合成氨工业节能减排技术研究论文

合成氨工业节能减排技术研究论文（通用8篇）

篇1：合成氨工业节能减排技术研究论文

摘要：本文从我国合成氨工业发展现状入手，简单阐述了合成氨工业的节能减排技术要点。

关键词：合成氨；化工生产；氮；节能减排

合成氨是化学工业得以发展的支柱产业，在国民经济发展中起着举足轻重的作用。自建国至今的半个世纪里，我国合成氨技术一直保持着高速、稳定发展的趋势，直到今日我国合成氨产量居于世界首位，但也引发重大的环境问题。目前，我国化工生产能耗问题占据全国能耗总量的十分之一以上，其中合成氨工业又是占整体化功耗能的主体地位，占据整个化功耗能的25%以上，由此可见做好合成氨工业节能减排工作的作用，做好这项工作可谓是实现可持续发展战略的关键。

1我国合成氨工业的作用

肥料是保证国家粮食安全的关键，它对整个粮食产量的提升有着积极作用。根据有关实践结果我们发现，肥料对粮食生产的贡献率占据50%以上，而且在人体内部的氮含量的一半是来自合成氨产品。我国作为世界农业大国，农业生产离不开合成氨工业，由此也可说我国是世界上合成氨生产大国，也是消费大国。

1.1合成氨在国家粮食安全中的作用

粮食是国家最为关键的战备物资，也是社会繁荣、稳定的基础。近几年来，随着城市人口数量的不断增多和进城务工农民人数的增加，农村土地限制情况越来越严重，给我国农业发展造成很大的威胁，这也给农业产量提出了新的要求。有关数据统计，我国至2020年的粮食产量预计要达到6亿吨，每年都必须要要求粮食产量增值500万吨以上，如何才能更好的保证这一问题已成为业界研究重点，经分析要想达到这一要求，做好合成氨工业生产技术不容忽视。究其原因是因为合成氨是我国化肥的主要来源，而化肥又是提高农业生产产量的关键，所以满足粮食刚性需求还是有赖于化肥生产技术的优化，也就是合成氨工业的发展。

1.2合成氨工业在国家能源安全中的作用

化工生产能耗是我国能耗问题较大产业之一，合成氨作为我国化工能耗大户，根据相关数据统计得出，社会总能耗中其中有3%以上用于合成氨工业生产。由此可见合成氨能耗之大，同时由于合成氨生产技术在粮食生产中的积极作用，我们可以预计合成氨工业在未来发展中不管规模、还是企业数量都会增加，这必然会给能源安全造成新的威胁。基于合成氨氮肥工业是世界最大的化学工业，它也有着巨大的社会经济效益与政治意义，因此本身具有着巨大的节能潜力，这就给我们未来工作中能源安全的研究提出新要求，需要我们从合成氨工业特征同社会实践综合考虑，从根本上解决合成氨环境污染问题与能源浪费现状。

2我国合成氨工业生产现状

随着科学技术的进一步发展和我国经济发展水平的提升，我国合成氨工业也得到长足的进步，合成氨的产量与技术均达到世界领先水平，随着节能观念的不断深入和人们环境保护认识的提升，做好节能减排已成为我国合成氨工业未来发展的重大研究课题。但就合成氨工业现状而言，其发展问题显著，各种能耗问题十分严峻。

2.1合成氨工业发展现状

合成氨工业是在上个世纪初期产生的一种化学生产技术，它是整个化学工业发展的基础，也是我国化学工业发展的先驱产业。这一工业生产技术自诞生至今的近百年时间里发展非常迅速，以成为当今化工生产的支柱，更是人类征服自然的里程碑。我国合成氨工业的研发仅有短短的五十多年时间，但就这五十年的研发中，合成氨技术已经居于世界前列，无论是生产技术、设备还是产量，都达到世界先进高度。

