阻力低、蒸汽消耗少,在0.8MPa压力与出系统气体中CO体积分数1.5%左右时,吨氨蒸汽消耗分别为250kg和350kg。同时结合企业产品结构调整与改造,可将变换压力从0.8MPa提升到1.5-2.1MPa(视整个生产工艺不同而确定),从而减少每吨氨870-940m3(标态)原料气体压力从0.8MPa压缩到1.5-2.1MPa的压缩功,吨氨节电约30-40kW/h。

(3)节能环保型的醇烷化(称双甲)或醇烃化气体精制工艺:该项技术是属清洁生产工艺,主要取代传统的铜洗工艺,铜洗工艺既消耗多种化学品,又耗电,操作不易稳定,易带液,是合成氨生产不稳定的环节,泄漏铜氨液及回收下来的稀氨水,影响到环境保护。醇烷化或醇烃化的工艺具有流程短、净化度高、操作安全稳定等优点,它既可节能节约原材料(吨氨节约蒸汽、电力等折标准煤40kg左右),又有很好的环保效果,而且有很好的经济效益。

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(4)经运行的节能合成工艺:在采用低温活性好、宽温高强度氨合成催化剂与相匹配的高效节能合成塔基础上,结合塔外提温与二级余热回收工艺,实行低空速、低阻力、低压力的经济运行,使操作压力降至22-24MPa(低时还可降2MPa左右),吨氨节电50-60kW/h,并减少放空量,节约原料煤耗30-40kg(折标煤)。

（5）使用高效节能单元设备、催化剂及新材料在工艺流程确定后,如何使用高效节能的催化剂和单元操作设备对节能也起到重要作用。①新型催化剂:如宽温钴钼低变催化剂、低温高活性氨合成催化剂、高效的888脱硫剂、常温精脱硫剂等。②各种高效塔器:如规整填料塔、格栅填料塔、垂直筛板塔等多种塔器在合成氨各生产工序都有应用,并都取得一定的效果。以变脱塔为例,采用QYD型气液传质组合塔板内件取代传统填料塔,经实际使用证明,使传质效率大大提高、塔高可降低1/

3、溶液循环量减少30%-50%,吨氨节电5-6kW/h,并解决了填料堵塞问题。③各种高效换热器:如折流杆异形管换热器、波纹管热交换器(冷凝器)、板式换热器、热管式换热器、蒸发式冷凝器等多种换热器在合成氨工序都有应用,并都取得一定的效果。以冷冻系统使用蒸发式冷凝器为例,该设备应用热力学、传热学等工程学的先进技术,使用了高效传热元件加以优化组合,大大提高了换热效果和冷却冷凝效果,达到节电与节约冷却水用量的节能效果,是取代传统立式水冷冷凝器的有效节能设备。④各种分离过滤设备:如高效双级旋风除尘器、静电除焦油器、组合式高效氨分离器、高效油分离器、LH系列高效溶液过滤器,新型硫泡沫过滤器等。在合成氨生产过程中,这些设备对确保气体与溶液的净化度、提高运行的稳定性及节能降耗都起到相当有效作用。

4.2 回收各项余热和余能进行热能综合利用

(1)充分回收合成氨各工艺过程中的余热和余能:如造气系统的造气炉夹套、炉渣、飞屑的余热,上、下行煤气的显热,吹风气的显热与潜热,脱碳系统脱碳富液和铜洗系统铜液的能量,变换系统的变换气和合成系统合成塔出口合成气的余热等。

(2)回收合成两气中氨和氢,提高有效资源利用率:在合成氨生产过程中,由于生产负荷的变化,为保持氨合成系统的适宜操作压力,造成合成系统中的放空气和氨槽弛放气量增加,而这部分气体中均含有大量氢与氨随之放空,导致合成氨各项消耗增多,成本升高。根据这两种气源的不同组分和弹性,可分别采用膜分离技术回收放空气中氢气和采用无动力氨回收技术回收氨槽弛放气中的氨。

(3)实施系统热能综合利用、提高能量回收利用率:从化工过程系统工程与热力学相

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结合的角度出发,把节能推上一个新的高度,将合成氨生产过程所有的余热、余能按能位的高低加以优化组合与合理利用,使能量获得多级利用,提高能量回收利用率。根据企业不同生产规模与不同氨加工产品等不同情况进行不同的热能综合利用的设计方案。如采取热电联产(余热发电)或热功联产(汽轮机驱动),还可利用低位能余热,通过溴化锂吸收制取低温冷水,用于冷却氮氢压缩机一级、三级、六级、七级入口煤气、脱碳吸收液和合成循环气等,提高压缩机打气量,减少脱碳液循环量,降低氨冷和冰机负荷,达到增产节电的明显效果,尤其是夏季高温时,其效果更为突出。对于热电联产或热功联产,可根据各企业条件加以分别选择,此部分节能效果十分明显,以100kt/a合成氨规模为例,利用吹风气、合成放空气、弛放气、造气炉渣、飞屑等余热资源可副产3.82MPa,450℃过热蒸汽约25t/h,入背压发电机组可每小时发电约2250kW/h,折吨氨副产发电180kW/h左右。全年节约外供电达1800万kW/h。

(4)其它有关节能技术措施:如DCS系统控制调优技术、机泵电机采用变额调速技术、企业电网系统节电技术、蒸汽管道系统节能、冷凝水回收利用等,以及各项行之有效的改革措施。

(5)充分利用资源、提升产品价值,降低万元产值能耗水平,提高企业经济效益。合成氨生产过程排放的各种废气如何加以充分利用是值得研究并加以发展。以回收合成放空气中的氢气和回收脱碳放空气中的CO2为例,按生产80kt/a合成氨规模计算,回收放空气中氢气可生产40kt/a双氧水,并用其回收的脱碳放空气中的CO2生产液体CO2(工业级)30kt/a,则其年销售产值可从2.00亿元提高至2.69亿元,而年消耗标准煤从128.00kt增至130.85kt,万元产值能耗(折标煤)从6.400t降低到4.864t,下降了24%,年增加经济效益(利税)约2500万元,其节能与经济效果十分明显。

