第一章化學工業(yè)的節(jié)能減排第一節(jié)、化工行業(yè)的節(jié)能技術(shù)化學工業(yè)是能源消耗和三廢排放的重點產(chǎn)業(yè)，也是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟、節(jié)能減排潛力很大的行業(yè)?；瘜W工業(yè)的主要高耗能產(chǎn)業(yè)是化肥、黃磷、電石、燒堿等。1.1電石工業(yè)的節(jié)能技術(shù)2007年修訂的電石行業(yè)準入條件規(guī)定，新建電石企業(yè)電石爐初始總?cè)萘勘仨氝_到10萬KVA及以上，其單臺電石爐容量≥2.5萬KVA。新建電石生產(chǎn)裝置必須采用密閉式電石爐，電石爐氣必須綜合利用。鼓勵新建電石生產(chǎn)裝置與大型乙炔深加工企業(yè)配套建設。現(xiàn)有生產(chǎn)能力1萬噸（單臺爐容量5000KVA）以下電石爐和敞開式電石爐必須依法淘汰。2010年底以前，依法淘汰現(xiàn)有單臺爐容量5000KVA以上至12500KVA以下的內(nèi)燃式電石爐。為電石行業(yè)開展清潔生產(chǎn)提供向?qū)У摹肚鍧嵣a(chǎn)標準--電石行業(yè)（HJ/T430-2008）》已發(fā)布，并將于2008年8月1日起實施。該標準將清潔生產(chǎn)指標分為六類，即生產(chǎn)工藝與裝備要求、資源能源利用指標、產(chǎn)品指標、污染物產(chǎn)生指標(末端處理前)、廢物回收利用指標和環(huán)境管理要求。其中每一類又分成三個級別，一級代表國際清潔生產(chǎn)先進水平，二級代表國內(nèi)清潔生產(chǎn)先進水平，三級代表國內(nèi)清潔生產(chǎn)基本水平。(1)節(jié)能目標《清潔生產(chǎn)標準--電石行業(yè)（HJ/T430-2008）》規(guī)定，每生產(chǎn)1噸電石，標煤消耗至少低于1.2t，電爐電耗至少低于3400kWh／t，焦炭單耗至少低于0.63t，石灰單耗至少低于1.05t，水的單耗至少低于2t；每千克電石的平均發(fā)氣量至少大于280立升；而廢物的利用率均要求達到100％。(2)節(jié)能技術(shù)與要求密閉式電石爐是指CO氣體必須綜合利用，正常生產(chǎn)時不允許爐氣直排或點火炬。①新建密閉式電石爐，容量必須在1.65萬kVA以上，并且配套爐氣余熱回收利用裝置。高溫爐氣不允許直接排放。改擴建新增電石爐生產(chǎn)規(guī)模不得小于年產(chǎn)4.5萬噸，除電力有余、外送困難地區(qū)，新建電石爐容量要盡可能在15000千伏安以上。改、擴建項目應采用節(jié)能型新工藝和高效設備。禁止再建敞開式電石爐。電石爐采用自焙煤磚做爐襯。②推廣爐氣干法凈化，回收利用電石爐氣，大中型電石爐采用配料密閉和自動上料系統(tǒng)，采用空心電極生產(chǎn)技術(shù)。③現(xiàn)有單臺爐容量1.25千伏安及以上的內(nèi)燃式電石爐，2010年底以前必須改造為合格的內(nèi)燃式電石爐，鼓勵改造為密閉式電石爐。改造的電石爐要求采用先進成熟技術(shù)，保證電石爐的安全、穩(wěn)定和長周期運轉(zhuǎn)。合格的內(nèi)燃式電石爐具體要求如下：

a）內(nèi)燃式電石爐爐蓋四周僅留有操作孔和觀察孔，開孔面積占爐蓋表面積的10%以下。

b）采用原料破碎、篩分、烘干設備，確保原料粒度、水分達到工藝要求。

c)采用自動配料、加料系統(tǒng)。

d)電極升降、壓放、把持系統(tǒng)必須采用先進的液壓自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，使電極操作平穩(wěn)，安全穩(wěn)定可靠。

