純堿行業：實現能耗目標的四大依據

文/郁 紅

純堿行業：實現能耗目標的四大依據

文/郁 紅

“十一五”以來，我國純堿行業增勢強勁。但作為高耗能行業，純堿行業的能源消費占到了我國化學工業能源消費總量的2%，發展中面臨的資源和環境壓力不斷加大。為協助純堿行業實現節能減排，石油和化學工業規劃院在《重點化工行業節能減排規劃研究（初稿）》中提出，如果我國現有純堿產能全部參照國內或國際最先進水平，預計“十二五”末期，氨堿法純堿單位產品的平均能耗約為366 千克標煤/噸（電力折標系數取值為330克標煤/千瓦時），聯堿純堿單位產品的平均能耗約為270千克標煤/噸，氨堿法綜合能耗先進值為≤350千克標煤/噸，聯堿法為≤255千克標煤/噸，全行業最大節能減排潛力為節約90萬噸標煤、減排234萬噸CO2，氨堿法純堿單位產品的廢水排放量不超過10 立方米，聯堿純堿單位產品的廢水不超過3立方米。那么，規劃院制訂這些目標的依據是什么呢？應如何實現？筆者對相關負責人進行了采訪。

依據一：純堿行業結構特點

據負責編制《重點化工行業節能減排規劃研究（初稿）》中純堿部分的規劃院高級工程師尚健壯介紹，我們編制的這項規劃，首先依據的是國內純堿企業的原料、技術及企業結構特點。我國氨堿法主要原料是原鹽、石灰石和焦炭（或白煤）；聯堿法主要原料是鹽、液氨和二氧化碳，通常聯堿企業有合成氨裝置，合成氨脫除的二氧化碳供純堿生產。從目前國內兩種工藝路線企業的消耗水平看，氨堿法和聯堿法的氨耗平均水平分別為4.0千克和352千克，氨耗先進水平分別為3.2千克和340千克。

從技術結構上看，進入2009年，國內純堿生產工藝朝著更加多元化的方向發展。聯堿裝置具有鹽利用率高、污染少、能耗低等優點，但需配套建設合成氨系統，一次性投資較大，聯產氯化銨又易受農業生產和復合肥行業發展的制約；產能擴張主要集中在老廠擴能改造和搬遷，新建裝置主要集中在西南地區。氨堿裝置建設規模大、產品質量高，但需要豐富的原鹽、石灰石、焦炭、水等資源供應，且要排放大量廢渣、廢液，因此擴能和新建裝置主要集中在西北等相關資源豐富且具有荒灘或有排污條件的地方。天然堿裝置則集中在河南等地的天然堿資源區，具有高質量、低成本優勢，具備規?；a條件，近年來保持較快的發展勢頭，但受資源限制，進一步大規模擴產的可能性不大。

從2005年到2011年不同生產工藝產能所占比例變化趨勢來看，氨堿產能從2005年占純堿總產能的51.60%下降到了2011年的44.28%；聯堿產能占比從42.62%上升到了48.30%；天然堿占比從5.78%提高到了7.42%。

我國純堿工業技術裝備相對先進，部分企業工藝技術水平已經接近世界先進水平，但由于純堿企業數量多，平均技術水平距離世界先進水平還有一定差距。近年來純堿企業在老裝置改造、搬遷和新裝置建設過程中，大量采用了我國自行研制開發的新工藝、新技術和新設備，同時引進了部分先進的技術和設備，使我國純堿企業的技術與裝備水平有了較大幅度的提高。大型堿廠的技術裝備水平朝著先進、大型、高效和節能的方向前進了一大步，接近了世界先進水平。除此之外，我國獨立設計制造的自身返堿煅燒爐、自然循環外冷碳化塔等均為獨具風格的大型設備。我國先后還組織過幾次技術設備成套出口，從而在世界上擁有自己鮮明的特色。