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参考文献

合成氨工业节能减排 篇6

【关键词】燃煤工业锅炉；节能减排；节能技术

一、我国锅炉使用现状和存在问题

锅炉是工业生产重要的基础设施，并且工业锅炉的效率更大，运行期间需要投入大量的燃料。目前多内大部分投入使用中的锅炉设备存在排放量大的问题，不符合节能环保标准。最初的锅炉设计安装理念中，只是追求高效率，而节能环保理念并没有得到足够的重视，所安装的锅炉在使用阶段不但污染排放量大，更重要的是使用期间运行效率也低，间接增大了工业生产成本。将锅炉使用中存在的问题总结为以下三点。首先是锅炉的自身规格小，不能满足工业生产的需求量。在生产阶段由于能量不足，生产产品的质量难以达标，长期超负荷使用还会造成设备损坏。为追求更高的生产效率，每次投放的燃料量也达到了上限，燃烧不充分便出现了污染排放。其次是锅炉的控制技术比较落后。例如锅炉的一些辅机零件，不能通过自动化系统来调节参数，人工测量记录会浪费大量的时间。锅炉管理手段落后对设备安全运行也带来了影响。传统控制方法中，锅炉设备只有在发生故障后才会进行维修调试，但如果磨损严重仍然投入到使用中，已经造成了能源损耗。最后是燃料选择问题，在设计期间，没有结合生产使用需求对燃料进行选择，因此燃烧形式也不是最科学合理的。

二、我国锅炉节能管理现状

工业锅炉现存问题得到了环保部门的高度重视，通过改造锅炉减少排放能够帮助促进节能环保工作的落实。针对锅炉排放检测方面的管理制度也在逐渐的完善，要求锅炉设计阶段严格执行节能标准，只有达到标准的设备才可以投入到市场中销售。从设计阶段开始逐步落实节能理念，已经投入使用但排放检测不达标的现象，可以通过安装排放净化装置来提升节能型。现阶段的管理体系中，针对使用中设备的检测比较多，并且管理体系也在逐步的完善，对设计环节也起到了明显的促进作用。管理是以审核与监督为途径开展的。

三、我国现有的锅炉节能技术

1、锅炉燃烧节能技术 提升燃料的燃烧效率，能够有效减少使用阶段的污染排放量。燃料在燃烧不充分的情况下生成物质也会随之增多，因此在探讨节能技术时，要将提升能源使用效率作为重点优化的部分。燃烧环节可以引用自动化控制理念，检测锅炉内的温度，在燃料充分燃烧的前提下，及时补充，确保生产任务可以顺利进行。技术人员也要定期对锅炉的燃烧情况做出调查，发现因零件磨损严重造成的浪费现象，可以通过更换零部件来解决。自动化调节控制的精准度要大于人工调节控制，也是未来工业锅炉控制技术发展的主体方向。2、锅炉的绝热保温 锅炉的保温性能也关系到节能指标。如果热量散发的过快，必须要频繁的添加燃料才能够满足使用需求，能源损耗也因此而增大，并且不利于生产任务的开展。可以采用一些绝热材料来减慢热量的散发，例如复合型硅酸盐材料。将热量散发的时间适当延长，能源损耗便能够得到治理。3、工业锅炉燃烧新技术 燃烧技术也是目前急需创新的部分。在对工业锅炉的使用形式进行管理时，首先要明确燃料投放阶段是否存在浪费现象，如果投放方法不科学，便会引发燃烧不充分，排放量的问题。定期对炉内的灰烬进行清理，燃烧也能够更加充分 并且传热不会受到影响。4、新炉型新技术在锅炉改造中的应用 对于一些使用年限久远并且损耗量大的锅炉设备，设计有效的改造方案，并结合工业生产中遇到的问题有针对性的解决，大幅度提升锅炉的运行使用效率，达到节能环保要求标准。

四、我国锅炉节能潜力分析

虽然现阶段存在明显的排放问题，但在节能技术上也是不断创新发展的，旧锅炉改造计划也正在全面落实。将计划落实到基层，工业锅炉节能指标必然能够实现。同时从设计与改造双方面入手，有效提升节能计划的完成速率，由此可见未来的前景十分可观，经过技术人员的不断努力，锅炉设计理念也会向更高效环保的方向进步。用节能技术对工业锅炉进行必要的改造，以消除锅炉缺陷及改进燃烧设备和辅机系统，使其与燃料特性和工作条件匹配，使锅炉性能和效率达到设计值或国际先进水平，从而实现大量节约能源和达到环境保护。

五、推进我国锅炉节能减排工作的建议和措施

1、锅炉节能减排工作的建议 对开展节能减排管理时，会产生大量的数据信息，要将信息及时录入到计算机设备中，这样才能够避免因数据丢失而造成后续工作无法进行的情况。下面针对节能减排工作提出一些有效的建议。首先是要及时的更换磨损零件，以确保设备使用阶段的安全性，检修工作是定期开展的，不能等到锅炉使用异常才进行。其次是改造现有锅炉房系统：针对现有锅炉房主辅机不匹配、自动化程度和系统效率低等问题，集成现有先进技术，改造现有锅炉房系统，提高锅炉房整体运行效率。加强对中小锅炉的科学管理，对运行效率低于设备规定值85%以下的中小锅炉进行改造。最后是推广区域集中供热。集中供热比分散小锅炉供热热效率高45%左右，指导现有集中供热有效范围内的企业逐步以集中供热的方式替代工业小锅炉和生活锅炉。既帮助企业节约了成本，又解决了企业生产场地及环境污染的问题。2、部分技改措施 （1）给煤装置改造。层燃锅炉都是燃用原煤，其中占多数的正转链条炉排锅炉，原有的斗式给煤装置，使得块状、粉状煤混合堆实在炉排上，阻碍锅炉进风，影响燃烧。将斗式给煤改造成分层给煤，有利于进风，改善了燃烧状况，提高煤的燃烧率，减少灰渣含碳量，可获得5%～20%的节煤率，节能效果视改前炉况而异，炉况越差，效果越好。投资很少，回收很快。（2）燃烧系统改造。对于正转链条炉排锅炉，这项技术改造是从炉前适当位置喷入适量煤粉到炉膛的适当位置，可以获得10%左右的节能率。但是，喷入的煤粉量、喷射速度与位置要控制适当，否则，将增大排烟黑度，影响节能效果。对于燃油、燃气和煤粉锅炉，是用新型节能燃烧器取代陈旧、落后的燃烧器，改造效果也与原设备状况相关，原状越差，效果越好，一般可达5%～10%。

结语：节能减排技术改造和技术创新投入，增强自主创新能力。完善和落实锅炉使用单位节能减排的各项管理制度，提高锅炉热效率，加强对锅炉运行人员和管理人员的节能技能培训考核，强化能源计量管理。

