山西晋丰煤化工有限责任公司 山西 高平 048400
摘要：近年来，化肥行业都在努力挖掘系统内的能源并对其进行充分利用，节能降耗日趋常态化，化肥行业的能源管理体系越来越严谨、细致。目前，对合成加氨和合成放氨这2个过程中的部分冷量进行回收，可以降低合成系统的氨冷加氨温度和尿素的蒸汽单耗。本文首先进行了问题分析，接下来对改造后工艺流程进行具体阐述，最后对改造效果和改造后效益进行详细分析，希望通过本文的分析研究给行业内人士以借鉴和启发。同时希望为我国合成氨系统冷量优化改造总结做出微薄贡献。
关键词：液氨;冷量;回收;改造
引言
随着地下水的限制使用，企业逐渐提升地表水的使用量，由此失去了地下水获取冷量的优势。合成氨系统优化改造后产能负荷增加，冷量使用负荷随之增加，原有三台溴化锂机组的冷水温度明显上升。为解决系统冷量不足的问题，公司增加了一台溴化锂机组，实现了合成氨系统的冷量优化。
1问题分析
1.1地表水
地表水作为一次水被引入使用之后，地表水与地下水相比夏季温度会升高6-8℃，北方地表水水温度7-8月份最高约为29.7℃，8月份平均大气温度32℃，平均地表水温度为26.8℃，与地下水20℃相比高6.8℃。因此，使用地下一次水冷却的换热器（一脱冷却器、变脱冷却器、高压机一入冷却器等）需调整为冷水降温，降低因温度升高造成的生产影响，从而增加了溴化锂机组冷水的需求量。
1.2系统生产负荷
随着合成氨系统的优化改造，生产负荷逐步提升，冷量使用负荷随之增加，原有三台热水型溴化锂机组的冷水温度上升明显，见表1 2016年8月份溴化锂机组冷水出口温度。
从表2中可以看出2014年-2016年夏季溴化锂机组出口温度成上升趋势，2016年夏季冷水出口温度平均在20℃，比2014年同期高了5-6℃，系统冷量呈现明显不足态势。
2改造后工艺流程
(1)低温液氨、冷液氨流程合成氨分离器排出的－10℃液氨和合成冷交换器底部排出的0～6℃液氨去液氨冷交换器壳程，与来自冰机系统走液氨冷交换器管程35℃左右的“热”液氨进行逆流冷量交换。液氨冷交换器壳程出口的混合液氨去氨库液氨球罐。(2)冰机系统液氨流程冰机系统经过合成氨冷器出口的液氨到冰机氨槽，冰机氨槽内35℃左右的“热”液氨去液氨冷交换器的管程，与液氨冷交换器壳程内的低温液氨(合成放氨的氨)进行逆流冷量交换，液氨冷交换器管程出口温度降低的液氨经手动调节阀去合成氨冷器进行冷却循环气。(3)弛放气流程当合成放氨排出的“冷”液氨与冰机系统的“热”液氨换热温度升高后进入氨库球罐，其产生的弛放气也会增加。氨库球罐弛放气去合成净氨，用脱盐水吸收其中的氨气，导致净氨岗位的氨水量增加。
3改造效果
改造后，热液氨温度降低了18℃左右，冷液氨温度升高了7℃左右，合成氨冷加氨的阀位从40%左右关至17%左右，合成加氨量明显减少;同时，冷冻冰机从2台大冰机(单台制冷量为900kW)减至1大1小(大冰机制冷量为900kW，小冰机制冷量为450kW)。新液氨冷换热器投运后，放氨压力升高了0．06MPa，放氨温度升高了7．3℃，合成氨水产量为17～19t/班，比以前升高5t/左右。通过液氨冷换热器的运行效果来看，达到了技改的预期效果。
4效益分析
1台液氨冷交换器费用为4．36万元，设备配管、前后配阀门6个、防腐保温及安装费用约5.85万元，则此次技改总投资约10．21万元。以下对回收液氨冷量的经济效益进行核算。(1)对冰机系统的影响取热流体的平均温度21℃，可得液氨比热容4.515kJ/(kg·℃)，则回收的冷量为731430kJ/h，即203．175kW。目前冰机的总制冷量6226kW，电机总功率2250kW，则冰机节约的电功率为73．3kW。按电价0．52元/(kW·h)、年运行时间350d、冰机电机负荷79%计，则平均年节省冰机电费25．3万元。因液氨和氨水价格差别不大，液氨损耗以及氨水增产量都较小，故温度升高对从弛放气制氨水量及液氨损耗的影响可忽略不计。(2)液氨温度对尿素液氨预热器热能的影响技改后，合成到氨库球罐再到尿素的液氨温度在12℃左右。氨库球罐往尿素送液氨量为23．4t/h(以尿素班产328t，吨尿素耗氨0．57t氨)，则补充到尿素合成系统液氨量为17．5t/h，此时液氨的比热容为4．353kJ/(kg·℃)，则提供的热能为533242．5kJ/h，此部分热能原来由氨预热器通过加入冷凝液来提供，合成来液氨温度升高后，可节省此部分能量。根据实际生产成本0．3MPa蒸汽热量折合2．257×106kJ/t，即折合成蒸汽量为0．236t/h，按蒸汽价格40元/t计，则年节省热量效益为7．94万元。(3)液氨温度升高对尿素液氨泵电耗的影响液氨温升致使去尿素液氨温度升高，加重了尿素氨泵的负荷。氨库往尿素送液氨量在23．4t/h左右，而补充到尿素合成系统的液氨量为17．5t/h，液氨泵进口的液氨量为42．0t/h，则尿素氨冷凝器过来的液氨占58%，此部分用冷却水冷却来冷凝气氨，液氨温度与冰机系统的液氨温度一样，取30℃;尿素液氨缓冲槽过来的液氨占42%，技改前的新鲜液氨温度在5℃，则估计技改液氨泵入口的液氨温度为19．5℃。现在送到尿素的液氨温度在12℃左右，则液氨泵入口的液氨温度为22．4℃。19．5℃液氨的密度为610.99kg/m3，22．4℃液氨密度为606．56kg/m3，22．4℃液氨的密度比19．5℃液氨的密度减少了0．725%，也就是说液氨泵入口的液氨体积增加了0．725%，液氨泵的电耗增加了0．725%，液氨泵电机总功率为700kW，出液氨泵电机增加的功率为5．075kW，则液氨泵增加的年电耗费用为2．22万元。上述3项合计年节省费用31．02万元左右，按设备的年折旧率10%计，则改造投资回收期为4．4个月。
结语
合成液氨冷量回收改造项目主要是为了降低合成氨冷加氨温度，降低冰机电机负荷，从而降低合成氨系统的整体电耗，同时提高合成氨库液氨温度，降低尿素蒸汽消耗。
参考文献
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论文作者:朱志国
论文发表刊物:《城镇建设》2019年11期
论文发表时间:2019/8/26
标签：液氨论文; 温度论文; 合成氨论文; 尿素论文; 系统论文; 万元论文; 溴化锂论文; 《城镇建设》2019年11期论文;