e)采用微機等先進的控制系統(tǒng)。1.2燒堿行業(yè)的節(jié)能技術(shù)①發(fā)展離子膜法生產(chǎn)技術(shù)：離子膜電解制堿具有節(jié)能、產(chǎn)品質(zhì)量高、無汞和石棉污染的優(yōu)點。我國將不再建設年產(chǎn)1萬噸以下規(guī)模的燒堿裝置，新建和擴建工程應采用離子膜法工藝。2010年，由2000年的24.8%提高到49%左右，2020年，提高到75%。淘汰汞法燒堿工藝。如果我國的隔膜法制堿改造100萬噸為離子交換膜法制堿，綜合節(jié)能可節(jié)約標煤412萬噸。②采用擴張陽極、改性隔膜技術(shù)改造的金屬陽極(DSA)隔膜電解槽。這是近年來氯堿工業(yè)中電解過程改進的新技術(shù)。理論上，采用擴張陽極與改性隔膜每噸堿可節(jié)約直流電147kWh，經(jīng)濟效益十分可觀。③采用大型可控硅整流機組；有載調(diào)壓—變壓—整流機組和計算機控制技術(shù)；提高鹽水質(zhì)量，實現(xiàn)長周期穩(wěn)定運行；④液體燒堿蒸發(fā)技術(shù)(三效逆流改造三效順流)。采用三效逆流比三效順流可更充分合理地利用加熱蒸汽的熱量，生產(chǎn)每噸堿可節(jié)省蒸汽一噸。⑤高速自然強制循環(huán)蒸發(fā)器。采用高速自然強制循環(huán)蒸發(fā)器，可節(jié)省400萬～500萬噸蒸汽，全國按節(jié)省強制循環(huán)泵每噸堿節(jié)電30kWh，全行業(yè)年節(jié)電1.5億kWh。⑥滑片式高壓氯氣壓縮機。采用滑式高壓氯氣壓縮機耗電85kWh，與傳統(tǒng)的液化工藝相比，全行業(yè)年可節(jié)電23750萬kWh，同時還可減少大量的“三廢”排放。堿廠現(xiàn)有納氏泵應逐步更新為壓縮機。下游產(chǎn)業(yè)鏈節(jié)能技術(shù)(附加PVC生產(chǎn)的節(jié)能技術(shù))聚氯乙烯行業(yè)節(jié)能減排的主要課題應圍繞降低電石消耗開展。在聚氯乙烯生產(chǎn)工藝中，單體精餾過程有一部分尾氣直接對空排放，尾氣中單體體積分數(shù)平均為15%，乙炔體積分數(shù)為2%，這部分氣體的放空不僅增加了電石原料的消耗，而且又嚴重污染了大氣。采用變壓吸附裝置利用吸附劑在相同壓力下易吸附高沸點組分，不易吸附低沸點組分和高壓下吸附量增加，減壓下吸附量減少的特性，將被吸附氣在一定壓力下通過吸附劑床層，C2H3ClC2H2等沸點組分被選擇性地吸附，H2、N2等低沸點組分不易吸附而通過吸附劑床層，從而實現(xiàn)C2H3ClC2H2與其他分離。然后在減壓下解吸C2H3ClC2H2使吸附劑再生，再進行下一個吸附周期。精餾尾氣通過尾氣回收裝置，進行吸附解吸后，將解吸氣C2H3ClC2H2送入轉(zhuǎn)化器裝置重新轉(zhuǎn)化，達到回收目的。工藝流程圖如下：工藝控制指標如下：被吸附氣：壓力0.55MPa，溫度-5凈化氣：凈化度ρ(C2H3Cl)≤36mg/m3;ρ(C2H2)≤120mg/m3；輸出壓力：0.45MPa輸出溫度：≤40解吸氣：輸出壓力≥0.05MPa，溫度≤40聚氯乙烯精餾尾氣變壓吸附裝置運行后，電石消耗明顯降低，凈化排放達到國家標準，真正實現(xiàn)了降低消耗，消除污染，增加效益的目的，實現(xiàn)了社會效益、經(jīng)濟效益雙贏，也為電石法聚氯乙烯生產(chǎn)拓展了發(fā)展之路。(4)技術(shù)發(fā)展趨勢目前世界燒堿生產(chǎn)工藝主要有離子膜法、隔膜法及水銀法,另有少量苛化法。離子膜法能耗低,產(chǎn)品純度高,污染小,操作成本低,是新建燒堿裝置的首選。世界氯堿技術(shù)發(fā)展總體方向是規(guī)模大型化,節(jié)能降耗技術(shù)將成發(fā)展重點。新建和擴建氯堿產(chǎn)能90%以上將采用離子膜法工藝,該技術(shù)發(fā)展方向主要是高性能離子膜和電解槽技術(shù)的改進和應用。PVC技術(shù)發(fā)展的主要方向是探索采用價格便宜的乙烷作原料,用直接氧氯化法生產(chǎn)出低成本的氯乙烯單體;改造平衡氧氯化工藝,進一步降低生產(chǎn)成本;進一步解決聚合體系的穩(wěn)定性及防粘釜問題；改進懸浮聚氯乙烯樹脂的粒徑分布以及開發(fā)使用性能更好的專用樹脂,如開發(fā)透明度更好的抗沖擊氯化氯乙烯-丙烯酸酯接枝共聚樹脂,研制更易于加工的聚氯乙烯薄膜專用樹脂,改進丙烯酸酯改性的聚氯乙烯型材專用樹脂的生產(chǎn)方法等;在聚氯乙烯樹脂加工應用方面,通過共聚和共混改性生產(chǎn)具有特殊性能和用途的聚氯乙烯產(chǎn)品,增加產(chǎn)品附加值。近年來,中國聚氯乙烯(PVC)行業(yè)產(chǎn)能增長迅速,在發(fā)展中電石法聚氯乙烯仍占據(jù)主要地位。由壽光新龍電化集團、北京瑞思達化工設備有限公司全國首創(chuàng)的干法制乙炔新技術(shù)成套工業(yè)化裝置,耗水量僅是原來的1/10,因在環(huán)保和節(jié)能方面的突出優(yōu)勢,目前已被中國氯堿協(xié)會推薦在全國進行推廣。1.3橡膠行業(yè)的節(jié)能技術(shù)橡膠行業(yè)是國民經(jīng)濟中消耗能源較大的行業(yè)之一，一個年產(chǎn)100萬套輪胎企業(yè)每小時消耗蒸汽約40t，消耗電量約7000℃。目前輪胎企業(yè)用機械式輪胎硫化機硫化1100R20子午胎時，根據(jù)輪胎硫化機采取節(jié)能措施情況，每硫化一條輪胎可消耗蒸汽約110-180kg橡膠行業(yè)的節(jié)能技術(shù)主要有：(1)煉胎設備節(jié)能措施：①提高密煉機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和壓坨壓力；②利用智能密煉機控制系統(tǒng)節(jié)能；③變速混煉工藝技能；④采用新型轉(zhuǎn)子提高混煉效率。(2)高效節(jié)能新設備：①銷釘機筒冷喂料擠出機作熱煉供胎；②高效工程胎胎面擠出纏繞成型機；③高效六角形鋼絲圈擠出纏卷生產(chǎn)線；④子午胎高效多鼓成型機；⑤新型高效內(nèi)胎接頭機；⑥紙塑再生利用平板機；⑦推廣吸收式熱泵技術(shù)；⑧研究開發(fā)直接干燥技術(shù)；(3)輪胎硫化系統(tǒng)節(jié)能輪胎硫化是輪胎生產(chǎn)過程中消耗蒸汽能源的主要工序。輪胎硫化機蒸汽能源的消耗受硫化機結(jié)構(gòu)及硫化工藝的制約，且輪胎硫化機是定型產(chǎn)品，因此硫化機本身的節(jié)能潛力有限。①硫化工藝a)氮氣硫化所謂氮氣硫化是蒸汽加氮氣硫化，蒸汽加熱提供熱能，氮氣保壓節(jié)能。因此，氮氣硫化高效節(jié)能，降低生產(chǎn)成本，提高膠囊使用壽命，減少設備維護修理費用。b)等壓變溫硫化工藝其工藝是在輪胎用定型蒸汽定型后，在1min內(nèi)緩慢充入1.4-1.6MPa高壓蒸汽，保持若干分鐘后充入一次過熱水，將熱水與高溫蒸汽混合，熱水循環(huán)若干分鐘，內(nèi)溫和內(nèi)壓達到過熱水的溫度和壓力，開始硫化。此時關(guān)閉熱水回水閥，熱水停止循環(huán)，輪胎逐漸達到正硫化，保壓至硫化結(jié)束。關(guān)閉熱水循環(huán)后，內(nèi)溫漸降。由于在輪胎硫化過程中大量減少過熱水循環(huán)運行時間，通過節(jié)約熱水而節(jié)約熱能和電能降低生產(chǎn)成本。②B型輪胎硫化機改用真空泵抽真空③改造硫化機外壓蒸汽冷凝水外排方式和泛汽利用④新型節(jié)能輪胎硫化設備a)電動螺旋式輪胎硫化機b)輪胎硫化機組c)節(jié)能輪胎硫化機⑤熱電聯(lián)產(chǎn)⑥輪胎硫化機供汽鍋爐節(jié)能改造根據(jù)輪胎硫化機供汽鍋爐供汽量的變化，河南風神輪胎公司對一臺20t/h鏈條鍋爐的控制系統(tǒng)進行了改造。改造方案采用了上、下位機控模式，通過工業(yè)因特網(wǎng)相連。鼓風量、引風量、給煤量通過變頻器控制燃燒控制系統(tǒng)，系統(tǒng)分為鼓風控制、蒸汽壓力控制、爐膛負壓控制三個部分。鍋爐機組控制系統(tǒng)經(jīng)過改造后，年節(jié)電節(jié)煤費用約50萬元，若全部改造節(jié)能更可觀。采用變頻器控制給煤機，爐排電機速度可有效提高燃燒性能而節(jié)能。(4)高效節(jié)能力車胎設備①力車胎(摩托車胎)彈簧反包成型機②丁基內(nèi)胎接頭機③液壓框式雙層內(nèi)胎硫化機組(5)導熱油加熱技術(shù)的應用導熱油取代蒸汽、電加熱硫化橡膠制品具有明顯的節(jié)能效果。導熱油的最佳應用溫度為100-380℃(6)橡膠機驅(qū)動系統(tǒng)節(jié)能措施①節(jié)電器的應用②交流變頻調(diào)速的應用(7)推廣廢橡膠生產(chǎn)中的節(jié)能技術(shù)(8)淘汰年生產(chǎn)能力小于或等于50萬條的斜交輪胎，或以天然棉簾子布為骨架的輪胎。1.4化肥行業(yè)的節(jié)能技術(shù)1.4.1氮肥行業(yè)1、合成氨節(jié)能技術(shù)中國合成氨生產(chǎn)企業(yè)中小型居多,生產(chǎn)規(guī)模小,能耗與成本高,部分企業(yè)能耗高出世界先進水平近一倍。2005年我國合成氨工業(yè)消耗能源約79Mt標準煤,占石油和化學工業(yè)能源消耗總量的25.19%,是我國化工行業(yè)耗能大戶。

