某某合成氨、尿素综合节能改造项目可行性研究报告（优秀甲级资质资金申请报告）

- - 有限公司 合成氨、尿素综合节能改造 可行性研究报告 - - 目 录 1 总 论 . 1 1.1 概述 . 1 1.2 研究结论 . 7 2 改造规模及方案 . 9 2.1 改造方案符合国家政策 . 9 2.2 改造方案 . 10 3 工艺技术方案 . 12 3.1 合成氨生产工艺概况 . 12 3.2 企业目前生产概况 . 14 3.3 本项目综合节能技术改造方案 . 17 3.4 装置改造前后比较 . 39 3.5 自控技术方案 . 40 4 原料、辅助材料及动力供应 . 43 5 建厂条件及厂址方案 . 44 5.1 建厂条件 . 44 5.2 厂址方案 . 46 6 总图运输、储运、土建 . 47 6.1 总图运输 . 47 6.2 储运 . 48 6.3 厂区外管网 . 48 6.4 土建 . 48 7 公用工程方案和辅助生产设施 . 50 7.1 给排水 . 50 7.2 供电及电信 . 51 7.3 辅助设施方案 . 53 8 节能、节水 . 54 - - 8.1 节 能 . 54 8.2 节 水 . 60 9 消 防 . 61 9.1 设计依据及标准规范 . 61 9.2 设计原则 . 61 9.3 消防措施 . 61 10 环境保护 . 63 10.1厂址与环境现状 . 63 10.2执行的环境质量标准和排放标准 . 63 10.3本工程新增主要污染源、污染物及治理措施 . 64 10.4环境影响分析 . 65 10.5环保管理与监测机构 . 66 11 劳动保护与安全卫生 . 67 11.1编制依据 . 67 11.2项目生产过程中职业危害因素的分析 . 67 11.3职业安全卫生防护的措施 . 78 12 组织机构与人力资源配置 . 81 12.1工厂体制及组织机构的设置 . 81 12.2生 产班制和定员 . 81 12.3人员的来源和培训 . 81 13 项目实施计划 . 82 13.1建设周期的规划 . 82 13.2实施进度规划 . 82 14 投资估算和资金筹措 . 83 14.1投 资 估算 . 83 14.2资 金 筹 措 . 84 15 财务评价 . 87 15.1财务评 价基 础数 据 与参数选 取 . 87 15.2生产成本和费用估算 . 87 15.3销售收入和利润估算 . 87 - - 15.4项目内部收益率的计算、投资利润率、投资回收期等指标的计算 88 15.5不确定性分析 . 88 15.6财务评价结论 . 89 16 结 论 . 99 16.1结论 . 99 16.2建议 . 100 17 项目招标方案 . 101 17.1概述 . 101 17.2发包方式 . 101 17.3招标组织形式 . 101 17.4招标方式比选 . 101 17.5本项目拟采用的招标方式说明 . 102 - - 1 总 论 1.1 概述 1.1.1 项目名称、建设单位名称、企业性质及法人 项目名称： 合成氨、尿素综合节能改造 建设单位 ： 有限公司 企业性质： 有限责任 单位地址： 1 号 法人代表： 1.1.2 可行性报告编制的依据和原则 1.1.2.1 编制依据 (1) 中石化协产发（ 2006） 76 号化工投资项目可行性研究报告编制办法、投资项 目可行性研究指南、建设项目经济评价方法与参数（第三版）。 (2) 研究设计院与 有限公司 签订的 合成氨、尿素综合节能改造 可行性研究报告编制合同书。 (3) 由 有限公司 提供的项目有关基础资料。 1.1.2.2 编制原则 (1) 项目建设必须符合国家产业政策和发展方向。 严格贯彻执行国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要和国家发展和改革委员会关于印发 “ 十一五 ”十大重点节能工程实施意见的通知精神及国家标准、规范、政策。 (2) 走新型工业化发展道路，大力推进节能降耗，以技术创新 为动力，以项目实施为基础，实现 “ 十一五 ” 期间单位产品综合能耗大幅下降、废弃物减排的目标； (3) 考虑 有限公司 的实际情况和建设要求，工艺技术来源立足于企业拥有的稳妥可靠的技术，并采用技术先进可靠、高效节能的成熟技术，力求做到节能技术先进、设备配置先进可靠、不影响原装置的稳定操作、产品质量符合有关标准。在确保处理效果的前提下，尽量减少占地、降低运行费用和一次性投资； (4) 项目建设与生产同时进行，尽量做到不影响正常生产。充分利用现有的生产设备、公用工程、辅助工程、生活福利设施和人员的有利条件， 节约投资，加快- - 建设进度； (5) 严格执行环境保护、消防、安全工业卫生法规，落实 “ 三废 ” 处理和安全卫生措施，使项目实施后，各项指标符合国家和企业安全卫生要求，企业在获得经济效益的同时，产生良好的社会效益。注重采取环境保护措施，努力避免产生新的污染源。 执行化工建设项目环境保护设计规范，注重采取环境保护措施， 环保工程与工艺装置同步设计、同步施工和同步投产； (6) 厂区总体规划布局、车间的平面布置及生产配套设施，执行危险化学品安全管理条例（国务院令第 344 号）、安全生产许可证条例（国务院令第 397号 ）的有关规定和要求。 (7) 项目建设必须符合企业的整体发展规划。充分利用公司现有生产装置、公用工程、辅助工程、生活福利设施和人员的有利条件，节约投资，加快建设进度。在满足生产工艺要求的前提下，严格控制辅助设施的建设规模。 (8) 根据地方和行业基价表，结合企业的实际情况，实事求是地编制工程投资估算。 1.1.3 项目提出的背景、必要性 1.1.3.1 企业概况 有限公司 (以下简称 枣化公司 )始建于 1970 年， 前身为 市化肥厂， 200 年 10 月 日改制，是一家民营股份制企业，是 北地区唯一的尿素生产厂家和最大的化工 生产基地，主导产品尿素、甲醇、碳铵等深受广大用户喜爱。 公司位于 1号，现有职工 640 人，占地 30万平方米，经营范围为化肥、化工产品制造与销售。目前，公司资产总额为 5.47 亿元， 2007 年实现销售收入 3.13 亿元，上交税费 1276 万元。目前，已形成了 10 万吨合成氨 /年、 4万吨甲醇 /年、 16 万吨尿素 /年、 3 万吨碳铵 /年的生产能力，并配套编织袋 800 万条 /年。主导产品 “ 牌 ” 尿素、碳铵被省政府授予 “ 省精品名牌 ” 称号，并于 2003年 12 月 26 日通过了 ISO9001： 2000 质量管理体系认证。 2005 年荣获 “ 省先进工业企业 ” 、 “ 省安全生产先进单位 ” 、 “ 省 十五 技术改造先进单位 ” 等荣誉称号。 公司作为国家 “ 千家企业节能行动 ” 的单位成员，全面树立和落实以人为- - 本、全面协调可持续的科学发展观，坚持把节能降耗放在首位，按照 “ 减量化、再利用、资源化 ” 的原则，从能源的回收再利用着手，提高资源综合利用水平，大力发展循环经济，实现 “ 资源消耗低，环境污染少 ” 的目标，以提高资源利用效率为核心，从技术、管理等方面采取综合措施，加快推行节约型企业建设，促进了企业的可持续和谐发展。 1.1.3.2 项目提出的背景、投 资必要性和 意义 1. 项目提出的背景 (1) 可持续发展的战略要求 我国是一个人均资源拥有量很少的国家，能源利用率低的问题已严重阻碍了我国经济的发展和企业效益的提高。资源与环境问题、人口问题已被国际社会公认是影响 21 世纪可持续发展的三大关键问题。新中国成立后特别是改革开放以来，我国经济社会发展取得了举世瞩目的巨大成就，但是，我们在资源和环境方面也付出了巨大代价。经济增长方式粗放，资源消耗高，浪费较大，污染严重，能源紧缺与环境污染已成为制约我国经济与社会进一步发展及人民生活与健康水平进一步提高的重大因素。党的 十六届五中全会提出： “ 要加快建设资源节约型、环境友好型社会，大力发展循环经济，加大环境保护力度，切实保护好自然生态，认真解决影响经济社会发展特别是严重危害人体健康的突出的环境问题，在全社会形成资源节约的增长方式和健康文明的消费模式 ” 。因此，企业必须转变经济增长方式，大力推行节能降耗。 我国历来的能源消耗结构中，工业生产部门始终是能源消费的大户，约占全国能耗量的 70%左右，而先进工业国家：美国只占 27.5%左右；日本 50%左右；德国、英国、法国都在 35%以下。其原因是我国工业生产工艺落后，规模较小，能源综合利用差；设备陈旧，热效率低；自动化水平低；节能意识不强，管理工作不完善；技术改造资金不足的制约等。虽经几个五年国民经济规划建设期的努力，能源利用率从 26%提高到 33%，相对地说，进步不少。但同美国 50%以上、日本 57%以上相比较，我们与他们的差距还很大。根据有关单位研究，按单位产品能耗和终端用能设备能耗与国际先进水平比较，目前我国的节能潜力约为 3亿吨标准煤。 (2) 行业发展的需要 合成氨工业是一项基础化学工业，在化学工业中占有很重要的地位。中国合成- - 氨生产企业中小型居多，生产规模小，能耗与成本高，部分企业能耗 高出世界先进水平近一倍。中国现已是世界上最大的化肥生产和消费大国， 2007 年合成氨产量已超过 5000 万吨。我国的合成氨工业能耗高、节能潜力大，采取有效的技术措施能够获得较好收益。目前平均吨氨能耗在 1900 千克标准煤左右，而世界先进水平这一指标只有约 1570 千克。 2006 年全国合成氨节能改造项目技术交流会在北京召开，明确了 “ 十一五 ” 期间合成氨节能工程在降耗、环保等方面要达到的具体目标。会议根据 “ 十一五 ” 期间合成氨能量优化节能工程实施方案规划，到 2010 年，合成氨行业节能目标是：单位能耗由目前的 1700 千 克标煤 /吨下降到 1570 千克标煤 /吨；能源利用效率由目前的 42.0%提高到 45.5%；实现节能 570 万 585 万吨标煤，减少排放二氧化碳 1377万 1413 万吨。 (3) 企业发展的需要 2006 年下半年通过对合成氨、尿素生产装置的工艺过程分析发现， 公司发展面临着一个极不合理的现象：合成氨生产过程中一方面在采用燃煤锅炉向装置供热，一方面在采用大量冷却水冷却物料，将余热废热带到环境中，不仅浪费了能源，也增加了给公司的生产成本，不利于市场竞争和经济效益的增长。 (4) 企业的社会责任 节能减排、保护环境是全 社会的共同责任，也是企业生存发展的需要，更是企业重要的社会责任。作为全国节能 “ 千家 ” 重点企业，为贯彻落实国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要，实现单位 GDP 能耗降低 20%左右的约束性目标肩负重要责任， 公司已与 省人民政府签署了 “ 十一五 ” 节能目标。必须大力实施节能技术改造，加大投入，用先进适用技术改造或新建节能装置，降低能源消耗，确保 “ 十一五 ” 期间实现万元工业总产值能耗降低 20%的目标目前节能减排是中国经济生活中的一个重点，胡锦涛同志在十七大报告中提出，要坚持节约资源和保护环境的基本国策，建设资源 节约型、环境友好型社会。 有限公司的领导层深深意识到了节能减排的经济效应和社会责任，始终把这项工作作为重点来抓。公司将通过加大技术改造、加强生产管理、加大环保投入、加强节能宣传教育等措施推进节能减排目标的落实，在实现经济效益的同时，实现人与环境的和谐发展，将公司建设成安全型、节约型、环保型的绿色- - 化工企业。 2. 项目投资必要性和意义 有限公司是生产合成氨、尿素的行业，基础原料为煤，电力消耗也较高，属高能耗企业，因此在节能减排方面面临着一定的压力，但是也存在着较大的节能潜力和空间。 公司一直对节能与环保工作比较重视，先后投资了 7500 余万元建设了新增三气锅炉、余热发电及全厂放空气回收；尿素解吸废液水解汽提及尿素排放液的综合利用工程；新增 1200 吨 /年尿素粉尘减排回收装置；水处理系统改造工程，全厂稀氨水、工艺冷凝液、排污油水回收改造；造气炉渣综合利用暨新增 15t/h 内循环流化床锅炉及 1#、 2#锅炉改造；电器节能综合改造；节能改造新增废水末端处理站等节能、环保系统。为了达到能源节约、循环、综合利用，本着源头治理、综合回收利用，公司决定对生产系统进行一系列节能技术改造， 并采用成熟的高新处理技术建设合成氨、尿素节能技术改造项目，以达到节能降耗、减少污染物排放的目的。该项目的实施必将产生较好的经济效益和显著的社会效益、环境效益。 此次改造主要通过下列方式进行： 回收造气、合成、尿素等工段的余热来产蒸汽； 采用溴化锂制冷技术，回收低品位热能制冷，减轻冰机负荷； 通过回收系统的高压向低压转换过程中的能量来节约电力消耗； 通过采用新型塔内件、新技术来降低生产过程中的能源消耗； 采用电器节能新技术，降低生产电耗。最终达到合成氨系统不需要外补蒸汽，实现向尿素、精甲醇外送蒸汽的目的，年节 约标煤 19809.27 吨。 1.1.4 关键技术 拟采用 自主开发的专有技术，对造气显热回收系统、变换精炼合成尿素造气热水网络系统，尿素汽耗、氨耗进行节能技术改造。 选择热水单效型的溴化锂制冷机组，回收生产中低位热能制冷，减轻冰机负荷。这样，不仅做到生产系统内的热量平衡，充分利用能源，又节约了电力消耗，还可以减少对环境的污染， 采用南京国昌公司吕仲明教授开发的三轴一径氨合成塔内件和新型驼峰尿塔塔盘，提高 CO2转化率，并降低蒸汽消耗。 回收脱碳碳丙液、精炼铜液在由高压向低压转换再生过程中的 能量。采用兰- - 州水泵厂开发的 HD 型（带节电涡轮机）脱碳泵，对原有的普通型脱碳泵进行节能改造；采用石家庄市华溢液压工程有限公司张学询教授开发的专利产品 CYB 型差压铜泵（专利号： ZL97230325.1、 ZL 00262806.6），进行高压铜液的能量回收。 1.1.5 经济效益和社会效益 本工程采取的半水煤气显热回收改造、蒸汽差压能量回收、煤棒系统节能改造、锅炉冷渣器改造、高压洗涤液能量回收、 节能型塔内件改造 、氢回收改造、无动力氨回收改造、高效蒸发式冷凝器改造、溴化锂制冷机组、尿素汽耗、氨耗节能改造、电机变频及无功补偿 技术等改造措施进行合成氨、尿素综合节能技术改造的项目建设。改造后节约造气用原煤 5200 吨 /年，新增蒸汽 产 量及节约蒸汽 60680 吨 /年，节电 2079.142 万 kWh/年， 节约氨耗 1280 吨 /年，回收锅炉出渣热量折标煤 407.24 吨 /年， 折算节标煤共计 19809.27 吨 /年，节能效益明显。 本工程为节能、环保工程，通过新增半水煤气显热回收副产蒸汽及新增煤棒烘干线、尿素合成塔 采用新型球帽塔盘 、对尿素装置进行节能改造 共减少锅炉产蒸汽60680 吨 /年，折标煤 5418.72 吨； 新增冷渣器回收锅炉 炉 渣的热量 相当于节约标煤407.24 吨 /年；煤棒系统改造新增煤棒烘干线、新增溴化锂制冷机组节煤共 5200 吨 /年，以上合计共节约标煤 10208.84 吨 /年， 相当于可减排 CO2 25522.07 吨 /年， SO2 168.45 吨 /年，烟尘 98.00 吨 /年。 该项目建成后， 公司合成氨单位综合能耗将达到 1535.1 kg标准煤 /吨。达到氮肥行业清洁生产标准（ HJ/T188-2006）的二级标准（国内氮肥清洁生产先进水平 1640.5Kg 标准煤 /吨） 。 实施该项目需投入总资金 3117 万元。该项目建成投产后年均节约成本 1178 万元，年均上缴 国家增值税及附加 249 万元，年均新增利润总额 953 万元，年均新增所得税 238 万元，年均税后利润 715 万元， 投产后 4 年内可回收全部投资。投资利润率为 30.6%，投资利税率为 38.6%，投资内部收益率税前为 37.9%，税后为 29.5%，生产能力利用率为 32.4%。 综上所述， 公司以技术创新为动力，以项目实施为基础，利用先进的技术成果对合成氨、尿素系统进行节能改造，将为企业创造良好的经济效益，符合公司和社会的发展要求，对增强企业核心竞争力，提高经济效益有着积极的意义，同时可从源头上削减二氧化硫和烟尘的排放，改 善周边环境，环保效益明显，因此项目- - 的实施是必要的和必需的。 1.1.6 可行性研究报告研究范围 (1) 项目建设的意义和必要性； (2) 改造规模及方案； (3) 工艺技术方案和设备选择； (4) 原料、辅助材料及动力的供应； (5) 建厂条件及厂址方案项目的环境保护、劳动安全和卫生评估； (6) 总图运输、储运、土建； (7) 公用工程方案和辅助生产设施； (8) 节能计算； (9) 消防； (10) 环境保护及治理措施； (11) 劳动安全和安全卫生； (12) 组织机构与人力资源配置； (13) 项目实施计划； (14) 投资估算及资金筹措； (15) 财务评价； (16) 结论； (17) 项目招标方案。 1.2 研究结论 通过各方面分析，本可行性研究报告认为： (1) 本 项目的建设符合国家产业政策、节能政策和国家“十一五”发展规划。 (2) 项目建设单位具备良好的基础条件和外部环境， 本项目可依托公司现有资源，结合生产现状，进行节能改造。 (3) 本项目 拟采用的节能技术先进适用、成熟 可靠、经济合理。 (4) 本工程充分回收利用现有半水煤气显热、吹风气及合成驰放气，利用现有资源，有运行成本低的特点，工程实施后能提高工厂原材 料和能量利用率。 (5) 由财务评价指标看出：本项目财务内部收益率高于基准收益率，投资回收期短，有 较 好的盈利能力和较强的抗风险能力，符 合公司发展要求，对增强企业核- - 心竞争力，提高经济效益有着积极的意义。 因此，项目的实施是必要的和必需的。 附主要技术经济指标表 1-1。 表 1-1 经济评价指标表 序号 项 目 名 称 单 位 数 量 备 注 一 生产规模（节标煤） t/a 19809.27 二 生产方案 1 节造气原料煤 t/a 5200 2 节电 万 kWh/年 2079.142 3 增产蒸汽 t/a 22680 4 减少装置消耗蒸气 t/a 38000 5 回收锅炉出渣加热脱盐水 t/a 52080 回 收 的 热 量 折 标 煤407.24t/a 三 年操作日 天 350 四 改造后节约能耗总量 吨标煤 /年 19809.27 五 项目投入总资金 万元 3117 1 项目报批总投资 万元 3117 2 建设投资 万元 3117 3 建设期贷款利息 万元 0 4 流动资金 万元 0 七 年均利润总额 万元 953 八 年均税金 万元 249 九 投资利润率 % 30.6 十 投资利税率 % 38.6 十一 全投资回收期 I(税前 ) II(税后 ) 年 年 3.5 4.1 含建设期 十二 全投资内部收益率 I(税前 ) (税后 ) % % 37.9 29.5 十三 全投资净现值 I (税前 ) II(税后 ) 万元 万元 3447 2249 Ic%=12% 十 四 生产能力利用率（ BEP） % 32.4 - - 2 改造规模 及 方案 2.1 改造 方案符合国家政策 开展资源综合利用，是我国一项重大的技术经济政策，也是国民经济和社会发展中一项长远的战略方针，对于节约资源，改善环境，提高经济效益，促进经济增长方式由粗放型向集约型转变，实现资源优化配置和可持续发展都具有重要的意义。 中国是世界上最大的化肥生产和消费国，其中合成氨的生产一直是化工产业的耗能大户，在国内化工行业的五大高耗能产业中，合成氨耗能占总量的 40%，单位能耗比国际先进水平高 31.2%，因此，该产业节能的潜力非常大 。 中国节能技术政策大纲（ 2005 年修订本）中提出： 2010 年，全国吨合成氨能耗由 2000 年的 1699kg 标准煤降为 1570kg 标准煤 ， 2020 年降为 1455kg 标准煤。