氮肥熱功聯產技術3
近幾年來，我國的中小氮肥企業為了提高自身的經濟效益和產品競爭力，在生產規模、產品結構、節能技術等方面都做了很大調整，取得了非常可觀的經濟效益。
然而，隨著國家對化肥行業能源價格的逐漸放開、化肥用電價格補貼的逐漸減小，化肥行業面臨的各種壓力也越來越大。為此，大部分企業都在抓緊時間利用各種先進節能技術和手段對企業現有的生產方式和生產技術進行節能改造，以期獲得更大的經濟效益。
由我公司首創的 “熱功聯產”和“功熱電聯產”系統節能技術是一項已非常新穎的節能新技術。幾年來該技術在電力、供熱、造紙、化工等行業得到了非常廣泛的應用并為這些企業創造了非常巨大的經濟效益，目前該技術已經逐漸在部分化肥企業得到應用。
一、節能原理
眾所周知，在化肥和化工生產中要使用大量蒸汽，而且在各生產工藝環節中所使用的蒸汽壓力的等級是不同的。由于不同的生產工藝要使用不同壓力的蒸汽，這就使得大量蒸汽必須通過閥門或減溫減壓裝置將其減到合適的壓力來使用，如目前的氮肥生產的造氣工序中，絕大部分企業都是利用壓力為0.5MPa以上的蒸汽，通過閥門降到0.2MPa以下來使用。而從熱力學原理的角度來看，蒸汽由高壓通過閥門節流降低到低壓來使用是一種壓力能損失，非常可惜。據測算，一個20萬噸氮肥廠造氣工序要使用蒸汽約25T/H，而這部分蒸汽若從0.5MPa降到0.2MPa就具有1000KW的作功能力，將其充分利用后，每天可以節電2.4萬度，而絕大部分企業卻將這部分可利用電能白白浪費掉了。
那么如何將這部分電能回收呢？目前利用蒸汽的壓力能作功有三種主要方法，一種是熱電聯產、一種是熱功聯產、一種是功熱電聯產。
對于大部分化工和化肥企業來說，由于企業有自備電廠，因此自備電廠電站鍋爐產生的大量的高溫高壓蒸汽都是通過汽輪發電機組將其降某一壓力（如1.0MPa或1.3MPa）來實現熱電聯產的。然而對于各工藝環節中的蒸汽壓差若采用汽輪發電機組實現熱電聯產就比較困難。首先投資大，其次管理復雜，另外小型發電項目并網非常困難。在正常情況下，電力部門是不允許小容量發電機組并網的。
為了回收化工生產工藝環節中的蒸汽壓力能，目前最好的方法就是采用熱功聯產或功熱電聯產方式。即利用蒸汽的壓力能直接拖動化工生產中的某些動力設備，如水泵、風機、壓縮機或異步電動機等，從而既節約了電能，又避免了和電力部門打交道，并且管理也非常方便。
采用熱功聯產或功熱電聯產方式節能的經濟效益是非常可觀的。根據我公司對目前已建成的幾百個同類項目的統計，該節能改造項目的投資回收期一般在3～5個月之間，最快的2個月就可以回收全部投資。
二、節能方案的確定
節能方案的確定非常重要，因為該方案可以明確企業所具有的節能潛力、節能量、節能效益和所需投資。由于化工專業和熱動專業不同，因此目前搞好化肥企業整體節能方案的最簡潔和最直接的方法就是請國內有經驗的系統節能專家，直接到企業去協助企業對現有的蒸汽利用情況和化工工藝情況進行調查和分析、對工藝生產中所使用的主要設備進行調查和了解，在此基礎上對全廠的能源利用情況作出全面的評估，并作出切實可行的，投資小收益高的節能方案。
目前我公司在國內節能領域一直處于領先地位，并擁有資深節能專家，如有需要我公司可以免費派專家協助各企業作好該項工作。
三、化工廠節能方案實例
1、浙江衢州巨化集團合成氨公司造氣風機節能技術改造方案