(1)大型合成氨節(jié)能技術(shù)①烴類蒸汽轉(zhuǎn)化合成氨裝置。一段爐煙氣余熱回收，降低煙道氣排放溫度；采用新型催化劑降低進料H2O/C，降低工藝蒸汽消耗量；采用“溫和轉(zhuǎn)化”或“換熱轉(zhuǎn)化”等設計，改變轉(zhuǎn)化工藝或轉(zhuǎn)化爐型，用燃氣輪機驅(qū)動空氣壓縮機，燃氣輪機的高溫乏氣送入一段爐作為補充空氣。②采用低水碳比高活性的催化劑，提高CO變換率，將變換爐由軸向床改為軸徑向床。③采用低能耗的脫碳工藝和新型高效填料④采用新型合成塔內(nèi)件配以小顆粒、高活性催化劑和合成回路改造。⑤采用干煤粉或水煤漿加壓氣化，耐硫變換，低溫甲醇洗、液氮洗，低壓氨合成工藝，全低壓分子篩大型空分裝置。增設碳黑開路系統(tǒng)，優(yōu)化氣化工況。⑥采用計算機集散控制系統(tǒng)(DCS)，對主要工藝參數(shù)實施優(yōu)化控制。

(2)中型合成氨節(jié)能技術(shù)①以天然氣為原料的企業(yè)，采用換熱式轉(zhuǎn)化爐。②以煤為原料的企業(yè)。采用優(yōu)化常壓循環(huán)流化床間歇氣化技術(shù)、富氧連續(xù)氣化技術(shù)；采用國內(nèi)開發(fā)的恩德爐粉煤氣化和灰熔聚粉煤氣化技術(shù)。③采用NHD、MDEA、雙塔再生等新脫碳工藝；推廣軸徑向合成塔內(nèi)件和低溫高活性催化劑，提高氨凈值；④采用膜分離或變壓吸附回收氫技術(shù)。

(3)小型合成氨節(jié)能技術(shù)①合成氨生產(chǎn)：推廣中低低變換工藝技術(shù)，淘汰中變或中串低技術(shù)；NHD脫碳工藝技術(shù)；“DDS”及“888”脫硫工藝技術(shù)和精脫硫工藝技術(shù)；醇烴化精制合成氨原料氣技術(shù)；推廣新型ⅢJ-99、JR、NC節(jié)能型氨合成系統(tǒng)。低溫低壓氨合成催化劑，提高氨凈值，降低合成壓力；采用垂直篩板塔型用于傳質(zhì)傳熱過程；推廣鎳基釬焊熱管換熱器；氨合成過程集散控制（DCS）系統(tǒng)及優(yōu)化控制系統(tǒng)。推廣全渣循環(huán)流化床鍋爐；推廣蒸汽自給和“兩水”(冷卻水、污水)閉路循環(huán)技術(shù)。②尿素生產(chǎn)：推廣新型高效尿塔內(nèi)件；合成氨-尿素蒸汽自給技術(shù)；采用雙塔并聯(lián)工藝；采用予分離予蒸餾工藝；全循環(huán)尿素裝置的高壓圈汽提法技術(shù)；采用DL塔板及螺旋板、波紋管及蒸發(fā)式冷凝器等高效傳質(zhì)傳熱設備。③新型催化劑助合成氨業(yè)節(jié)能：使用Amomax210H型預還原催化劑130t，其汽輪機蒸汽耗量每小時節(jié)約5t,縮短還原時間3～4d,節(jié)約還原開車費用約500萬元，整個還原期間不但無稀氨水排放，還能產(chǎn)氨100多噸，增加產(chǎn)值約900萬元；使用Amomax210H預還原催化劑及Amomax210H氧化型催化劑200t，可使日產(chǎn)氨量提高11.9%，平均年增產(chǎn)合成氨39kt,增產(chǎn)尿素63kt。新型氨合成催化劑在國內(nèi)外39家企業(yè)成功應用的效果顯示，該產(chǎn)品對合成氨行業(yè)的節(jié)能減排具有巨大的促進作用。中國石油和化工協(xié)會高度評價了這種新型氨合成催化劑。2、尿素行業(yè)節(jié)能技術(shù)(1)推廣新型高效尿塔內(nèi)件；(2)合成氨-尿素蒸汽自給技術(shù)；(3)采用雙塔并聯(lián)工藝；(4)采用預分離預蒸餾工藝；(5)全循環(huán)尿素裝置的高壓圈汽提法技術(shù)；(6)采用DL塔板及螺旋板、波紋管及蒸發(fā)式冷凝器等高效傳質(zhì)傳熱設備。3、其他環(huán)節(jié)節(jié)能技術(shù)①先進的煤氣化技術(shù)；節(jié)能的脫硫、脫碳技術(shù)②全面推廣兩水零排放和氮肥生產(chǎn)節(jié)電200kWh工程；1.4.2磷肥行業(yè)節(jié)能技術(shù)(1)磷肥行業(yè)節(jié)能目標磷石膏年處理量超過10000kt，磷石膏排放量的22%將被綜合利用；濕法精制磷酸代替熱法磷酸；磷肥行業(yè)基本實現(xiàn)污水零排放；平均噸硫酸回收中壓/低壓蒸汽1t以上；低溫位余熱回收率達到10%；硫鐵礦制酸燒渣深加工綜合利用率達到30%；硫鐵礦制酸和冶煉煙氣制酸全部采用稀酸凈化。(2)節(jié)能技術(shù)積極研發(fā)、推廣磷灰石型磷礦選礦、磷酸二銨聯(lián)產(chǎn)磷酸一銨、磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥、磷石膏制建材、硫鐵礦制酸殘渣深加工綜合利用技術(shù)。1.5黃磷行業(yè)的節(jié)能技術(shù)黃磷是一種高能耗產(chǎn)品，其單位產(chǎn)品能耗限額指標包括綜合能耗、電耗和電爐電耗?，F(xiàn)有黃磷裝置單位產(chǎn)品能耗限額應符合表1-1要求：表1-1黃磷單位產(chǎn)品能耗限額單位產(chǎn)品綜合能耗

