氮肥热功联产技术3
近几年来，我国的中小氮肥企业为了提高自身的经济效益和产品竞争力，在生产规模、产品结构、节能技术等方面都做了很大调整，取得了非常可观的经济效益。
然而，随着国家对化肥行业能源价格的逐渐放开、化肥用电价格补贴的逐渐减小，化肥行业面临的各种压力也越来越大。为此，大部分企业都在抓紧时间利用各种先进节能技术和手段对企业现有的生产方式和生产技术进行节能改造，以期获得更大的经济效益。
由我公司首创的 “热功联产”和“功热电联产”系统节能技术是一项已非常新颖的节能新技术。几年来该技术在电力、供热、造纸、化工等行业得到了非常广泛的应用并为这些企业创造了非常巨大的经济效益，目前该技术已经逐渐在部分化肥企业得到应用。
一、节能原理
众所周知，在化肥和化工生产中要使用大量蒸汽，而且在各生产工艺环节中所使用的蒸汽压力的等级是不同的。由于不同的生产工艺要使用不同压力的蒸汽，这就使得大量蒸汽必须通过阀门或减温减压装置将其减到合适的压力来使用，如目前的氮肥生产的造气工序中，绝大部分企业都是利用压力为0.5MPa以上的蒸汽，通过阀门降到0.2MPa以下来使用。而从热力学原理的角度来看，蒸汽由高压通过阀门节流降低到低压来使用是一种压力能损失，非常可惜。据测算，一个20万吨氮肥厂造气工序要使用蒸汽约25T/H，而这部分蒸汽若从0.5MPa降到0.2MPa就具有1000KW的作功能力，将其充分利用后，每天可以节电2.4万度，而绝大部分企业却将这部分可利用电能白白浪费掉了。
那么如何将这部分电能回收呢？目前利用蒸汽的压力能作功有三种主要方法，一种是热电联产、一种是热功联产、一种是功热电联产。
对于大部分化工和化肥企业来说，由于企业有自备电厂，因此自备电厂电站锅炉产生的大量的高温高压蒸汽都是通过汽轮发电机组将其降某一压力（如1.0MPa或1.3MPa）来实现热电联产的。然而对于各工艺环节中的蒸汽压差若采用汽轮发电机组实现热电联产就比较困难。首先投资大，其次管理复杂，另外小型发电项目并网非常困难。在正常情况下，电力部门是不允许小容量发电机组并网的。
为了回收化工生产工艺环节中的蒸汽压力能，目前最好的方法就是采用热功联产或功热电联产方式。即利用蒸汽的压力能直接拖动化工生产中的某些动力设备，如水泵、风机、压缩机或异步电动机等，从而既节约了电能，又避免了和电力部门打交道，并且管理也非常方便。
采用热功联产或功热电联产方式节能的经济效益是非常可观的。根据我公司对目前已建成的几百个同类项目的统计，该节能改造项目的投资回收期一般在3～5个月之间，最快的2个月就可以回收全部投资。
二、节能方案的确定
节能方案的确定非常重要，因为该方案可以明确企业所具有的节能潜力、节能量、节能效益和所需投资。由于化工专业和热动专业不同，因此目前搞好化肥企业整体节能方案的最简洁和最直接的方法就是请国内有经验的系统节能专家，直接到企业去协助企业对现有的蒸汽利用情况和化工工艺情况进行调查和分析、对工艺生产中所使用的主要设备进行调查和了解，在此基础上对全厂的能源利用情况作出全面的评估，并作出切实可行的，投资小收益高的节能方案。
目前我公司在国内节能领域一直处于领先地位，并拥有资深节能专家，如有需要我公司可以免费派专家协助各企业作好该项工作。
三、化工厂节能方案实例
1、浙江衢州巨化集团合成氨公司造气风机节能技术改造方案
衢州巨化集团合成氨公司在造汽工序中使用0.06MPa（表压）过热蒸汽26T/H以上，而热电厂给造汽工序提供的过热蒸汽压力为0.5MPa（表压），这使得过热蒸汽在使用过程中存在蒸汽压力的节流损失和能量浪费。
为回收这部分能量损失，可以利用工业汽轮机拖动造汽风机来实现。汽轮机进汽压力为0.5MPa，排汽压力为0.08MPa，排汽用于造汽工序。
在改造过程中，只需新增1台500KW工业汽轮机并配置部分管路即可。由于造汽风机的异步电机后端有输出轴，因此在改造过程中只需将汽轮机安装在该电动机的后端即可。
利用工业汽轮机进行节能技术改造后的经济技术分析：
A）工业汽轮机技术参数：
汽轮机进汽压力： 0.5MPa（表压）
汽轮机进汽温度： 250℃
汽轮机排汽压力： 0.08MPa（表压）
汽轮机排汽温度： 178℃
汽轮机额定转速：3000转/分
汽轮机额定功率：500KW
汽轮机额定耗汽量：12.5T/H
B）改造后经济分析：
改造后日节电量：1.2万度
改造后月节电量：36万度
改造后月节约电费：14.4万元（0.4元/度）
全年节约电费：158.4万元（按全年运行11个月计）
C）投资：
500KW功热电联产汽轮机 38万元/套
管道阀门等 6万元
基础、安装、保温等 2万元
合计： 46万元
D）投资回收期： 3个半月内
2、河北河间化工有限公司鼓风机节能技术改造方案
河北化工公司在化工生产中产生副产蒸汽50多吨，其蒸汽压力为2.4MPa，温度为230℃。这部分蒸汽中有24T/H左右通过阀门节流降压至1.1MPa后供给生产工艺流程用，其余部分全部排空。
