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劉化榮登甘肅省“共筑... 2014-12-22

 
7、清潔生產與總量控制

責任編輯: 0010 發布日期: 2016-04-28

7.1清潔生產

清潔生產是指不斷采取改進設計、使用清潔的能源和原料,采用先進的工藝技術與設備、改善管理、綜合利用等措施,從源頭削減污染,提高資源利用效率,減少或者避免生產服務和產品使用過程中污染物的產生和排放,以減輕或消除對人類健康和環境的危害。清潔生產是一種新的創造性思想,該思想將整體預防的環境戰略持續應用于生產過程、產品和服務中,以增加生態效益和減少人類及環境的風險,也就是清潔生產與末端治理不同,末端治理是在追求經濟效益的前提下,解決污染問題,清潔生產要求在生產全過程中節能、降耗、減污,通過改進原料路線、改進工藝設備及管理,從而在源頭上預防和削減污染,同時帶來經濟效益和環境效益。我國自1993年開始明確提出推行清潔生產的要求,并將其列入1994年編制的《中國21世紀議程》。

我國環境保護行業標準《企業清潔生產內部環境審計規范》中對清潔生產的定義為:清潔生產是指將整體預防的環境戰略持續應用于生產過程和產品中,以便減少對人類和環境的風險對生產過程清潔生產包括節約原材料和能源,淘汰有毒原料,在生產過程排放廢物之前降低廢物的數量和毒性,對產品旨在減少從原料到產品的最終處置的全生命周期的不利影響

7.2本項目清潔生產水平分析

對本項目進行清潔生產的分析評價,主要從以下兩個方面進行,以保證工程投入運行后能持續的沿著清潔生產的方向發展。

用對比分析的方法,對目前國內外以氨為原料生產稀硝酸、硝基復合肥和濃硝酸的生產工藝路線、原料消耗、能源消耗等進行對比分析。

由于硝酸工業清潔生產標準尚未發布,本次清潔生產分析根據工程分析中提供的基礎數據,與國內相同規模的生產企業相關的指標進行對比,分析確定本項目的清潔生產水平。

7.2.1本項目生產工藝先進性分析

7.2.1.1稀硝酸

生產稀硝酸的工藝技術較多,主要有常壓法、綜合法﹑ 全中壓法﹑高壓法及雙加壓法。

(1)常壓法

氧化壓力及吸收壓力為常壓,從理論上講,為了提高氧化率及降低催化劑鉑耗,氨氧化宜在較低壓力的條件下進行,氧化率為97%;為了提高吸收率,氧化氮吸收宜在較高壓力下進行,常壓下吸收率僅為92%,尾氣氧化氮含量高,需要對尾氣進行處理。該法工藝技術落后,污染嚴重,屬淘汰工藝。

(2)綜合法

氧化壓力為常壓,吸收壓力為0.35MPa,其主要工藝特點:氧化率為97%,吸收率為97%,具有尾氣處理系統,流程長,系統設備體積龐大,占地大,熱利用率低,能耗較高,產品酸度低(<48%wt)),該法工藝技術落后,本裝置不宜采用。

(3)全中壓法

氧化壓力及吸收壓力為中壓,壓力在0.40.45MPaa)間,其工藝主要特點是:氧化率為96%,吸收率為98%,具有尾氣處理系統,流程長,熱利用率低,能耗較高,產品酸度低(<55%wt),該法工藝技術落后,本裝置也不宜采用。

(4)全高壓法

高壓法系氧化壓力及吸收壓力為0.81.1MPa(a),氧化率僅為94%,吸收率為98%。該法僅將空氣一次性加壓至所需要的壓力,省去了在強腐蝕介質情況下運行的氧化氮壓縮機,具有單機組能力大,設備體積小,占地面積小,一次投資省等優點,但氨耗及鉑耗相對較高。在美洲氨價較低,往往選用高壓流程。氨價較高地區,不宜選用全部高壓流程。

全高壓法由于涉及到國內相關機器制造業水平以及工藝技術來源問題,我國到目前還沒有此類國產化的裝置,平頂山硝酸廠、云南解化廠等幾家全高壓法硝酸生產裝置是近年來從國外整套買進的。

(5)雙加壓法

雙加壓法系氧化壓力為0.45MPa(a),吸收壓力為1.1MPa(a),該法有如下優點: 

氨的氧化率高達97.2%,鉑耗較低,為120mg/t100%HNO3(回收前)。二氧化氮吸收率高達99.8%,硝酸濃度可達60%,排放的尾氣中NOx的含量在400PPm以下,進一步處理尾氣濃度可達到200PPm以下。

采用中溫(360)回收吸收裝置尾氣能量,使壓縮機組的蒸汽透平和尾氣膨脹透平之間達到經濟匹配,與高溫回收相比不必采用耐高溫的尾氣透平和尾氣加熱器,工作條件不苛刻,操作穩定可靠,尾氣透平可回收約60%的壓縮功率。

