节能减排系列报道之七
氮肥行业节能降耗技术纵览
□ 全国化工合成氨设计技术中心站 於子方
2007年我国氮肥行业共生产合成氨5158.9万t，氮肥4187.1万t（折纯），其中尿素2485.7万t（折纯），氮
肥与尿素产量均居世界第一位。2006年全行业551家氮肥企业共消耗天然气109.6亿m3，占全国天然气产量的
18.7%；消耗无烟煤4233.4万t（折标），占全国无烟煤产量的22.1%；耗电646.9亿kWh，占全国发电总量的2.3%。
合成氨篇
1．造气炉整体改造技术
该技术包括造气炉扩径、夹套加高、出口管的移位、适合不同煤种的专用炉篦、炉底转动装置采用变频器进行
调速控制等整体配套改造。改造后可明显提高造气炉的制气强度，降低煤耗。
2．合理选择高效造气鼓风机
要根据各种造气炉炉径、煤种、发气量要求、系统配套设备与管道阻力的不同，综合考虑合理选择风机，既要
足够满足制气吹风的风量要求，又要防止风量过大而造成吹风气带出物增多。
3．自动加焦（煤）机技术
使用该技术可节省停炉时间，连续制气、减少热量损失，缩短吹风时间，提高单炉发生量，并有利于稳定炉温
与气体成份，降低吨氨煤耗，减轻操作工的劳动强度，减少事故发生。
4．油压微机控制、炉况监测与系统优化技术
使用该技术可合理调节控制造气循环分配时间、入炉蒸汽量、氢氮比和加煤、下灰等，能对造气炉的炉况全面
监测并进行闭环调优，进而优化生产状态，达到造气系统高产、稳产、低耗的目的。
5．采用高效除尘器
选用低阻的高效旋风除尘器，可提高煤气的除尘效率，减少飞屑的损失与设备管道的磨损。
6．集中式回收上、下行煤气余热
采用一台集中式对应多台造气炉的热管型余热回收器回收上、下行煤气余热，有利于降低系统阻力及提高余热
回收率。
7．集中式高效洗气塔
采用一台集中式高效低阻填料洗气塔来取代常用的一台造气炉配一台的空塔喷淋式洗气塔，有利于降低系统阻
力与提高洗涤冷却效果，并可减少15%～20%的冷却水与污水处理量。
8．提高入炉蒸汽品质
入炉蒸汽采用过热蒸汽，有利于制气过程中炉温的稳定，提高蒸汽分解率与单炉发气量5%～8%，降低吨氨原
料煤与蒸汽消耗量。
9．吹风气余热回收
借助合成弛放气助燃，采用集中式燃烧炉吹风气回收技术，回收造气吹风气的显热与潜热，副产过热蒸汽。有
条件的企业可采用三废流化混燃炉技术将吹风气与造气炉渣结合在一起，回收利用副产过热蒸汽，搞热电联产，有
利进一步提高节能效果与经济效益。
10．降低造气系统阻力
单炉发生量提高，对于配套的管道与阀门的口径也需相应放大，管道配置尽量减少弯头，配管流向要合理，对
洗气塔的煤气管插入深度等需进行相应的调整，这样有利造气炉的制气与节约鼓风机电耗。
11．增设高效静电除焦油器
在脱硫工段罗茨机前与清洗塔后分别增设高效静电除焦油器，前者有利于保护脱硫液质量提高脱硫效率，后者
则有利于提高氮氢压缩机气体的气质，减少因煤气中焦油含量偏高而引起的换阀片的次数，延长压缩机有效使用时
间。
12．高效脱硫剂与防堵低阻脱硫塔
可采用888或888+栲胶等高效脱硫剂及不易堵塔的低阻脱硫塔，提高脱硫效率，减少脱硫液循环量，降低电
耗。
13．配置相应足够停留时间的再生槽与足够空气吸入量的喷咀
只有在确保停留时间与足够空气量的情况下才能提高再生效果，同时保证贫液的质量，从而提高脱硫效率。
14．采用高效溶液过滤器
可提高脱硫液洁净度，提高脱硫效率，并可减轻熔硫釜的生产负荷，节约蒸汽消耗。
15．提高变换压力
结合企业产品结构调整与扩能改造，可将变换压力从0.8MPa提高到1.5M～2.1MPa（视整个生产工艺不同而定），
吨氨可节电约30～50kWh。
16．节能型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情况不同，可采用节能型全低变或中低低变换工艺。
该工艺变换率高、流程简单、阻力小、蒸汽消耗少，吨氨蒸汽消耗分别达到≤250kg与≤350kg。
17．采用改进型的丙碳法、NHD法与变压吸附法（PSA）脱除CO2工艺
这3种工艺均系当前各企业所采用的低能耗脱碳技术，具体选择要从净化气要求，前后工艺条件及技术经济指
标结合企业具体情况而定。
18．涡轮机组回收动力
在湿法溶液脱碳工艺中，在一定生产规模条件下，可利用涡轮机组回收脱碳富液的能量，每吨氨可节约脱碳泵
电耗12～36kWh。
19．醇烷化（双甲）或醇烃化气体精制工艺
该技术属清洁生产工艺，主要是取代传统的铜洗精制工艺，吨氨可节电40～50kWh，并可节约原材料电解铜、
冰醋酸、氨等，而且有很好的环保效果和经济效益，已成为今后一项主要的节能技改措施。