“ 大纲 ” 还要求推广新型 J-99、 JR、 NC 节能型氨合成系统及 A301、 ZA-5 低温低压氨合成催化剂，提高氨净值，降低合成氨生产过程的压力；推广全渣循环流化床锅炉；推广合成氨蒸汽自给和 “ 两水 ” （冷却水、污水）闭路循环技术。 2005 年，国家发改委颁布的国家节能中长期规划，已将合成氨列为节能降耗的重点领域和重点工程。规划指出要在重点 耗能行业推行能量系统优化，即通过系统优化设计、技术改造和改善管理，实现能源系统效率达到同行业最高或接近世界先进水平。根据规划要求，未来 15 年，国家一方面将加快推进以洁净煤或天然气替代石油合成氨的工业改造，以节约宝贵的石油资源，另一方面，将大力推动节能降耗技术的开发和推广应用，到 2010 年，合成氨行业节能目标是：能源利用效率由目前的 42%提高到 45.5%，实现节能 570-585 万吨标煤，减少排放二氧化碳 1377 万吨 -1413 万吨。因此，进一步加快合成氨装置的节能改造已成为众多化肥生产企业节能降耗的必经之路。 “ 十一五 ” 期间，国家重点推出十大节能工程，其中涉及石油和化工行业的主要有 “ 余热余压利用工程 ” 、 “ 节约和替代石油工程 ” 、 “ 电机系统节能工程 ” 和“ 能量系统优化（系统节能）工程 ” 四项。目前，国家发展改革委已启动十大重点节能工程，并对实施工作进行具体部署。通过实施十大重点节能工程， “ 十一五 ”期间将实现节约 2.4 亿吨标准煤的节能目标。 - - 综上所述，枣阳化工工业有限公司拟实施的 “ 合成氨、尿素综合节能改造项目 ”符合国家节能政策和节能规划要求。 2.2 改造方案 本项目拟采用的改造方案主要有： (1) 造气显热回收改造：新上一套半 水煤气显热回收装置，年可副产 0.1MPa 140 蒸汽 22680 吨。 (2) 蒸汽差压能量回收：采用特种汽轮机拖动设备运转， 作为动力补偿，降低5#造气鼓风机（额定功率 355kW） 、 2#造气鼓风机（额定功率 355kW）电机使用功率，相当于节约电力消耗 650kW，年节电 546 万 kWh。 (3) 煤棒系统节能改造：将目前的 14 台 MBJ30 型煤棒机改造为 6 台 MBJ45 煤棒机，并新增煤棒烘干线一条，年节电 277.62 万 KWh，降低煤耗 4200 吨，节约蒸汽14000 吨。 (4) 锅炉冷渣器改造：新增三台冷渣器，回收锅 炉 炉 渣的热量， 用于 加热锅炉进水， 回收热量可将常温下的脱盐水加热到 80 以上 ，年可加热脱盐水 52080 吨 /年。 (5) 高压洗涤液能量回收： 采用兰州水泵厂开发的 HD 型（带节电涡轮机）脱碳泵，对原有的普通型脱碳泵进行节能改造； 采用石家庄市华溢液压工程有限公司张学询教授开发的专利产品 CYB 型差压铜泵（专利号： ZL97230325.1、 ZL 00262806.6）。对高压碳丙液、铜液进行能量回收，年节电 262.9 万 KWh。 (6) 节能型塔内件改造 ： 采用 NC 节能型氨合成塔内件，改造 800 、 1000氨合 成塔，以降低合成压力， 减少动力消耗 ； 采用上海海懋工程公司的新型 驼峰塔盘，改造现有的 17m3和 23m3尿素合成塔，提高 CO2转化率，并降低蒸汽消耗； 尿素一分塔、二分塔采用新型孔板波纹填料，提高精馏段的换热面积和效率，以增加传质效果，降低系统的蒸汽消耗。年节电 400 万 KWh，节约蒸汽 8000 吨。 (7) 高效蒸发式冷凝器改造：新增四台 CZN-1800 的 蒸发式冷凝器，提高氨冷凝效果， 年可节电 142.4 万 kWh， 并可节约循环水用量 500m3/h。 (8) 溴化锂制冷机组：选择热水单效型的溴化锂制冷机组，回收生产 中低位热能制取 7 l2 冷水降低物料温度，减轻冰机负荷，可节约 煤 耗 1000 吨 /年 ，节电205.426 万 kWh/年，同时新增溴化锂制冷机循环冷却补充水 7.2 万 m3/年 。 - - (9) 尿素汽耗、氨耗节能改造： 对尿素一分加热器、二循一冷、闪蒸加热器、一蒸加热器、 二段蒸发换热器等进行改造，并 采用水抽真空系统代替现有的蒸汽喷射泵抽真空，蒸汽分级使用等 一系列措施 ，提高蒸汽利用率，年节约蒸汽 1.6 万吨 ，减少氨耗 1280 吨 /年 。 (10) 对氨泵、一甲泵、尿素循环水泵电机进行变频改造，按综合节电率 20%计算，节电 244.776 万 kWh/年 。 - - 3 工艺技术方案 3.1 合成氨生产 工艺概况 目前 世界 合成氨产量以中国、苏联、美国、印度等国最高，约占世界总产量的一半以上。合成氨主要原料有天然气、石脑油、重质油和煤等，因以天然气为原料的合成氨装置投资低、能耗低、成本低的缘故 ,世界大多数合成氨装置是以天然气为原料，但是自从石油涨价后 ， 由煤制氨路线又重新受到重视 ， 而且从世界燃料储量来看，煤的储量约为石油、天然气总和的 10倍。 我国合成氨工业经过 40 多年的发展，产量已跃居世界第 1 位，现已掌握了以焦炭、无烟煤、褐煤、焦炉气、天然气及油田伴生气和液态烃 等气固液多种原料生产合成氨的技术，形成了我国特有的煤、石油、天然气原料并存和大、中、小规模并存的合成氨生产格局 。 3.1.1 装置现状 我国合成氨装置是大、中、小规模并存的格局，总生产能力为 4260 万 t/a。大型合成氨装置有 30 套，设计能力为 900 万 t/a，实际生产能力为 1000 万 t/a；中型合成氨装置有 55套，生产能力为 460 万 t/a；小型合成氨装置有 700 多套，生产能力为 2800万 t/a。 目前我国已投产的大型合成氨装置有 30 套，设计总能力为 900 万 t/a，实际生产能力为 1000 万 t/a，约占我国合成氨 总生产能力的 23%。除上海吴泾化工厂为国产化装置外，其余均系国外引进，荟萃了当今世界上主要的合成氨工艺技术，如 以天然气和石脑油为原料的凯洛格传统工艺（ 9 套）、凯洛格 -TEC 工艺（ 2 套）、托普索工艺（ 3套）、节能型的 AMV 工艺（ 2套）和布朗工艺（ 4套）；以渣油为原料的德士古渣油气化工艺（ 4套）和谢尔气化工艺（ 3 套）；以煤为原料的鲁奇粉煤气化工工艺（ 1套）和德士古水煤浆气化工艺（ 1套）。 我国大型合成氨装置所用原料天然气（油田气）占 50%，渣油和石脑油占 43%，煤占 7%，其下游产品除 1 套装置生产硝酸 磷肥外，其余均生产联碱。 70 年代引进的大型合成氨装置均进行了技术改造，生产能力提高了 15% 22%，合成氨吨综合能耗由- - 41.87GJ 降到 33.49GJ，有的以石油为原料的合成氨装置（如安庆、金陵、广石化）用炼油厂干气顶替一部分石脑油（每年大约 5 万 t）。 我国中型合成氨装置有 55 套，生产能力为 460 万 t/a；约占我国合成氨总生产能力的 11%，下游产品主要是联碱和硝酸铵，其中以煤、焦为原料的装置有 34 套，占中型合成氨装置的 62%；以渣油为原料的装置有 9 套，占中型合成氨装置的 16%；，以气为原料的装 置有 12套，占中型合成氨装置的 22%；我国小型合成氨装置有 700 多套，生产能力为 2800 万 t/a，约占我国合成氨总生产能力的 66%，原设计下游产品主要是碳酸氢铵，现有 一百多 套的装置经改造生产联碱 、三十多 套的装置经改造生产 联醇 。原料以煤、焦为主，其中以煤、焦为原料的占 96%，以气为原料的占 4%。 3.1.2 生产技术水平 我国以煤为原料大型合成氨装置 1 套采用鲁奇粉煤气化工工艺， 1 套采用德士古水煤浆气化工艺，以煤、焦为原料中小型合成氨装置大多采用固定床常压气化传统工艺，现平均吨能耗为 68.74GJ。现在国内普遍认为：德 士古水煤浆气化技术成熟，适用煤种较宽，气化压力高，能耗低，安全可靠，三废处理简单，投资相对其它煤工艺节省。水煤浆加压气化的引进、消化和改造，解决了用煤造气的技术难题，使我国的煤制氨技术提高到国际先进水平。虽然德士古水煤浆气化理论上适合于很宽范围的煤种，但国内生产经验是原料煤要满足热值高（大于 20.9kJ/g）、灰熔点低（ T3 小于1350 ）、灰分少等要求。 我国以渣油为原料的合成氨合成工艺很不平衡，以渣油为原料的大型合成氨装置中， 4 套采用德士古渣油气化工艺， 3套采用谢尔气化工艺，平均吨能耗为 45.66GJ，最低为 40.82GJ。大多数以渣油为原料的中型合成氨装置采用 60 年代比较流行的通用设计工艺，采用 3.0MPa 部分氧化法加压气化、无毒脱碳、 ADA 脱硫、 3.2MPa 3 套管合成技术，吨能耗在 65GJ 左右，进行改造的装置的吨能耗在 56GJ 左右。 我国以天然气、轻油为原料的合成氨装置主要是大型合成氨装置，目前已建成的大型合成氨装置中，以天然气为原料的有 14 套，以石脑油为原料的有 6套，采用了凯洛格传统工艺、凯洛格 -TEC 工艺、丹麦托普索工艺、节能型的 AMV 工艺和美国布朗工艺。以天然气为原料（传统工艺）的平均吨能 耗为 36.66GJ，最低为 32.84GJ；以天然气为原料（节能型工艺）的平均吨能耗为 34.12GJ，最低为 31.05GJ；以石脑油为原料的平均吨能耗为 38.68GJ，最低为 37.01GJ。 - - 合成氨成本中能源费用占较大比重 (约占 65%)，合成氨生产 装置 的 技术改造 重点放在采用低能耗工艺、充分回收及合理利用能量 ， 节能和降耗。主要方向是研制性能更好的催化剂、降低氨合成压力、开发新的原料气净化方法、降低燃料消耗、回收和合理利用低位热能等 ,与其 它 产品联合生产。 3.2 企业目前生产概况 有限公司装置总能力为 10 万吨 合成氨 /年、 4 万吨甲醇 /年、 16万吨尿素 /年、 3万吨碳铵 /年的生产能力，并配套编织袋 800 万条 /年，本次改造主要涉及合成氨、尿素生产装置的节能改造。 