合理利用低壓氨蒸發所形成的冷量,制得低溫冷卻水去后序吸收裝置冷卻吸收塔。 

空壓機及NOx壓縮機的多變壓縮能有效地為裝置所用。 

裝置副產較高參數的蒸汽,除拖動壓縮機組外還可以外送,裝置耗電量小,僅為11.1kw/t100%HNO3

采用DCS控制系統,使操作更加方便和安全。

所以,雙加壓法稀硝酸生產工藝是成熟的,近年來的發展趨勢是提高操作壓力、擴大生產規模、提高成品酸濃度、降低尾氣中的NOX含量、在系統回收能量方面實現自給有余、并兼顧投資和消耗,以進一步改善裝置的技術經濟指標。本項目選擇的雙加壓法制稀硝酸工藝技術,是世界上最先進的硝酸工藝技術之一,符合清潔生產的要求。

7.2.1.2濃硝酸

工業生產濃硝酸工藝路線有:直接合成法(直硝法)、間接濃縮法(間硝法)及共沸蒸餾法(共沸法)。我國生產濃硝酸所采用的是直硝法和間硝法,共沸法我國尚未采用。

直硝法通過氨氧化、冷卻吸收、漂白冷凝、高壓合成等步驟直接合成濃硝酸。蘭州石化公司、吉化公司、大連化學工業公司、南化公司、淮南化工總廠、四川瀘天化股份有限公司等均采用該法。直硝法投資高,能耗高,占地面積大,現逐漸被間硝法所代替。

間硝法是借助于脫水劑將稀硝酸精餾后得到濃硝酸。1964年我國采用硝酸鎂作脫水劑的中試成功后,很快應用到生產實際中。目前濟南化肥廠、上海染化、川化、山東魯光化工廠、河南開封化肥廠、鄂西等企業均采用該方法。該法流程短,工藝簡單,投資較少。本項目采用硝酸鎂法生產濃硝酸,該生產技術在國內已十分成熟,且已成系列化。間硝法濃硝酸生產工藝中產生酸性廢水,包括鎂尾酸性廢水和冷凝液。稀硝酸通過濃縮制得98%濃硝酸,通常,每生產1噸濃硝酸排放0.550.57噸酸性廢水,其主要污染物為硝酸(約2%)。濃硝酸裝置鎂尾循環槽和濃硝酸儲罐放空氣含有少量NOX。可見濃硝酸工藝的選擇也是符合清潔生產產要求的。

7.2.1.3硝基復肥

硝銨溶液制備

硝銨的生產方法有中和法和轉化法兩種。中和法是采用氣氨與硝酸進行中和反應來制取硝銨,是工業上生產硝銨的重要方法。轉化法是先用稀硝酸分解磷礦制取磷酸和硝酸鈣的水溶液,然后冷卻析出硝酸鈣晶體,經過濾得到硝酸鈣,再用碳酸銨溶液與其反應,得到碳酸鈣和硝酸銨,過濾掉碳酸鈣沉淀,即得到硝銨溶液。轉化法實際是在生產其它產品(如磷酸、磷酸鹽)時的副產物,投資一般較大,工業上若主要生產硝銨時,都是采用氣氨與硝酸的中和法來生產。

硝銨的生產方法從中和反應上可分為常壓法和加壓法,現分述如下:

常壓法

常壓法是指氣氨與硝酸的中和反應是在 0.110.13MPa(a)壓力下,在反應釜中進行,這種方法適用于原料硝酸硝酸濃度較低、操作水平相對低的工廠。我國過去大部分硝銨廠采用這種方法生產硝銨,主要原因也是由于前序裝置生產的硝酸濃度低,當時的操作水平、自動控制水平低,另外也是由于加壓法工藝還不是很成熟。常壓法生產硝銨的工藝,其對原料硝酸的濃度是有要求的,一般不能超過 55%。若原料硝酸的濃度過高,氣氨和硝酸的反應會變得非常劇烈,反應熱又不能及時移走,反應釜會發生劇烈抖動,嚴重時還有爆炸的危險。常壓法中和反應后的硝銨溶液濃度一般為 70%左右,后序的硝銨溶液的濃縮的工作量較大,根據溶液濃度的需要,一般要有兩段或三段蒸發過程才能達到濃度要求,設備及其附屬設施的投資相對較大,能耗很高。另外,由于其中和后的工藝蒸汽溫度不太高,其熱量回收相對較困難,會造成能量的浪費。