参考文献

澄江县工业节能减排 篇7

工艺流程:黄磷尾气由真空泵抽入汽水分离器脱水,进行碱洗、水封,由汽水分离器二次脱水后,纯净尾气经自动点火装置点火、纯净尾气进入燃烧池产生高温气体,高温气体进入锅炉烟火管,通过热交换产生蒸汽,高温气体由风机抽入烟囱排放,项目所产生的蒸汽回用于黄磷漂洗、磷回收、黄磷保温等。

项目总投资4090.9万元,黄磷尾气锅炉代替燃煤锅炉项目,是利用黄磷尾气余热投资技术改造建设燃气锅炉及配套设施。目前投入试运行。项目正常运行后,年可节约能源32265.2吨标煤,减排煤渣10410吨、SO2572吨;年可节约能源费用2153万元,节能减排效果明显,经济效益、环境效益显著,对改变周边的环境情况意义重大。

合成氨工业节能减排 篇8

1. 企业节能减排的实施背景。

在经济迅猛发展的21世纪,伴随着城市化进程的急速加快,环境问题日益严峻,资源的损耗也是非常之大,人类正面临发展过程中的不断恶化的生态问题。节能减排也如箭在弦、势不可挡地在全球范围内推广开来。加强环境保护、节能减排、建设资源节约型社会对世界具有重大意义,此举符合全球利益,是全球可持续发展的需要。

据已有资料显示,企业节能减排工作的开展,如不考虑短期投入因素,除能依靠政府方针政策上的倾斜外,能为企业带来长远经济利益,对企业长期发展而言是利在千秋的。在今天的经济环境背景下,节能减排趋势日益加强,这是建设资源节约型、环境友好型社会的客观要求,也是客观发展趋势。

2. 江西企业节能减排的实施概况。

进人“十一五”以来,江西把建设绿色生态江西放在重要战略地位,通过一系列的政府调查工作,搭建“江西省节能减排科技服务平台”,整合节能减排优势技术资源和人才资源,有针对性地加强了重点行业企业的节能减排工作力度,保证了节能减排各项任务得到全面落实。

研究通过调查研究“企业的基本情况”,收集企业节能减排工作的相关数据,了解企业节能减排工作取得的阶段性成效,关注国家节能减排政策措施的落实情况。大致情况如下:首先,企业节能减排建立的制度比较均匀,主要是节能减排工作责任制、节能减排考核制以及能源消费统计与报告制度等,但制度建立的不够完善;其次,有71%的企业设有专门的节能减排的工作人员看出大部分企业愿意进行节能减排的工作,整个节能减排环境良好,但由于一些因素影响的原因,导致了这些进行节能减排的企业相关专员和资金投入力度不大;第三,政府对企业节能减排的工作进行充分的支持与引导,但是缺乏有力度的监管措施。

3. 企业节能减排工作所面对的问题。

(1)企业重视度不够,缺乏开展节能的积极性。从企业节能减排相关制度的认证和建立、节能环保人力与资金的投入研究显示:企业在节能减排工作上认证比较基础、反映冷淡,制度建立的执行力度都普遍不高,不完善是节能减排的瓶颈问题;大部分企业愿意进行节能减排的工作,整个节能减排环境良好,但由于相关因素影响的原因,导致了企业节能减排的专员和资金投入力度不大。(2)缺少技术、资金的支持。一方面,企业缺乏行之有效的新技术、新材料和新管理模式的推广交流平台,无法准确及时的了解和选择节能降耗技术产品;另一方面,自身资金的限制,使企业在考虑节能减排成本与收益时的风险系数增加。(3)节能成本较高,收益比率难以控制。在目前情况下,部分企业认为投入资金购买节能减排系统,成本高,而且短期内看不到其效用,是否投入产出平衡还是未知数,这样在一定程度上会增加企业节能减排的风险。(4)节能减排的缺乏资金支持和政策优惠。政府应对企业节能减排工作,目前还是监督惩治为主,激励政策为辅,不能为企业开展节能减排工作保驾护航。银行业金融机构在推进和支持企业节能减排过程面临诸多风险:节能减排项目前期投资大,回报慢,风险不确定性高,使银行无法对项目前景、收益程度等做出准确判断。这时银行金融机构基于自身考量会慎重给予企业融资、信贷优惠,会一定程度上降低企业进行节能减排的积极性。

二、企业节能减排意愿的影响因素分析

研究者通过研究调查(问卷、访谈)获取企业内节能减排的相关工作情况,利用定量分析与定性分析相结合的方法,对影响企业节能减排意愿的相关因素,在研究分析的基础上,我们建立企业节能减排的“五力模型”,即企业节能减排的五种驱动力量。在这个“五力模型”中,企业的经济利润是核心,是企业节能减排工作的根本驱动力量,其他四种力量都是围绕着这一核心驱动力来运转的。

1. 企业经济利润。

企业的所有经营活动最终的归宿点都是对于经济利润的追求,经济利润给经营者带来巨大的经济收益,实现自我的价值。因此而言,企业的经济利润是影响企业节能减排意愿的最重要因素。影响企业经济利润的因素很多,包括了:企业生产技术水平(节能减排的生产科技水平)、能源价格、企业节能减排的生产成本、企业节能产品的市场销售量与认可度、企业节能的成本收益之比等等。这些因素都直接影响着企业的经济收益,从而影响着企业节能减排工作,因此,这些都是影响企业节能减排意愿的子因素。

2. 经营者价值观。

经营者价值观是指企业的经营管理者在企业生产活动中所遵行的价值标准、道德规范和行为准则,它是组织文化形成的根源,能够影响企业所有成员的思维方式和思想观价值观。对于企业的节能减排,企业经营者如果能够采取积极的态度来面对企业的节能减排工作,并且践行到企业的生产活动中去,并且为企业所有成员树立一个节能减排的标杆,将节能减排的价值准则制度化,用制度来引导整个企业都投入到企业的节能减排工作中去。

3. 企业社会责任与社会压力。

节能减排是企业社会责任的重要体现。研究发现,表现出很强竞争力的企业,非常重视企业的社会责任,做了很多节能环保的好事。企业核心竞争力正在逐渐超越原有的以资本技术和设备为基础的硬实力,转向了软实力,主要包括企业社会形象、公信力、品牌影响力等,当前的社会需求早已经超出了一般意义上的商品物美价廉,它包括节能减排、维护消费者权益、保护生态资源等这些全球性的难题。倡导节能减排的企业将为自己树立良好的企业形象。媒体舆论都将给企业来无形的社会压力,这也会促进企业节能减排的工作。

