合成氨节能减排存在哪些问题

　　我国化工行业生产每年消耗能源占全国能源消费总量的10%左右，其中五大重点行业合成氨、甲醇、纯碱、电石、氯碱的能源消耗，分别占我国化学工业能源消费总量的约25%、12%、2%、9%、9%。在上述重点化工产品中，一般产品能源成本占总成本的20%～30%，高能耗产品的能源成本甚至达到产品成本的70%～80%，汞排放量接近全国60%，二氧化碳排放强度也明显高于化工行业平均水平。因此，这五大重点化工行业成为节能减排工作重点关注的领域。为认清形势、摸清节能减排的家底，了解与国外先进水平的差距，石油和化学工业规划院于近期编制完成了《重点化工行业节能减排规划研究(初稿)》，从五大行业产品的原料结构、装置技术结构及企业结构角度，分析高能耗的成因、形成的阶段，有针对性地提出了“十二五”末五大重点行业综合能耗的平均值及先进值、节能潜力以及相关的政策措施建议。

　　“从2012年至2015年底合成氨行业可节约能耗416万吨标煤和CO2减排量1670万吨。2015年，合成氨行业加权平均综合能耗应降至1515千克标煤/吨。”这一数据出自最近由石油和化学工业规划院编制完成的《重点化工行业节能减排规划研究(初稿)》。规划院提出这一目标依据的是什么?作为化工五大重点耗能行业之首的合成氨行业节能减排的现状及存在哪些问题?行业需要采取哪些措施才能实现这些目标?针对这些问题，记者近日对规划院相关负责人进行了采访。

　　原料技术决定能耗

　　合成氨工业是关系我国农业和国民经济发展的重要行业，其能源消耗量约占我国化学工业能源消费总量的25%，为化工五大重点耗能行业之首。预计2012～2015年国内新增合成氨产能约为1000万吨，同时考虑600万吨落后或无效产能的退出，“十二五”末合成氨总产能将超过7000万吨/年，与表观消费量增长速度相比，产能增长过快，过剩形势更加严峻。

　　国内合成氨行业能耗与原料结构、技术结构及企业结构密切相关。据规划院负责此项研究编制工作的高级工程师温倩介绍，受能源结构的影响，我国氮肥生产原料是以煤为主、以天然气为辅。目前全国氮肥行业用煤量占全国煤炭产量的2.6%左右。2011年，国内合成氨生产原料中，煤炭约占76%，天然气约占21%，油约占2%，焦炉气约占1%。以煤为原料中，无烟煤约占64%，非无烟煤(烟煤、褐煤等)约占12%。

　　从与之相对应的技术结构看，我国以天然气为原料的合成氨装置多为上世纪70年代以来陆续引进的先进成套技术，代表了同时期的国际先进水平。随着合成氨技术的不断进步，我国对这些技术进行了吸收改进，合成氨生产能耗不断降低。2011年我国天然气合成氨的综合能耗平均值为1205千克标煤/吨(电力折标系数取330克标煤/千瓦时，下同)。其中天然气合成氨35%产能的综合能耗都处于先进水平(1020～1160千克标煤/吨)，基本上代表了世界的先进水平。

　　我国以非无烟煤为原料的合成氨生产主要以大中型氮肥企业为主，综合能耗在1500～2050千克标煤/吨，2011年平均综合能耗水平约为1688千克标煤/吨。其中按不同的气化技术分类，主要包括水煤浆加压气化、干粉煤加压气化、碎煤固定层加压气化几种类型，综合能耗略有差异。其中，综合能耗在先进水平(1500～1700千克标煤/吨)的产能比例达40%，综合能耗在落后水平(1800～2050千克标煤/吨)的产能仅占17%左右。

　　2011年，我国以无烟煤为原料、采用固定层间歇式煤气化技术的合成氨综合能耗平均值为1683千克标煤/吨。这部分合成氨产能占全国合成氨总产能的比例最高达64%，装置综合能耗从1365～2460千克标煤/吨，相差非常悬殊。其中，综合能耗在平均水平(1570～1775千克标煤/吨)的产能占所有无烟煤为原料产能的50%，企业数量占43%，基本代表了我国目前固定层间歇式煤气化制合成氨能耗情况的主体水平;综合能耗在先进水平(1365～1570千克标煤/吨)的产能占所有无烟煤为原料产能的35%，企业数量占28%;综合能耗在落后水平(1775～2460千克标煤/吨)的产能占所有无烟煤为原料产能的15%，企业数量占29%，中小型氮肥企业居多，这部分产能将是未来节能减排工作的重点改进部分。