加壓法

加壓法是指氣氨與硝酸的中和反應是在0.20.5MPa (a)壓力下進行,這種方法適用于原料硝酸濃度較高、操作水平相對高的工廠。到二十世紀八十年代,加壓法生產硝銨的技術日趨成熟,工業化的生產裝置也越來越多。近年來,世界各公司都相繼開發了加壓法生產硝銨的流程。現在已經工業化的流程有原法國的Kaltenbach(KT)公司(現已歸并到Hydro公司)的流程、荷蘭SEAMAG流程、荷蘭 Stamicarbon流程、西班牙 TR流程等。現在工業化的加壓法生產硝銨的工藝,所用的原料硝酸濃度可以較常壓法提高很多,濃度可以高到 62%。這樣高濃度的硝酸與氣氨的反應是非常劇烈的,反應放熱是也很大。這樣的劇烈反應,同時又是放熱很大的反應如果放在過去的常壓法中和反應所用的反應釜中進行,反應空間比較大,在反應區反應物料多,原料混合不均勻,會造成局部反應過于劇烈,反應熱又不能及時移走,形成高溫。在高溫下,硝酸及反應產物硝銨都會產生分解,會有爆炸的危險。所以,為適應這種加壓中和反應的要求,很多公司開發出了讓氣氨與硝酸的中和反應在一段管道(稱為管式反應器)中進行的工藝技術。由于氣氨與硝酸的中和反應的速度極快,所以需要的反應容積可以很小,使反應產物硝銨在反應區停留的時間最短,同時快速帶走反應產生的熱量,這樣可以避免硝酸和硝銨由于高溫產生分解,發生爆炸。在這種小空間的反應區中,反應物料氣氨與硝酸的瞬間量較小,二者的比較容易在極短時間內達到混合均勻的效果,不會發生局部反應劇烈的現象。所以,應用管式反應器進行硝酸和氣氨的反應,不但效率高,而且較為安全。

這種加壓法生產硝銨的工藝,由于所使用的原料硝酸的濃度高,反應劇烈,且原料氣氨的溫度可以預熱到較高溫度,這樣反應后的硝銨溶液的溫度就可以較高。反應后的硝銨溶液從管式反應器快速進入一個適當減壓的閃蒸槽,硝銨溶液所帶進的反應熱能夠使硝銨溶液中的水分大量蒸發,使硝銨溶液得到初步的濃縮,濃度可以達到 78%以上,這樣就減輕了后序硝銨溶液濃縮的工作量。另外,從閃蒸槽中出來的工藝蒸汽的溫度也較高,它可以作為硝銨濃縮的熱源,回收熱量,節約能量。

太原海力豐科技發展有限公司在 KT技術的基礎上,申請并獲批準一種硝酸銨濃縮液制備方法的發明專利(專利號: CN1907856),包括管式反應器加壓中和、降膜蒸發器溶液濃縮、靜止噴頭塔式造粒、干燥、流化床冷卻、單段滾筒包裹及廢氣、廢液的處理等工序。開封晉開化工有限公司采用了該技術,并于 2008年底一次開車成功。為節省費用,本項目所建設的硝銨濃縮裝置采用太原海力豐科技發展有限公司工藝技術。

甘肅劉化(集團)有限責任公司新建的硝酸裝置生產的硝酸濃度是 60%,用來生產硝銨只能采用加壓法(若用常壓法,還必須將硝酸濃度稀釋到要求的低濃度)。工藝技術也是比較先進的。

7.2.1.4 復合肥造粒

硝基復合肥的生產方法有固體團粒法、部分料漿法和熔融造粒法3種,其中熔融造粒法可直接利用熔融硝銨加入磷鉀原料和防爆劑后形成的混合熔體在造粒過程中邊冷卻邊團聚成粒,適合于工業化連續生產,與其他幾種硝基復合肥的生產方法相比,熔融造粒法的優點是:

1)可直接利用硝銨裝置生產的硝銨溶液,省去了硝銨的二次運輸、二次粉碎等工序,既簡化了工藝流程,又最大限度地降低了能耗和生產成本,同時也確保了生產的安全性;

2)熔融造粒充分利用了硝銨熔融液所產生的熱量,混合熔體水分含量低,無需干燥過程,節省了大量能源;

3)可以生產出高氮、高濃度的硝基氮磷鉀復合肥,產品顆粒表面光滑,合格率高,不易結塊,市場競爭力強。硝基復合肥造粒生產工藝的技術原理就是在硝銨熔融液中加入適當的磷肥或鉀肥,然后進行造粒,再經過一系列的干燥、冷卻、防結塊的包裹處理,最后形成成品。

國內外在硝基復合肥上都有先進成熟的生產技術。國外公司曾在中國某些廠對硝基復合肥生產技術整體轉讓,并已順利開車正常生產。國外的工藝技術基本是用氣流輸送設備將磷肥或鉀肥送到造粒塔頂的硝銨熔融液槽中,經過攪拌熔融,進入造粒塔造粒,形成粒狀復合肥產品。但國外的技術引進費用相對較高,所以本可行性研究報告推薦使用國內由上海化工研究院開發的生產硝基復合肥的熔體造粒工藝技術。