3.2.1 工艺流程简述 现有合成氨装置以无烟粉煤为原料，采用固定层间歇式气化技术生产半水煤气，碱液脱硫， 0.8MPa 中温串低温变换， 2.7MPa 碳丙脱碳， 13MPa 联醇， 13MPa 醋酸铜氨液洗涤净化， 32MPa 氨合成，水溶液全循环法生产尿素。 采用固体原料煤棒为原料，以空气和水蒸汽为气化剂，在高温条件下，通过固定床层间歇式气化法生产出半水煤气（半水煤气的主要成分详见表 3-1）。经罗茨风机加压后送入脱硫系统，通过碱液脱除 H2S，脱除 H2S 后的气体送入压缩机一段，经压缩至 0.8MPa 后送到变换工序。在催化剂和水蒸汽作用下， CO 变换为 H2和 CO2。变换后的气体经压缩至 2.7MPa 后送到脱碳工序，脱碳工序采用碳酸丙稀脂吸收脱除 CO2，脱除CO2后的净化气经压缩至 13.0MPa 后送到甲醇工序。在催化剂的作用下，未完全脱除的CO 和 CO2与 H2反应生成甲醇，未反应的气体送到精炼工序，在醋酸铜氨液的洗涤吸收多余的杂质后，纯净的 H2、 N2经压缩至 31.4MPa 后送到合成工序，在催化剂的作 用下，H2、 N2合成为 NH3，经冷却分离后的液氨送到液氨贮槽贮存。 液氨贮槽贮存的液氨送到尿素工序，与脱碳解析出的 CO2气分别经压缩到 22.0MPa后送到尿素合成塔进行反应生成尿素。 表 3-1 半水煤气成分 % 名称 CO CO2 H2 N2 CH4 O2 H2S g/m3 吹风气 6.0 14 4.5 71 3.2 4.5 1.0 半水煤气 28.7 9.0 40.2 19.2 2.5 0.3 1.5 - - 3.2.2 现有主要设备 3.2.2.1 现有合成氨装置主要设备 现有合成氨装置主要设备 详见表 3-2。 表 3-2现有 合成氨装置主要设备 序号 设备名称 规格型号 单位 数量 备注 1 煤气发生炉 2610 台 13 2 半水煤气脱硫塔 5000 27800 台 1 3 氢氮压缩机 L3.3-17/320 台 12 4M16-73/314B 台 3 MH-92/314-AV 台 3 4 中变炉 3600、 4200 台 各 1 共 2 台 5 低变炉 3600 台 2 6 脱碳塔 2600 28 H=38100 台 1 7 常解塔 4000 H=41300 台 1 8 铜洗塔 1000 台 1 9 氨合成塔 600、 800、 1000 台 各 1 共 3 台 10 氨槽 V 100m3 台 4 3.2.2.2 现有甲醇装置主要设备 现有甲醇装置主要设备详见表 3-3。 表 3-3 现有甲醇装置主要设备 序号 设备名称 规格型号 单位 数量 备注 1 甲醇合成塔 800 H 15613 台 2 2 甲醇合成塔 1000 台 1 3 醇分 500 84 7740 台 2 4 醇分 800 4464 V=2 m3 台 1 5 醇分 800 64 4787 台 1 6 油分 600 84 3625 台 1 7 油分 700 64 44769 V=1.6 m3 台 1 8 油分 600 84 3270 台 1 9 循环机 2Z3.5 1.3/285-320 Q=1.3m3/min 台 4 10 循环机 SHJ-2DZ5.5-3.3 285/320 Q=3.3m3/min 台 1 11 洗醇塔 500 16490 台 1 12 洗醇塔 700 18650 台 1 - - 3.2.2.3 现有尿素装置主要设备 现有尿素装置主要设备详见表 3-4。 表 3-4 现有尿素装置主要设备 序号 设备名称 规格型号 单位 数量 备注 1 尿素合成塔 1200/1420 H=21805 V=23m3 台 1 1200 110 H=21805 V=17m3 台 1 2 预精馏塔 1000 H=8463 台 1 3 一吸塔 1000/ 1400 H=10480 台 1 4 二分塔 800/ 700 H=10610 F=110m2 台 1 5 一分加热器 700 H=7186 F=139m2 台 1 6 氨预热器 F=20m2 台 1 7 二循一冷凝器 900 H=8110 F=168m2 台 1 8 二循二冷凝器 500 H=7485 F=44m2 台 1 9 氨冷凝器 ACD 800 L=7226 F=220m2 台 3 10 氨冷凝器 B 600 L=7105 F=109m2 台 1 11 惰洗器 600/ 450 H=13245 F=50.12m2 台 1 12 一吸冷却器 AB 600 H=6930 F=71m2 台 2 13 一段蒸发器 2000/ 500 F 上部 =12m2 F 下部 =50m2 台 1 14 二段蒸发器 1600/ 300 H=5930 F=8m2 台 1 15 解吸塔 700 H=10770 台 1 16 CO2压缩机 4M-50/206 台 2 L3.3-17/320 台 1 改制 17 一段蒸发器 2000/ 500 H=9900 F 上 =12m2 F 下 =50m2 台 1 18 二段蒸发器 1600/ 300 H=5930 F=8m2 台 1 19 一段蒸发冷凝器 700 H=5191 F=105m2 台 1 20 液氨泵 3W-A41 台 3 21 一甲泵 3D-JA17/22-QF 台 3 22 二甲泵 A 3D-J2/2.4 台 2 23 二甲泵 B 3D-J5.5/2.4 台 1 3.2.3 已有的节能设施 (1) 造气系统：建有热管式废热锅炉 2 台， 35t/h 三气锅炉（回收造气吹风气、氨槽弛放气等）及余热发电；造气炉 夹套 自产 的 蒸汽 10t/h 左右。 (2) 变换系统：建有热水网络回收系统一套，利用变换系统的反应热加热脱盐水，将水温提高到 100 送入蒸汽锅炉，节约了烟煤消耗。 (3) 精炼系统：利用变换热水塔的热水加热铜液，节约蒸汽 2t/h。 - - (4) 氨合成系统：建有两台废热锅炉，回收氨合成的反应热产蒸汽 7t/h； (5) 尿素系统：综合利用高低压膨胀蒸汽。高压膨胀蒸汽送尿素解吸系统，低压膨胀蒸汽作为系统管道的保温蒸汽，节约蒸汽 2.5t/h。尿素系统的冷凝水（ 95 100 ）全部回收到锅炉供水，节约了烟煤消耗。 3.2.4 现有生产装置在节能方面存在的主要问题 (1) 公司现有半水煤气的显热没有回收，造成煤气温度高，洗气塔用水量高，能源浪费 。 (2) 现三气锅炉出口约有 7 t/h 过热蒸汽通过减温减压后送至 3#分汽缸供造气等岗位使用，存在部分能量损失，若采用特种汽轮机拖动设备运转，蒸汽差压能量回收，实现节能降耗。 (3) 现煤棒系统的煤机为 MBJ30 型小棒机，电耗高，出棒率低； 煤棒无烘干系统，入炉煤棒水分高达 10%，原煤水分高，增加了热能消耗。 (4) 锅炉排渣量为 3.3 吨 /小时，温度高达 1000 ，热能未回收，大量热能被白白浪费掉。 (5) 脱碳用碳丙液、精炼用铜氨液在完成高压洗涤吸收后进行再生的时候，需要减至常压，存在大量的能量损失。 (6) 氨合成塔、尿素合成塔内件均为 90 年代初新建时上马的，随着近 20年来的技术进步，节能型内件的开发与使用，新型内件在提高转化率、节能降耗上具有明显的优势，急需进行更新改造。 (7) 合成弛放气有效成份高，未能充分回收利用。 (8) 尿素、变换系统的低温热水依靠循环水来降温，热能未充分利用。 (9) 尿素系统的蒸汽耗、氨耗还有进一步下降的空间。 (10) 电机、供电系统的电耗仍可进一步降低。 随着国家对环保的要求越来越高，提高资源的循环利用率关系到企业的可持续发展，公司原有合成氨装置及尿素装置已经不能满足新形 式下节能减排的要求。因此本项目拟对现有生产装置进行综合节能改造，降低装置能耗，使装置充分发挥生产能力。 3.3 本项目综合节能技术改造方案 有限公司拟采用半水煤气显热回收、蒸汽差压能量回收、煤棒系统节能改造、锅炉冷渣器改造、高压洗涤液能量回收、 节能型塔内件改造 、氢回收改造、- - 无动力氨回收改造、高效蒸发式冷凝器改造、溴化锂制冷机组、尿素汽耗、氨耗节能改造、电机变频及无功补偿技术等改造措施进行合成氨、尿素综合节能改造的项目建设。 3.3.1 半水煤气显热回收 1.改造技术方案 造气 炉 出口半水煤气温度在 270以上 ， 每小时 生产半水煤气约 58300 Nm3， 这部分热量过去未能回收 利用 ， 同时加大洗气 塔 负荷，若设置两台串联的洗气塔，既浪费了水，又增加了电耗 ， 同时又是热能损失。 因此，本项目拟 增加半水煤气显热回收装置， 使从造气炉出来的高温半水煤气和从热软水岗位来的高温热水进行传热，副产蒸汽供造气生产使用，同时降低煤气温度，回收热量，减少所需冷却水量的动力消耗。 本项目半水煤气显热回收工艺流程详见图 3-1。 显热回收器 汽 包软水岗位来热水进口水封近路水封蒸汽送使用岗位煤气总管 连通阀 去气柜塔气洗 循环水来水循环水回水出口水封 图 3-1 半水煤气显热回收工艺流程方框图 2.半水煤气显热回装置 副产蒸汽量计算： (1) 已知： 半水煤气产生量： 58300 Nm3/h，造气炉出口半水煤气温度在 270 ， 显热回收装置出口半水煤气温度在 145 ,半水煤气成份： CO： 28.7%， CO2： 9.0%， H2： 40.2%，N2： 19.2%， CH4 2.5%， O2： 0.3%， H2S 1.5g/m3。 显热回收装置进水温度为 90， 热效率以 62%计 ， 副产蒸汽为 0.1MPa、 140。 