　　另外，目前我国合成氨行业CO2排放总量为2.64亿吨，根据原料结构大致可分三种情况：天然气合成氨的排放量较低，占合成氨行业CO2排放总量的12%;非无烟煤头合成氨的排放量较高，占比13%;无烟煤头合成氨的排放量最高，占比也高达72%。

　　据温倩介绍，合成氨生产在氮肥行业中处于上游，由于涉及燃料和能源的转化过程，占据了氮肥生产的主要能源消耗和CO2排放来源，节能减排任务艰巨。预计2015年底，非无烟煤头合成氨产能比例将上升至25%，相较“十一五”初期所占比重显著提升，将有利于节能减排任务的完成。

　　存在问题不容忽视

　　根据《重点化工行业节能减排规划研究(初稿)》，从近几年的合成氨行业产量与吨氨综合能耗看，能耗下降幅度逐年减小，能源总消耗量在8000万吨标煤左右。2011年我国合成氨单位产品平均综合能耗1575千克标煤/吨，较2006年全行业平均单耗下降约9.2%，吨氨产品平均综合能耗下降160千克标煤/吨，全国合成氨生产节能共计811万吨标煤。这与“十一五”期间产业结构和原料结构调整、关键技术升级以及加强末端治理有密切关系。

　　据温倩介绍，尽管“十一五”期间我国合成氨平均综合能耗已有不同程度的降低，但还是存在一些问题。

　　首先，综合能耗与国际先进水平相比仍有一定差距。

　　据了解，无论从清洁生产、综合能耗水平、水资源消耗、还是生产成本等方面考虑，天然气都是合成氨的最理想原料，而我国多煤少气的能源结构使得煤制气生产合成氨成为主流。由于煤生产合成氨的流程比天然气长，气体净化处理复杂，“三废”处理工作量大，因而能耗也高得多。而国际上90%以上的合成氨是以天然气为原料，使得我国合成氨行业平均综合能耗远高于世界平均水平。比较我国几种典型原料路线和典型工艺的合成氨生产过程，煤的综合能耗是天然气的1.7倍，用水量和CO2排放量分别约是2.0倍和2.3倍。

　　其次，国内同类型企业能耗水平差距巨大。

　　我国煤头合成氨综合能耗差距较大，对于同样的原料结构、产品规模和生产形式，国内先进值为1365千克标煤/吨，落后值高达2460千克标煤/吨，特别是以无烟煤为原料的合成氨企业之间差距最为明显。高能耗的产能主要集中在中小煤头企业，这部分产能是未来我国合成氨行业节能减排的主要瓶颈。

　　再次，吨氨能耗下降幅度逐年减少。

　　随着产品结构调整，碳铵产量的比例逐年下降，以及采用劣质煤与粉煤成型的比例增加，造成部分合成氨产能能耗有所提高，整体平均能耗下降幅度减少。

　　此外，不少有效的节能技术措施还未广泛应用。

　　工艺技术和装备技术的进步是节能降耗的最重要措施。目前我国合成氨产能的64%是以无烟煤为原料，其中大部分采用的还是固定床间歇气化技术和设备，很多先进的技术装备还未广泛应用，因此合成氨生产的综合能耗还有很大下降空间。

　　最后，监督管理和保障措施也有待完善。

　　我国现有合成氨企业约485家，大中小企业并存，不利于节能减排工作的全面开展。一方面，部分企业的节能意识淡薄，还需加强政策方针的宣传和交流;另一方面，能源统计制度和统计方法尚不完善，合成氨企业数量庞大，要加强能源计量管理，确保统计数据的准确及时，才能清楚的反映各企业装置的能耗水平，为全行业的节能工作提供依据。同时，由于缺乏有力的鼓励措施和奖惩机制，企业开展热电联产、蒸汽多级利用、余热回收等工作的积极性有待提高。

　　摸清家底确立目标

　　参考工信部去年底发布的《合成氨行业准入条件》以及2011年合成氨企业综合能耗统计结果，该报告取各原料类型能耗水平位于产能前35%的作为国内先进指标，得到了合成氨综合能耗先进值。其中，天然气头合成氨综合能耗先进水平为1020～1160千克标煤/吨，非无烟煤头合成氨能耗先进水平为1500～1700千克标煤/吨，无烟煤头合成氨为1365～1570千克标煤/吨。

　　温倩告诉记者，最理想情况是我国现有合成氨产能全部参照国内或国际最先进水平，各原料类型的合成氨最大节能潜力共计可节约1878万吨标煤。其中，天然气、非无烟煤和无烟煤头合成氨的节能潜力分别为：249、208和318千克标煤/吨。减排CO2为4787万吨，天然气、非无烟煤和无烟煤头合成氨分别减排885、438和3464万吨。由此可见，我国合成氨工业存在着巨大的节能减排潜力，应当引起行业和企业的高度重视。