4. 政府的监管与扶持。

政府对企业节能减排的执法和监察力度的大小直接影响企业重视和投入力度,而且政府出台的一系列激励政策也直接影响企业开展节能减排工作的积极性。政府的扶持力度也将大大影响企业的节能减排意愿。这些扶持不单是政策税收上的优惠,还包括节能减排需要的资金提供。企业有了足够的资金支持才能更好的实施节能减排工作。

5. 竞争者与客户的节能减排偏好。

在五种驱动力量中,竞争者与客户的节能减排偏好是影响企业节能减排意愿的非常重要的因素。在同一行业中,竞争者的节能减排标准将作为本企业节能减排工作重要参考标准,他们的实施成本将重要影响企业产品在市场中的竞争力。而对于客户的节能减排的偏好,是企业节能减排的真正的源动力,只有契合了客户的标准才能真正获得客户的认可,从而在节能减排的工作中获得收益。

三、企业节能减排的实施建议

1. 政府。

首先,要加强宏观调控,调整投资结构和产业结构,大力发展循环经济。其次,政府要加快节能减排技术研发和产业化,加快建立节能技术服务体系,加快推进环保产业市场化,同时建立健全的节能评估审查和评价制度。再次,政府要建立健全节能减排规章体系、标准体系、监测体系和工作问责制,同时多渠道筹措节能减排资金,加强与银行业金融机构方面的合作,开拓企业节能减排的资金来源渠道,制定切实可行的优惠政策如降低所得税、增值税等,加大投入,提高企业节能减排的积极性。最后,提高全民节约意识,发挥政府节能表率作用。

2. 企业。

企业自身应该提高节能减排的工作积极性,重视并积极推动此项兼具社会责任的任务的展开,同时主动了解政府相关激励和优惠政策,有效配置资金,以降低节能减排的成本。另外,企业应当完善对节能减排工作的管理。企业认为,战略规划、制度建设、监督管理、队伍建设、宣传教育等均应作为抓好节能减排管理工作的重要手段,认可程度较高的是宣传教育与制度建设,稳定成熟的环保、节能管理方法和措施是企业节能减排工作实施的保证。

最后,还应加强企业间交流,致力技术创新。企业要兼顾节能减排的长远意义,加强企业之间技术沟通交流,搭建一个企业技术资源共享的平台,以提高技术创新能力。

3. 社会公众。

作为社会公众,营造节能减排的舆论氛围,适时开展节能减排相关的主题活动和表彰奖励,发挥媒体舆论的监督和引导作用;培养公众的节能减排的意识,让公众在日常生活中自觉的践行节能减排,使用节能的产品;由此,更加迅速的推进企业的节能减排。

摘要：伴随着城市化进程的急速加快,环境问题日益严峻,能源逐渐枯竭,企业的节能减排势在必行。该研究通过实地调研,分析影响企业节能减排意愿的因素包括企业经济利润、经营者价值观、企业社会责任与社会压力、政府的监管与扶持、竞争者与客户的节能减排偏好五个方面,政府和社会应该从这个些因素出发,制定和完善相关措施来引导企业的节能减排工作。

关键词：节能减排意愿,影响因素,实施概况,实施建议

参考文献

[1]黄生琪,周菊华:我国节能减排的意义、现状及措施[J].节能技术,2008(2)

[2]李宏伟:节能减排的意义、障碍及实施路径[J].中国党政干部论,2007(11)

水泥工业节能减排途径探索 篇9

一、水泥工业节能减排的主要途径

(一) 管理节能减排。

管理节能减排, 是通过加强生产过程的管理, 通过对能源消耗进行准确监测和科学分析, 从而采取管理措施和技术措施来实现节能减排。主要包括以下几个方面。

1. 成立管理机构。

企业应成立专门的节能减排管理部门, 主要职责是:贯彻执行节能减排方针、政策、法规和标准;编制节能规划、年度计划及各项节能减排管理制度, 并组织实施;负责新建、改建、扩建工程项目的能耗审查, 对项目合理用能进行评估、论证;推广使用节能新技术、新工艺、新设备和新材料;委托有监测资质的单位进行节能监测, 组织开展本单位能量平衡、物料平衡、能量审计, 编制能源消耗定额;分解落实节能工作任务, 对各用能部门进行能源统计、检查和考核;按月、季、年做好能源统计分析;开展节能减排宣传和培训工作。

2. 建立健全基本管理制度。

各企业首先应该严格遵守《节约能源法》等有关法规政策规定, 并结合企业实际制定《节约能源管理办法》、《能源计量统计管理制度》、《能源消耗定额考核办法》等规章制度, 做到节能减排工作有章可循。

3. 加强基础管理。

(1) 统计管理。建立完善的能源统计体系, 只有对各部门能源消费进行统计, 建立企业能源消费结构表、能源消费流向表和能源消费平衡表, 掌握能源的来龙去脉, 才能发现问题, 找出能源消耗升降的原因, 从而提出技术上和管理上的改进措施, 不断提高能源管理水平。

(2) 计量管理。企业能源计量管理涉及的范围是很广泛的, 企业要本着科学管理、量值准确、保证质量、增创效益的方针, 强化对本单位能源计量的管理, 提高能源量化管理水平, 为实现准确的统计能源消耗数据打下基础。

(3) 能耗定额管理。企业要制定《能源消耗定额考核办法》, 参照企业自定的节能减排目标和目前同行业同规模的先进能耗水平, 下达生产系统能源的单耗指标, 制定详细的考核办法, 并对能源使用进行日常检查, 月底进行考核, 直接与工资挂钩, 从而能够调动全员节能的积极性。

(二) 技术节能减排。

技术节能减排, 就是通过采用先进的技术手段、实施技术改造项目等来实现节能减排的目的。目前行业内主要采用的技术节能减排手段主要有以下几个方面。

1. 生料系统管磨机改造辊压机技术。

本技术主要针对生产线建设较早 (2000年~2005年) 的新型干法水泥熟料生产线, 当时的技术水平, 生料磨系统一般采用为φ4.6× (10+3.5) m中卸烘干式球磨机, 该系统的生料电耗约为26~27k Wh/t。可将其改造为辊压机终粉磨系统。主要方案是新建一套辊压机终粉磨系统, 改造后的系统电耗可达到14kwh/t, 较改造前可降低12~13k Wh/t, 按照一条4, 000t/d熟料生产线, 年需生料180万吨计算, 年可实现节电量2, 250万kwh, 折合节约标煤等价值7, 875吨, 间接减排二氧化碳1.96万吨。

