合成氨單位產(chǎn)品綜合能耗計(jì)算方法簡(jiǎn)述

林玲

1 福建省計(jì)量科學(xué)研究院，福建 福州 350003

2 國(guó)家城市能源計(jì)量中心（福建），福建 福州 350003

合成氨單位產(chǎn)品綜合能耗計(jì)算方法簡(jiǎn)述

林玲1，2

1 福建省計(jì)量科學(xué)研究院，福建 福州 350003

2 國(guó)家城市能源計(jì)量中心（福建），福建 福州 350003

本文圍繞GB21344 著重討論了合成氨產(chǎn)量的計(jì)算方法和單位產(chǎn)品能耗的計(jì)算方法。

合成氨；單位產(chǎn)品能耗

前言

氨是最為重要的基礎(chǔ)化工產(chǎn)品之一，其產(chǎn)量居各種化工產(chǎn)品的首位；同時(shí)也是能源消耗的大戶，世界上大約有10%的能源用于生產(chǎn)合成氨。能源不僅是合成氨生產(chǎn)的動(dòng)力，也是它的原料。從目前我國(guó)合成氨工業(yè)的實(shí)際能耗分析，降低合成氨產(chǎn)品單耗勢(shì)在必行[2]。節(jié)能降耗計(jì)量先行，計(jì)量為節(jié)能減排提供必要的技術(shù)支撐，是節(jié)能減排的基礎(chǔ)，以下圍繞合成氨單位產(chǎn)品綜合能耗計(jì)算方法展開(kāi)討論。

1 合成氨產(chǎn)量計(jì)算方法

1.1 儀表計(jì)量

用儀表計(jì)量液氨產(chǎn)量時(shí)，液氨必須經(jīng)過(guò)中間槽減壓解析液氨中溶解的氣體，并要進(jìn)行溫度壓力補(bǔ)償，以保證準(zhǔn)確計(jì)量。但是據(jù)調(diào)研，目前國(guó)內(nèi)各氨廠均反映液氨流量計(jì)不準(zhǔn)確，故大多數(shù)情況下都采用下面的第2種方法計(jì)算合成氨產(chǎn)量。

圖1、氨計(jì)量計(jì)在工藝管道上的安裝位置示意圖[1]

1.1.1 總氨表裝在氨庫(kù)前（如圖1）

合成氨產(chǎn)量（噸）=總氨表的表記值+吹出、解析、弛放氣回收的氨量

合成塔吹出氣

目前回收排放其中氨的方法，有冷凝法和水吸收法兩種。冷凝法是將排放氣在氨冷器中冷卻到一定的溫度，使氨冷凝成液氨，經(jīng)分離得到回收。水吸收法是用水吸收排放氣中的氨，使氨含量降到0.5%以下，同時(shí)生成氨水。據(jù)調(diào)研，目前氨廠一般采用高壓氨洗滌回收方法，氨計(jì)量要根據(jù)氨水量和氨水濃度計(jì)算。

中間槽解析氣

在液氨槽后安裝中間槽為了穩(wěn)定液氨流量并進(jìn)一步分離氣氨。解析氣回收的氨量可以根據(jù)進(jìn)解析的氨水及濃度、出解析的氨水及濃度計(jì)算得到。

氨罐弛放氣

據(jù)調(diào)研，氨罐弛放氣的氨回收基本有兩種方法:1）等壓氨回收工藝；2）無(wú)動(dòng)力氨回收工藝。采用第1種方法回收的氨量根據(jù)氨水的量和濃度計(jì)算得到。采用第2中方法（如圖2）回收的氨量可以在氣氨（產(chǎn)品）出口前加裝流量計(jì)進(jìn)行計(jì)量。