2.2合成氨工业生产问题

目前，我国能源供需问题十分严峻，涉及每一个社会生产行业，合成氨工业当然也不例外，这一产业的问题主要包含了：首先，在生产中材料的利用不合理。天然气作为目前最常见、成本最低的合成氨原料，但时至今日仍然在我国没有被广泛的应用，国外大多国家都已经使用了这种原材料，而我国仍然是以煤气作为合成氨的主要原材料，这种比例占据总数的七成以上。其次，由于我国工业生产技术的落后，使得我国合成氨工业能耗在社会总能耗上占有重大比例，比国外同类型企业高出50%以上。再次，由于我国合成氨生产企业大多都是以中小企业为主的，这些企业本身存在生产规模小、效率低且生产能力地下的特征，这不仅造成我国合成氨生产量较低，而且生产耗能严重，能源利用效率低的现象。最后，生产技术相当落后，这也是阻碍我国合成氨工业发展的主要原因，更是影响合成氨能耗的关键，同时受到我国能源紧缺问题的限制，给这种本身十分复杂的生产问题更是雪上加霜，使得整个生产问题变得更加复杂和严重。

3合成氨节能减排技术要点

目前，我国正面临严峻的节能减排形势，环境污染、生态失衡、能源工序紧缺等现象严重制约着我国社会经济的发展，也给我国节能减排工作的开展提出了新要求。而合成氨作为我国能耗大户，它在新时期的节能工作中备受人们关注。具体来说，做好合成氨节能减排技术需要从下面几方面入手研究。

3.1造气系统的节能减排技术

3.1.1煤气化技术

煤气化是我国合成氨化工生产中的关键环节，也是造成能耗的主要原因之一，这一生产环节所产生的能耗问题占据合成氨工业生产总能耗的一半以上。而目前我国合成氨工业生产中，常用的造气材料又是以煤炭为主的，以煤炭为原料造气在我国整体合成氨生产中占有重要份额，占据生产总数的80以上。

3.1.2粉煤成型技术

随着煤炭资源大型开采技术的不断完善，各种大型煤矿开采设备不断涌现，这种设备在煤炭资源装卸中必然会产生一定的碎屑，在过去的煤炭生产中这些碎屑的回收利用率很低，一方面是因为这些煤屑本身燃烧率较低且污染问题严重，另外这些煤屑与原煤价格相差无几，这就给一些企业在煤炭选择中不加以重视这些煤屑资源，造成煤炭资源的大量浪费。在这种情况下采用粉煤成型技术就显得十分必要，它能有效的将这些煤炭资源加以利用，提高煤炭生产效率。

3.1.3各种新设备的选择

随着科学技术的进一步发展，各种先进的生产机械不断涌现，作为化工生产大户的合成氨化工生产行业当然也不例外，在近几年的生产当中产生了许多的新设备、新技术，其中以造气炉机电一体化发展现象最为突出，这种设备的应用让造气炉在不停炉的条件下能够自动加煤、排除煤渣，这也是当今合成氨工业生产中的一大优点所在。

3.2合成氨污水节能减排治理技术

3.2.1造气污水微涡流处理技术

该技术提出了对造气循环水采取、深度净化，强化冷却，水质调整、三项处理原则，应用水量不涨水技术，以较少投资及处理费用实现污染最严重的造气冷却水系统达到零排放。如浙江巨大集团采用该技术，造气冷却水系统已经4年未排污水，真实实现了零排放。

3.2.2循环冷却水提浓减排技术

循环冷却水是化肥企业主要用水环节，其用水量占全厂近70%，如何降低这个环节的排污水量事关重大。循环冷却水提浓减排技术可使浓缩倍数由目前2倍提升至4～6倍，排污水量可减少70%～80%。该技术的关键点是选用优良药剂及工艺，及具有高截污力的新型稀土滤料过滤器。提浓后，不但节省用水，且水质清洁，加药处理费用不升反降30%。

3.2.3合成系统节能减排技术

该技术采用低温精馏工艺，先将合成尾气冷却到一定温度，然后利用尾气中不同组分沸点上的差异进行精馏，得到甲烷、氧气、氢气、氮气等各种气体或液体产品。这种技术改变了以往尾气作燃料仅回收热量的做法，是合成尾气回收向深度利用发展的一项有效途径。

4结束语

总而言之，合成氨工业在国民粮食产业中至关重要，它的发展不仅关系到整个国家的粮食供应，也影响了国家的能源安全，因此要高度重视合成氨工业的节能减排。合成氨工业的节能减排主要从原料的结构$生产技术$设备采用和管理等方面综合提高。

参考文献

[1]吴冉.粉煤冷压成型粘结剂的研究进展[J].云南化工，2014（2）

[2]张云，付东升，郑化安，等.型煤黏结剂的研究进展[J].洁净煤技术，2014（1）

[3]刘晓坤.半水煤气脱硫间歇熔硫回收工艺运行小结[J].小氮肥，2013（8）

篇2：合成氨工业节能减排技术研究论文

关键词:合成氨;节能减排;

1我国合成氨工业的基本情况

篇3：合成氨工业节能减排的分析

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.