上海化工研究院化肥所是專業從事化肥工藝研究和化工工程開發的單位,歷年來,團粒法復混肥生產技術已在國內建立了不同生產規模的復混肥生產裝置三百多套,在東南亞國家建立了 3套復混肥生產裝置。近幾年,化肥所開發成功高質量、低能耗的硝銨噴漿造粒生產技術。上海化工研究院在熔體造粒技術推廣的硝基復合肥裝置有兩個,一個是陜西興平 20萬噸/年的硝基復合肥裝置,現已開車;另一個是云南解化 20萬噸/年的硝基高塔造粒生產硝基復合肥的裝置。從以上可以看出上海化工研究院化肥所的熔體塔式造粒法生產硝基復合肥的工藝技術是可靠的,先進的,滿足國家對清潔生產的要求。

7.2.2本項目能耗分析

1)能耗說明

一期工程原料液氨在硝基復合肥能耗構成中占91.44%,二期工程原料液氨在硝酸能耗構成中占66.03%,總的節能方向在于提高原料液氨的利用率,進一步降低中壓蒸汽消耗、循環水和電能耗,進一步提高能量的回收率,以降低蒸汽、電及水消耗。

2)國內同行業企業能耗比較情況

由于國內同類型生產企業產品不盡相同,對比數據獲得也比較困難,因此本次環評就稀硝酸的生產指標與同類型的企業進行對比見表7-1

7-1   國內同類型稀硝酸生產能耗指標對比(以1t100%NHO3計)

序號

生產企業

比較項目

廣西某廠

陜西某廠

本項目

1

生產工藝

全高壓法

全中壓法

雙加壓法

2

生產規模

20t/

8t/

15t/

3

氧化壓力MPaa

0.8~1.1

0.45

0.45

4

吸收壓力MPaa

0.7~1.0

0.45

1.1

5

氨耗t

0.3

0.294

0.283

6

鉑耗g

0.2

0.12

0.12

7

電耗kwh

11

22

11.1

8

冷卻水m3

218

275

200

9

脫鹽水m3

0.51

0.58

0.503

10

副產蒸汽t

-0.3

-0.18

-0.301

11

輸入低壓蒸汽t

0.28

0.49

0.169

12

產品酸濃度%

60

49

60

13

氧化率

94

96

96

14

吸收率

98.8

98

99.8

15

能耗MJ

15568.71

16757.40

14069.23

16

折標準煤t

0.531

0.572

0.480

從表7-1的能耗表可以看出,本項目硝酸裝置采用雙加壓法,原料液氨利用率高于全中壓法及全高壓法,雙加壓法硝酸的節能效益明顯。本項目硝酸裝置采用了一系列的先進工藝技術,與國內外先進硝酸裝置相比較,單位產品能耗也是較低的(如:原料及公用工程消耗,與法國G.P 公司、德國UHDE 公司消耗相近)。硝基復合肥硝酸銨裝置同樣采用先進的加壓管式中和技術,各項能耗指標也接近世界先進水平。

3)本項目采取的節能措施

技術節能

本項目硝酸工藝是采用國際上先進的雙加壓法生產流程,較低壓力的氧化反應可獲得高的氨氧化率和較低的鉑消耗,較高壓力的工藝氣體吸收可大大提高氮氧化物的吸收率,使尾氣排放 NOx含量≤200ppm。本項目工藝裝置主要采用以下能量回收技術:

氨的氧化反應放出大量熱量,雙加壓法工藝是利用省煤器、廢熱鍋爐和蒸汽過熱器產生高位能的中壓過熱蒸汽,副產中壓蒸汽 22.3T/hr除用于驅動蒸汽透平外,還有 3.56T/hr富余蒸汽;

高壓吸收后的尾氣在與出廢熱鍋爐后的高溫工藝氣體換熱后,溫度可升到 360,進入尾氣透平可回收約 60%的膨脹功;除氧化反應熱的利用外,空氣壓縮機、NOX壓縮出口氣體的熱也進行了充分的利用。

氮氧化物吸收所用冷卻水采用閉路循環,其上段利用液氨蒸發提供冷量,保證吸收系統裝置循環冷卻水用量低,上部溫度有利于穩定和提高吸收效率。

提高原料氨的利用率是降低硝酸工藝能耗的關鍵,雙加壓法工藝氨氧化的轉化率大于96.7%,吸收率大于99.8%,總氨的利用率大于96.5%,是目前國際上氨耗較低的硝酸工藝。