圖2 氨回收工藝流程

1.1.2 總氨表裝在氨庫(kù)后

合成氨產(chǎn)量（噸）=總氨表的表記值+自用氨量+商品液氨量+吹出、解析、馳放氣回收氨量+（氨罐期末庫(kù)存-氨罐期初庫(kù)存）

1.1.3 以各用戶的氨計(jì)量分表之和作為氨產(chǎn)量

合成氨產(chǎn)量（噸）=各用戶氨計(jì)量分表之和（包括自用氨和商品液氨的表記值+吹出、解析、馳放氣回收氨量）

1.2 以最終含氮產(chǎn)品計(jì)算合成氨產(chǎn)量

以最終含氮產(chǎn)品核算合成氨產(chǎn)量時(shí)，碳酸氫銨、硝酸銨、硫酸銨、氯化銨、尿素等各種固體化肥以及濃硝酸的氨利用率規(guī)定為90%；氨水的氨利用率為95%。

合成氨產(chǎn)量（噸）=商品液氨量（噸）+[折含氮100%的合格固體化肥（噸）+折含氮100%的不合格固體化肥（噸）]×1.35098+[折含氮100%的合格氨水（噸）+折含氮100%的不合格氨水（噸）]×1.05263+自用氨量（噸）+[氨罐期末庫(kù)存（噸）-氨罐期初庫(kù)存（噸）]

式中:1.35098=1/0.82245×90%0.82245是氨的理論含氮量

1.05263 =1 /95 %

商品液氨量以裝瓶或裝車量為準(zhǔn)。

氨水折氨量包括直接用合成塔吹出氣、中間槽解析氣、氨罐馳放氣回收生產(chǎn)的合格農(nóng)業(yè)氨水和工業(yè)氨水，還包括10%以上而且已銷售的不合格氨水；但不包括銅洗、脫硫、回收的氨水、碳化清洗塔及回收塔出來(lái)的氨水，也不包括銅洗和脫硫自用氨水，及排放掉的合格或不合格的氨水。

自用氨量:當(dāng)各用戶均有氨計(jì)量表時(shí)，自用氨量以表記值為準(zhǔn)；當(dāng)各用戶無(wú)表計(jì)量時(shí)，對(duì)自用氨規(guī)定及計(jì)算公式[3]如下:

銅洗自用氨量（噸）=合成氨產(chǎn)量×0.4%

堿洗改氨洗自用氨量（噸）=合成氨產(chǎn)量×0.5%

脫硫自用氨量（噸）=合成氨產(chǎn)量×1%

1.3 用多種原料生產(chǎn)合成氨時(shí)，氨產(chǎn)量的確定

某種原料生產(chǎn)的合成氨產(chǎn)量=合成氨總產(chǎn)量×[（某種原料產(chǎn)氣量×有效氣體成分%）/∑各種原料產(chǎn)氣量×有效氣體成分%]

