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中氮协解读《合成氨行业节能降碳改造升级实施指南》
更新时间:2022/4/24 来源:中化新网
  

  中化新网讯 4月21日,中国氮肥工业协会向全行业发布了《合成氨行业节能降碳改造升级实施指南》解读,指导行业进一步做好节能降碳改造升级工作。

  中国氮肥工业协会理事长顾宗勤指出,今年2月3日,国家发展改革委联合有关部门发布了《关于发布〈高耗能行业重点领域节能降碳改造升级实施指南(2022年版)〉的通知》,并附《合成氨行业节能降碳改造升级实施指南》,就煤、天然气制合成氨、尿素产品,明确了节能降碳工作方向和技术路径,有很强的针对性、可操作性。文件的印发实施,对于有效提升合成氨行业能效水平,降低碳排放强度,加快推进行业绿色低碳转型,具有重要指导作用。

  据介绍,合成氨主要下游产品“氮肥”是粮食的粮食,是保民生的重要农用物资。合成氨生产主要以煤炭、天然气等能源物质为原燃料,生产工序复杂,生产条件高温高压,燃料及动力消耗量大,生产过程用能多,碳排放强度大。

  加强前沿技术开发示范,引领行业低碳发展

  《指南》提出,要加强前沿引领技术开发应用,培育标杆示范企业。一是开展绿色低碳能源制合成氨技术研究和示范。鼓励开展风能、太阳能等绿色低碳能源制合成氨技术研究和示范,为合成氨工业原料低碳化提供技术支撑。随着技术创新的突破,绿电价格进一步降低,绿氢成本将会进一步下降,合成氨使用绿氢的比例也会将逐步增加;二是示范 6.5 兆帕及以上的干煤粉气化技术。目前干粉煤气化压力最高为4.0兆帕,进一步提高气化压力,提升气化效率,降低装置能源消耗;三是示范并适时推广废锅或半废锅流程,回收高温煤气余热副产蒸汽,替代全激冷流程煤气降温技术,提升煤气化装置热效率。国产水煤浆气化装置已有部分新建装置采用“半废锅”技术,可实现回收650-1100公斤/吨氨的蒸汽,老厂的改造还需要试验示范,成熟后加以推广。要鼓励采用具有自主知识产权的废锅或半废锅流程,回收高温煤气余热副产蒸汽,替代全激冷流程煤气降温技术,改善能源利用不合理问题,提高能源利用率。

  加快成熟技术推广,推动行业改造升级

  顾宗勤指出,合成氨行业的节能降碳不仅包括生产过程的节能降碳,还包括辅助、附属生产系统的节能降碳,如供热锅炉、供电、供水等。《指南》从工艺过程节能、重大装备节能、余热余压利用、减少“三废排放”、公辅设施改造5个方面,提出了成熟工艺并普及推广应用的重点技术。

  工艺过程节能。一是选择更大型的气化炉代替小型气化炉;二是采用大型化空分技术和先进流程;三是一氧化碳变换系统,用等温变换取代绝热变换;四是传统的二氧化碳气提工艺尿素装置,采用高效塔板、径流式塔板,增设中压系统,降低蒸汽消耗;五是水溶液全循环尿素工艺,采用液相逆流换热式尿素合成等技术;六是对传统的中小型氨合成装置降低系统压力,氨合成压力由31.4MPa降至20MPa左右,吨氨可节电60-70千瓦时;七是采用高效氨合成催化剂,提高氨净值;八是优化气头合成氨工艺过程和热工方案,加强烟气余热回收和燃料空气预热器,增设(预)转化炉等。

  并要通过5G、人工智能、大数据等优化工艺流程、物料调度、设备的精准控制,以互联互通推动生产线智能化升级,提高生产运营效率,降低能耗物耗。

  重大装备节能。以泵、电机、风机、压缩机、变压器、换热器、工业锅炉等设备为重点,采用先进高效产品设备,加快淘汰落后低效设备,全面提升能效水平;采用蒸汽透平直接驱动,或在电价便宜的地方,推广由汽驱改为电驱动,避免能量转换损失,提高能源效率;涂刷反辐射和吸热涂料,提高天然气一段炉的热利用率。