　　报告指出，参考“十一五”末合成氨行业的能耗分布情况：产能占15%的合成氨装置能耗处于国内落后水平，是必须采取节能减排措施的部分;另有约50%产能的能耗是国内平均水平，建议部分进行节能减排改造。总体来看，预计到2015年节能减排可实现最理想潜力的近30%。合成氨行业节能减排工作的重点包括：调整原料结构，加快淘汰落后产能;依靠科技进步，推广节能减排技术;加大末端治理，实施污水零排放和“三废”无害化处理;创新模式，加快发展循环经济;建立完善节能减排指标考核体系五个方面。

　　采取实施上述措施后，预计到2015年，我国以天然气、非无烟煤、无烟煤为原料的合成氨生产综合能耗平均值将分别降至1150、1620、1590千克标煤/吨以下，与2011年综合能耗相比，降幅分别为4.6%、4.0%、5.5%;全国合成氨行业吨氨综合能耗下降约60千克标煤，全行业综合能耗平均值降至1515千克标煤/吨。“十二五”末综合能耗平均值和建议先进值分别为：天然气头合成氨≤1150千克标煤/吨和≤1130千克标煤/吨;非无烟煤头合成氨≤1620千克标煤/吨和≤1500千克标煤/吨;无烟煤、焦炭为原料合成氨为≤1590千克标煤/吨和≤1300千克标煤/吨。

　　多项措施保驾护航

　　根据报告调研结果，从产能情况看，预计2012至2015年新增合成氨产能约为1000万吨，“十二五”末合成氨总产能将超过7000万吨/年。从原料结构目标看，2015年全国以非无烟煤为原料的产能比重将提高到25%，以无烟煤为原料的合成氨产能比重下降至55%。以天然气为原料的合成氨产能比重下降至18%，其余2%为以焦炉气为原料。

　　该报告分析得到的合成氨行业节能减排目标是：2015年，加权平均综合能耗降至1515千克标煤/吨。从2012年至2015年结束，合成氨行业可实现节约能耗量416万吨标煤和CO2减排量1670万吨。“十二五”期间，氮肥行业废水排放总量应比“十一五”末减少17%，氨氮减少18%，COD减少13%;废气、废固基本达到综合利用和无害化处理的要求。

　　对此，报告参考《石油和化学工业“十二五”发展规划》和《氮肥行业“十二五”发展思路》提出了以下几点措施建议。

　　一要重视节能技术改造，落实各项节能技术。从实际情况分析，现有节能状况还有相当大的发展空间。因此，应鼓励现有企业进行以原料和产品结构调整、节能、环保和安全为目的的技术改造。比如，现有固定层间歇式煤气化工艺应全部配套建设吹风气余热回收、造气炉渣综合利用装置。淘汰天然气常压间歇蒸汽转化工艺。开好管好已经建成和在建的加压粉煤气化装置，保证这些装置的运行指标均能达到先进的气化水平。

　　二要加快淘汰落后产能，严格执行消耗限额标准。发生以下情况之一的现有合成氨企业，由国家监管部门对其进行重点监控，限期整改仍达不到相关规定的，应作为落后产能退出。其中包括“三废”排放不达标，发生重大安全事故，年平均吨氨能耗高于现行的《合成氨单位产品能源消耗限额》国家标准规定的限定值。即使用优质无烟块煤为原料的，如果能耗高于1900千克标煤/吨;使用非优质无烟块煤、焦炭、型煤为原料的，能耗高于2200千克标煤/吨;使用天然气、焦炉气为原料的，能耗高于1650千克标煤/吨，均属于淘汰对象。要下决心淘汰落后的工艺和设备包括：天然气常压间歇催化转化制气工艺，造气吹风气、炉渣余热回收及污水处理设施不完善的固定层间歇式煤气化装置，半水煤气氨水液相催化脱硫工艺，DN600系列氨合成设备等。

　　三要提高产业集中度，向单系列大型化发展。“十二五”期间氮肥行业集中度应有明显提高，大型氮肥企业(包括集团)产能比重应占80%以上;全国氮肥企业数量应降至250家以下;建成20个具有核心竞争力的大型氮肥企业集团。合成氨装置应向单系列大型化方向发展，逐步淘汰能耗高、污染严重、经营亏损的生产企业。

　　最后，还应健全各项节能制度，提高节能科学管理水平;树立先进的样板，推广先进的经验;加大财政性资金对节能减排工作的支持力度;完善标准体系和行业准入机制以及推动产学研结合，加强关键和前沿技术的开发研究等，以确保目标的顺利实现。