查表得： Cpco 0.250kcal/(kg )-1 Cpco2 0.200kcal/(kg )-1 CpH2 3.408kcal/(kg )-1 CpN2 0.250kcal/(kg )-1 CpCH4 0.531kcal/(kg )-1 CpO2 0.218kcal/(kg )-1 CpH4S 0.253kcal/(kg )-1 90时，水的热焓 90.04kcal/kg - - 0.1MPa、 140 蒸汽热焓 625.1 kcal/kg (2) 半水煤气中各组分： CO 含量 ： 58300 Nm3/h 28.7% 1.25kg/Nm3=20915.125kg/h CO2含量： 58300 Nm3/h 9.0% 1.976kg/Nm3=10368.072kg/h H2含量： 58300 Nm3/h 40.2% 0.08985kg/Nm3=2105.778kg/h N2含量： 58300 Nm3/h 19.2% 1.2507kg/Nm3=13999.836kg/h CH4含量： 58300 Nm3/h 2.5% 0.717kg/Nm3=1045.027kg/h O2含量： 58300 Nm3/h 0.3% 1.42895kg/Nm3=249.923kg/h H2S含量： 58300 Nm3/h 1.5g/Nm3 10-3=87.45kg/h (3) 半水煤气温度由 270降至 145时释放的热量： CO 的热量： 20915.125kg/h 0.250 kcal/(kg )-1（ 270-145）653597.65kcal/h CO2 的热量： 10368.072kg/h 0.200 kcal/(kg )-1（ 270-145）259201.8kcal/h H2 的热量： 2105.778kg/h 3.408 kcal/(kg )-1（ 270-145）897061.43kcal/h N2 的热量： 13999.836kg/h 0.250 kcal/(kg )-1（ 270-145）437494.88kcal/h CH4 的热量： 1045.027kg/h 0.531kcal/(kg )-1（ 270-145）69363.67kcal/h O2 的热 量： 249.923kg/h 0.218kcal/(kg )-1 （ 270-145 ）6810.40kcal/h H2S的热量： 87.45kg/h 0.253kcal/(kg )-1（ 270-145） 2765.61kcal/h 半水煤气温度由 270降至 145时释放的热量： 653597.65 + 259201.8 + 897061.43+ 437494.88 + 69363.67 +6810.40 + 2765.61 2326295.44kcal/h (4) 显热回收装置副产蒸汽量： 2326295.44 kcal/h 62% (625.1-90.04) kcal/kg 10-3=2.7t/h 因此， 显热回收装置投运后，将 副产 0.5MPa 的 低压蒸汽 2.7 吨 /小时供造气工段使用，同时煤气经过换热后，进洗气塔煤气温度降低后，降低了循环水的负荷，可以- - 减少循环水泵的开机台数，达到综合利用资源，清洁生产，降低电耗的目的。 显热回收装置 每 年副产蒸汽量： 2.7t/h24h350d 22680t。 3. 主要新增 设备 表 3-5 半水煤气显热回收主要新增设备表 序号 名称 规格型号 单位 数量 备注 1 显热回收锅炉 F=1200m2 台 2 购买 2 水封 165 0 H 5000 台 6 制作 3.3.2 蒸汽差压能量回收 1. 改造技术方案 现三气锅炉出口约有 7 t/h 过热蒸汽 （ 温度 430 左右、 3.8MPa 蒸汽 ） 通过减温减压后送至 3#分汽缸供造气等岗位使用，存在部分能量损失 。根据当阳华强、山东德州恒升等公司的实际经验， 本工程拟 保持原蒸汽流程不变， 以 现三气锅炉 产生的3.8MPa、 430 蒸汽 为汽源，根据热功联产节能技术原理， 利用汽轮机 驱动公司现有2#、 5 造气鼓风机电机（电机型号： Y400-2-355）。 从三气锅炉到发电蒸汽管道接支管 （ 引气量约 7 t/h） 至 5#造气鼓风机（额定功率 355 kW）的中压 汽轮机 带动汽轮机作功 ，从汽轮机出来 的 蒸汽温度降至 320 左右，压力降至 1.3MPa，通过蒸汽压降中压汽轮机可输出功率为 300 kW左右。从中压汽轮机出来的蒸汽进入 2#造气鼓风机（额定功率 355KW）的低压特种汽轮机，通过蒸汽压降低压汽轮机可输出功率为 350KW 左右，从低压汽轮机出来蒸汽压力降至 0.25MPa，温度为 250 左右，送造气使用。汽轮机位于 鼓风机 电机尾端作为动力补偿，降低电机使用功率。 原减温减压流程作为备用线路，中、低压汽轮机发生故障时，可启用备用线路，不影响生产。 2.节能效果分析 本项目 设置 中压汽轮机和低压汽轮机各一台，采用特种汽轮机拖动设备运转回收蒸汽差压能量 ， 其可输出功率分别为 300KW、 350KW， 每小时可节约电力消耗 650KW 左右，年节约用电量： 650 KW24h350d 546 万 KWh。 3.主要设备 - - 表 3-6 蒸汽差压能量回收改造主要新增设备表 序号 名称 规格型号 单位 数量 备注 1 汽轮机 300KW，中压 台 1 台 2 汽轮机 350KW，低压 台 1 台 3.3.3 煤棒系统节能改造 1.改造技术方案 现煤棒系统的煤机为 MBJ30 型小棒机， 效率低，故障率高， 电耗高 ，出棒率低；同时 煤棒无烘干系统，入炉煤棒水分高达 10%，原煤水分高，增加了热能消耗。 因此，本项目拟 将目前的 14 台 MBJ30 小煤棒机改造为 5台 MBJ45 大煤棒机，并新增一条日产700 吨的煤棒烘干线 ， 采用立式干燥炉充分利用现有吹风气锅炉烟道气 （约 150） 对成型后的煤棒进行烘干。 成型后的煤棒由皮带输送到炉顶，由布料装置均匀分布到炉顶全截面，煤棒在其运行轨道上一边靠重力缓慢下移，一边与强风进行热交换，煤棒蒸发出的水分随强风带走，煤棒经两小时左右的蒸发过程达到充分干燥。 2.改造效果分析 煤棒机改造 改造前 14 台 MBJ30 型煤棒机一般情况下开 13台，备用 1台。按 13 台开机容量（棒机功率 90kW， 单轴搅拌机 3台功率 5.5kW），每年按 350 天，全年耗电量为：（ 9013 5.53 ） 24350 996.66万 kWh；改造后 6台 煤 棒机 （功率 200kW） 一般情况下开 4台，备用 2台 ， 少开 1 台 单轴搅拌机（ 5.5kW）， 开机容量 为 ： 200 4+5.5 2811kW，全年耗电量为： 811 24350 681.24 万 KWh；新增引风机功率为 75kW，全年耗电量为： 75 24 350 63万 kWh。 每年节电： 996.66 万 KWh 681.24 万 KWh-63 万 kWh 252.42 万 KWh。 新增煤棒烘干线 煤棒经干燥塔后 , 降低了煤棒中的水分，减少了煤气炉热损失，干燥前含水量 1012%，干燥后含水量 5%以下，减少了吹风时间，从而增加了制气时间；煤棒干燥后入炉，煤棒中水分蒸发形成多孔结构，有利于与气化剂接触，气化后成渣性好、不易结块、结疤，渣中含炭量低；增加了煤棒的强度，减少了煤棒入炉的爆裂，煤气炉的带出物少。 制气效果增强，单炉产汽量增加，减少半台炉。造气炉避免因煤棒水分波动造成- - 炉况波动。造气煤棒消耗可降低 30kg/tNH3，蒸汽消耗可降低 100kg/tNH3，可少开 一台30kW鼓风机 。 按 年 产氨 醇 14万吨 计， 节约蒸汽： 100kg/ tNH3 10-3 14 104=14000 吨 ； 节约煤耗： 30kg/tNH3 10-3 14 104 4200吨 节电：减少一台 30kW 鼓风机， 30kW24h350=25.2 万 kWh /年 4.主要设备 表 3-7 煤棒系统节能改造主要新增设备表 序号 名称 规格型号 单位 数量 备注 1 煤棒机 MBJ45 台 6 2 工业型煤干燥炉 Jx2000- 型（立式） 套 1 3 引风机 Y4-73No112D 台 1 4 皮带机 B=600 套 1 5 料仓 332.5 台 3 3.3.4 锅炉冷渣器改造 1.改造技术方案 公司现有 4 台燃煤锅炉（锅炉参数见表 3-8）， 1#炉型号为 DZF-10-1.3， 2#炉型号为 SHF-10-2.5-400， 3#炉型号为 SHF-15-2.5-400， 4#炉型号为 SZL-10-1.57-A， 1#、 2#、 3#锅炉为粉煤炉， 4#锅炉为原料煤，是二类纯烟煤的链条炉，现阶段 1#、4#炉为常备炉， 2#、 3#炉为常运行炉，年耗烟煤 3.68 万吨， 所产蒸汽主要供尿素系统及甲醇精馏。 锅炉 采用干式排渣， 排渣量为 3.3 吨 /小时， 出渣 温度高达 900 ，堆放在渣场自然降温 ， 热能未回收，大量热能被白白浪费掉。 本项目拟 新增三台 GL-08D 冷渣器，回收锅炉所下渣的热量， 用以 加热锅炉进水，降低烟煤消耗。 冷渣器主要技术参数为： 处理物料：锅炉底渣、灰、矸石 物料处理能力： 0 12t/h 物料粒度： 80mm 物料入口温度： 1000 物料出口温度： 100 冷却水进口温度： 45 - - 冷却水出口温度： 90 冷却水水质：一般工业水或除盐水、软化水 冷却水用量： 4t/h（每吨渣） 表 3-8 枣化锅炉设计参数表 2.改造 效果 分析 经 冷渣器 回收热量后， 出渣温度降至 120 以下， 可将常温下 （ 25） 的脱盐水加热 到 80 以上 ； 同时， 120 以下 的锅炉渣 堆放在渣场自然降温，几乎无烟、尘，工作环境大大改善。 冷渣器回收热量计算： 已知： 锅炉排渣量为 3.3 吨 /小时，温度高达 900，经冷渣器回收热量后，出渣温度可降至 120 以下 ；回收热量可将常温下的脱盐水加热到 80 以上 。 按锅炉渣比热为 0.92kJ/（ kg K），常温水 （ 25 ） 的比热为 25kcal/kg， 80时， 水的热焓 80.00 kcal/kg，冷渣器的热效率取 60%。 