由于此工藝自身能量利用非常合理,廢熱利用充分,使得整個裝置的電耗很低,僅11.1kW/t硝酸(100%HNO3)。硝酸銨的生產中氨耗占總成本的90%以上,所以如何降低氨耗,是關系到節能和降低成本的一個關鍵。由于硝酸與氨的中和反應是劇烈的放熱反應,如何有效地利用這個熱能也是一個關系到節能的重要方面。在傳統的常壓中和制取硝銨的生產工藝中,利用中和熱閃蒸出來的中和蒸汽溫度較低,熱能難以加以有效地利用,造成能量的浪費,也無形中提高了生產成本。本項目生產硝銨的工藝方法采用加壓中和法,其生成的中和蒸汽溫度較高,能做為氣氨預熱及硝銨溶液濃縮的能源。這樣,節省了新鮮蒸汽,降低了生產成本。

設備節能

稀硝酸裝置空氣壓縮機采用蒸汽透平驅動,NOx壓縮機采用尾氣膨脹透平驅動,大大節約了電力消耗,提高了能量利用率;

采用高效氨過濾器,有效除油;采用高效氨空混合器,使進入氧化爐前的氨空充分混合;氧化爐采用高效分布器(專利技術),反應氣體分布均勻;通過以上節能設備,提高了氨的轉化率;

廢熱回收器分為過熱段、飽和段及預熱段,合理回收高溫熱能,殼側采用水冷壁盤管,預熱鍋爐給水,合理回收了能量;

設置連續排污閃蒸罐,回收利用鍋爐連續排污水閃蒸擴容后產生的二次蒸汽;

濃硝酸裝置硝酸鎂蒸發器排出的含酸蒸氣經間接冷凝,使酸性水的排放量大大減少。塔尾氣的氧化氮氣體經鎂尾噴射器有效吸收利用,,既達到消除塔尾排放的黃煙,保護環境的目的,又減少物料損耗,增加企業效益。

硝基復合肥裝置采用加壓管式反應器制取硝銨溶液的工藝技術,該工藝技術在當今是較為先進的技術,該管式反應器能保證氣氨和硝酸充分接觸,反應能完全進行,氨轉化率可達 99%以上,因此,其氨耗是最小的,可極大地降低生產成本。加壓管式反應器可一次獲得高濃度的硝銨溶液(可以在78%以上),能量綜合利用效率高。蒸發器選立式降膜式蒸發器,為真空液膜蒸發技術,溶液在列管內壁上形成一層均勻薄膜,傳熱效率高,冷熱介質溫差要求低,生產連續性好。

鍋爐除塵采用布袋除塵, 與水膜除塵相比可節約用水。

結構性節能

一二期工程硝酸為中間產品,該生產規模取決于后加工產品,本項目產品結構上下游一體化,形成產業鏈,合理地進行了資源配置,最大程度地提高了資源的利用率。

硝酸生產工藝技術成熟可靠,接近和達到世界先進技術水平。目前,已有810萬噸/年硝酸裝置,215萬噸/年硝酸裝置,627萬噸/年硝酸裝置相繼投產并成功運行。

硝酸產業的發展主要體現在單系列規模擴大和能耗降低兩個方面。從裝置規模來看,依托廉價液氨資源及便利的運輸優勢,通過利用具有一定競爭力的合成氨液氨產品,配套建設較大規模的硝酸裝置,以降低單位產品投資。20世紀80年代以前,國內絕大部分硝酸裝置生產能力都低于 10萬噸/年,尤其低壓法、全中壓法、全高壓法生產規模小,技術落后,生產成本高。20世紀80年代以后,101527萬噸/年的節能雙加壓法硝酸裝置相繼投產。隨著硝酸技術不斷進步,更大型的硝酸裝置還將會不斷涌現。

目前,世界上單套裝置的最大規模已達到2000t/d20世紀80年代以來,硝酸裝置的各單項技術雖無重大突破,但隨著機械性能改進和工藝流程熱回收系統的不斷完善,硝酸生產裝置能耗也不斷降低。

同相同規模高壓法及全中壓法稀硝酸裝置相比,壓縮機組的原動機(蒸汽透平)和尾氣膨脹透平之間功率更能達到經濟匹配,具有單位產品投資更低的優勢。

加壓法生產硝銨的工藝,所用的原料硝酸濃度可以較常壓法提高很多,濃度可以高到62%。這樣高濃度的硝酸與氣氨的反應是非常劇烈的,且原料氣氨的溫度可以預熱到較高溫度,這樣反應后的硝銨溶液的溫度就可以較高。反應后的硝銨溶液從管式反應器快速進入一個適當減壓的閃蒸槽,硝銨溶液所帶進的反應熱能夠使硝銨溶液中的水分大量蒸發,使硝銨溶液得到初步的濃縮,濃度可以達到 78%以上,這樣就減輕了后序硝銨溶液濃縮的工作量。另外,從閃蒸槽中出來的工藝蒸汽的溫度也較高,它可以作為硝銨濃縮的熱源,回收熱量,節約蒸汽。