衢州巨化集團合成氨公司在造汽工序中使用0.06MPa（表壓）過熱蒸汽26T/H以上，而熱電廠給造汽工序提供的過熱蒸汽壓力為0.5MPa（表壓），這使得過熱蒸汽在使用過程中存在蒸汽壓力的節流損失和能量浪費。
為回收這部分能量損失，可以利用工業汽輪機拖動造汽風機來實現。汽輪機進汽壓力為0.5MPa，排汽壓力為0.08MPa，排汽用于造汽工序。
在改造過程中，只需新增1臺500KW工業汽輪機并配置部分管路即可。由于造汽風機的異步電機后端有輸出軸，因此在改造過程中只需將汽輪機安裝在該電動機的后端即可。
利用工業汽輪機進行節能技術改造后的經濟技術分析：
A）工業汽輪機技術參數：
汽輪機進汽壓力： 0.5MPa（表壓）
汽輪機進汽溫度： 250℃
汽輪機排汽壓力： 0.08MPa（表壓）
汽輪機排汽溫度： 178℃
汽輪機額定轉速：3000轉/分
汽輪機額定功率：500KW
汽輪機額定耗汽量：12.5T/H
B）改造后經濟分析：
改造后日節電量：1.2萬度
改造后月節電量：36萬度
改造后月節約電費：14.4萬元（0.4元/度）
全年節約電費：158.4萬元（按全年運行11個月計）
C）投資：
500KW功熱電聯產汽輪機 38萬元/套
管道閥門等 6萬元
基礎、安裝、保溫等 2萬元
合計： 46萬元
D）投資回收期： 3個半月內
2、河北河間化工有限公司鼓風機節能技術改造方案
河北化工公司在化工生產中產生副產蒸汽50多噸，其蒸汽壓力為2.4MPa，溫度為230℃。這部分蒸汽中有24T/H左右通過閥門節流降壓至1.1MPa后供給生產工藝流程用，其余部分全部排空。
上述副產蒸汽的使用方式存在極大的能量損失。為此可以采用熱功聯產方式將這部分能量予以回收，從而給企業帶來豐厚的經濟效益。具體改造方案如下：
A、采用2臺工業汽輪機拖動2臺800KW鼓風機：
工業汽輪機的技術參數為如下：
汽輪機進汽壓力：2.4MPa（絕壓）
汽輪機進汽溫度：
汽輪機排汽壓力：0.12MPa（絕壓）
汽輪機輸出功率：800KW
汽輪機額定轉速：3000轉/分
汽輪機額定排汽量：14t/h（11.7T/H時功率為700KW）
具體改造方法：考慮到貴公司副產蒸汽的不穩定性，在節能技術改造中，可以將汽輪機直接安裝在現有拖動鼓風機電動機的后面，將汽輪機、電動機、鼓風機聯在一起同軸運行。這樣不管副產蒸汽如何變化都不影響鼓風機的轉速，只是當副產蒸汽多時，電動機耗電少甚至不耗電；當副產蒸汽少時電動機對汽輪機功率不足部分進行補充，從而確保了鼓風機的安全穩定運行。
B、經濟效益：
若利用副產蒸汽量24T/H左右時，汽輪機便可以按照上述方式拖動2臺800KW鼓風機，總功率約為1600KW。若拖動2臺鼓風機汽輪機總功率按1400KW計算；這樣每天可以節約廠用電3.36萬度，每月可以節約廠用電100.8萬度，全年可以節約廠用電1108萬度（全年運行時間按11個月計），若電價為0.4元/度，則全年可為企業帶來經濟效益443萬元；
C、投資及投資回收期：
采用工業汽輪機拖動鼓風機或其它只需在電動機后面加裝汽輪機即可。2臺B0.8-2.4/0.1工業汽輪機價格約為60萬元/2臺，管道、閥門、保溫等約需8萬元，總的改造投資為64萬元，因此該項目應在2個月內回收投資。
3、山西榆社化工股份有限公司熱功聯產節能改造技術方案