篇4：冶金工业中节能减排技术革新

一、供电技术的优化应用——（无功补偿和交流变频）

自耗电极熔炼设备从结构上分为，电极、真空驱动系统；配电、变压桥式水冷硅整流熔炼直流系统，结晶坩埚与水冷系统。在熔炼电源的输配电过程中，改进优化输电路径上的阻抗平波器，注重消除电网中感应电势引起的谐波震荡，和防护电网中强大感应电流冲击进而引发的冶炼产品质量事故。这些降低了产品的成品率，造成了大量电能浪费，使碳排放增加。目前高容量电容贮能技术、变频技术正成熟应用推广于冶金行业。对驱动系统中的大功率三相交流电机的可变频调速控制节能升级，大扭矩电机空载时维持最低功率运行减少无功能耗。

二、供电先进理念——低压大电流同轴供电

现在主流的自耗电极熔炼炉大多采用同轴供电方法消除大电流存在的感生电磁的磁场能耗，从整流屏出来的低压大电流路径在设计环节就要优化布局，在此后的长期使用中可节省可观的路径导体涡流损耗和热损耗，对节能排放起到显著效果。实际使用中我们发现输电母牌（铜牌）的最高温度能达到60℃。输电路径的截面和长度方向都将增大碳排放。在输电电缆和母牌中都提倡同轴供电以减少电磁涡流导致的热损耗。

三、输电先进技术——高温超导电缆，高温超导电机的应用

第一代Bi系HTS超导带材Bi-2223/Ag已实现商业化生产，现在国际上只有少数几家公司拥有Bi系带材的产业化技术，AMSC（美國）、Innost（北京英纳超导）、EAS（德国）、Tirthor（德国）以及Sumitomo（日本）等。北京英纳超导公司目前是我国商业化生产BSCCO线的公司，生产的短样线临界电流Ic和Jc分别达到120A和1.2x104A/cm2，最长可生产1km长的HTS线，这种材料使用受Tc温度限制，必须加装液氮冷却装置。高温超导电动机采用高温超导永磁体制造，通电导体做电机转子受磁场力作用驱动，或者用高温超导带材绕制电机磁场线圈。在高温超导电机制造方面，美国Reliance电力公司制出了四极高温超导同步电动机，超导线圈工作在27K，功率输出147KW。目前在超导研发制造领域，美国暂处领先优势。我国中科院电工所和西北有色金属研究院在此领域也处世界先进行列。

四、节能技改的前景

节能技改对环境治理能起到重要的作用，在日常生活生产中，各行各业人人要树立节能观念。冶金、航空航天、航海工业的技术升级要拓展高端制造业，同时我国政府主导的产业升级和产业转型同样是对我国中西部，东北华北等依靠能源型产业省份提出高的期望，在高能耗行业注重技术节能。在城镇化过程中，不能只重视拆迁和盖楼式的初级工业模式，要有计划、高标准引导扶持高排放企业技改升级或者转型。倡导发展高技术零排放制造技术，创新清洁能源发展——风电、核电、太阳能在冶金行业能耗中的占比份额。

参 考 文 献

[1]林良真，肖立业.我国超导技术研究进展及展望[J].电工技术学报.2005：20（1）：1～7

[2]金建勋，郑陆海.高温超导材料与技术的发展及应用[J].电子科技大学学报.2006（8）

篇5：合成氨工业节能减排技术研究论文

随着科学技术的不断进步以及市场对于化工产品需求量的不断增加，化工行业正处于迅猛发展阶段。氨合成产品作为重要的化工产品，可以用于氮肥、硝酸以及铵态化肥的生产加工制造。随着市场对于合成氨产品要求的不断提高以及国家对于化工行业节能减排的要求，改善合成氨生产技术，加大节能技术开发，应经成为合成氨等相关化工行业迫切需要解决的主要问题。