綜合性節能

能源是國民經濟的重要物質基礎,能源制約著國民經濟的發展和影響人民生活水平的提高,本工程在設計過程中,合理用能,按質用能,力求使產品的能耗、物耗最低,盡量減少有效能的損失,從節能降耗中取得更好的經濟效益。

在項目整體設計中,積極貫徹執行國家關于節能設計的有關規范和規定,采用先進的生產技術及節能型設備,優化工藝流程,按能量品位高低串級使用,做到一能多用,使能源得到綜合利用。如:自產蒸汽用于蒸汽透平驅動,抽出背壓蒸汽用于工藝用汽;將蒸汽冷凝液處理后回收再利用,減少汽水損失和能量損失等。正確選用傳動設備,防止大馬拉小車現象,對負荷變化較大的機泵采用變頻調速裝置,嚴禁選用已公布淘汰的機電產品。變配電設備采用效率高、低損耗、性能先進的經國家認證的合格產品。

廠房照明采用高效長壽命氣體放電燈;一般場所優先選用高效節能熒光燈。設置齊全的能耗檢測儀表,提高控制水平、嚴格計量管理。二次回路的控制設備推廣采用節能型元件;采用新型絕熱材料和節能型的建筑材料,盡可能減少工藝過程中能量損失。如:吸收塔中上部(用低溫水冷卻)采用保冷措施,以降低冷量損失。

為了節約水資源,對各裝置、工序的生產用冷卻水盡可能循環使用,實現水的重復利用。本項目正常工況下水的重復利用率約為 96%,冷卻水循環率為 97%。生產及生活污水送至中水回用裝置處理后回收利用。加強用水管理, 配置流量計、水表等計量設施,對各用水裝置實行定額管理,消除跑冒漏滴,減少浪費。

7.2.3項目生產裝備先進行分析

雙加壓法裝置易大型化、系列化,國內現有生產裝置單套能力有350td450td900td等幾種,目前正在開發的1200td的生產裝置已進入施工圖設計階段,這是其他如常壓法、高壓法等工藝無法比擬的。同時,隨著國內對主機四合一機組的引進消化吸收日趨成熟和完善,為裝置裝備的大型化、國產化、先進性奠定了堅實的基礎。采用加壓中和反應器代表了硝銨反應器的發展方向。本項目選用集散控制系統(DCS)來控制監視生產過程保證系統的安全性,代表了目前化工過程先進的控制思想。

主要設備特點

氧化爐——廢熱鍋爐

氧化爐——廢熱鍋爐的設計是專利技術。氧化爐——廢熱鍋爐連為一體,上部為氧化爐,下部為廢熱鍋爐,上部直徑為Φ4070mm,下部直徑為Φ3300mm 上下殼體由法蘭連接,設備采用冷壁設計,保證了法蘭密封和整個設備設計合理,該設備是氧化爐、過熱器和廢熱鍋爐三合一,設備重約為55噸。

廢熱鍋爐可產過熱蒸汽22.3Th,壓力為3.9Mpag)、溫度為440,用于驅動蒸汽透平壓縮機。

氧化爐采用大功率燈絲式點火器,保證一次點火成功。本設備的最大特點是設備一次安裝零維修,連續生產,選用1臺。

吸收塔

本裝置吸收塔采用高吸收率,不等板間距篩板塔。吸收塔直徑Φ4400mm,高度為63000mm,設備殼體及塔盤材料用304L 不銹鋼,共有37 塊塔盤。塔板采用單溢流雙S 形流液方式,大型塔盤采用分塊活動連接結構,結構簡單,接觸面積大,效率高。塔盤上裝有冷卻盤管,冷卻管用304L 不銹鋼無縫管,采用特殊要求彎制而成,保證了吸收塔盤的溫度均勻,從而大大提高了吸收效率,使吸收率可達99.8%。吸收塔分段制造,現場組焊,整體吊裝。

四合一機組 

四合一機組主體設備由四個部分組成:空氣壓縮機、氧化氮壓縮機、尾氣膨脹機、蒸汽透平。四合一機組是雙加壓法硝酸裝置的關鍵設備,集壓縮設備(空氣壓縮機、NOX 壓縮機)和驅動設備(蒸汽透平、尾氣透平)于一體,它是關系到該裝置能否長期穩定可靠運行,達產達標的關鍵。

國際上生產四合一機組最有經驗的制造商有兩家:德國的GHH(空氣壓縮機:軸流+1 級離心式)公司及瑞士SULZER(空氣壓縮機:軸流式)公司,現兩家公司已經重整合并為MAN。中國陜西鼓風機廠引進的瑞士蘇爾壽(SULZER)公司軸流壓縮機的專利和技術,并為中國多套硝酸裝置配套生產四合一機組,經過多年的吸收和完善,經生產考核目前完全滿足不同裝置規模的需求。