tce/t(P)單位產(chǎn)品電耗

kw.h/t(P)單位產(chǎn)品電爐電耗

kw.h/t(P)≤3.60≤14200≤13800注：表中數(shù)值是指配合爐料中P2O5含量為24%時的執(zhí)行標準值，當配合爐料P2O5含量增減時其數(shù)值增減按附錄A方法計算。單位產(chǎn)品電爐電耗為評價值。黃磷裝置單位產(chǎn)品能耗限額先進值應符合表1-2要求：表1-2黃磷單位產(chǎn)品能耗限額先進值單位產(chǎn)品綜合能耗

tce/t(P)單位產(chǎn)品電耗

kw.h/t(P)單位產(chǎn)品電爐電耗

kw.h/t(P)≤3.20≤13400≤13200注：表中目標值是指配合爐料中P2O5含量為24%時的執(zhí)行標準值，當配合爐料P2O5含量增減時其目標值增減按相關(guān)規(guī)定方法計算。新建黃磷裝置單位產(chǎn)品能耗限額先進值應符合表1-3要求：表1-3新建黃磷裝置單位產(chǎn)品能耗限額準入值單位產(chǎn)品綜合能耗

tce/t(P)單位產(chǎn)品電耗

kw.h/t(P)單位產(chǎn)品電爐電耗

kw.h/t(P)≤3.30≤13500≤13200注：表中準入值是指配合爐料中P2O5含量為24%時的執(zhí)行標準值，當配合爐料P2O5含量增減時其準入值增減按附錄A方法計算。黃磷行業(yè)的節(jié)能技術(shù)主要有：(1)針對制磷電爐系統(tǒng)節(jié)能措施。提高電爐系統(tǒng)內(nèi)能量傳遞效率(2)制磷裝置系統(tǒng)節(jié)能。強調(diào)精料入爐，提高原料預處理系統(tǒng)、收磷系統(tǒng)、沖渣系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)的能量利用率。

此外，借鑒南京化學工業(yè)有限公司磷肥廠的節(jié)能措施來分析制磷過程中的節(jié)能技術(shù)。(1)電爐電耗的影響因素及節(jié)能措施在黃磷生產(chǎn)過程中，電爐系統(tǒng)消耗的電能占黃磷綜合能耗的72.86%，故電爐系統(tǒng)的節(jié)能工作是其重點。因此節(jié)能工作包括兩方面：一是如何提高黃磷產(chǎn)量(本文不予討論)；另一方面是如何減少生產(chǎn)過程中各種能量損耗。根據(jù)資料和該廠對制磷電爐熱平衡測試的數(shù)據(jù)(見表1-4)看出，黃磷生產(chǎn)過程中能量傳遞效率(η)和各種損耗(∑△P/P、∑△Q/P)有關(guān)，即能量傳遞效率和變壓器損耗△P1/P、短網(wǎng)損耗△P2/P、爐蓋渦流損耗△P3/P、爐殼熱損耗△Q4/P、爐渣帶走熱損耗△Q6/P、爐氣帶走熱損耗△Q5/P、磷鐵帶走熱損耗△Q7/P、以及爐內(nèi)副反應消耗熱量(△Q9/P)有關(guān)。而這些損耗又和電爐結(jié)構(gòu)及其幾何尺寸、電氣參數(shù)、磷礦化學組成、優(yōu)惠工藝指標控制有關(guān)，因此η值大小代表制磷電爐的生產(chǎn)水平高低。下面就上述各種損耗及相關(guān)的節(jié)能措施進行討論。表1-4

制磷電爐熱平衡測試值數(shù)據(jù)來源熱量消耗(%)△P1/P(變壓器)△P2/P(短網(wǎng))△P3/P(爐蓋)△Q4/P(爐殼)△Q7/P(磷鐵)△Q6/P(爐渣)△Q5/P(爐氣)△Q8/P(其他)(△Q9+Q0)/P(化學反應)南京磷肥廠1.572.312.134.050.229.372.623.5154.25參考文獻1.400.600.206.800.4029.304.101.7055.50參考文獻熱幅射損失27.70-36.004.0-4.3—50.0-54.2①變壓器損耗△P1/P，包括銅損和鐵損。變壓器損耗大小決定于其設計和制造水平(不屬本文討論范圍)，但縱觀我國較早投入運行的磷爐變壓器，總損耗是額定變壓器容量的1.5%-2.0%。若在新建或擴建相同規(guī)模黃磷裝置時，應對變壓器提出低損耗要求，即采用節(jié)能型磷爐變壓器，其總損耗只有原來的一半，全年的節(jié)電量十分可貴。②短網(wǎng)損耗△P2/P，包括銅(鋁)排、軟母線、電極夾持器的損耗。從變壓器二次側(cè)出線端頭到電極的二次母線總稱短網(wǎng)。雖然電爐短網(wǎng)長度不大，但流經(jīng)短網(wǎng)的電流極大，故其損耗大小決定了取自電網(wǎng)的能量最有效地輸入電爐和制磷裝置的效率。從表1-5看出該廠短網(wǎng)損耗為2.31%，遠大于國外的大型電爐0.60%，其原因可從短網(wǎng)形式、結(jié)構(gòu)、材質(zhì)等方面進行分析(見表1-5)。為了找出小型電爐短網(wǎng)損耗大的原因，對電爐短網(wǎng)進行測試，其結(jié)果如表1-6。從表1-6看出，短網(wǎng)損耗主要集中在鋁母排損耗和電極夾持器與電極接觸損耗這兩項。表1-5