從企業結構上分析，我國主要大型純堿企業集中在渤海灣周圍，基本都靠近大型鹽場，能夠滿足大型純堿裝置需要的原鹽和水資源供應。西北地區青海堿業公司和西南和邦集團純堿裝置投產后，生產重心向西轉移，地域產業特色形成。2000年，我國純堿行業年產量超過50萬噸的企業只有6家，企業規模小而且分散；2011年，純堿企業數量雖然沒有明顯變化，但各家企業規模顯著提高，純堿年產量超過50萬噸的企業已達13家。

依據二：純堿行業能耗現狀

尚健壯談到，“十一五”期間，我國純堿行業節能減排成效顯著，單位產品能耗大幅度下降，主要措施包括產業結構調整、關鍵技術升級、加強環保治理等。這為他們制定“十二五”末的純堿行業能耗指標提供了可靠的依據。

首先，“十一五”期間，國內新增純堿產能達1020萬噸，基本為國內國際領先技術，同時部分落后產能得到淘汰和退出，提升了全行業的資源能源綜合利用水平。我國主要大型純堿企業集中在渤海灣周圍，靠近大型鹽場，能夠滿足大型純堿裝置需要的原鹽和水資源供應。西北地區青海堿業公司和西南和邦集團純堿裝置投產后，生產重心向西轉移，地域產業特色形成。

其次，關鍵技術實現升級。國內自主研究開發的重大技術和設備有：變換氣制堿工藝、自然循環外冷式碳化塔、聯堿二過程采用液氨直冷和逆料流程、自身返堿煅燒爐、固相水合法及液相水合法重質純堿技術和設備、石灰純堿法精制鹽水及內冷吸氨塔等。引進的重要技術和設備包括真空蒸餾技術和新型蒸吸工藝和設備、篩板碳化塔、重堿二次分離技術和設備、擠壓法重質純堿技術和設備、大型固相水合機、重質純堿煅燒/冷卻爐等。純堿設備逐步實現了大型化。DCS生產控制系統的研究和推廣和自動包裝機的日益普及，使企業生產自動化水平大幅度提高。

再次，加強末端治理。近年來全行業把節能降耗、“三廢”資源化利用、環境保護作為關系自身生存和發展的大事來抓，大力推進清潔生產，發展循環經濟，積極推廣聯堿生產污水零排放、氨堿生產廢水超低排放、廢固綜合利用等多項減排技術，取得了很好的效果，生產過程產生的“三廢”基本做到了有效回收和利用。2011年全國純堿行業在產能、產量都有較大增加的情況下氨氮排放量比2006年下降了30.4%，COD排放量比2006年下降28.6%，廢水排放量比2005年下降35%。

2011年我國氨堿法綜合能耗平均值為432千克標煤/噸，聯堿法綜合能耗平均值為293千克標煤/噸。較2006年全行業平均單耗分別下降約17%和15%，全國純堿生產節能共計108萬噸標煤，減排CO2為283萬噸。相比2006年，2011年純堿行業主要污染物排放減排幅度分別為廢水35%；氨氮30.4%；COD28.6%。

從單位產品綜合能耗分析，氨堿法純堿裝置單位產品綜合能耗基本水平為0.432 噸標煤；聯堿法裝置能耗為0.293 噸標煤。我國純堿行業年綜合能耗約為744萬噸標煤，一噸標煤估計排放二氧化碳為2.62噸，則純堿行業約排放二氧化碳1950萬噸。

由于二氧化碳是純堿生產的主要原料之一。目前聯堿法純堿生產中二氧化碳來源主要是合成氨裝置脫碳工序，可認為純堿裝置是合成氨裝置的碳減排工段，以2011年我國聯堿法純堿產量1080萬噸計算（不考慮增量），則年可利用二氧化碳450萬噸。