管式反應器

本裝置采用先進的管式反應器,單臺生產能力大,外形尺寸小,物料在反應器內停留時間短,降低了氮的損失。同時也減少介質對設備的腐蝕,提高了過程的安全性。目前管式反應器代表了硝銨反應器的發展方向。

自控水平的先進性

本項目選用集散控制系統(DCS)來控制監視生產過程,對一些重要參數進行串級、比值及分程調節,參與經濟核算的參數要進行累積,并按生產要求編制和打印各類報表。報警事件發生后,除在屏幕上顯示和打印機上打印外,同時要聲光信號警示操作人員。

同時也考慮了與上位機的通訊聯網,使有關人員及時了解各裝置的操作數據,生產負荷,以便對全廠的產品產量、原料消耗進行統一調配管理,形成了全廠完整的綜合信息管理系統。 

為了確保生產裝置及操作人員的安全,設置報警和安全聯鎖系統。

為硝酸安全生產,硝酸工藝主裝置和四合一壓縮機組裝置設置一套緊急停車系統。

為了提高氨和硝酸的轉化率及管式反應器的操作的安全性,設置氣氨和硝酸的比值調節系統一套,用閃蒸槽液位給定氣氨流量,比例調節硝酸流量,同用中和蒸汽的pH 微調進反應器的氣氨流量稍微過剩,以使硝酸完全反應。

7.2.4項目產污指標對比分析

由于別的生產廠家產污指標很難獲得,本次評價采用本項目的產污指標與《硝酸工業污染物排放標準》征求意見稿中的調研結果相對比。結果見表7-2

7-2    項目產污指標對比    t硝酸計

序號

對比項目

本項目指標

全國狀況

對比結果

1

廢氣產生量m3

3377.6

3100~4500

上游水平

2

氮氧化物產生量kg

1.248

1.2~9.3

上游水平

3

廢水產生量t

0.72

0.9~5.5

領先水平

4

COD產生量kg

0.48

0.4~1.1

上游水平

5

氨氮產生量kg

2.95

2.5~4.8

上游水平

由表7-2可知,項目產污指標較低,在全國同行業處于上游水平。

7.2.5項目清潔生產水平分析

從以上分析和與清潔生產標準的對比來看,本項目硝酸裝置采用了一系列的先進工藝技術,與國內外先進硝酸裝置相比較,單位產品能耗也是較低的(如:原料及公用工程消耗,與法國G.P 公司、德國UHDE 公司消耗相近)。硝基復合肥硝酸銨裝置同樣采用先進的加壓管式中和技術,各項能耗指標也接近世界先進水平。總體而言,本項目能夠滿足國家對氮肥制造行業清潔生產的要求。

7.2.6變更前后清潔生產水平變化情況

項目變更前后清潔生產水平變化情況見表7-3


7-3    變更前后清潔生產水平變化表

序號

項目

時期

內容

具體指標

清潔生產水平

變化情況

1

工藝水平

項目變更前

(1)稀硝酸:雙加壓法;

(2)濃硝酸:間硝法;

(3)硝基復肥:加壓法;

(4)復合肥造粒:熔體塔式;