短網(wǎng)形式、結(jié)構(gòu)、材質(zhì)比較名

稱小型電爐裝置大型電爐裝置變壓器型式1臺三相變壓器3臺單相變壓器母排型式矩形截面母排(銅或鋁)通水冷卻銅管軟母線軟銅線軟銅片顎板型式2塊半圓形顎板、人工壓緊10塊顎板用液壓壓緊短網(wǎng)形式短網(wǎng)采用爐旁三角形，母排上流過的是相電流，軟母線流過的是線電流短網(wǎng)通過電極接成三角形，短網(wǎng)上流過的是相電流、電極上流過的是線電流評

價三相布置不對稱、短網(wǎng)長度長、爐內(nèi)電極功率分配不均勻三相布置對稱、短網(wǎng)長度短、爐內(nèi)電極間功率分配均勻

表1-6

小型電爐短網(wǎng)各部分損耗(△P2/P，%計)變壓器二次側(cè)引線與鋁母排接觸損耗鋁母排損耗鋁母排和銅母線接觸損耗軟銅母線損耗電極夾持器與電極接觸損耗累計0.040.882.31③爐蓋部分渦流損耗△P3/P，包括爐蓋和電極水封的渦流損耗。為防止爐氣漏出，耐熱混凝土爐蓋外層采用鋼爐蓋并和鋼外殼聯(lián)接，當載有大電流的電極穿過鋼爐蓋時便感應產(chǎn)生渦流，使部分電能轉(zhuǎn)化成熱能散發(fā)而損失。通常大型電爐爐蓋渦流損耗為0.2%，而該廠為2.13%，是前者10倍。為便于分析，須從爐蓋結(jié)構(gòu)和材質(zhì)兩方面進行比較。大型電爐電極通過爐蓋時為避免爐氣逸出，一般采用“干封”結(jié)構(gòu)，爐蓋鋼板采用抗磁不銹鋼，鋼爐蓋分割成4塊，彼此間絕緣，和鋼殼體亦采取絕緣處理，因此鋼爐蓋部分渦流損耗很小。我國中小型電爐的電極通過爐蓋時，為避免爐氣逸出一般采用“水封”結(jié)構(gòu)，水封和鋼爐蓋均采用碳鋼，其損耗實際上包括爐蓋和水封兩部分損耗(見表1-7)。

表1-7

鋼爐蓋各部分損耗(△P3/P，%計)

爐蓋總損耗其中鋼爐蓋損耗其中水封損耗2.130.551.58為了降低中小型電爐爐蓋部分渦流損耗，照搬大型電爐爐蓋結(jié)構(gòu)亦不切實際(因需向爐蓋填料函內(nèi)通入氮氣)，國內(nèi)一般采用三種方法：a）取消鋼爐蓋。此法雖消除了鋼爐蓋渦流損耗，但由于耐熱混凝土爐蓋密封性能差，爐氣容易泄漏，而且在高溫下(電爐生產(chǎn)不正常和電爐開、停爐時)和受力時(電極傾斜或電極折斷事故的處理)爐蓋易損壞，加上仍采用水封，故實際節(jié)能效果不顯著而不易推廣。b）鋼爐蓋仍采用碳鋼，有水冷夾套，但將鋼爐蓋分割成三塊，用不銹鋼焊條進行焊接并形成10mm寬、厚20mm焊縫進行割磁，但效果不佳，測定結(jié)果如下：

碳鋼焊條

不銹鋼焊條

二次電流

6200A

6200A

室內(nèi)溫度

35℃

≈

爐氣溫度

200-230℃

鋼蓋中心點溫度

280-300℃

280c）用抗磁不銹鋼板(1Cr18Ni9Ti)制作爐蓋并取消爐蓋水冷卻夾套。從表1-8看出，爐蓋材質(zhì)改用抗磁不銹鋼后，爐蓋中心點表面溫度從碳鋼爐蓋的280-300℃下降至110℃，渦流損耗從0.55%下降至0.40%，效果尚可。小型電爐爐蓋渦流損耗主要為水封渦流損耗，故電極水封材質(zhì)亦須用抗磁不銹鋼，經(jīng)測定節(jié)能效果明顯(見表表1-8

抗磁不銹鋼爐蓋的節(jié)能效果項目名稱抗磁不銹鋼爐蓋碳鋼爐蓋ⅠⅡⅢ電爐功率/kW2078249430132000二次電流/A6857720079196200室內(nèi)溫度/℃1542535爐氣溫度/℃200200210200-230爐蓋中心表面溫度/℃110128161280-300表1-9