目前，國內氨堿法純堿的二氧化碳原料，由石灰石在窯爐中煅燒分解獲得，同時利用煅燒后氧化鈣提供蒸氨工段所需Ca（OH）2。電石渣漿是電石水解后的副產品，其主要成分是Ca（OH）2，另外含有少量的乙炔氣體和Mg（OH）2及未反應完全的碳化鈣等。使用電石渣漿中的Ca（OH）2補充到灰乳中，在一定程度上可降低石灰窯能耗和原料消耗，同時減少了電石渣的污染。以行業內15%氨堿法裝置采用煤化工行業提供CO2，電石渣提供蒸氨Ca（OH）2模式生產純堿，以2011年我國氨堿法純堿產量990萬噸計算（不考慮增量），則年可利用二氧化碳65萬噸。

依據三：推廣技術前景分析

純堿生產過程消耗能源，因此，節能減排技術一直是純堿行業極為關注的內容，純堿行業內的一些清潔生產推廣技術的前景分析也成為節能減排指標制定的重點參考。據了解，目前行業內的清潔生產推廣技術包括：白泥用于鍋爐煙氣脫硫技術、聯堿不冷碳化技術、回收煙道氣技術、干法蒸餾技術及外冷變換氣制堿技術，均為企業自主研發或聯合研發。其中，白泥用于鍋爐煙氣脫硫技術適用于氨堿企業及與氨堿企業距離較近的企業燃煤鍋爐煙氣脫硫，實現白泥—SO2雙向治理，從前景上分析，可節省氧化鈣、氧化鎂、純堿等資源；脫硫效率90%以上，可應用于鍋爐煙道氣和含二氧化硫廢氣的脫硫工程中；60萬噸/年純堿產量產生30萬～35萬噸濕堿渣，全部用于脫硫可減排二氧化硫約6.4萬噸。

聯堿不冷碳化技術，用于聯堿法制堿工程項目中的碳化工序，通過不冷碳化工藝專利技術，替代了傳統碳化塔生產過程中必須使用的冷卻水箱，實現不冷碳化。該技術減少了重堿水分，節省了煅燒蒸汽消耗。對于60萬噸/年的聯堿企業來說，與外冷碳化聯堿工藝相比，不僅可減少4000萬元投資，每年節約1.3萬噸標煤，還可以實現廢水零排放。

回收煙道氣技術則采用變壓吸附工藝，回收鍋爐煙道氣CO2用于生產純堿。該技術可使以天然氣為原料的聯堿廠取消石灰窯；氨堿廠可減少石灰石用量，從而節約能源和資源，減少CO2排放。以年產15萬噸合成氨、35萬噸純堿、3萬噸碳銨計算，煅燒純堿，鍋爐每年產生100%CO2氣約12萬噸，每年可減少CO2氣排放約5.3萬噸、減少石灰石消耗7.9萬噸、減少白煤消耗約1.15萬。

而干法蒸餾技術則在氨堿法純堿制造蒸餾回收氨的工藝操作中，直接以生石灰粉來分解結合氨，回收了制備石灰乳時生石灰和水的反應熱用于蒸餾，同時減少了蒸餾廢液當量?？晒澥≌羝募s0.4噸/噸堿；回收利用約7萬噸焦/噸堿的反應熱，減少約13萬噸焦/噸堿的廢液熱損失；還可比其它氨堿企業減少廢水排放量2立方米/噸堿。

此外，適用于聯堿企業的外冷變換氣制堿技術可以根治聯堿廢水排放，真正實現廢水零排放。以30萬噸/年聯堿廠為例，可減少煮塔洗水量4900立方米/年，減少運行電耗5千瓦時/噸堿。

“若‘十二五’期間以上技術能夠在純堿行業內大力推廣開來，則十分有助于節能減排目標的實現?！鄙薪驯硎尽?/p>

依據四：政策措施建議跟進

盡管“十一五”以來我國純堿行業平均綜合能耗已有不同程度的降低，但是不同企業的單位產品能耗目前存在很大差距，要實現“十二五”末的節能減排目標還有一段艱難的路要走。究其原因，不僅有原料結構的問題，有企業節能意識的問題，更有監管缺失的問題。因此，要更好地挖掘純堿行業的節能潛力，實現“十二五”末的節能減排指標，還要依據國家的產業政策及其分解落實，以及一些措施的跟進。