  余热余压利用。优化能量回收网络、回收余压余热,推动能源系统优化和梯级利用,减少热损失,提升能源资源利用效率。采用涡轮机组回收工艺液体动力;采用ORC低温热水余热发电技术、有机朗肯循环螺杆膨胀发电技术,回收低位热能;选用各种新型、高效、低压降换热器和性能好的隔热、保冷材料加强设备和管道保温。

  减少“三废”排放。重点推荐采用河北“东光模式”改造常压间歇固定床工艺合成氨装置。以“干法除尘+间接冷却降温”的煤气除尘降温技术,将开放式煤气冷却系统改造为密闭式冷却,实现 “含酚、氰、氨等大气污染物”的造气循环冷却水系统无废气排放。并采用全封闭式振动筛、布袋除尘、雾森抑尘、气化炉渣封闭排放、粉尘物料密闭输灰,产尘点全部密闭、封闭或设置集气罩等技术,对造气炉进行密封改造,改善现场操作环境。同时要减少闪蒸气、气提气、CO₂气中的溶剂含量,提高脱碳溶剂的回收,减少挥发性有机物(VOCs)排放。

  公辅设施改造。以大型高压、次高压燃煤锅炉替代本企业和周边区域小型中低压燃煤锅炉;以大型高压、次高压三废炉替代小型中低压吹风气余热回收装置;搞好燃煤蒸汽锅炉和废热(余热)蒸汽锅炉生产的高压、次高压蒸汽的能量梯级利用,先背压发电后再供生产使用,合理配置热电联产。

  严格产业政策约束,淘汰落后低效产能。

  依据《产业结构调整指导目录(2019年本)》,淘汰类的工艺和设备有:半水煤气氨水液相法脱硫、天然气常压间歇转化工艺制合成氨、一氧化碳常压变换及全中温变换(高温变换)工艺、没有配套硫磺回收装置的湿法脱硫工艺、没有配套建设吹风气余热回收、造气炉渣综合利用装置的固定层间歇式煤气化装置、没有配套工艺冷凝液水解解析装置的尿素生产设施。

  节能降碳改造工作目标

  根据国家发改委《高耗能行业重点领域能效标杆水平和基准水平(2022年版)》要求,优质无烟煤制合成氨单位产品综合能耗标杆水平为1100(千克标准煤/吨),基准水平为1350(千克标准煤/吨);非优质无烟块煤、型煤单位产品综合能耗标杆水平为1200(千克标准煤/吨),基准水平为1520(千克标准煤/吨);粉煤(包括无烟粉煤、烟煤)单位产品综合能耗标杆水平为1350(千克标准煤/吨),基准水平为1550(千克标准煤/吨);天然气单位产品综合能耗标杆水平为1000(千克标准煤/吨),基准水平为1200(千克标准煤/吨)。

  《指南》提出,到 2025 年,合成氨行业能效标杆水平以上产能比例达到15%,能效基准水平以下产能基本清零,行业节能降碳效果显著,绿色低碳发展能力大幅增强。

  标杆水平值的确定。对标国内外生产企业先进能效水平,参照近年来工业和信息化部、国家市场监督管理总局以及石油和化学工业联合会发布的重点用能行业能效“领跑者”单位的合成氨单位产品综合能耗值确定。截至 2020 年底,我国合成氨行业能效优于标杆水平的产能约占 7%。

  基准水平值的确定。参考现行《合成氨单位产品能源消耗限额》(GB21344-2015)确定的准入值和限定值与正在修订的《合成氨单位产品能源消耗限额》(2021修订征求意见稿)拟定的准入值和限定值,并根据行业实际情况、发展预期、生产装置整体能效水平等,统筹考虑划定合成氨行业能效基准水平。截至 2020 年底,我国合成氨行业能效低于基准水平的产能约占19%。

  关于褐煤原料合成氨装置改造升级。褐煤原料水分含量较高,生产综合能耗要高于其它煤种。因采用该原料的企业较少,缺乏足够的样本数,本次能效标杆与基准水平值的制定未包括褐煤情况。因此,对于以褐煤为原料装置的节能降碳改造,可结合原料品质的实际情况,适当放宽以粉煤为原料的“标杆水平”和“基准水平”,重点应是关注相关工序或装置的节能效果。

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