水封材質(zhì)對渦流損耗的的影響材

質(zhì)電爐功率/kW二次電流/A渦流損失/1#1#2#1#2#1#2碳

鋼23003000880086001.75%1.62%抗磁不銹鋼150041006600118000.50%1.07%④電爐爐殼熱損耗△Q4/P，從前述計算討論得知，小型電爐設計時因其電爐內(nèi)徑遠大于電爐熔池直徑，故其內(nèi)壁產(chǎn)生“掛料”，因爐襯結(jié)構(gòu)采用保溫材料，且爐殼采用自然冷卻方式，故其熱損耗低，為1145.95×106J/tP4,在總能耗中僅占4.05%。而大型電爐爐襯結(jié)構(gòu)中沒有采用保溫材料,爐殼采用噴水強制冷卻使其內(nèi)壁產(chǎn)生“掛料”,爐殼熱損耗為2591×106J/tP4,在總能耗中占6.8%,遠大于小型電爐爐殼熱損耗。故對小型電爐而言,爐殼采用噴水強制冷卻是不合適的。上述結(jié)論是在電爐處于正常狀態(tài)下得出,如果對電爐設計不合理或操作不當,爐殼熱損耗就會大幅度增加。例如在電爐輸入功率和內(nèi)徑不變的情況下,電極布置圓直徑選擇過大,造成流向爐壁電流增加,爐壁“掛料”減薄甚至消失。同樣,如果爐料“焦比”選擇過小或I/E值選擇過大,均會造成電爐熔池直徑變大,爐壁掛料減薄甚至消失。以上情況均會使爐壁外殼溫度升高而導致爐殼熱損耗增加。另外電極位置下移,促使爐渣過熱,爐底溫度升高而使熱損耗增加。因此以上情況應盡量避免,做到合理設計,嚴格控制電爐生產(chǎn)時的優(yōu)惠工藝指標。⑤爐氣熱損失△Q5/P。從爐內(nèi)進行熱交換角度考慮,要求爐內(nèi)的爐氣排出量均勻,盡可能把高溫爐氣熱量加以回收,提高電爐熱效率。小型電爐由于流程中沒有設置電除塵器,爐氣溫度一般在250-300℃。受爐氣中磷蒸氣露點限制,爐氣溫度不可能再降低。而大型電爐因爐底功率強度大,爐氣溫度下降梯度小,爐氣溫度高達500℃,故爐氣帶走的熱量大于小型電爐。但這并非絕對,如果爐料中細粉過多、水分過高,造成爐內(nèi)料層結(jié)拱,實際料層厚度變薄,爐氣與爐料進行熱交換不充分。如果爐料“焦比”或二次電壓選擇過高,使反應區(qū)上移、料層相對變薄,爐氣與爐料進行熱交換不充分。以上情況造成爐氣出口溫度升高,甚至達到500-900℃,這樣既惡化電爐操作,又造成了隨爐氣帶出的熱損失增加。為此必須加強對磷礦等原料預處理,⑥爐渣帶走的熱損失△Q6/P在大型電爐和小型電爐中它們所占的比例較接近。影響爐渣熱損耗大小的因素是爐渣量和爐渣溫度,因此應選擇合適的磷礦(P2O5含量不能太低,CaO含量不宜過高,SiO2含量適宜)以減少爐渣量。同時避免爐渣酸度指標控制過低或過高,以免造成爐渣熔點升高,還應避免爐料“焦比”和二次電壓選擇過低,造成電極位置偏低,使爐渣溫度過高,隨爐渣帶走熱損失增加。⑦磷鐵帶走的熱損失△Q7/P。隨熔融磷鐵帶走熱損失約為0.2%-0.4%,一般不易為人們所重視。事實上,由磷鐵造成能量損失包括兩部分：一部分為熔融磷鐵帶走熱損失,影響其損耗大小的因素是磷鐵生成量和熔融磷鐵溫度；另一部分為因化學反應生成磷鐵而消耗能量,此外還造成磷的損失。根據(jù)計算,每生成一噸元素磷,因生成磷鐵而消耗能量折電耗108kW·h,占電耗0.78%,再加上0.2%,因此,生成磷鐵而造成的能耗約占電耗的1%,再考慮損失磷37.13kg,換算成電耗,兩者相加占電耗比例為4.49%,因此其損耗決不能忽視。如果再加上選擇磷礦不當或電爐工藝指標控制不當則造成能耗損失更大,必須重視因磷鐵而造成的能量損失。(2)磷鐵生成量多少決定下述因素。①磷礦品位(P2O5)。磷的回收率隨磷礦品位降低而降低,因此磷礦品位越低,則生產(chǎn)每噸磷所需磷礦量越多。為便于計算,假設磷的回收率和磷礦中Fe2O3含量(1.5%)不變,由磷礦帶入電爐的Fe2O3總量隨磷礦品位降低而增加(見表1-10),如果考慮磷的回收率影響,則由磷礦帶入的Fe2O3量遠大于表1-10中數(shù)值,帶入Fe2O3量越多自然生成磷鐵量就越多。故在生產(chǎn)時選用的磷礦品位不宜過低。表1-10

隨磷礦帶入電爐的Fe2O3量(tP4計)名稱磷礦中w(Fe2O3)/137%35%30%25%20%磷礦量/t6.747.138.319.9812.47帶入Fe2O3量/kg101107124.7149.7187.65②磷礦中Fe2O3含量。磷礦中Fe2O3含量和礦種及礦點有關(guān),Fe2O3越高則隨磷礦帶入的Fe2O3就越多,自然生成磷鐵量就增加。第二節(jié)、部分通用化工節(jié)能設備2.1鍋爐節(jié)能（參見煤炭行業(yè)和電力行業(yè)）2.2風機泵類智能控制節(jié)電裝置節(jié)電原理：風機水泵類負載多是根據(jù)最大負荷工作需用量來選型,實際應用中大部分時間并非工作于滿負荷狀態(tài),而且經(jīng)常使用擋板、風門、回流閥或開/停機時間來調(diào)節(jié)風量或流量,因此大量的電能消耗在擋風板和閥門上。而頻繁開機又會導致沖擊電流較大,增加設備磨損,減少設備壽命。作為變轉(zhuǎn)矩負載的風機水泵,其轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比,其功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比,通過在不同的負荷情況下自動改變電機的轉(zhuǎn)速來滿足負荷的需要,從而達到節(jié)能的目的。風機水泵都是控制流量的,其流量將隨生產(chǎn)需要而變化,即其工作點在不同情況下是不一樣的,如何在不同的工作點進行不同的調(diào)節(jié),是節(jié)電的一個關(guān)鍵。

2.3電機節(jié)電器2.3.1節(jié)電器的基本原理通過對電機的負荷及自感電勢的檢測,自動控制電機的供給電壓及電壓相位,使電機在運行中跟據(jù)負載的波動不斷地處在調(diào)功調(diào)相運行,同時將部分無功功率釋放轉(zhuǎn)換為有功,使電機的功耗始終處在最低狀態(tài),可使電機在達到節(jié)能目的的同時對生產(chǎn)效率沒有任何影響。這也區(qū)別于其它電機節(jié)電產(chǎn)品在節(jié)電的同時也降低了生產(chǎn)效率(如變頻器、相控節(jié)電器等)。具體如下圖：

2.3.2節(jié)電器的性能參數(shù)(1)節(jié)電器的外型圖(2)技術(shù)參數(shù)

a.設備類型：單/三相,可獨立使用；b.正常工作相電壓電壓范圍：160~250V,節(jié)電要求市電相電壓205V以上；c.輸入頻率：50Hz；d.輸出電壓：自動檢測穩(wěn)定(可調(diào)整)；e.環(huán)境溫度：-25℃--60