锅炉渣由 900降至 120时释放的热量： 3.3t/h 103 （ 900+273） -（ 120+273） K 0.92 kJ/（ kg K） 2.36808 106 kJ/h 冷渣器回收热量可 加热的水量： - - 2.36808 106 kJ/h 4.1868 60% (80.00-25.00) kcal/kg 10-3=6.2t/h 年 可 加热水量： 6.2 24 350 52080 吨 /年 回收的热量 折标煤： 2.36808 106 kJ/h 4.1868 60% 24 350 7000 10-3 407.24 吨 /年 3. 主要设备 表 3-9 锅炉冷渣器改造主要新增设备表 序号 名称 规格型号 单位 数量 备注 1 冷渣器 GL-08D 台 3 3.3.5 高压洗涤液能量回收 1.改造技术方案 合成氨装置生产过程中 脱碳用碳丙液 工作压力为 2.7MPa， 精炼用铜氨液 工作压力为 13MPa，而 在完成高压洗涤吸收后进行再生的时候， 均 需 减至常压， 此过程中 存在大量的能量损失。 因此，本项目拟对这部分 高压洗涤液 的差压 能量 进行 回收 利用。 高压碳丙液的能量回收 现 脱碳生产采用 2.7MPa 流程，由脱碳塔出来的碳丙富液，经自调阀减压后，到闪蒸槽，闪蒸槽压力为 0.8MPa 以下，脱碳塔和闪蒸槽间存在近 2.0MPa 的压差。 在脱碳塔到闪蒸槽之间，设置涡轮机与脱碳泵电机相连接，利用近 2.0MPa 的压差驱动涡轮机，带动脱碳泵，减少脱碳泵的电耗。涡轮机与电机间的连接采用进口离合器，当涡轮机有问题或在脱碳泵启动不需开涡轮机时，自动与电机脱开，当生产稳定时，将涡轮机投用。 目前 集团内有 ， 的脱碳装置设有涡轮机，一般采用与脱碳塔出口自调阀并联的流程，也有将涡轮机设于自调阀 后的，即串联流程。根据实测节电达 30%以上。 流程 见 图 3-2。 - - 图 3-2 高压碳丙液的能量回收 流程 高压铜液的能量回收 差压泵是专门为化肥企业（特别是中小氮肥企业）节能降耗、降低成本而研制、开发的新型、专利节能型产品。它主要用于氮肥企业氨合成前混合气的铜洗工序，也可用于甲醇生产混合气的水洗工序。它不用电机驱动而用铜洗塔下部排出的高压富液或水洗塔排出的高压废水做动力代替三柱塞泵将再生后的贫液或干净水打到洗涤塔上部，对混合气进行洗涤、净化。由于它不用电机驱动，节省了供给三柱塞泵的电机功率，是节能效果 非常明显且很直观的高效节能新设备。 重庆宜化精炼岗位由三台3TY-27/16.7 变频铜泵和两台 ZYB-27 型两台差压泵的组成，通过一年多的运行差压泵在精炼系统有着十分显著的效果。 本项目拟 在铜洗塔出口设置差压铜泵，利用下部排出的高压废铜液（也称富液）做动力代替 现 三柱塞铜泵将再生后的新铜液（也称贫液）或干净水打到洗涤塔上部，对混合气进行洗涤、净化。 2. 差压泵组成及工作原理 (1) 差压泵的各部组成及功用： 差压泵主要由增压缸、换向器、配流器、高低压过滤器、高低压缓冲器、离心泵供液系统和微机电控箱等几部分组成 ： 1）增压缸：两个立式、平行安装的液压缸（立式泵）；或两个水平、对接安装的液压缸（卧式泵），它的主要功能是增压和打液。 2）换向器：它是用来控制富液交替进入两增压缸下腔，实现两增压缸活塞的往复运动。 3）配流器：它是用来控制增压缸上腔贫液的进入和排出（充液和打液）。 - - 4）高、低压过滤器：它是用来过滤高压富液或低压贫液中的杂质，防止颗粒状杂质进入泵内，保护差压泵，使其正常工作。 5）高、低压缓冲器：它是用来吸收换向时的液压冲击，避免换向瞬间压力冲击波对铜洗系统的不良影响。 6）离心泵供液系统：主要由离心泵、 截止阀和管路组成。它是用来向差压泵两增压缸上腔充富液，并保障活塞的下降速度。 7）微机电控箱：自动控制差压泵和离心供液泵的正常工作。 8）故障自动语音报警系统：当出现故障时，该系统自动用语音提示出现故障的部位，并用指示灯警示。 (2) 差压泵的工作原理 差压泵工作原理详见图 3-3。 两增压缸由活塞将其分为上下两组密封腔，下腔 A 和 C，由换向器控制进、排富液；上腔 B和 D，由配流器控制进、排贫液。 首先开启离心供液泵将两增压缸上腔充满贫液，将两活塞降到缸底。若换向器控制左缸 A 腔接通高压富液、右缸 C 腔接通回流塔管路 ：此时左缸活塞向上运动， B 腔贫液被压缩，经配流器输送到铜洗塔上部；与此同时，离心泵供液系统经配流器向右缸上腔 D充贫液，右缸活塞向下运动，下腔 C的富液被压缩，经换向器、缓冲器排送到回流塔。 当左缸运行至终点时，电控装置控制换向，使右缸下腔 C 接通高压富液，左缸下腔 A 接通回流塔管路：这时右缸活塞向上运动， D 腔贫液被压缩，经配流器输送到铜洗塔上部；与此同时，离心泵供液系统经配流器向左缸上腔 B 充贫液，左缸活塞向下运动，下腔 A 的富液被压缩，经换向器、缓冲器排送到回流塔。 当右缸运行至终点时，电控装置控制换向，左缸下腔 A 接通高压富液，右缸 C腔接通回流塔管路，实现左缸活塞向上运动，向铜洗塔上部输送贫液，右缸活塞向下运动， D 腔充液，并将 C 腔富液排送到回流塔。反复上述动作，差压泵连续向铜洗塔上部输送高压贫液。 差压泵运行中由微机电控箱自动控制其工作循环。 由于差压泵工作过程中存在着压力损失和容积损失（即能量损失），所以它不可能将高压废铜液的能量全部回收，只能回收废铜液能量的 75%-80%，损失的约 25%的能- - 量必须由一个小容量的三柱塞泵来补充，因此它必须和三柱塞泵并联使用，共同完成向铜洗塔输送所需贫液。与其并联的小三柱塞泵打液量为 总铜液量的 20-25%。如铜洗塔所需铜液循环量为 24M3/h，用一台 18 M3/h 差压泵和一台 6 M3/h 或大于 6 M3/h三柱塞泵并联使用。如三柱塞泵安装了变频系统，可利用变频控制三柱塞泵的最佳打液量，达到最佳的节能效果。 3. 节能效果分析 (1) 脱碳涡轮机节电：新增涡轮机后，可节电 30%，脱碳泵电机为 850kW，其节电量为： 850 kW 30%24350 214.2 万 kWh/年。 (2) 精炼差压铜泵节电：铜洗系统改造后，开一台 15m3/h差压铜泵 +原 8m3/h变频控制的 铜泵新增液体输送泵 （ 17 kW），原铜泵（ 75 kW）停开，年节电量为：（ 75-17）24350= 48.7 2万 kWh/年。 此项目总节电量： 214.2 48.72 262.92 万 kWh/年 4. 新增设备 表 3-10 高压洗涤液能量回收 主要新增设备表 序号 名称 规格型号 单位 数量 备注 1 脱碳泵 HD600-1802 Q=600m 3/h r=297 0r/min 台 2 2 涡轮机 WT550-1202 Q=550 m 3/h r=2975r/min 台 2 3 差压铜泵 HST15/16 套 1 4 液体输送泵 IH60-40-250,N=17kW 台 2 5 变频控制柜 50KW、矢量控制恒转矩 ABB 变频器 台 1 - - 图 3-3 差压泵工作原理图 - - 3.3.6 节能型塔内件改造 1.改造技术方案 合成反应是合成氨生产中 的重要环节，在合成塔内进行。合成工段的节能有两条途径：一是节约其内部的电、水、冷冻量消耗；二是提高合成反应热的回收质量及利用率。实现上述两条途径的关键在于提高氨合成塔反应的氨净值。氨合成塔内件结构运行情况的好坏，直接影响着整个系统的生产能力及产品的成本消耗。 传统尿素合成塔结构，原 料液氨、二氧化碳和返回合成塔的甲铵由塔底三根物料管导人合成塔内，由于 NH，和 CO2生成氨基甲酸铵的剧烈反应，导致尿塔底部局部过热；三物料虽经过底部旋流板的混合作用，仍然有 CO2未能参加反应，物料在合成塔内上升及在经过每一筛板的过程中，仍在反应。自尿塔底部进入的液氨 (600kg/m3)、CO2(600 kg/m3)、一甲液 (600 kg/m3)三种物料的混合密度要比塔顶熔融物的密度小得多，合成塔内物料上移的过程中，尿素 (1 200 kg/m3)含量逐步升高，一般塔底密度为 675 kg/m3。塔顶熔融物密度为 1 100 kg/m3，这样的密度差，导致重的物料不断下沉，这一运动与向上流动的物料流向相反，近似回流状态。另一方面，由于传统尿素合成塔内塔板数不够，板间距过大，致使返混进一步加重，导致第二反应的逆向进行。尿液在塔内流动时，因塔壁阻力作用，致使越靠近塔壁流速越慢，越靠近中心轴位置流速越快，这种塔壁效应与返混作用相叠加会产生一种纵向的从中心轴往塔壁流动的环流现象，使部分物料在塔内循环而损失了有效容积，导致 CO2转化率较低，负荷越高，中心轴与塔壁流速相差越大，相应地环流与返混现象越严重， CO2转化率也就越低。 公司 氨合成塔、尿素合成塔内件均为 90 年代初新建时上马的，随着近 20年来的技术进步，节能型内件的开发与使用，新型内件在提高转化率、节能降耗上具有明显的优势，急需进行更新改造。 对 氨合成塔 的改造为 ：采用南京国昌化工科技有限公司的 NC型三轴一径氨合成塔内件，其特点是： 塔阻力低，只有同类塔的 30% 50%； 氨净值高，与其它塔型相比氨净值高 1 2%； 功耗低，节能效果明显，节能 40 80kwh/tNH3； 余热回收率高，产蒸汽 850 1000kg/tNH3。 对 尿素合成塔 的改造为 ： 采用上海海懋工程公司的新型 驼峰 塔盘，改造现有的17m3和 23m3尿素合成塔，提高 CO2转化率，并降低蒸汽消耗。 17m3尿塔的塔盘由 5块增- - 加到 13块， 23m3尿塔的塔盘由 5块增加到 18块，转化率由 63%提高到 69%。 新型合成塔内件通过增加塔盘上气相的分散度与气液两相的接触机会和时间与小气流的扩散，改善物料在合成塔内的流动，减少返混和强化气液两相的接触，带走局部反应热来提高 CO2转化率。 2.改造后 工艺流程 本项目 更新改造设备，流程无变化。 3.改造 效果 分析 改造后，氨合成塔的阻力降低，尿塔转化率提高，根据同类型厂的运行情况，合成压力可由目 前的 31.4MPa 降为 25 26MPa，电耗下降 40kwh/tNH3；尿塔 一段分解负荷减少 4.7110 4kcal/t Ur，降低蒸汽消耗 50kg/tUr。 (1) 氨合成塔内件 由于采用节能型全径向塔，促进了在高氨浓度下的氨合成反应，有效地降低了阻力，合成压力可由目前的 31.4MPa 降为 25 26MPa，电耗下降 40kwh/tNH3。按 年 产氨 10 万 吨计算（不含甲醇），全年节电： 40kwh/tNH3 10 104 400 万 KWh。 (2) 尿塔内件 由于采用新型球帽塔盘，使 CO2 转化率提高 3%左右，一段分解 负荷减少4.7110 4kcal/t Ur，降低蒸汽消耗 50kg/tUr，按 年 产尿素 16 万 吨计算，全年节约蒸汽： 50kg/tUr 10-3 16 104 8000 吨 。 4.主要设备 表 3-11 节能型塔内件改造 主要新增设备表 序号 名称 规格型号 单位 数量 备注 1 氨合成塔内件 NC 型， 800 ，三轴一径 台 1 2 氨合成塔内件 NC 型， 1000 ，三轴一径 台 1 3 尿塔塔盘 1200 ， 17m3，球帽型 套 8 4 尿塔塔盘 1200 ， 23m3，球帽型 套 13 3.3.7 高效蒸发 式冷凝器改造 1.改造技术方案 蒸发冷冷凝器在工作原理上是一种同时具有冷水塔（直接接触式）和管壳式热交换器性能的热交换器。 以水和空气作为冷却剂，它主要利用部分水的蒸发带走气体制冷剂冷凝过程放出热量。它的外壳为一个薄钢板和长方形箱体，内有冷凝排管- - 组、淋水装置、挡水栅、底部设集水盘，箱体外部设循环水泵，箱体顶部或侧面装有离心风机或轴流风机。蒸发冷凝器水工作时，冷却水由水泵送到冷凝排管上部的喷咀，均匀地喷淋在冷凝器外表面，形成一层很薄地水膜，高温制冷剂蒸汽从蛇形冷凝排管上部进入，被冷凝的液体从下部流出，水吸收制冷 剂的热量后，一部分蒸发变成水蒸汽其余落在下部集水盘内，供水泵循环使用，风机强制空气以 3 5M/S速度通过冷凝排管，促进水膜蒸发，强化冷凝管外放热，并使吸热后的水滴在落下过程中为空气所冷却，蒸发的水滴，使其回落水盘，以减少水的消耗，此外水盘内还设浮球阀，当水不断地蒸发损耗水盘水位过低时，浮球阀就自动打开补充冷却水。由于蒸发冷凝器的冷凝温度随湿球温度而变化，一般湿球温度比干球温度低 6 8 ，这就意味着在同样环境下，使用蒸发冷凝器，可使制冷系统冷凝温度下降 6 8 ，和带冷却塔水冷冷凝器相比，由于它是一次性直接向环 境空气排热，可使系统和压缩机节能 20%以上。水冷式冷凝器 1Kg 冷却水能带走 4.6 6.9w 的热量，而 1kg 水在常压下蒸发能带走 676w 热量，因而蒸发式冷凝器理论耗水量仅为一般水冷式冷凝器的 1%，实际上由于吹散损失、排污换水等，耗水量为一般水冷式冷凝器的 5% 10%。 宜化集团股份公司、重庆宜化、漯河泰丰公司、双环公司已将 原列管式氨冷凝器 改为 高效蒸发式冷凝器 ，在实际运行过程中效果显著。 本项目拟 取消原列管式氨冷凝器，新增四台 高效蒸发式冷凝器。 图 3-4 蒸发式冷凝器工作原理示意图 2.改造后 工艺流程 原 4 台列管式冷凝器冷凝的物料是冰机出口的气氨。被冷凝的物料进口温度是- - 75 90 ，出口温度是 36 。改造前的列管式冷凝器需消耗循环水量是 500m3/小时(110kW/小时的电机输送的 )。进冷凝器的循环水温度是 28 ，出水温度是 30 。 改造成高效蒸发式冷凝器后被冷凝的进口温度不变，出口温度 36 ，根据氨冷凝的情况可用下液阀控制被冷凝的物料温度。改造后蒸发式冷凝器加水定期用前工段一次水换水，不需要增加动力而停开一台 110kW/小时 500m3的水泵。 本项目 更新改造设备，流程无变化。 3.改造 效果 分析 改造前的 列管式冷凝器需消耗循环水量 500m3/小时 ， 改造后蒸发式冷凝器加水定期用前工段一次水换水 ，节约用尿素系统循环水约 500m3/h，缓解了尿素用水紧张的局面。 同时 由于冷凝效果的提高，冰机负荷降低，电耗下降 5kwh/tNH3。按 年 产氨10 万 吨计算（不含甲醇），全年节电： 5kwh/tNH3 10 104 50 万 KWh。 改造前的列管式冷凝器需消耗循环水量是 500m3/小时 (110kW/小时的电机输送的 )， 改造后蒸发式冷凝器加水定期用前工段一次水换水，不需要增加动力而停开一台 110kW 500m3/小时的水 泵。 因此改造后节约 水泵 用电： 110 24 350 92.4kWh/年。 此项合计年节约用电： 50+92.4 142.4 万 kWh/年。 4.主要设备 表 3-12 高效蒸发式冷凝器改造 主要新增设备表 序号 名称 规格型号 单位 数量 备注 1 高效蒸发式冷凝器 CZN-1800 单位 4 3.3.8 溴化锂制冷机组 3.3.8.1 国外溴化锂技术发展 美国是溴化锂制冷机的创始国，目前日本、前苏联等国的溴冷机也都有较大的发展。 我国研制溴冷机起步于 60 年代初期，至今已有四十多年。 溴化锂吸收式制冷机的分类方法很多：根据使用能源，可 分为蒸汽型、热水型、直燃型（燃油、燃汽）和太阳能型；根据能源被利用的程度，可分为单效型和双效型；根据各换热器布置的情况，可分为单筒型、双筒型、三筒型；根据应用范围，- - 可分为冷水机型和冷温水机型。目前更多的是将上述的分类加以综合，如蒸汽单效型、热水单效型、蒸汽双效型、直燃型冷温水机组等。 单效溴化锂吸收式制冷机 是 一种可利用低品位热能的节能型制冷机 ， 一般采用0.1 0.25Mpa 的蒸气或 75 140 的热水作为加热热源，循环的热力系数 一般为0.65 0.75。如果有压力较高的蒸气（例如表压力在 0.4MPa 以上）可以利用，则可采用双效溴化锂吸收式制冷循环，热力系数 可提高到 1以上。 根据 枣化 公司的实际情况，本项目选择热水单效型的溴化锂制冷机组。 3.3.8.2 溴化锂吸收式制冷机原理 单位效溴化锂吸收式制冷机是由发生器、蒸发器、吸收器、冷凝器组成，其工作原理是： 溴化锂吸收式制冷机是 以溴化锂溶液为吸收剂 ， 以水为制冷剂 ，利用水在高真空下蒸发吸热达到制冷的目的。 冷水在蒸发器内被来自冷凝器减压节流后的低温冷剂水冷却，冷剂水自身吸收冷水热量后蒸发，成为冷剂蒸汽，进入吸收器内，被浓溶液吸收，浓溶液变成稀溶液。吸收器里的稀溶液，由溶液泵送往热交换器、热回收器后温度升高，最后进入 发 生器，在 发 生器中稀溶液被加热，成为最终浓溶液。浓溶液流经热交换器，温度被降低，进入吸收器，滴淋在冷却水管上，吸收来自蒸发器的冷剂蒸汽，成为稀溶液。另一方面，在 发 生器内，外部高温水加热溴化锂溶液 后产生的水蒸汽，进入冷凝器被冷却，经减压节流，变成低温冷剂水，进入蒸发器，滴淋在冷水管上，冷却进入蒸发器的冷水。 制冷循环是溴化锂水溶液在机组内由稀变浓再由浓变稀和冷剂水由液态变汽态再由汽态变液态的循环，同时进行，周而复始。 - - 图 3-5 单效溴化锂制冷机的工作原理图 溴化锂的性质与食盐相似，属盐类。它的沸点为 1265 ，故在一般的高温下对溴化锂水溶液加热时，可以认为仅产生水蒸气，整个系统中没有精馏设备，因而系统更加简单。溴化锂具有极强的吸水性，但溴化锂在水中的溶解度是随温度的降低而降低的，溶液的浓度不宜超 过 66，否则运行中，当溶液温度降低时，将有溴化锂结晶析出的危险性，破坏循环的正常运行。溴化锂水溶液的水蒸气分压，比同温度下纯水的饱和蒸汽压小得多，故在相同压力下，溴化锂水溶液具有吸收温度比它低得多的水蒸气的能力，这是溴化锂吸收式制冷机的机理之一。 溴化锂吸收式制冷机除了冷剂水和溴化锂溶液两个内部循环外，还有三个系统与外部相联，这就是： 热源系统； 冷却水系统； 冷媒水系统。 热源蒸汽 (或热水 )通入发生器，在管内流过，加热管外溶液使其沸腾并蒸发出冷剂蒸汽，而热源 蒸汽放出汽化潜热后凝结成水排出。 3.3.8.3 溴化锂制冷冰机的优点 1、 溴化锂吸收式制冷机的应用有如下的环保优势： - - (1)减少噪声污染。溴化锂吸收式制冷机除冷剂和溶液循环泵外，基本上无运动部件，运转平稳，振动和噪声小，因而不会对环境形成噪声污染。 (2)减少大气污染和温室效应。由于制冷剂 CFC 对大气臭氧层的严重危害和产生的温室效应，国际环保部门已对制冷剂 CFC 的使用年限加以限制，并将逐渐停止使用。溴化锂吸收式制冷机的应用对大气环境没有危害，不会对环境造成污染，在防止污染方面有明显的优势。 2、 溴化锂吸收式制冷机的节电效 益 溴化锂吸收式制冷机以热能为动力，与利用电能为动力的制冷机相比，可以明显节约电能。以一台 2800kW 的制冷机组为例，国产离心式制冷机耗电 800kW，而溴化锂吸收式制冷机除功率较小的屏蔽泵以外，没有其他运动部件，仅耗电 12kW，可节电 788kW，相当于一座小型发电站的电量。溴化锂吸收式制冷机的应用可以缓解电力的紧缺，平衡冬夏电力负荷，具有现实意义，节约的电能可用于其它生产，创造更可观的价值。 3、 溴化锂吸收式制冷机的节能效益 溴化锂吸收式制冷机又是节能的。当作为动力的热能源为余热、废热、排热等低势能时，溴化 锂吸收式制冷机可以节约能耗，提高能源的一次利用率。例如：利用热电站背压式供热机组或抽汽式供热机组的做过功的蒸汽作为热源集中供冷，或利用工业生产中产生的废烟气和化学反应产生的废热中的热量制冷等，都可以达到降低能耗，节约一次能源的目的。 3.3.8.4 公司热水现状及来源 1、尿素一吸冷换热现状 现状：尿素一吸冷采用的是循环冷却水换热，换热后的循环水需通过冷却后再循环利用。 当系统负荷达到 200 吨 /班，中压回收系统因一吸冷却无法将大量的热量带出，导致一吸塔出现超温现象，系统波动。 热量：一吸冷却器吨尿素可产生 14 万 kcal/t 的 热量 按尿素产量 20 t/h，可提供热量 280 万 kcal/h；变换第二软水加可提供热量 160 万 kcal/h，总计热源为 440万 kcal。 