一、现阶段合成氨工业主要生产原料

合成氨的反应公式为3H2+N2=2NH3+Q，合成氨的反应特点主要为：可逆反应，氢气与氮气反应生成氨，同时氨在一定条件下也可以分解成氢气和氮气;此外，合成氨的反应为放热过程，反应过程中反应热与温度以及压力有关;而且需要催化剂的催化方能迅速进行合成氨反应。现阶段用硬合成氨生产的原料主要有天然气、重质油以及煤或焦炭，具体生产工艺如下所示：

1.天然气

采用天然气生产合成氨主要工序为脱硫、二次转换、一氧化碳转换以及去除二氧化碳等工序，在上述工序完成后即可得到氮氢混合气，再利用甲烷化技术去除少量残余的一氧化碳以及二氧化碳，并经压缩机进行压缩处理，即可得到合成氨产品。

2.重质油

重质油主要是指常压或者减压蒸馏后的渣油以及利用原油深度加工后的燃料油。利用重质油生产合成氨的工艺为首先重油与水蒸气反应值得含氢气体。通过将部分重油燃烧以为反应转化吸热提供足够的热量以及足够的反应温度，进而通过重油制氢为合成氨的生产提供基础原料。

3.煤

以煤作为原料制取氢气的工艺流程主要包括煤的高温干馏焦化以及煤的气化两种，煤的焦化主要是将煤处于空气隔绝的高温条件下制取焦炉煤气，通常情况下焦炉煤气中含有60%左右的氢气，作为合成氨生产的原料。而煤的气化，将煤在高温条件下，通过常压或者加压的方式与水蒸气或者氧气反应，得到含氢的气体产物，以此为制作合成氨的原料。

二、合成氨生产工艺指标

1.合成氨生产压力

通常情况下将压力控制在3～4MPa左右，这主要是由于采取加压的条件可以降低能耗，保证能量的合理利用，而且采取加压的方式还可以提高反应余热的利用。

2.生产温度

对于一段炉的温度，一般控制在760～800℃左右，这主要是由于一段炉设备价值高，而且主要为合金钢管，合金钢管的特点在于温度过高容易造成使用寿命大幅度降低。对于二段炉温度，主要根据甲烷控制指标来确定。在合成氨的生产压力以及水碳比得出后，应该根据平衡甲烷的浓度来确定合成氨的生产温度。通常情况下要求yCH4<0.005，出口温度应为1000°C左右。实际生产中，转化炉出口温度比达到出口气体浓度指标对应的平衡温度高

3.水碳比

由于水碳比高的条件下，残余甲烷含量降低，且可防止析碳。因此一般采用较高的水碳比，约3.5～4.0。

三、合成氨生产节能措施研究

合成氨的生产作为需要大量能好的工业，对于合成氨生产工艺进行节能技术改造已经成为合成氨工业提高经济效益，实现健康可持续发展的关键。降低合成氨生产过程中的能耗，可以采取以下措施：

1.实现合成氨生产规模的大型化

生产规模的大型化在于可以综合利用能量，并且可以采用离心压缩机，在降低成本投入的同时，实现生产过程的节能。大型化的合成氨生产可以建立完善的热回收系统，进而降低能量的消耗，提高技术经济指标。此外，大型化的合成氨生产工艺由于采用了高速离心压缩机，减少了合成氨的设备，并实现了合成氨生产工艺的优化。

2.实现制气系统的节能优化

合成氨的生产主要集中在制气环节，制气环节的能耗达到成产工艺的70%以上，因此实现合成氨的节能，必须提高转化率降低燃料消耗。

对于利用天然气生产合成氨的工艺，可以采取以下几种措施：结合用于生产合成氨的天然气的密度以及其他信息，判断天然气碳含量，并及时调整蒸汽，并通过适当降低水碳比来实现生产工艺的节能;严格控制合成氨过程中的烟气氧含量，并尽可能的减少其波动，将其控制在较低的数值;在生产过程中除满足氢气与氮气比、二段炉出口的甲烷含量以及温度的条件外，应尽可能降低一段炉负荷;对于类似于Kelogg型的合成氨生产转化炉，应该尽可能地均衡控制各个支路间温度，并减少各炉管间温度偏差，进而大幅提高加热效率，这样不仅延长设备使用寿命，同时实现能耗的降低。