變更前后稀硝酸、濃硝酸、硝基復合肥生產和復合肥造粒生產工藝沒有發生變更,變更前后工藝水平沒有發生變化。

國內先進水平

未變化

項目變更后

國內先進水平

未變化

2

能耗水平

項目變更前

稀硝酸生產能耗對比

氧化壓力      0.45MPa/t100%HNO3

吸收壓力      1.10MPa/t100%HNO3

氨耗          0.283t/t100%HNO3

鉑耗          0.12g/t100%HNO3

電耗          11.1kwh/t100%HNO3

冷卻水        200m3/t100%HNO3

脫鹽水        0.503t/t100%HNO3

副產蒸汽      -0.301t/t100%HNO3

輸入低壓蒸汽  0.169t/t100%HNO3

產品酸濃度    60%

氧化率        96%

吸收率        99.8%

能耗        14069.23MJ/t100%HNO3

折標準煤     0.480t/t100%HNO3

國內先進水平

未變化

項目變更后

國內先進水平

未變化

3

生產裝備

項目變更前

氧化爐、吸收塔、四合一機組、管式反應器等設備先進性

變更前后主要生產設備沒有發生變更。

國內先進水平

未變化

項目變更后

國內先進水平

未變化

4

產污指標

項目變更前

1)廢氣產生指標

2)氮氧化物產生量

3)廢水產生量

4COD產生量

5)氨氮產生量

1)廢氣產生指標:有組織廢氣包括硝酸尾氣、造粒塔廢氣、鍋爐廢氣、石灰石倉廢氣和除塵灰倉廢氣;無組織廢氣包括:液氨儲罐揮發、煤場和渣場無組織揚塵。

2)氮氧化物產生量:硝酸尾氣中NOx產生量201.6t/a

3)廢水產生量:26.5m3/h

4COD產生量:19.08t/a

5)氨氮產生量:2.43t/a

國內先進水平

1)廢氣產生指標中有組織廢氣包括硝酸尾氣、造粒塔廢氣、鍋爐廢氣、石灰石倉廢氣、除塵灰倉廢氣液氨儲罐揮發、煤場和渣場無組織揚塵等產生情況未發生變化,本次變更核算后增加了固體混料廢氣、混合槽廢氣和造粒冷卻廢氣;無組織廢氣中增加了稀硝酸、濃硝酸、H2SNH3等廢氣排放。

2)廢水產生量增大;

項目變更后

1)廢氣產生指標:有組織廢氣包括硝酸尾氣、造粒塔廢氣、鍋爐廢氣、石灰石倉廢氣和除塵灰倉廢氣、固體混料廢氣、混合槽廢氣和造粒冷卻廢氣;無組織廢氣包括:液氨儲罐揮發、煤場和渣場無組織揚塵。

2)氮氧化物產生量:硝酸尾氣中NOx產生量201.6t/a

3)廢水產生量:60.69m3/h

4COD產生量:24.28t/a

5)氨氮產生量:2.54t/a

國內先進水平

 


根據表7-3可知,項目變更后事故狀況下,項目工藝水平、能耗水平、生產裝備均未發生變化;由于核算問題,本次變更后廢氣產生量增大;廢水由于處理和回用途徑發生改變,廢水產生量增大。

綜上所述,本次變更后項目清潔生產水平較變更前發生了變化,但總體上達到了國內清潔生產先進水平。

7.3總量控制

7.3.1總量控制依據

《甘肅省人民政府關于環境保護若干問題的決定》甘政發[1999]12號,  1997 2 18日;

《國務院關于環境保護若干問題的決定》國發[199931號;

甘肅省人民政府關于貫徹《國務院關于環境保護若干問題的決定》的意見。

7.3.2項目總量控制指標確定原則

污染物總量是以實施項目工藝全過程控制,滿足清潔生產條件下的排放量為控制的總量。

由于白銀市為二氧化硫控制區,因此本項目污染源中主要污染物,尤其是SO2將采取切實可行的污染治理措施,能夠滿足資源再利用要求,控制量符合國家有關法規和相應的標準值為目的。

按照國家要求的總量控制目標,結合我省實際,以污染源中的主要污染物作為總量控制的主要對象。

總量控制指標定額,采取排放濃度標準與排放總量指標相結合的方式來控制。

7.3.3總量控制因子的確定

按照國家十二五總量控制的要求,在國家十一五期間確定的CODSO2的基礎上增加氨氮和NOx兩項指標,以此確定本項目總量控制因子為:

廢氣:SO2NOx

廢水:CODcr、氨氮。

7.3.4項目污染物排放總量變化情況說明

根據第3章建設項目污染物排放變化情況及甘環評發【2010180號文中對比可知,項目原環評階段和變更后污染物排放總量情況見表7-4


7-4   項目污染物排放總量變化情況對比表

污染物

原環評批復總量值(t/a

變更后項目排放值(t/a

變化情況

SO2

44

44

0

NOx

398

398

0

9.92

9.92

0

COD

20

0

-20

氨氮

2.6

0

-2.6

根據對比分析可知,項目變更工藝后,排放總量沒有超過甘環評發【2010180號文中對該項目給予的總量指標。

7.3.5總量指標變化情況說明

根據《關于核定建設項目主要污染物排放總量控制指標有關問題的通知》(環辦[2003]25號)中規定:主要污染物排放總量控制指標核定意見應符合本轄區主要污染物排放總量控制計劃及實施方案。需要通過區域削減或調劑方式解決總量指標的,應在初審意見中詳細說明具體的削減方案、實施時限、指標來源,確保總量指標平衡的可行性與可靠性。

根據《國務院關于落實科學發展觀加強環境保護的決定》(國發〔200539號)中規定:用科學發展觀統領環境保護工作,其基本原則包括:不欠新賬,多還舊賬,嚴格控制污染物排放總量。

綜上所述,項目由于建設單位對項目進行了變更,廢水污染物排放量減少,降低了項目主要污染物排放總量控制計劃,總量控制指標平衡性能夠得到保證。

7.3.6總量控制指標及來源

根據上述分析,本次評價建議項目變更后總量控制指標SO2NOx維持原環評階段甘環評發【2010180號文中總量控制指標,不再新增總量指標,不再申請CODcr和氨氮總量指標,變更后總量指標具體如下:

SO244t/a

NOx398t/a

氨:9.92t/a

 
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