2、改造方案 尿素一吸冷循环水可利用的废热为 440 万大卡， 制冷机组热水与冷水转换效率- - 为 70，即可获得的总制冷量为 308 万大卡，拟增加一台 RXZ-349Z(300 万 kcal)的溴化锂冰机，将尿素一吸冷的循环热水送至溴化锂冰机，作为发生器热源进行余热利用后再回尿素一吸冷循环使用，冰机制得的 冷 媒 水供合成氨 压缩一入半水煤气、脱碳碳丙液冷却使用。 3、节能效果 （ 1）制冷机制得的冷 媒水 取代循环冷却水 供合成氨 压缩一入半水煤气 降温和精炼气冷却，降低了半水煤气和精炼气温度，提高压缩机的效率，单位产量电耗下降，吨氨电耗下降约 12 kwh/t 氨； 冷媒水取代循环冷却水 用于冷却碳丙液 ,降低了碳丙液温度 ,提高了对变换气中二氧化碳的脱除效果 ,使碳丙液循环量减少，减少碳丙液循环泵的负荷。项目实施后吨氨电耗下降约 10kwh/t 氨。 公司合成氨系统产量 10 万吨 /年 ，年节电（ 12+10） kwh/t 氨 10 104 220 万 kwh/年。 （ 2）由于精炼气温度低，铜洗塔对精炼气中的 CO、 CO2分离效果好 , 精炼微量低，使后工段的合成气体损失减少，因此降低了原料煤（白煤）消耗， 项目实施后吨氨耗煤可减少 10kg，则年减少煤耗为 10kg/t 氨 10 104 1000 吨 /年。 （ 3）新增加的一台制冷量为 300 万 kcal 溴化锂制冷冰机组，机组电机总功率为 17.35，则新增年耗电为 17.35 kW 24 350 14.574 万 KWh/年。 （ 4）新增溴化锂制冷机循环冷却补充水 7.2 万 m3/年。 综上所述，合成氨系统溴化锂冰机改造可节电 220-14.574 205.426 万 KWh/年，节煤 1000 吨 /年，新增耗水量 7.2 万吨 /年。 4、主要设备 表 3-13 合成氨系统溴化锂冰机改造主要新增设备 序号 名 称 规格型号 单位 数量 备注 1 溴化锂冰机 RXZ-349Z(300 万 kcal) 台 1 2 一入换热器 700m3 台 2 3 六入换热器 145m3 台 1 3.3.9 尿素汽耗、氨耗节能改造 1.改造技术方案 - - 尿素生产中蒸汽消耗主要在分解系统（即一分、二分塔），所占蒸汽消耗达到80%以上，而影响分解系统蒸汽用量的主要因素为尿素合成塔出口未反应物的浓度，即尿塔的 CO2转化率。由于尿素生产采用全循环法，由 一甲泵送入合成塔的物料为系统未反应物的总量。根据生产经验分析，系统循环量吨尿素一甲液入塔量每上升0.1m3/tUr，系统蒸汽消耗会上升 50 公斤。转化率的提高在现有条件下，是要降低入塔的总水量。进入合成塔的水，主要有一分、二分、解吸气相带水，再者就是一、二冷的加水。对于系统的气相带水，在一定的工艺和设备条件下，是很难改变的，而一、二冷的加水是我们可以控制的。 本项目主要改造内容有： 一分加热器换热面积由原来的 133m2增加到现在的 180 m2， 增大换热面积后，可减少蒸汽使用量和降低蒸汽压力。 增加解吸 换热器。尿素生产原来没有解吸换热器，增加 65 m2 的换热器使进解吸塔的液体温度由常温预热到 100 ，减少解吸加热用的蒸汽。 更换疏水器 。 尿素各加热器的疏水器由原来的老式疏水器改为美国产阿姆斯壮疏水器，杜绝了蒸汽的浪费。 改造一分塔。一分塔由原来的直径 1 米塔改造为直径 1.2 米，并将内部由塔盘式改为填料，增大气液接触面积，降低蒸汽消耗。 更换解吸塔。解吸塔由原来的 500 改为 700，解吸量由原来的 8m3/小时增加到现在的 14m3/小时，不仅全部解吸自身系统产生的氨水，而且回收前工段多余的氨水。 增加二循一冷预冷器。原来尿素生产因为二循一冷只有 144 m2，经常出现操作不稳定，排放现象时有发生，造成氨耗高。增加预冷器，等于增大了二循一冷，稳定了二段吸收负荷，杜绝了排放。 增加一吸冷却器 150 m2，一吸冷却器原来只有 71 m2的两个，一段吸收负荷难以稳定，一吸塔经常出现超温和排放操作，增加一吸冷却器后，增大了一段吸收的能力，而且物料反应充分。使系统稳定，降低了氨耗。 增加氨冷凝器。尿素原来氨冷凝器只有 500m2左右。现在增大到 1000m2左右，使气氨得到充分冷凝，尾气放空量减少，氨的利用率 得到极大提高。 2.工艺流程 - - 本项目 更新改造设备，流程无变化。 3.改造 效果 分析 对尿素一分加热器、二循一冷、闪蒸加热器、二段蒸发换热器等进行一系列改造， 提高蒸汽利用率， 可使吨尿素蒸汽消耗由原来的 1.37 吨下降至 1.27 吨，氨耗下降 8kg/tUr。 年节约蒸汽： （ 1.37-1.27） 16 104 16000 吨 ； 年节约氨： 0.008 16 104 1280 吨 。 4.主要设备 表 3-14 尿素汽耗、氨耗节能改造注意新增设备表 序号 名 称 规格型号 单位 数量 备注 1 一分加热器 800 F=1 80m2 台 1 2 二段蒸发器 1600/30065390 台 1 3 解吸换热器 700 F=65m2 台 1 4 一吸冷却器 600 F=150m2 台 1 5 一分塔 1200128643 台 1 6 解吸塔 700 H=10770 台 1 7 二循一冷凝器 900 H=8110 F=168m 2 台 1 8 一段蒸发冷凝器 700 H=5191 F=105m2 台 1 9 二蒸分离器 1600 H =2500 台 1 3.3.10电机变频 控 制 改造 1. 概述 近年来随着机电一体化水平的不断提高，交流变频调速已成为一种发展较为成 熟的技术。作为机电系统节能的主要组成部分，交流变频调速是国家“十一五”期间推广的十大重点节能技术之一。 交流变频调速具有以下特点：可使普通异步电动机无级调速；启动电流小，减 少电源设备容量；启动平滑，消除机械的冲击力，保护机械设备；对电机具有保护功能，降低电机的维修费用。 2. 改造方案 拟进行变频改造的设备见下表 3-15。 - - 表 3-15 拟进行变频改造的设备一览表 序号 名称 规格型号 出力 台数 备注 1 1#-3#氨泵电机 Y315L1-4-F1 160kw 3 两开一备 2 1#-3#一甲泵电机 Y315S1-4-F1 110kw 3 全开 3 尿循 3#、 4#循环水泵电机 TS126-4 225kw 2 全开 4 尿循 6#循环水泵电机 TS126-4 225kw 1 全开 5 三气引风机 Y315L1-6 132kw 1 全开 3. 改造效果 改造前拟进行变频改造的运行中电机总功率为 1457kW，按综合节电率 20%计算，节电为 1457 20% 24 350=244.776 104(kWh/a) 4. 主要设备 表 3-16 电机变频及无功补偿技术 主要新增设备 序号 名 称 规格型号 单位 数量 备注 1 氨泵变频器 FRN200G19S-4CE 台 3 2 甲泵变频器 FRN160p9S-4CE 台 3 3 水泵变频器 台 3 4 三气引风机变频器 台 1 3.4 装置改造前后比较 改造后合成氨、尿素装置改造前后原料及动力消耗情况见表 3-17。 表 3-17 节能改造前后比较表 项目 合成氨（醇） 尿素 备注 改造前 原煤消耗（吨 /吨） 1.794 0.997 电耗（ kWh/吨） 1516 312.9 水耗（吨 /吨） 6.43 7.92 蒸汽消耗（吨 /吨） 0.009 1.37 除自产蒸汽外所需外部蒸汽量 改造后 原煤消耗（吨 /吨） 1.757 0.984 电耗（ kWh/吨） 1385 297.6 水耗（吨 /吨） 6.94 6.6075 蒸汽消耗（吨 /吨） -0.253 1.22 除自产蒸汽外所需外部蒸汽量 新增量 原煤消耗（吨 /吨） -0.037 -0.014 电耗（ kWh/吨） -131 -15.3 水耗（吨 /吨） 0.51 -1.3125 蒸汽消耗（吨 /吨） -0.262 -0.15 - - 3.5 自控技术方案 3.5.1 自控设计范围 本设计范围包括枣阳化工工业有限公司合成氨、尿素综合节能改造项目装置技术改造的 DCS 及其相关仪表改造的自控设计。 3.5.2 设计标准及规定 本设计按国家和原化工部颁发的有关设计规定、规范、标准进行设计，采用的主要标准有： 过程检测和控制系统用文字代号和图形符号 HG/T20505 2000 分散型控制系统工程设计规定 HG/T20573 2000 爆炸和火灾危险环境电 力装置设计规范 GB50058 92 自动化仪表选型规定 HG/T20507 2000 控制室设计规定 HG/T20508 2000 仪表供电设计规定 HG/T20509 2000 仪表供气设计规定 HG/T20510 2000 信号报警连锁系统设计规定 HG/T20511 2000 可燃气体检测报警使用规范 SY6503 2000 3.5.3 设计原则 根据生产特点、工艺、机械化运输及公用工程对自动控制的要求，结合目前国内行业控制技术的发展趋势，从可靠性、实用性及先进性为原则，确定自控技术方案和仪表设备选型。本工程的自控设计遵循技术先进、投资合理、产品质量稳定、生产管理集中的原则。 3.5.4 控制方案 根据工艺装置的规模、工艺流程的特点及操作上的要求，由于该项目为节能改造项目，为了更好达到节能效果，更好地提高能源利用率，本设计 采用 DCS 集散控制系统改造后的工艺参数将在 CRT 上进行显示、记录、控制和报警，将自动完成工艺参数的调节，从生产装置的实际情况考虑，调节回路均采用可靠适用的调节系统。对于生产过程的越限变量，设置声光信号报警。 危险场所依照电气专业的划分，本设计在危险场所的仪表，满足电气专业爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 GB50058 92的要求。 - - 对具有强腐蚀和高粘稠性的工艺介质，本设计在接触介质的检测元件和调节阀的材质与结构方面以及仪表安装都作了相应的考虑。 本装置中还存在可燃性气体，所以还需按照要求，在可燃气体 存在的区域设立可燃气体探测器，