对于采用重油以及煤粉气化炉的合成氨生产工艺，实现节能技术改造可以采取以下措施：根据原料的基本属性如密度、热值等探寻反应的最佳配比，及时调整氧气量、蒸汽量，减少能耗;根据炉型及工艺设计不同控制方案，通过平稳操作和优化参数，提高转化率，降低能耗;由于这类气化控制的特殊性，如原料性质难以定性、监测点少、自动化程度低等，尚无开发出理想的优化控制系统。

3.从驰放气中回收氢

从驰放气体中回收含氢气体。从驰放气体中回收有氢气体主要有以下几种方式：第一，将驰放气体低温液化，进而通过蒸馏进行进一步的分离，通过这种方式不仅可以回收有氢气体，同时可以回收部分稀有气体。第二，采取分子筛在高压条件下吸附的方式，进而在减压下进行解吸的方法分离得到有氢气体。第三，采用多极膜分离方法，由于氢气透过膜的速率相比其他气体较高，并通过多极膜进行分离而获得纯度较高的氢气。

四、结语

篇6：合成氨工业节能减排技术研究论文

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

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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

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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

篇7：合成氨工业节能减排技术研究论文

摘要：粉磨系统技术标定是对粉磨系统的工艺条件、操作参数、运行状况和技术指标进行全面的测定和检查。通过对系统中各物料的流量、粉体状态的测定和性能的试验，对系统的操作指标和技术参数的测试和计算，从而对系统的工作状态进行全面的、数量化的分析，从中发现和总结生产中的经验和问题，为岗位操作工和水泥技术人员解决生产问题、优化工艺参数、创新技术改造等提供决策依据。

一、技术标定的意义

水泥企业积极响应国家“以节能减排为中心，走新型工业化道路”的伟大号召，实现“十一五”全国水泥工业节能25%的战略目标是一项重要工作。水泥生产过程中，粉磨系统的能耗占水泥生产总能耗的70%以上，其工作状态对整个水泥生产线的节能减排，起着至关重要的作用。粉磨系统技术标定的目的是对粉磨系统的工艺条件、操作参数、运行状况和技术指标进行全面的测定和检查。通过对系统中各物料的流量、粉体状态的测定和性能的试验，对系统的操作指标和技术参数的测试和计算，从而对系统的工作状态进行全面的、数量化的分析，从中发现和总结生产中的经验和问题，为岗位操作工和水泥技术人员解决生产问题、优化工艺参数、创新技术改造等提供决策依据。通过技术标定实践，可以锻炼、提高岗位操作工和水泥技术人员理论联系实际的技术水平和分析解决实际问题的能力，更全面地了解生产设备的技术性能、掌握粉磨系统各工艺参数之间的相关规律，以选定最有效的技术管理及操作方法，实现粉磨系统优质、高产、节能、环保、安全、清洁生产的目标。

二、技术标定的分析判断

水泥生产线选用的粉磨设备和工艺流程，各企业不尽相同，需要了解、分析的技术问题也各不一样，所以，技术标定的项目和内容各有区别。要根据各企业的具体情况和要求，针对生产中的薄弱环节和需要重点解决的问题，选择其中一 1 部分项目进行测试标定，或对某一设备进行局部的检查和测试，然后作出有价值的分析判断。

三、技术标定的基本条件 1.技术标定前的准备工作

由专业人员组建技术标定机构。粉磨系统技术标定的工作量较大，需要较多的测定人员参加。因此，在测定之前要做好充分的准备，成立技术标定的专业队伍，并由专业水平较高的工程技术人员担任总指挥，负责全面调度、处理标定工作的计划、安排和结果分析。

认真做好调查研究。在技术标定前，首先要对生产现场进行深入细致的调查，包括生产状况调查、设备运行情况调查、取样点位置调查等。

编制技术标定计划图表。根据现场调查结果和企业具体要求编制技术标定计划。首先绘制粉磨系统工艺流程图，在流程图上标注取样点的位置并编号，然后按编号顺序将取样点、标定项目、测试内容、时间安排、项目组负责人等列出技术标定工作计划进度表。