2 單位合成氨綜合能耗

2.1 單位合成氨耗標(biāo)準(zhǔn)原料煤

單位合成氨耗標(biāo)準(zhǔn)原料煤（千克/噸）=1000×合成氨耗標(biāo)準(zhǔn)原料煤總量（噸）/合成氨產(chǎn)量（噸）

其中，合成氨耗標(biāo)準(zhǔn)原料煤總量（噸）=各批[原料煤實(shí)物量×應(yīng)用基低位發(fā)熱值/7000]之和（噸）

原料煤實(shí)物量=投入造氣爐的煤（無(wú)煙塊煤、焦炭、型球、煙煤、褐煤等）-入爐前篩出的粉煤（焦）、煤矸石

應(yīng)用基低位發(fā)熱值=氧彈儀測(cè)得高位發(fā)熱值-燃燒產(chǎn)生的蒸汽量×蒸汽凝結(jié)熱

合成氨聯(lián)產(chǎn)甲醇的企業(yè)，氨與粗甲醇（折100%甲醇）單位產(chǎn)品消耗原料的比，按1:1.06分?jǐn)偣玫脑稀?/p>

2.2 單位合成氨耗標(biāo)準(zhǔn)燃料煤

單位合成氨耗標(biāo)準(zhǔn)燃料煤（千克/噸）=1000×合成氨耗標(biāo)準(zhǔn)燃料煤總量（千克）/合成氨產(chǎn)量（噸）

其中，合成氨耗標(biāo)準(zhǔn)燃料煤總量（噸）=各批[燃料煤實(shí)物量×應(yīng)用基低位發(fā)熱值/7000]之和（噸）

燃料煤實(shí)物量=實(shí)際投入鍋爐的燃料煤-造氣爐返炭（返焦）-鍋爐爐渣

合成氨聯(lián)產(chǎn)甲醇企業(yè)，單位產(chǎn)品合成氨耗燃料煤與單位產(chǎn)品粗甲醇（100%）耗燃料煤的比安1:1.06分?jǐn)偣踩剂厦合摹?/p>

外購(gòu)蒸汽按購(gòu)入蒸汽的焓值折標(biāo)準(zhǔn)煤，不考慮鍋爐效率。

2.3 單位合成氨耗電

單位合成氨耗電=10000×合成氨耗電總量（萬(wàn)千瓦時(shí)）/合成氨產(chǎn)量（噸）

合成氨耗電總量是指合成氨生產(chǎn)系統(tǒng)和輔助、附屬生產(chǎn)系統(tǒng)消耗電量及界區(qū)內(nèi)損失的電量。

2.3.1 合成氨生產(chǎn)系統(tǒng)耗電

合成氨生產(chǎn)系統(tǒng)耗電是指從原料開(kāi)始至液氨進(jìn)氨庫(kù)所消耗的全部電量，包括:原料場(chǎng)、庫(kù)運(yùn)料（煤、焦、油、氣）、預(yù)處理[原料煤破碎（制煤粉、制水煤漿）、型煤（制煤球、煤棒）等、造氣、凈化、壓縮、氨合成、冰機(jī)[包括氨合成冷凍分離用電和制液氨用電（如為尿素等耗氨產(chǎn)品和商品液氨增開(kāi)的冰機(jī)用電）]、氨庫(kù)以及輔助鍋爐各工序用電；計(jì)劃中修、小修和事故停修的作業(yè)用電（如起重、電焊）以及因檢修（含大修）引起的開(kāi)停車過(guò)程點(diǎn)火、烘爐、升溫、熱備用、置換等消耗的電量。

2.3.2 合成氨輔助、附屬生產(chǎn)系統(tǒng)消耗電量

合成氨輔助、附屬生產(chǎn)系統(tǒng)消耗電量包括:合成氨消耗的各種載能工質(zhì)（如一次水、循環(huán)水、化學(xué)軟水、除氧水、氧氣、氮?dú)?、壓縮空氣等）的制備、提取、運(yùn)輸所消耗的實(shí)際電量；合成氨生產(chǎn)過(guò)程中三廢處理的耗電量（硫黃回收、油回收、污水處理等）；自備鍋爐耗電（如引風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、送水，冷卻循環(huán)水泵等用電）；機(jī)、電、儀修和金加工等工序以及車間照明、通風(fēng)、降溫、車間辦公室耗電，按實(shí)際承擔(dān)合成氨生產(chǎn)系統(tǒng)的維修和加工的工時(shí)合理分?jǐn)傆秒娏俊?/p>

2.3.3 合成氨聯(lián)產(chǎn)企業(yè)耗電分?jǐn)?/p>

合成氨聯(lián)產(chǎn)甲醇企業(yè)，按單位合成氨耗電與單位粗甲醇（100%）耗電比按1:0.8分?jǐn)偣搽姾牧俊?/p>

合成氨耗電總量=氨醇耗電總量×[合成氨產(chǎn)量/0.8×粗甲醇（折100%）產(chǎn)量+合成氨產(chǎn)量）]