2. 电机变频节能技术改造。

对于大容量电机采用变频调速进行节能改造, 是国家发改委提出的十大重点节能工程之一。变频调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比。变频调速结构简单, 稳定可靠, 调速精度高, 启动转矩大, 调速范围广。所以采用变频调速在提高机械的传动效率就可节能20%左右。另外当采用变频调速时, 由于变频装置内的直流电抗器能很好地改善功率因数, 也可以为电网节约容量。由于设计单位人员水平参差不齐, 有些设计人员给出的配套电机能力富余较大, 因此造成了大马拉小车的现象, 有些风机就直接采取用闸板控制流量的方式进行控制, 在这种情况下如果电机采用变频调速控制方式就能使电能得到更加合理的应用, 一条4, 000t/d熟料水泥生产线的装机功率15, 000kw, 年耗电1.1亿kwh, 按照变频调速能够实现平均节电率8%计算, 则年可实现节电量880万kwh, 折合节约标煤等价值3, 080吨, 间接实现减排二氧化碳7, 669吨。

3. 煤炭助磨助燃剂的使用。

煤炭助磨助燃剂是一种添加到原煤粉磨皮带秤上, 能够改善煤炭燃烧性能的一种表面活性剂。该技术能提高粉碎效果、提高燃烧速度, 从而提高燃烧效率和热效率。在同等条件下, 可以降低熟料烧成耗煤量, 达到节煤3%~5%的效果。添加煤炭助磨助燃剂的主要方法是使用计量泵输送, 通过塑料管在煤磨皮带秤上方添加, 添加比例为每吨原煤添加500克左右。经过在一条2, 000t/d熟料生产线和一条4, 000t/d熟料生产线进行试验, 2, 000t/d生产线节煤效果较为明显, 为3.0%左右, 而在4, 000t/d生产线上使用效果不明显。尤其是当采用煤炭质量较差时, 在2, 000t/d生产线上节煤效果更为明显, 可达到5%左右的节煤效果, 因此得出结论, 该技术主要针对较早设计窑型较小的熟料生产线, 当采用劣质煤时效果尤为明显, 且由于该产品可以加速燃料燃烧, 能够解决煤粉不完全燃烧导致的管道结皮、堵塞等问题, 因此, 值得在2, 000t/d左右的生产线上长期推广使用。

(三) 淘汰落后机电设备实现节能减排。

2012年4月份, 国家工信部发布了《高耗能落后机电设备 (产品) 淘汰目录 (第二批) 》, 目录中指出:Y系列电动机是20世纪80年代全国统一设计的产品。其导磁材料使用热轧硅钢片, 能耗高、效率低、环保性差, 不符合GB18613-2006《中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级》现行国家标准限定值。因此予以淘汰。

经统计, 2008年以前投产的水泥企业, 存在着为数不少的Y系列电机, 以一条2000年投产的2, 000t/d生产线为例, 经排查, 存在着228台Y系列电机, 装机功率3, 470kw, 若实施电机升级改造, 更换为高效节能型电机, 经初步测算可实现年节电40万kwh, 折合节约标煤等价值140吨, 间接减排二氧化碳349吨。

水泥企业应该以此为契机, 对照企业电机系统台账, 开展全面排查和分析工作, 逐步淘汰机电设备, 积极采用国家工信部推广的高效节能设备。

二、结语

在国家节能减排形势日益严峻的背景下, 水泥企业作为能源资源消耗和环境污染大户, 深入开展节能减排工作已经成为其义不容辞的责任, 唯有精细管理、超前谋划、低碳生产、积极实施绿色转型项目, 才能在面临节能、环保巨大压力和因产能过剩引起的激烈的市场竞争中立于不败之地。

参考文献

[1] .任艳君.电机与拖动[M].北京:机械工业出版社, 2011

工业锅炉节能减排措施 篇10

一、节能运行管理

锅炉节能运行管理就是以锅炉良好的运行状态和安全可靠性为前提, 应用先进的专业技术知识和科学的管理方法, 提高锅炉的技术性能和运行状态, 节约能源, 减少浪费, 使锅炉的各项损失为最小而热效率为最高, 取得最佳的经济效益。具体可包括燃料管理、燃烧管理和节能管理3个方面。

1. 燃料管理

把好购进燃料的质量关, 特别是原煤的质量关并尽可能地降低燃料价格。在价格一定的情况下, 第一是发热量要尽可能高, 对原煤其低位发热量应≥25000kJ/kg;第二是含灰量和含硫量必须满足:Aar≤28%, Sar≤1%;另外, 原煤粒度、水份均应达到一定的要求, 以利经济燃烧并实现地方环保要求。因此, 锅炉房应当做好煤质分析或外送检测工作;另外必须建立有棚专用储煤场和用煤定额核算管理制度。

2. 燃烧管理

煤质好还得燃烧好, 这就得抓燃烧管理, 以便使锅炉机组经济运行。燃烧管理就是要通过采用科学的方法使锅炉热效率η为最高, 而各项热损失Σqi为最小。

锅炉热效率是指单位时间内锅炉总有效利用热量占送入锅炉总热量的百分比。锅炉在运行中, 连续不断的进行着燃烧与传热过程。但是实际上, 燃料在锅炉中不可能完全燃烧, 燃烧发出的热量不可能完全传导给工质, 必然造成一定数量的热损失, 因此使锅炉热效率应<100%。按如下热效率公式:

式中q2———排烟热损失

q3———气体 (化学) 不完全燃烧热损失

q4———完全燃烧热损失

q5———散热损失

q6———灰渣物理热损失

从热效率公式中清楚地表明, 提高热效率的途径在于减少各项热损失Σqi。

适量的空气系数是保证燃料充分燃烧提高锅炉热效率的重要条件之一, 过剩空气系数是反映空气量的指标。空气量不足, 炉膛温度太低, 空气与可燃气体混合不良, 可燃气体来不及燃尽而排走, 从而增大了q3损失;空气量过大时, 加大了锅炉内部的空气流动, 将一部分未燃尽碳粒带走, 不但影响了燃烧效果, 造成q4的热损失, 同时提高了排烟温度, 加大了q2热损失。此外, 过剩空气系数还将影响消烟除尘效果。在燃烧过程中, 由于空气量不当, 燃料与空气混合不好, 导致挥发分析出碳黑而形成黑烟, 同时加大了排尘量使排尘浓度提高。因此, 空气量是锅炉燃烧过程和除尘过程中十分重要和关键的要素, 必须有效地解决锅炉合理配风、锅炉漏风和烟 (风) 道的漏风问题。