现场准备提前进行。按技术标定计划安排，对每一项检测内容进行周密准备，首先确定取样方法，然后按取样要求，在适当的位置开设取样孔；清理现场，搭建必要的操作平台等。

认真学习标定工作的技术规程。所有参加技术标定工作的人员必须有组织地进行专业培训。统一认识、明确分工，各取样点固定专人负责；按计划安排，计算出自己分管的取样点应取的最小试样量，以保证在测试期间内取样的代表性、准确性和时效性。

检查、调试、校正测试仪器、仪表及工具，备齐有关用品。在技术标定工作中需要使用的工具和检测仪器、仪表必须提前检查、调试、校正、备齐，根据现场取样需要必须制作的辅助工具，也要提前准备好。在测试工作中需要使用的药 2 品、材料等消耗品，应按质量标准规定准备充足。除各小组专人负责之外，总指挥有必要在标定的前一天进行全面检查、落实。2.技术标定工作应在粉磨系统正常工作状态下进行

无论是生料制备还是水泥制成，粉磨系统的正常工作状态包括以下内容：磨机声音正常，无异常响动；球磨机没有严重的“饱磨”或“空磨”现象发生；立式磨和辊压机喂料系统除铁器和金属探测器工作正常，磨体无超限振动情况。喂料系统按配料方案规定的加料量正常工作，喂料量连续、稳定，无明显粒度大小变化波动。配料系统计量加料设备经过校正和标定，计量误差在规定的范围之内。出磨物料的提升、输送设备工作负荷在正常范围之内。出磨物料细度、回料细度、成品细度等都控制在规定的范围之内。各机电设备和除尘系统运行正常。烘干磨、立式磨入磨热风风量、风温都在规定范围内。立式磨、辊压机液压系统工作稳定、正常。

四、技术标定结果分析

技术标定现场测试工作完成之后，应根据粉磨系统实测数据和计算结果，对整个系统的工艺、设备运行状况进行研究、分析，从中发现问题，提出解决问题的办法和建议，为今后的生产实践、技术改造、维护检修、管理创新等提供依据。

篇8：合成氨工业节能减排技术研究论文

燃煤燃煤工业锅炉由于种种原因, 如结构设计不合理、制造质量不良、辅机配套不协调、运行操作不当等, 都会造成锅炉出力不足、热效率低下和输出参数不合格等问题, 结果是能源消耗量过大, 甚至不能达到生产要求。对半新以下的锅炉, 采取技术改造措施解决问题, 经济合理;对于接近寿命期的锅炉, 则以更新为佳;究竟采取哪种措施, 应采用技术先进、方案成熟、经济合理的原则。由于我国燃煤燃煤工业锅炉的以上问题比较普遍, 所以, 节能潜力很大, 约达3000万吨标准煤。由于在用的燃煤燃煤工业锅炉正转链条炉排锅炉居多, 当前推广应用的节能改造技术, 大部分是针对正转链条炉排锅炉的。

各种改造措施分述如下:

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的斗式给煤装置使得煤块和煤末混合堆实在炉排上, 阻碍锅炉进风, 影响燃烧。将斗式给煤装置改造成分层给煤装置。即:使用重力筛选将原煤中块、末自下而上松散地分布在炉排上, 有利于进风, 改善燃烧状况, 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。投资少, 回收快。2) 燃烧系统改造。对正转链条炉排锅炉, 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, 使之在炉排层燃基础上, 增加适量的悬浮燃烧。可以获得11%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。3) 炉拱改造。正转链条炉排锅炉的炉拱是按设计煤种配置的, 有不少锅炉不能燃用设计煤种, 导致燃烧状况不佳, 直接影响锅炉的热效率, 甚至影响锅炉出力。按照实际使用的煤种, 适当改变炉拱的位置与形状, 可以改善燃烧现况, 提高燃烧效率, 减少燃煤消耗。现在已有适用多种煤种的炉拱配置技术。这项改造可获得11%左右的节能效果。4) 锅炉辅机节能改造。燃煤锅炉的主要辅机—鼓风机和引风机的运行参数与锅炉的热效率和耗能量直接相关, 用适当调速技术, 按照锅炉的负荷调节鼓、引风量, 维持锅炉运行在最好状况, 一方面可以节约锅炉燃煤, 又可以节约风机的耗电。5) 层燃锅炉改造成循环流化床锅炉。循环流化床锅炉是煤在炉膛内循环流化燃烧, 所以它的热效率比层燃锅炉高16~21个百分点, 而且可以燃用劣质煤;由于可以使用石灰石粉在炉内脱硫, 所以, 不但可以在大大减少燃煤锅炉酸雨气体SO2的排放量, 而且, 其灰渣可直接生产建筑材料, 这种改造已有不少成功案例。6) 旧锅炉更新。这项改造是用新锅炉替换旧锅炉, 包括用新型节能型锅炉替换旧型锅炉;用大型锅炉替换小型锅炉:用高参数锅炉替换低参数锅炉, 以实现热电联产等。由于可以较大幅度提高锅炉的能源效率, 所以, 节能效益可观。7) 控制系统改造。工业锅炉控制系统节能改造有二类。第一, 按照锅炉的负荷要求, 实时调节给煤量、给水量、鼓风量和引风量, 使锅炉常处在良好的运行状态。将原来的手工控制或半自动控制改造成全自动控制。这类改造, 对于负荷变化幅度较大, 而且变化频繁的锅炉节能效果很好, 一般可达10%左右。

2 燃煤燃煤工业锅炉的减排技术

由于大多数燃煤工业锅炉运行效率低于最初效率, 而产品设计效率又低于国际水平, 因此具有巨大的减排潜力。

主要的减排技术包括以下几块:

2.1 燃料预处理

根据锅炉型号和使用情况, 选择合理的煤炭品种, 进行煤炭的筛分、洗选和合理配煤, 或者采用煤炭的炉前成型技术, 从而以较小的代价实现节约煤炭和减排温室气体的效果。一般通过采用筛分、洗选和配煤处理后, 煤炭中灰分的含量每降低11%, 锅炉燃烧的效率可提高2%。

2.2 锅炉的合理运行

我国锅炉使用运行中的主要问题是:容量过小或负荷不匹配, 操作工的素质较低。通过优化锅炉的合理配置, 培训一定数量的技术操作人员, 其减排的成本是很低的。

2.3 改造和完善锅炉的燃烧系统

对现有锅炉的燃烧系统进行必要的改造和完善, 可以使燃料效率提高5%~10%。其主要的技术措施是锅炉燃烧室的优化。

2.4 采用高效清洁燃烧技术

目前我国正在研究并已采用高效清洁燃烧技术的锅炉。

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, 年减少CO2排放1.69万吨。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。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。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81%~84%, 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。5) 改进型水火管锅炉。水火管锅炉是我国的特色产品, 是经过多年实践形成的新一代改进型水火管锅炉。该锅炉效率大于85%, 比国家标准高5%~8%。改进型水火管锅炉结构紧凑, 可节省钢材30%, 制造成本降低20%。6) 角管式锅炉。角管式锅炉可配置各种燃烧设备, 如链条炉排、水冷振动炉排、往复炉排、抛煤机炉排以及流化床等。7) 下饲式炉排。下饲式锅炉炉排调节比可达10∶1, 风煤比恰当, 燃烧效率高。小型锅炉热效率可达75%~85%, 锅炉容量0.4~4蒸吨。1台4蒸吨锅炉年节煤294吨, 年减少CO2排放398吨, 寿命期内可减排CO2约5000吨。8) 型煤锅炉。将燃煤锅炉的原煤散烧改为型煤燃烧, 包括工业型煤、炉前型煤以及炉前筛分造粒的块粒型煤。这样可使锅炉热效率提高4%~8%, 减少烟尘排放5%。若采用固硫剂, SO2可下降30%~40%。9) 锅炉供热系统采用蓄热器。蒸汽蓄热器是一种蒸汽热能储存装置, 具有均衡供汽、调节尖峰负荷的作用。用于负荷波动的供气系统, 可使得锅炉负荷稳定;用于余热利用系统, 能有效地回收热能。常用的蒸汽蓄热器是一种变压式蓄热器, 可借助工作压力变化进行蓄热和放热。

3 结语