合成氨熱電聯(lián)產(chǎn)企業(yè):（1）熱電系統(tǒng)全部用合成氨余熱、余壓發(fā)電時(shí)，其發(fā)電量稱為全余熱發(fā)電量。合成氨的用電量不扣減全余熱發(fā)電量，其發(fā)電量計(jì)入合成氨輸出能源，并用文字說(shuō)明；（2）熱電系統(tǒng)全部或部分利用外購(gòu)燃料煤發(fā)電時(shí)，熱點(diǎn)系統(tǒng)獨(dú)立核算，合成氨的用電量也不扣減子發(fā)電量，用于熱電聯(lián)產(chǎn)的合成氨余熱、余壓的熱量，計(jì)入合成氨輸出能源。

合成氨聯(lián)產(chǎn)碳銨企業(yè)的碳銨工段（屬合成氨的脫碳過(guò)程）耗電應(yīng)全部計(jì)入合成氨耗電。

合成氨聯(lián)產(chǎn)純堿企業(yè)采用濃氣制堿工藝時(shí)，與合成氨系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立的，不存在電耗的分?jǐn)?，變換氣制堿工藝的重堿工段電耗應(yīng)全部計(jì)入堿生產(chǎn)的電耗。

2.4 單位合成氨耗天然氣

單位合成氨耗天然氣（標(biāo)準(zhǔn)立方米/噸）=10000×合成氨消耗天然氣總量（萬(wàn)標(biāo)準(zhǔn)立方米）/合成氨產(chǎn)量（噸）

合成氨耗天然氣總量包括制氣用的天然氣、加熱轉(zhuǎn)化爐管和輔助鍋爐用天然氣，還包括合成氨正常生產(chǎn)及開(kāi)工時(shí)蒸汽鍋爐使用的天然氣。

2.5 單位合成氨輸出能源

合成氨輸出能源是指合成氨系統(tǒng)向界外輸出的，供其它產(chǎn)品或裝置使用的能源。

2.5.1 合成氨吹出氣、弛放氣、解析氣作為能源（原料、燃料）供其它產(chǎn)品或裝置使用的（包括作為民用燃料氣使用的）計(jì)入輸出能源，并按實(shí)測(cè)燃料氣組成成分計(jì)算熱值

2.5.2 合成氨系統(tǒng)輸出的物料（造氣排出的爐渣、干灰、濕灰和鍋爐排出的爐渣等）作為能源供其它產(chǎn)品或裝置使用的（如制蜂窩煤、煤球、燒制磚瓦，作熱電廠燃料等）按實(shí)測(cè)低位發(fā)熱值折標(biāo)準(zhǔn)煤計(jì)入合成氨輸出能源

2.5.3 自備電廠全部利用合成氨系統(tǒng)余熱（含自產(chǎn)的爐渣、廢氣、熱水）、余壓發(fā)電、產(chǎn)汽時(shí)（不摻燒其它外購(gòu)燃料），其外供蒸汽和外供電量分別折標(biāo)準(zhǔn)煤計(jì)入合成氨輸出能源

2.5.4 利用合成氨生產(chǎn)中的余熱來(lái)預(yù)熱物料（或生產(chǎn)水），供其它產(chǎn)品或裝置使用的（按回收熱能量）Q=D×C×（T出-T入）

2.5.5 合成氨系統(tǒng)外送冷凝液（熱水）供其它產(chǎn)品或用戶使用的（包括用于生活目的），可作為輸出能源按其利用熱量從綜合能耗中扣除（向外輸送冷凝液或熱水所耗用的電力也應(yīng)扣除）Q=W×（T出-T環(huán)）

[1]尹永斌, 趙貴武. 合成氨廠液氨計(jì)量方法介紹. 化工自動(dòng)化及儀表,2002.29(5):90～92

[2]蔣德軍. 合成氨工藝技術(shù)的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì). 現(xiàn)代工業(yè),2005,25(8):9～16

[3]合成氨單位產(chǎn)品能源消耗限額. GB21344-2008

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.17.010