固体不完全燃烧热损失q4主要包括灰渣热损失、飞灰热损失和漏煤热损失三部分, 与燃烧性质、燃料颗粒度、燃烧装置形式、炉膛结构、炉温等运行条件有关。要有效减小q4, 企业必须在煤种选择、上煤系统、锅炉强化燃烧技术改造、锅炉日常维修、定期修理、预防维修和锅炉仪表运行管理等诸方面开展有实效的工作。

散热损失q5是指炉体保温性不好或炉体维修不及时所造成的散热损失。灰渣物理热损失q6是指灰渣排出锅炉时的温度较高而带走的一部分热量。减少q6与给煤量、燃烧过程的组织、燃烧设备等因素有关。因此, 以上从管理角度通俗而简单地讲, 就是要在现有锅炉设备“硬件”条件下, 使炉内送风与燃料处于最佳配合来满足负荷的需要。操作上主要是风门开度、煤层厚度和炉排速度的较好调配, 各人孔、手孔门和渣斗水封状态良好;宏观上, 对层燃炉应使炉前着火迅速, 火床平整无火口, 炉膛火焰充满良好, 火焰炽热呈桔黄色, 无火星外喷现象, 炉排尾部燃尽区煤层为白色, 烟囱冒淡灰色烟;微观科学检测显示, 炉膛负压为0～30Pa, 氧量表显示炉膛过剩空气系数为1.1～1.2, 排烟温度为锅炉设计值 (约150℃) 附近, 汽压稳定、水位指示正常, 这表明风煤配比适当, 燃烧情况良好。

3. 节能管理

节能管理主要是要抓好锅炉及热力管系汽、水的跑、冒、滴、漏处理和保温, 以及清除锅炉受热面外部的烟垢和内部的水垢, 保持锅炉受热面内外清洁, 实现高效换热锅炉的目的。

实行锅炉经济运行管理是以锅炉良好的安全可靠运行状态为前提, 借助现代管理方法, 应用锅炉专业技术理论和科学方法, 围绕提高锅炉运行热效率为中心的管理。有条件时, 要对锅炉进行现代化的技术改造。例如, 对鼓风机、引风机和给水泵采用变频调速电机节能等, 以及应用锅炉强化燃烧和自动化控制技术, 全面提高锅炉的各项性能指标。

二、环境保护管理

国家可持续发展战略和和谐社会建设的目标, 对现有中小型燃煤锅炉的环保管理提出了更高的要求。环保管理主要是对锅炉、除尘器的管理, 其次是锅炉房环境卫生工作的管理, 其中与煤质和燃烧紧密相关。

1. 提高锅炉除尘效果

用户应购买含挥发分高而灰分、硫分少且黏性较强的煤, 这种煤产生的烟尘和SO2少。如果煤中含灰分多, 则煤易细化, 细小的碳粒子就容易被气流吹起而形成大量烟尘。在干燥的煤中掺入5%～10%的水, 可以增加煤的黏性, 减少炉膛未完全燃烧损失。还应调整好煤层厚度。对于链条炉排锅炉, 一般控制煤层厚度为100～150mm;往复炉排煤层厚度为70～120mm;固定炉排锅炉煤层厚度为100～200mm。如果煤层厚度过高, 会妨碍通风, 易造成不完全燃烧损失。在加煤掏火时, 应根据炉膛内火焰情况操作, 火床燃烧良好, 此时加煤掏火, 只有少量的碳粒子随烟气带出, 其他的能迅速燃烧, 这样可减轻环境污染。对于手烧锅炉, 在加煤掏火时一定要做到“少、勤、匀、快”, 减少冷风进入炉膛而恶化燃烧。对于其他机械化锅炉, 在观察火候时, 最好是通过观察孔, 尽量减少打开炉门观察的次数, 这样也可避免冷风进入炉膛。还要采取有效方法治理锅炉漏气、漏灰, 提高锅炉密封性。对于小型手烧锅炉, 应充分认识到间断二次风的作用。手烧炉由于是周期性的加煤掏火, 打开炉门的次数也比较频繁, 炉膛内的温度每次都会下降, 从而加剧了炉膛中的不完全燃烧, 使烟气中出现大量未完全燃烧的煤尘, 造成黑烟滚滚。所以, 应在加煤初期向炉膛送入二次风, 后期停送二次风, 又适当增大一次风。从二次风的消烟除尘作用来看, 二次风送入炉膛时, 除了补充必要的空气量外, 还有强烈的搅拌作用, 使炉膛中可燃气体和碳粒与空气充分混合, 形成旋涡燃烧, 延长可燃气体和细碳粒在炉膛中的行程与停留时间, 有利于充分地燃尽, 从而达到消烟除尘的目的。实践证明, 只要根据手烧炉的特点, 使用间断二次风的喷嘴安装位置、角度、高度恰当, 喷射速度适中, 对降低烟气黑度和烟尘浓度都能收到较好效果。

另外, 应重视清除锅炉受热面上的烟垢和水垢, 它们都是传热系数很小的物质, 能阻碍传热, 危害很大。从环境污染角度来讲, 一旦受热面上结生了烟垢和水垢, 锅炉的出力就明显不足, 司炉人员就会不停地向炉膛内加煤并不断地掏火, 同时还需增大鼓风和引风, 因而大量未完全燃烧的碳粒子就会随烟气排入大气中。当烟垢和水垢清除后, 传热效果会变好, 燃烧趋于正常, 相对地减少了加煤掏火的次数, 烟囱就不会大量冒黑烟了。

2. 重视除尘器的管理

加强环保管理最重要的是对除尘器的管理, 有条件的企业应该采用电除尘器或布袋除尘器。对湿式水膜除尘装置, 主要是要经常检查其筒体内壁, 如有缺角、凹陷和喷嘴堵塞等应尽快修复, 从而确保运行中筒体内壁水膜形成而除尘效率高。对干式除尘装置, 必须坚持定期、定时清除除尘器内的积灰, 以免影响除尘器的效率。积灰清除完毕, 将灰闸板插牢, 关闭严密, 杜绝漏风现象。若发现除尘器外壳穿孔, 及时通知修补;内部装置损坏, 及时更新, 不要带病运行。实践表明, 除尘器一旦漏风, 其除尘效率会由原来的90%下降到50%, 如果漏风量达15%时, 除尘效率几乎为零。这时, 对于一台耗煤量为2t的锅炉, 按原煤含灰分25%, 飞灰灰比为20%, 则该炉每小时排出灰尘量G=0.1t, 一天24h要排出灰尘2.4t。