榆社化工股份有限公司現有7臺蒸汽鍋爐、5臺汽輪發電機組。目前全廠用蒸汽量為100T/H左右，其中壓力為0.9MPa的蒸汽需要量為50T/H左右，其余50T/H左右的蒸汽所需壓力為0.55～0.6MPa之間，而電廠熱網提供的蒸汽壓力為1.2MPa。
鑒于有50T/H左右的蒸汽是由1.2MPa通過閥門減壓至0.55～0.6MPa用于生產，因此這部分蒸汽存在大量的可利用能量浪費。據測算，若50T/H、1.2MPa蒸汽通過熱功聯產汽輪機拖動一定數量和功率的動力設備作功，其排出的0.55～0.6MPa的蒸汽繼續用于生產，則熱功聯產汽輪機總的作功能力為1400KW左右。
通過上述分析可以看出，1400KW左右的能量沒有得到利用是十分可惜的，因此企業有必要通過有效的節能技術改造回收這部分能量。
根據對目前企業情況的初步了解，可以先利用一部分蒸汽對電廠的鍋爐給水泵進行改造。為穩妥起見，可以先上2臺270T/H、
改造后鍋爐給水泵和汽輪機的技術參數如下：
A）鍋爐給水泵：
給水泵流量：270T/H
給水泵揚程：
給水泵轉速：3000rpm
給水泵軸功率：650KW
B）熱功聯產汽輪機2臺
汽輪機進汽壓力：1.2MPa
汽輪機進汽溫度：
汽輪機排汽壓力：0.55MP
汽輪機額定轉速：3000rpm
汽輪機額定功率：700KW/臺
汽輪機額定進汽量：21.7T/H
C）經濟效益分析：
日節約廠用電量：3.12萬度
月節約廠用電量：93.萬度
月減少電費支出：35.5萬元（電價0.38元/度）
全年減少電費支出：390萬元（按全年運行11個月計）
D）投資及投資回收期：
2臺700KW熱功聯產汽輪機價格約為60萬元/2臺，管道、閥門保溫等約需8萬元，總的改造投資為64萬元，因此該項目應在2個月內回收投資。
4、 陜西鳳陽大地復肥有限公司汽輪機拖動鼓風機技術方案
陜西鳳陽大地復肥有限公司在硫酸生產中產生3.82Mpa過熱蒸汽（溫度450℃）10～12T/H,為節能綜合利用,擬采用汽輪機利用這部分蒸汽的能量作功拖動鼓風機。根據我公司在山東茌平硫酸廠同類項目改造經驗，認為可以采用與他們廠改造相同技術方案：即鼓風機、汽輪機、電動機同軸運行方式。
A、汽輪機技術參數為：
汽輪機進汽壓力：3.5MPa
汽輪機排汽壓力：0.6MPa
汽輪機排汽溫度： 350℃
汽輪機進汽流量：10～12T/H
汽輪機額定功率：460～550KW
汽輪機額定轉速：3000轉/分
根據汽輪機技術參數，可采用下述具體方案；新上1臺雙伸軸異步電動機（功率為250KW），新上1臺550KW工業汽輪機，讓汽輪機與電動機同時拖動1臺500KW左右的風機，這樣就能使余熱蒸汽發揮最大的節能效果。
在正常生產過程中，若蒸汽量偏小導致汽輪機功率小于風機功率時，電動機會自動補償這部分功率；若蒸汽較大使得汽輪機功率大于風機功率時，電動機還可以進行異步發電，反向向廠用電送電。
在上述設備選型時，若電動機無雙伸軸結構，汽輪機可以做雙伸軸結構。
B）經濟效益分析：
日節約廠用電量：1.1萬度（按460KW計）
月節約廠用電量：33.萬度
月減少電費支出：11.55萬元（電價0.35元/度）
全年減少電費支出：127萬元（按全年運行11個月計）
C）投資及投資回收期：
550KW功熱電聯產汽輪機價格為35萬元，管道、閥門保溫等約需4萬元，總的改造投資為39萬元，因此該項目應在3個月內回收投資。