(3)產(chǎn)品特點

a.高節(jié)電率；b.性能穩(wěn)定、無干擾、對生產(chǎn)效率沒有任何影響；c.節(jié)能自動穩(wěn)壓；d.故障自動旁路；e.防雷保護,保護用電設備；f.專業(yè)型設計,設備持久耐用；g.投資回收期短。2.3.3節(jié)電器所應用的設備節(jié)電器主要應用于啟動后穩(wěn)定低負荷或波動負荷運行的電機,對穩(wěn)定負荷率大于80%以上的電機無節(jié)電效率。

(1)應用于主要如下電機：

風機水泵、注塑機、車床、磨床、沖床、銑床、電鉆、電焊機、工業(yè)洗衣機、液壓機、破碎機、石材切割機、螺桿式空壓機、擠塑機、擠壓機、壓鑄機、電鋸、及其它波動負載或低負荷穩(wěn)定性負載的電機設備；

(2)也可應用于各種電加熱設備；

(3)負荷率計算：電機運行電流/電機額定電流×100%=負荷率2.4密閉式高溫凝結(jié)水回收系統(tǒng)(1)節(jié)能原理：完善的密閉式高溫凝結(jié)水回收系統(tǒng),其技術(shù)措施是取消減溫減壓器、取消低壓蒸汽輸送管、詳盡調(diào)查用汽設備熱負荷、更換先進疏水閥、平衡回收管網(wǎng)壓力、增設蒸汽噴射熱泵和GY凝結(jié)水回收裝置。高壓用汽設備經(jīng)疏水閥出來的凝結(jié)水,依然具有較高品位的熱能,可在其回收管網(wǎng)增設閃蒸系統(tǒng),產(chǎn)生的較低品位的二次蒸汽盡量滿足其它用汽設備的要求。中壓用汽設備可在其回收管網(wǎng)增設噴射熱泵增壓系統(tǒng),用高壓蒸汽抽吸低壓閃蒸汽,混合形成能夠滿足工藝要求的工作蒸汽,供低壓蒸汽用戶使用,實現(xiàn)蒸汽能源的梯級利用,對疏水更有利。低壓用汽設備凝結(jié)水回收必須增設GY凝結(jié)水回收器,壓力較高的凝結(jié)水進入回收器,由于壓力驟降,發(fā)生閃蒸,生成壓力較低的凝結(jié)水和閃蒸汽。凝結(jié)水匯集于回收器下部,閃蒸汽聚集于回收器上部。凝結(jié)水經(jīng)水泵防汽蝕裝置進入凝結(jié)水泵,加壓后進入射水抽氣器,引射聚集于回收器上部的閃蒸汽。在射水抽氣器內(nèi),汽水混合,壓力升高,閃蒸汽冷凝,放出冷凝熱加熱水泵送出的凝結(jié)水,使閃蒸汽放出的冷凝熱得以回收。加熱的凝結(jié)水進入除氧器,與軟化水混合共同除氧后,由除氧給水泵送入鍋爐,至此高溫凝結(jié)水的余熱資源得到充分回收循環(huán)利用。至此,高中低壓用熱(蒸汽)設備派出的凝結(jié)水得以完全回收利用,實現(xiàn)了鍋爐輸送蒸汽－高壓用汽設備－低壓用汽設備－疏水管網(wǎng)－GY凝結(jié)水回收裝置－除氧器或鍋爐的蒸汽凝結(jié)水回收循環(huán)系統(tǒng),取消了低壓蒸汽輸送管網(wǎng),使蒸汽能源得以完善的梯級利用,能源利用效率得以極大提高。(2)性能特點：高效節(jié)能、減排環(huán)保：本系統(tǒng)采用先進的疏水閥、蒸汽噴射熱泵、凝結(jié)水回收器等,使高壓蒸汽得到合理的提及利用,解決了號稱“泵癌”的高溫水氣蝕問題,使得高溫凝結(jié)水和高能二次汽得以完全低位閉式回收,提高鍋爐給水溫度和凝結(jié)水回收率,節(jié)約鍋爐燃料15％～30％和純凈的軟化除氧水,減少溫室氣體排放,結(jié)束二次汽到處冒的現(xiàn)象,改善廠容廠貌。機電一體、自動控制：GY凝結(jié)水回收器上部為罐體,下部為電機泵,結(jié)構(gòu)緊湊,占地面積小,安裝方便；采用液位、壓力信號自動控制泵的啟停,雙泵自動切換運行,內(nèi)部壓力自動調(diào)節(jié),非正常液位、壓力自動報警、自動動作,安全可靠,智能化運行。若工廠有壓縮空氣源,則可取消電機泵,無需電源,改由壓縮空氣輸送凝結(jié)水,滿足工廠防爆的特殊要求。減輕腐蝕、延長壽命：GY凝結(jié)水回收器是一個高于大氣壓的密閉系統(tǒng),可防止氧氣滲入,減少氧腐蝕,延長鍋爐、用熱設備和管路的使用壽命,并且還減輕除氧器負擔,可適當提高疏水閥背壓,減小疏水閥前后壓差,減少啟動次數(shù),減少閃蒸汽損失,疏水細水長流,延長疏水閥壽命。

(3)節(jié)能效益：回收高溫凝結(jié)水熱能的價值,提高系統(tǒng)熱能利用率15％～30％。消除疏水閥漏汽和閃蒸汽損失的價值,閃蒸水量約占凝結(jié)水量的15％左右,熱量占40％左右。回收凝結(jié)水本身軟水的價值,確保凝結(jié)水回收率達到95％以上。確保設備投資回收期絕對不超過1年,經(jīng)濟效益和社會效益非?？捎^。2.5化驗室節(jié)能設備化工行業(yè)的化驗室對于化工生產(chǎn)來說是至關(guān)重要的,而且其日常電能消耗對于產(chǎn)品生產(chǎn)而言似乎是微不足道的,但是節(jié)能得從點點滴滴做起。通?；炇易畲蟮暮碾娫O備多半是馬弗爐。當前陶瓷纖維馬弗爐現(xiàn)在最好的節(jié)能爐型,這是由于陶瓷纖維質(zhì)地松軟保溫性能良好,與傳統(tǒng)的耐火材料馬弗爐相比爐體所配置的電功率大幅下降,而且爐子升溫速度很快,供電線路的維護保養(yǎng)也顯得方便,省電省時省工,使用起來很稱心。此外,與傳統(tǒng)的耐火材料馬弗爐相比不僅節(jié)能而且重量輕了許多,搬動安裝十分方便。該系列產(chǎn)品按使用溫度來劃分,從1000℃開始,最高使用溫度可達1700第三節(jié)、化工行業(yè)減排技術(shù)3.1氯堿行業(yè)減排技術(shù)氯堿裝置生產(chǎn)出燒堿、氯氣的同時,副產(chǎn)出一定數(shù)量的鹽酸、氫氣等,同時產(chǎn)生大量的鹽泥、廢水、氯氣等。3.1.1鹽泥的回收利用技術(shù)采用分別提取有使用價值的組分方法來處理鹽泥,從鹽泥中分別提取硫酸鋇、碳酸鈣、氫氧化鎂等,硫酸鋇主要用于涂料、油墨、顏料、橡膠和橡膠塑料工業(yè)；碳酸鈣主要用于建材或者橡膠、涂料、造紙等行業(yè)用填充劑；氫氧化鎂是一種無機環(huán)保高效的塑料阻燃劑；有的企業(yè)還從鹽泥中提取七水硫酸鎂等。3.1.2廢水的循環(huán)利用技術(shù)廢水來源有3類：第一類是數(shù)量較大的樹脂再生、中和工序廢水；第二類是各類機泵的冷卻水；第三類是各類沖洗水。實現(xiàn)氯堿生產(chǎn)中廢水零排放的參考措施：(1)離子膜廢水處理①高純水再生廢水處理高純水再生廢水處理工藝流程示意圖