據尚健壯介紹，為完成《重點化工行業節能減排規劃研究（初稿）》提出的節能減排目標，規劃院提出了相關的政策建議。

首先，完善行業準入機制。據了解，《純堿行業準入條件》已于2010年5月由工信部發布，但是準入條件的落實情況并不理想。因此，規劃院建議嚴格市場準入，加強新建項目的審批管理，提高新建項目的準入門檻，嚴禁盲目建設。按“優化存量、節約能（資）源、總量平衡”的原則，制訂合純堿準入條件，控制純堿產能過快增長。

其次，完善標準體系。節能減排除采用先進的技術裝備外，建立先進的能源管理體系，是一個企業制度化、常態化并能取得節能減排成效的重要標志。合同能源管理（簡稱EMCO）。EMCO服務的客戶不需承擔節能實施的資金、技術及風險，并且可更快地降低能源成本，獲得實施節能后帶來的收益，并可獲取EMCO提供的設備。純堿企業可以通過利用“合同能源管理”機制，在零投資和保證節能效果的基礎上，獲得更加專業和科學的節能方式。

再次，推進行業技術進步。純堿工業在我國已經具有90年的發展歷史，是我國化學工業的搖籃。在純堿行業內部以及相關科研及設計單位、設備企業形成了一大批具有優勢鮮明、協調發展的科技人員，應積極促進國家純堿行業研究機構的建立，實現產學研的有機結合，集中優勢，增強純堿行業集成創新能力。同時加強行業內純堿生產企業的交流與學習，包括技術、管理、環保和安全等方面，加快中國純堿生產的先進技術在行業內的推廣和應用。

我國純堿企業在裝置自動化水平、勞動生產率、企業管理制度等方面與國外先進水平仍有較大的差距。可通過引進先進技術和設備等不同途徑，獲得先進技術、設備及管理理念，推動我國純堿行業技術的進步。

此外，還應落實節能環保措施，促進循環經濟發展。淘汰落后產能是節能減排的重要手段，也是實現節能減排的必由之路。氨堿法生產能力30萬噸/年以下，聯堿法生產能力20萬噸/年以下規模的企業，應通過關停并轉等手段，形成我國純堿行業以大型企業為主的格局。加快推出《純堿工業水污染物排放標準》，完善相關法律法規和管理制度，確定純堿行業“三廢”治理目標。建立純堿工業綠色產品鏈，對于符合我國純堿工業發展的 “三廢”治理項目給予貼息貸款、減免稅收等優惠政策。通過實行稅費政策等“經濟杠桿”政策措施，實現“節能減排”目標。

尚健壯同時提出，除以上建議外，行業節能減排還應關注以下幾點：

一方面要鼓勵“精料”生產，從源頭控制。造成企業能耗較高的原因之一是我國氨堿法工廠所用的原燃料質量太差，石灰石、原鹽、白煤、焦炭，不僅含雜質多，且粒度不合要求，夾帶大量細粉，使動力設備的無用功增加。實行精料政策，以石灰石為突破口，對成份、粒度進行嚴格控制，有利于減少動力設備無用功，保持工藝指標的先進性，減少能量消耗。

另一方面，要以優勢產能替代落后產能。目前我國純堿企業低于20萬噸/年的產能總計約為400萬噸/年，產能退出以40%計算，退出160萬噸落后產能，到2015年，優勢產能替代落后產能可節能約30萬噸標煤，減排CO2約78萬噸。

還要抓好末端治理和管理節能。2010年，國家認證認可監督管理委員會正式啟動能源管理體系認證的試點工作，對于“十二五”期間純堿行業節能減排工作將有較好的促進作用。預計至2015年通過技術進步，實現節能目標約5萬噸標煤，可減排CO2約13萬噸。