尿素生产企业能源清洁高效利用

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摘要：山西兰花科技创业股份有限公司田悦化肥分公司装置设计的年生产能力为180 kt合成氨、300 kt 尿素及副产10 kt甲醇。田悦化肥分公司结合合成氨行业发展现状，优化工艺配置，采用先进技

山西兰花科技创业股份有限公司田悦化肥分公司装置设计的年生产能力为180 kt合成氨、300 kt 尿素及副产10 kt甲醇。田悦化肥分公司结合合成氨行业发展现状，优化工艺配置，采用先进技术，实现节能降耗。主要措施有：①循环流化床锅炉掺烧造气炉渣，实现能源的综合利用；②造气系统增设吹风气回收装置，利用低热值放空气副产蒸汽，供生产系统使用；③脱碳系统采用高效变压吸附干法脱碳工艺，利用吸附剂对不同组分气体在不同压力等级下选择吸收的性能，降低传统湿法脱碳溶液循环量的功耗；④合成气净化系统采用双甲精制技术，减少了CO和CO2的排放量，在净化合成气的同时将废气回收，并且副产甲醇；⑤合成气压缩改变传统的电驱动，采用蒸汽透平驱动，减少了能量转化过程中的损失；⑥氨合成系统采用卡萨利低压合成技术，其转化率高、消耗低。近年来，在原有装置技术水平上进一步加强能源管理并实施技术改造，多举措推进能源的清洁高效利用。

1 煤炭清洁高效利用

田悦化肥分公司使用的煤炭分为原料煤和燃料煤2类，其中原料煤包括小籽煤(20～40 mm)、小煤芽(10 mm)、型煤，燃料煤即为粉煤。原料煤用于固定层间歇式煤气炉制取半水煤气，燃料煤用于循环流化床锅炉通过燃烧产生热能加热炉内的水制取蒸汽。煤炭消耗环节技术装备水平及应用现状如下。

1.1 煤炭入厂环节

煤炭质量的好坏是影响锅炉、煤气炉炉况的重要因素。原料煤质量差容易导致煤气炉出现吹翻、风洞、结疤等炉况恶化现象，造成发气量下降，使原料煤消耗升高；而燃料煤质量差容易导致不完全燃烧、锅炉结焦及炉渣中残碳含量升高，使吨煤产汽量降低、燃料煤消耗升高。为此，对入厂煤炭质量应严格把关，从装车到入厂运输环节全线监控，并对入厂煤炭及时进行取样分析。

1.2 煤炭存储环节

在自然环境下，煤炭会发生缓慢氧化、自燃及煤质变化，因此，在煤炭存储环节应尽量减少库存时间，并做到不同发热量的煤炭分堆存放、先堆先用、烧旧存新，最大程度上减少煤炭在存储环节的发热量损失。

1.3 原料煤输送环节

原料煤原设计输送流程从入厂到入炉需要经历5次5 m以上的落差，由于炭块在下降过程中会发生相互碰撞现象，导致其破碎而产生二次煤粉，二次煤粉率高达25%，造成入炉原料煤的成本偏高。经实地勘测计算，决定对原料煤输送流程进行改造，改造完成后，中间仅经过1次5 m的落差，比原皮带输送距离缩短近150 m，返煤率下降了15%。

1.4 煤炭高效利用

1.4.1 提高锅炉热效率

减少锅炉各项热损失，重点是减少锅炉排烟热损失和未完全燃烧损失。为了降低锅炉排烟温度，应严格控制空气预热器的漏风率、锅炉炉水的水质指标及入炉燃料煤质量。为减少未完全燃烧热损失，根据锅炉负荷及时调整燃烧工况，合理配风，让煤在炉膛内充分燃烧，最大程度上降低炉渣中残碳含量。同时，加强锅炉管道及本体保温层的维护和检修也是减少锅炉热损失的主要措施。

1.4.2 造气炉渣掺烧于锅炉

煤气炉将原料煤气化产出半水煤气，剩余的炉渣排出炉外，以年产180 kt合成氨计，年排出50 kt炉渣，其中细渣约35 kt，这些炉渣中含碳质量分数为15%～20%，炉渣残碳仍有利用价值，将其与燃料煤按一定比例在流化床锅炉内燃烧，可减少碳热值的浪费。

1.4.3 自建型煤厂

田悦化肥分公司组建年生产能力为120 kt的型煤厂，该套装置将燃料煤即粉煤加工成型煤，用于煤气炉掺烧或单烧，此举措将燃料煤经过加工作为原料煤使用，有效降低了原料煤的入炉价格。同时，将煤气炉集尘灰也用于加工型煤，可进一步提高煤炭的回收利用量。

1.5 原料煤工艺配比

1.5.1 小籽煤掺烧型煤

由于中块炭的价格要高于小籽煤，因此，田悦化肥分公司使用小籽煤替代中块炭。围绕稳定炉况、提高单炉发气量的目标，逐步对煤气炉进行改造，炉箅由7层6边更换为8层6边。改造完成后，通风面积提高了10%，布风间隙缩小，布风量更加均匀，带出物减少，煤气炉运行稳定。由于小籽煤的价格要高于型煤，同时型煤的掺烧又能提高全烧小籽煤后床层的通气性，使炉况运行更加稳定，为此，又新增1条型煤皮带，配合上小籽煤皮带可掺混均匀，在保证脱硫系统运行稳定的情况下，加大型煤的掺烧比例至30%。

文章来源：《科技创业月刊》 网址: http://www.kjcyyk.cn/qikandaodu/2021/0407/681.html

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