上述副产蒸汽的使用方式存在极大的能量损失。为此可以采用热功联产方式将这部分能量予以回收，从而给企业带来丰厚的经济效益。具体改造方案如下：
A、采用2台工业汽轮机拖动2台800KW鼓风机：
工业汽轮机的技术参数为如下：
汽轮机进汽压力：2.4MPa（绝压）
汽轮机进汽温度：
汽轮机排汽压力：0.12MPa（绝压）
汽轮机输出功率：800KW
汽轮机额定转速：3000转/分
汽轮机额定排汽量：14t/h（11.7T/H时功率为700KW）
具体改造方法：考虑到贵公司副产蒸汽的不稳定性，在节能技术改造中，可以将汽轮机直接安装在现有拖动鼓风机电动机的后面，将汽轮机、电动机、鼓风机联在一起同轴运行。这样不管副产蒸汽如何变化都不影响鼓风机的转速，只是当副产蒸汽多时，电动机耗电少甚至不耗电；当副产蒸汽少时电动机对汽轮机功率不足部分进行补充，从而确保了鼓风机的安全稳定运行。
B、经济效益：
若利用副产蒸汽量24T/H左右时，汽轮机便可以按照上述方式拖动2台800KW鼓风机，总功率约为1600KW。若拖动2台鼓风机汽轮机总功率按1400KW计算；这样每天可以节约厂用电3.36万度，每月可以节约厂用电100.8万度，全年可以节约厂用电1108万度（全年运行时间按11个月计），若电价为0.4元/度，则全年可为企业带来经济效益443万元；
C、投资及投资回收期：
采用工业汽轮机拖动鼓风机或其它只需在电动机后面加装汽轮机即可。2台B0.8-2.4/0.1工业汽轮机价格约为60万元/2台，管道、阀门、保温等约需8万元，总的改造投资为64万元，因此该项目应在2个月内回收投资。
3、山西榆社化工股份有限公司热功联产节能改造技术方案
榆社化工股份有限公司现有7台蒸汽锅炉、5台汽轮发电机组。目前全厂用蒸汽量为100T/H左右，其中压力为0.9MPa的蒸汽需要量为50T/H左右，其余50T/H左右的蒸汽所需压力为0.55～0.6MPa之间，而电厂热网提供的蒸汽压力为1.2MPa。
鉴于有50T/H左右的蒸汽是由1.2MPa通过阀门减压至0.55～0.6MPa用于生产，因此这部分蒸汽存在大量的可利用能量浪费。据测算，若50T/H、1.2MPa蒸汽通过热功联产汽轮机拖动一定数量和功率的动力设备作功，其排出的0.55～0.6MPa的蒸汽继续用于生产，则热功联产汽轮机总的作功能力为1400KW左右。
通过上述分析可以看出，1400KW左右的能量没有得到利用是十分可惜的，因此企业有必要通过有效的节能技术改造回收这部分能量。
根据对目前企业情况的初步了解，可以先利用一部分蒸汽对电厂的锅炉给水泵进行改造。为稳妥起见，可以先上2台270T/H、
改造后锅炉给水泵和汽轮机的技术参数如下：
A）锅炉给水泵：
给水泵流量：270T/H
给水泵扬程：
给水泵转速：3000rpm
给水泵轴功率：650KW
B）热功联产汽轮机2台
汽轮机进汽压力：1.2MPa
汽轮机进汽温度：
汽轮机排汽压力：0.55MP
汽轮机额定转速：3000rpm
汽轮机额定功率：700KW/台
汽轮机额定进汽量：21.7T/H
C）经济效益分析：
日节约厂用电量：3.12万度
月节约厂用电量：93.万度
月减少电费支出：35.5万元（电价0.38元/度）
全年减少电费支出：390万元（按全年运行11个月计）
D）投资及投资回收期：
2台700KW热功联产汽轮机价格约为60万元/2台，管道、阀门保温等约需8万元，总的改造投资为64万元，因此该项目应在2个月内回收投资。
4、 陕西凤阳大地复肥有限公司汽轮机拖动鼓风机技术方案
陕西凤阳大地复肥有限公司在硫酸生产中产生3.82Mpa过热蒸汽（温度450℃）10～12T/H,为节能综合利用,拟采用汽轮机利用这部分蒸汽的能量作功拖动鼓风机。根据我公司在山东茌平硫酸厂同类项目改造经验，认为可以采用与他们厂改造相同技术方案：即鼓风机、汽轮机、电动机同轴运行方式。
A、汽轮机技术参数为：
汽轮机进汽压力：3.5MPa
汽轮机排汽压力：0.6MPa
汽轮机排汽温度： 350℃
汽轮机进汽流量：10～12T/H
汽轮机额定功率：460～550KW
汽轮机额定转速：3000转/分
根据汽轮机技术参数，可采用下述具体方案；新上1台双伸轴异步电动机（功率为250KW），新上1台550KW工业汽轮机，让汽轮机与电动机同时拖动1台500KW左右的风机，这样就能使余热蒸汽发挥最大的节能效果。
在正常生产过程中，若蒸汽量偏小导致汽轮机功率小于风机功率时，电动机会自动补偿这部分功率；若蒸汽较大使得汽轮机功率大于风机功率时，电动机还可以进行异步发电，反向向厂用电送电。
在上述设备选型时，若电动机无双伸轴结构，汽轮机可以做双伸轴结构。
B）经济效益分析：
日节约厂用电量：1.1万度（按460KW计）
月节约厂用电量：33.万度
月减少电费支出：11.55万元（电价0.35元/度）
全年减少电费支出：127万元（按全年运行11个月计）
C）投资及投资回收期：
550KW功热电联产汽轮机价格为35万元，管道、阀门保温等约需4万元，总的改造投资为39万元，因此该项目应在3个月内回收投资。