20．采用经济合理的合成压力
对于氨合成催化剂生产强度，根据低空速、高净值、低阻力与节能的角度衡量及技术经济分析，建议按18～
20t氨/m3·d生产强度选择合成塔与催化剂，使其操作压降低至22M～24MPa（初期还要低2MPa左右），这样可使
吨氨节电50kWh左右，还可增加2%～3%的氨产量。
21．采用活性好、宽温、高强度氨催化剂及其相匹配的高效节能型合成塔
可提高氨净值，从而减少循环气的循环量，降低循环机电耗，减少冷冻能耗。
22．塔外提温型合成工艺与二级余热回收技术
对氨合成反应热的回收利用采用该工艺技术，可使合成气工艺余热按位能高低获多级利用，废热锅炉副产蒸汽，
软水加热器加热软水，可充分提高余热回收率，减少循环冷却水用量。
23．氨气、氢气回收技术
在合成氨生产过程中，由于生产负荷的变化，为保持合成系统的适宜操作压力，会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的氨和氢随之放空，导致合成氨各项消耗增多，成本加大。根据这
两种气源的不同组分和特性可分别采用膜分离技术回收放空气中的氢气以及采用无动力氨回收技术回收氨槽弛放
气中的氨气。
24．制冷系统蒸发式冷凝器
该设备是采用热力学、传热学等工程学的先进技术，对交叉式冷却塔和传统蒸发式冷凝器进行优化组合，具有
结构紧凑、占地少、质量轻、安装简便等优点，使用了高效传热元件，提高了换热效率与冷却冷凝效果，达到运转
功率小、耗电量少、冷却水消耗少的效果，是取代传统的立式水冷冷凝器的有效节能设备。
25．利用低位能余热采用溴化锂吸收制冷技术
利用尿素、合成氨生产过程的低位能余热（热水、冷凝液等）采用热水型溴化锂吸收式冷水机组制取低温冷水，
用于冷却氮氢压缩机一级入口煤气、三级、六七级入口煤气，脱碳吸收液与氨合成循环气等，可充分利用低位能热
量提高压缩机打气量，减少脱碳吸收液循环量、降低氨冷、冷冻机负荷，达到增产、降低电耗的效果，在夏天等高
温季节效果尤为明显。
26．机泵电机采用变频调速技术
对有负荷变化、经常造成机泵电机“大马拉小车”的转动设备如造气的炉条机、锅炉给煤机、给水泵、空气鼓
风机、罗茨鼓风机、甲胺泵、液氨泵等，采用变频调速，实现平滑的无级调速，在生产过程中能获得较佳调速，从
而可取得明显的节电效果。对于高压大中容量交流电机的调速，可采用内馈载波调速技术，与高压变频相比，具有
效率高、价格低、功率高等优点。
27．氮氢压缩机的节电
氮氢压缩机的耗电占合成氨电耗的70%左右，因此合理选择与使用压缩机对吨氨电耗关系密切。要逐步淘汰落
后、高耗的L3.3-17、4M8、4H8等陈旧压缩机，结合节能技改选择单机能力≥2万t/a合成氨的大中型机组，使吨
氨电耗明显降低。选用可靠的气阀，延长机组无故障运行时间，确保循环油冷却效果，提高一进压力，降低一进温
度，提高段间冷却与分离设备效率等技术措施。尽量不采用不同压缩机机型的并机使用，防止由并机不和谐而造成
的无效功损失与影响运行故障周期。
28．企业电网系统节电
该节电产品是通过对半导体瞬流控制技术，复合式实时滤波技术和远程跟踪与诊断技术的重大突破，以10-12
秒的反应速度对瞬流和高次谐波进行及时的测试和有效的控制，同时能消除设备开关启合引起的高能量突变引起的
瞬流，提高电源质量，减少电损，提高系统用电设备的效率。
29．蒸汽管道系统节能
从锅炉房输送至各用汽点的蒸汽管道系统应遵循高压输送、低压使用的原则，可减少管道建设费用、减少散热
损失。系统应合理选择与配置足够的疏水阀，疏水阀使用好坏直接影响到蒸汽的消耗，是节能潜力最大的地方。要
做好蒸汽管道系统保温工程，减少管网的热损失。
30．回收利用冷凝水
现有使用蒸汽加热而冷凝下来的冷凝水被大量直接排至地沟，要尽可能改造为全部回收利用，既能回收其热量
减少锅炉燃料的消耗，又能节省水费与水处理费，降低生产成本。
31．重视研究高温季节的节能降耗问题
不同季节与不同气温情况下，合成氨的产量与吨氨消耗会有所不同，尤其是电耗，三季度高温季节吨氨电耗要
比一季度低温季节多出50～150kWh左右，比全年平均高出30～100kWh左右。南方比北方更明显，如何解决过高温
季节关是合成氨进一步节能降耗提高经济效益的一个重要课题，值得引起各方面的重视。
小氮肥篇
“七五”至“十五”期间（1986～2005年）全国小氮肥行业的各项消耗指标变迁见表1。进入“十一五”以来，
小氮肥行业除原有一些先进节能企业，如山东寿光、明水、平度、安徽涡阳、临泉、浙江桐乡、绍兴、福建永安智