此外, 锅炉房环境卫生也必须常抓不懈。一要使炉膛不产生正压;二要及时堵塞、处理漏灰;三是要经常打扫、冲洗和擦拭。锅炉房卫生工作不力, 就会直接损害锅炉房人员的身心健康, 也会影响锅炉设备的安全运行和维修, 所以, 在交接班制度中应有卫生交接专项, 交班时清洁卫生不合标准, 接班人员可以拒绝接班, 直到重做符合卫生标准为止。

三、经济运行和环保管理的实践

1. 强化科学管理

(1) 完善各种规章制度和岗位责任制。制定主司炉、司炉和水处理工岗位责任制;编写严格的锅炉运行规程, 编制锅炉定期工作一览表等。

(2) 建立汽、水参数压力、流量、风机电流, 排烟温度、燃料消耗量和水质分析等运行燃烧工况的日常监测记录制度。

(3) 合理调整锅炉负荷及运行参数, 做到科学调度, 精心操作, 尽可能维持机组连续运行;减少启停次数。

(4) 加强对系统设备的维护、小修和大修, 保证修理质量, 做好保温、防漏工作, 聘用汽、水、管、阀监督员。

(5) 保证送风、引风量。将风门开度调节到最佳位置, 实现最佳风煤配比。

(6) 提高炉墙、烟道、渣斗水密封性能, 努力做到无空气漏入和烟气漏出。

通过近几年来的强化基础管理, 经过地方节能部门测试, 锅炉的热效率稳步提高10%, 灰渣含碳量下降10%, 达到规定指标, 煤汽比提高0.6%。

2. 抓好储煤和配煤工作

国家规定, 用户对燃煤的装、运、堆放的损失应≤2%。过去限于条件, 没有专用大煤棚, 大量燃煤存放在露天, 又未压实, 由于雨、雪、风对煤堆的侵蚀, 可燃成分流失风化严重, 煤堆四周2m左右及地下土壤呈现黑郁郁的一片, 且有时燃料被雨雪水分所饱和;冬天, 燃料水分冰冻。据悉, 1kg冰的融化, 需320kj的热量;夏秋季节, 露天燃煤又往往过于干燥, 这一切对燃烧及节能均极为不利。对此, 所里调用技改资金, 建造了一个约800m2的储煤场, 确保1周以上连续使用的最大存煤量。在采用招标购煤的同时, 根据煤场面积大小, 将燃料严格过秤并按品种分类堆放。必要时, 实行煤种、陈煤和新煤搭配入炉, 适当安排在负荷大的冬季烧好煤, 夏季烧差些的煤。同时, 控制存煤时间<6个月, 使燃料损失为最小。入炉媒质和煤粒细度相对稳定, 汽压与汽温亦稳定, 供汽正常, 保证了生产需要, 而且节煤效果显著。

3. 提高水质合格率

主要从两个方面来提高给水合格率, 一是给水处理, 二是加强排污。以往锅炉用水取自备井水, 水中钙、镁离子浓度高, 致使锅炉结垢十分严重, 尤其表现为铸铁省煤器间断结垢堵塞, 以致每两年左右要更换1台, 严重影响锅炉正常运行及供热。对此, 投入资金新建专用管道、水塔、取用自来水。另外, 将固定床离子交换树脂软化水处理过程由顺流再生改为逆流再生, 使原来54%的再生率上升到95%以上, 出水质量大为提高, 且盐耗低, 节水又节电, 简化操作程序。但是, 单靠软化水质量提高, 并不能彻底杜绝结垢。所以, 还利用废旧材料自制取样器, 加强对水质的监督并重视锅炉的定期排污工作。组织司炉人员学习锅炉定期排污法概论等锅炉基础知识专题讲座, 使他们进一步熟悉排污工作意义、方法和注意事项, 从而重视排污等日常运行操作, 确保锅水及蒸汽品质, 争取锅内无垢运行。

此外, 还投资几十万元, 改建水处理化验室, 添置分析仪器、药品储存冰箱等, 为水处理人员提供良好的工作条件。

4. 实现锅炉受热面内外清洁运行

要想保证供热系统的节能运行, 提高其经济性, 力争无垢运行是非常重要的。但客观上锅炉运行一段时间总有一定程度的结垢:一是锅内的水垢, 二是锅外的烟垢。有关资料介绍, 水垢0.5mm厚, 管壁传热能力降低, 引起燃烧损失3%～5.2%。水垢越厚, 燃烧损失越大, 且易导致管壁超温爆管;清除灰垢, 一般可提高锅炉效率1%～3%。所以近年来在锅炉运行中, 常使用劳动和环保部门推荐的SP系列化学清灰剂;在夏季则轮换停炉大修, 实施机械除垢法, 用钢丝刷、刮刀、SG70-1型锅炉管道清洗机、高压水力冲洗机等配合使用, 对锅炉内外进行除垢。对锅内和部分用汽设备, 如消毒、培养用不锈钢反应罐、陶瓷反应罐夹层, 必要时进行酸洗、碱煮除垢。并派专业技术人员进行质量检查, 请武汉市监察检验部门检查验收, 合格后投入使用或备用。这样做不但有利于供热系统节能和安全, 而且使锅炉上汽快, 出力大, 保证生物制品科研和生产。

5. 经济燃烧

锅炉最佳经济燃烧, 历来是人们追求的目标。所里供热负荷在季、月、天内差异大, 锅炉为非连续运行, 给水、燃烧不能投入自动控制, 有时候运行1h要停十几分钟, 否则就会超压报警。对此, 采用了一系列措施来提高燃烧的经济性。具体作法是:从结构上改筑锅炉前拱, 完善着火条件;从运行操作技巧上, 尽可能使锅炉在较高负荷下长期运行, 且保持一定的连续给水流量;合理配煤;注意保持水封水位和各人孔、手孔的严密性, 维持炉膛负压10～30Pa, 减少漏风。