胜、河南辉县、江苏张家港等继续保持低能耗之外，又涌现出一批节能降耗卓有成效的企业，2006年部分企业吨
氨能耗已达40G～45GJ左右，详见表2。
尽管小氮肥行业在节能降耗方面取得了较大成绩，但仍存在一些问题：
1．各地区发展不平衡能耗水平仍有差距
2006年氮肥企业吨氨能耗水平差距在20%～45%左右，虽比过去差距在缩小，但还有相当大的空间（详见表3）。
2．吨氨能耗下降幅度逐步减小
近年，小氮肥行业产品结构不断调整，碳铵产量的比例逐年下降，液氨、尿素产量的比例逐年上升。部分企业
为了降低产品成本，使用劣质煤与粉煤成型的比例有所增加，致使吨氨能耗尤其是电耗反而有所提高。
3.节能技改措施不足
不少企业重视项目改造与能力扩大，而忽视了一些节能技改措施，技改后企业节能管理又没有相应配套跟上，
致使节能效果没有达到预期的效果。
表1 1986～2005年全国小氮肥行业吨氨能耗水平表 kg标煤
时间 原料煤耗 燃料煤耗 电耗/kWh 折能耗/GJ 同比下降/%
“七五”平均 1330 441 1384 68.29 —
“八五”平均 1245 273 1299 59.87 12.32
“九五”平均 1170 187 1296 55.10 7.97
“十五”平均 1136 145 1275 52.64 4.46
表2 2006年国内部分氮肥企业吨氨能耗水平 kg标煤
省份 企业名称 氨产量/t 原料煤耗 燃料煤耗 电耗/kWh 折能耗/GJ
山东 新泰宏达 36214 1007 — 1013 41.51
鲁西化工 857161 1034 — 1257 45.19
宁津永兴 244895 1045 78 1255 47.77
河南 心连心 237049 949 — 1067 40.45
临颖 128442 1070 — 1163 45.13
西华 34469 905 102 955 40.82
河北 冀州 130259 916 89 1349 45.43
藁城 74491 932 62 1450 46.30
深州 84797 893 171 1350 47.17
山西 高平 224291 864 — 1322 40.97
丰喜 501478 921 — 1329 42.73
晋城二化 396254 963 9 1469 45.88
安徽 阜南 72765 993 30 1353 46.00
霍邱 24287 1076 — 1315 47.10
龙源 61302 1036 65 1382 48.63
江苏 张家港 315711 793 — 1252 38.06
如东 40562 827 — 1185 38.27
涟水 49090 984 — 1089 41.73
浙江 绍兴 56473 997 — 1094 42.17
海宁 43681 1063 8 1302 46.80
江山 30328 1108 — 1135 45.91
表3 2006年部分氮肥企业吨氨能耗对比表 kg标煤
省份 企业名称 氨产量/t 原料煤耗 燃料煤耗 电耗/kWh 折能耗/GJ 对比/%
山东 鲁西化工(尿素) 857161 1034 — 1257 45.19 100.00
海化金星(尿素) 109577 1249 141 1522 58.76 130.03
新泰宏达(碳铵) 36214 1007 — 1013 41.51 100.00
烟台金海(碳铵) 29300 1335 135 1488 60.70 146.23
河南 临颖(尿素) 128442 1070 — 1163 45.13 100.00
三门峡(尿素) 52392 1203 — 1685 55.21 122.34
西华(碳铵) 34469 905 102 955 40.82 100.00
济源(碳铵) 28855 1130 190 1455 55.91 136.97
江苏 张家港(尿素) 315711 793 — 1252 38.06 100.00
宜兴(尿素) 222020 1190 88 1532 55.59 146.06
涟水(碳铵) 49090 984 — 1089 41.73 100.00
泰兴(碳铵) 22554 1375 24 1541 59.25 141.98
安徽 临泉(尿素) 263390 1188 37 1384 52.29 100.00
龙盛(尿素) 32389 1259 81 1791 60.48 115.66
阜南(碳铵) 72765 993 30 1353 46.00 100.00
海丰(碳铵) 40066 1200 161 1473 57.33 124.63