锅炉前拱拱型的好坏, 直接关系到锅炉的着火条件优劣。所里现使用DZL型6t/h锅炉, 原设计前拱偏大, 筑炉欠佳又脱落严重, 以致着火慢。改进时将前拱所依托的锅前大联箱上点焊均布Φ5～6mm的钩钉, 然后现浇高铝水泥并减少下倾角, 使着火提前。而煤在炉内的燃烧时间延长, 燃尽率提高, 排烟温度降低。加之, 高负荷时尽量维持一定的给水流量, 且注意关好人孔、拔火门, 用石棉绳、油石灰等密封严格控制漏风, 更有效地降低排烟温度而提高机组效率。另外, 针对煤质差异大且低质煤居多的情况, 实行来煤分类存放, 合理配煤, 对稳定燃烧起决定性作用。同时在秋季及煤粒细而干燥时, 对煤实行8%～10%均匀渗水, 直到手捏煤能成松团为止, 使漏煤损失大大减轻, 通风条件改善, 综合燃烧热效率明显提高。

6. 消除跑、冒、滴、漏, 减少系统散热

锅炉供热系统及用汽设备的跑、冒、滴、漏曾屡禁不止。粗看其损失与所科研和生产的产值相比微不足道, 其实是不可忽视的。管系、阀芯、法兰和焊口泄漏, 其水、汽损失 (ω) 可按下面的公式近似求得:

式中d———漏泄处直径, mm。若为圆孔时, d取孔径;若为其他形状, d取当量直径dDL, dDL=姨4F/π

F———漏泄处实际面积, mm2

ΔP———漏泄处前后压差, MPa, 因漏泄处多为排空, 所以ΔP=ΔP表=ΔP工作

ΔP表———漏泄时流体压力, MPa

按此计算, 研究所锅炉某排污阀不严而漏水竟达0.62t/h, 每年就会浪费标准煤100t以上。

因此, 近几年除加强对锅炉排污阀的管、用、修和更换外, 还特别注意做如下技术改进及管理工作。

(1) 组织技术人员对供热管系进行完善化改造设计, 对各分支用汽车间、班组主管道装设蒸汽流量表, 进行用汽成本计算、考核。选用优质管道柱塞阀, 对用汽设备实行支母管分别集中室外控制, 有利于维修及生产车间环境卫生, 又使原松脱的管道支吊架隐患得以消除。

(2) 采用省煤器, 尽可能的利用排烟余热, 将管系和用汽设备的疏水部分集中到热水箱回收, 不能回收的串联安装截止阀、疏水阀, 以使疏水排放尽可能地减少, 而热量更多的被利用。

(3) 加强对水、汽系统和设备的维护和检修。发现漏泄, 能及时修的马上修好;当天修不好的, 待周日修或停炉修。力争小毛病不过天, 汽水漏泄不过周, 严格执行设备巡回检查制度。

(4) 严格控制锅炉蒸汽压力。汽压越高, 燃料及系统热损失必然越大。现阶段用汽所需最大汽压为0.25MPa, 加上管道阀门损失, 锅炉汽压维持在0.5～0.75MPa间即可满足要求。因此, 通过安全阀定压和超压报警及压力保护来限压, 起到可靠保障作用。同时, 这也有利于设备及系统安全。此外, 为使操作人员明确生物制品用汽控制汽压的重要性, 还组织他们听了压力容器操作安全知识讲座。

(5) 减少设备系统散热。过去, 锅炉、分汽缸、管阀保温层脱落十分严重, 甚至局部炉墙烧红, 未引起足够重视。近年来, 除请专业锅炉队伍筑炉保温外, 还自购矿渣棉等保温材料, 对烧红的炉墙或温度>50℃的表面, 进行珍珠岩填充式或捆扎式保温。对开口蒸煮的设备加盖, 对消毒柜加装恒温自控装置, 使散热损失得到有效控制。对年久破损较大的102生产楼主供蒸汽管道重新进行保温等。

(6) 投资20万元, 对各分支用汽车间、班组主管道加装蒸汽流量表, 进行用汽成本计量、考核。

7. 严格控制对环境的污染

(1) 用较先进的DSTL消烟脱硫除尘器和多管除尘器代替原来破旧落后的双旋风除尘器, 并确定实施新进锅炉必须采用多管除尘器。研究所从1998年就开始了粉尘治理的资金筹集和设备选型等工作:一方面是向区环境保护局申报排污费返款支持, 同时请求所部拨出专项资金;另一方面选择价格适中、除尘和脱硫能同时达标的新型除尘器, 以期满足将来国家对环保发展更高的脱硫要求。其后, 又拟订治理方案, 在综合分析比较设备的性能、价格可靠的前提下, 选用了武汉东湖环保工程公司消烟脱硫除尘器。测试表明, 该除尘器后排尘量由治理前的1610mg/Nm3降至81.1mg/Nm3, 除尘效率达到98.5%;SO2排放量由治理前的325.6mg/Nm3降至188.8mg/Nm3, 除硫效率50%;烟气林格曼黑度为0级, 均满足国家标准。近年又将新购的两台10t/h锅炉, 也采用了多管除尘器, 除尘效率高达97%。

(2) 兴建污水处理站。过去, 锅炉排污水、生物制品生产以及生活用排污水, 缺少先进的污水集中处理系统, 水沟也杂乱无章, 有的塌陷堵塞溢出, 严重妨碍生产和生活, 还污染地方部分农田, 造成不良影响。对此所领导极为重视, 通过设立环保专职人员, 投入技改资金1500多万元, 新建了一座日处理4500t废水的污水处理站。2010年, 按照武汉市、区、局的总体规划和要求, 投资13.7万元规范、修复下水沟管, 分区设立2个集中排污口, 安装了自动测量仪。

(3) 确保锅炉负压运行。正压通风燃烧时, 排烟量增加, 烟气中含尘量也同时增加, 因而导致除尘器超负荷运行, 除尘器工况恶化, 效率降低, 也加重了环境污染。另外, 大量的烟尘会从炉门以及炉墙裂缝处窜出, 往往造成锅炉房内乌烟瘴气, 恶化了操作环境, 危害司炉人员身心健康。因此, 必须使燃煤炉炉膛在负压下运行, 这就要求鼓风不得过大, 引风不得太小, 堵塞的烟管要疏通, 漏风则加以堵塞, 并规定炉膛运行负压维持在10～30Pa。

(4) 积极采用燃气炉。目前四川的天然气已经进入单位所在的武汉市江夏区, 气管已经接到研究所, 一台20t/h燃气炉已进入主力运行阶段, 2011年正式投产供热, 发挥节能减排, 创建经济效益, 造福地方人民的主力作用。