②螯合樹脂塔再生廢水螯合樹脂塔再生時的返洗鹽水全部進入儲槽,用泵輸送至化鹽工序玻璃鋼儲槽中和回收,可在兩只玻璃鋼儲槽中用中和循環(huán)泵進行處理,一只儲槽進料或出料時另一只循環(huán)中和,交替使用。循環(huán)中和合格后的鹽水再用泵輸送至淡鹽水或堿鹽水儲槽中作隔膜或離子膜化鹽用。③機泵冷卻水離子膜的所有機泵冷卻水均集中在離子膜氫冷塔水池中,再用泵打至涼水塔熱水池作補充水用。(2)化鹽廢水處理化鹽所有的機泵冷卻水均集中在隔膜氫冷塔水池中,用泵打至蒸發(fā)涼水塔水池作補充水。(3)電解廢水處理①電解的氫冷卻水與氯氫處理合用涼水塔,實現(xiàn)閉路循環(huán)使用。②吸附?jīng)_洗陰極箱的廢水,經(jīng)過濾器將石棉絨過濾,清水打至化鹽做工業(yè)用水。(4)蒸發(fā)廢水處理①蒸發(fā)機泵冷卻水均實行回收閉路循環(huán)。②洗效水全部集中用做清洗班產(chǎn)量儲槽、拼堿槽。③避免蒸發(fā)因跑、冒、滴、漏嚴重的現(xiàn)象,杜絕地面沖洗水,從源頭抓起,做到大漏不過天,小漏不過班,及時消除。(5)氯氫廢水處理氯氫用氯泵螺旋板換熱器、氫泵螺旋板換熱器、河水鈦冷的冷卻水可與電解合用涼水塔閉路循環(huán)使用。(6)氯化氫廢水處理氯化氫用石墨冷卻器30m2降膜吸收器20m(7)液氯廢水處理液氯用氟機,高、低壓機的缸蓋冷卻水,全部集中至地池,用泵回至液氯的涼水塔,實現(xiàn)閉路循環(huán)。3.2電石行業(yè)減排技術(shù)3.2.1電石爐氣綜合利用技術(shù)電石爐主要有三種：開放式、內(nèi)燃式(半密閉式)以及密閉式開放式電石爐在生產(chǎn)中煙氣直接排放,污染嚴重,能耗高,操作條件惡劣,目前國家已明令淘汰。內(nèi)燃式電石爐在爐頂上加了煙罩,生產(chǎn)中產(chǎn)生的大量CO在爐內(nèi)燃燒后排放,操作環(huán)境有所改善,但綜合能耗高,環(huán)境污染問題仍然存在,為國家限制發(fā)展的工藝。由于各方面的原因,目前占產(chǎn)量98%以上的電石是在這種爐型中生產(chǎn)的。密閉式電石爐適用于大容量爐型,爐氣從爐內(nèi)引出后可實現(xiàn)綜合利用,既降低了冶煉能耗,又減少了能源的巨大浪費,同時大幅度減少了煙氣直接排放,有利于環(huán)境保護。但是由于投資、技術(shù)和安全的原因,目前在我國還處于起步和摸索階段。減少爐氣污染物排放量的一個根本措施就是改用密閉式電石爐,減少污染物排放的同時實現(xiàn)了污染物的綜合利用。爐氣主要成分為CO,隨著碳——化工技術(shù)的發(fā)展,特別是甲醇羰基化技術(shù)在工業(yè)上實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn),為電石爐氣化工提供了工業(yè)化技術(shù)基礎(chǔ)。下表為CO氣體通?？珊铣傻幕衔?、合成途徑及其產(chǎn)品常規(guī)應用的情況：

表1-11

CO合成產(chǎn)品系列表品名主要化學反應式生產(chǎn)能力/萬t最小規(guī)模及配套/萬t用途及其他全球國內(nèi)規(guī)模配套甲酸HCOOH(1)

CO+CH3OH—HCOOCH3(2)

HCOOCH3+H2O—HCOOH+CH3OH802023.5用于皮革加工、橡膠冷聚劑、紡織媒染劑、食品消毒保藏劑、醫(yī)藥農(nóng)藥原料、增塑劑、飼料的儲藏防毒劑乙酸CH3COOHCO+CH3OH—CH3COOH9501501018化工、醫(yī)藥、紡織、輕工、食品等行業(yè)不可缺少的重要原材料乙二酸(COOH)2(1)

2CH3ONO+2CO—(COOCH3)2+2NO(2)

(COOCH3)2+2H2O—(COOH)2+2CH3OH

制造抗菌素和水汽等藥物的重要原料。工業(yè)上用作漂白劑和除銹劑丙烯酸CH2CHCOOHCO+C2H2+H2O—CH2CHCOOH

甲醇CH3OH3CO+2H2O—CH3OH+2CO240006003090作為液體燃料的原材有廣闊前景,作為化工原料生產(chǎn)甲醛、醋酸、甲酯、甲胺、烯烴、聚乙烯醇,用于醫(yī)藥、農(nóng)藥、塑料和合成纖維乙二醇(CH2OH)22CO+3H2—HOCH2CH2OH

主要用于生產(chǎn)聚酯產(chǎn)品和防凍劑丁醇CH3CH2CH2CH2OHCO+2H2+CH3CHCH2—CH3CH2CH2CH2OH120255

用于生產(chǎn)溶劑、涂料、香料、增塑劑、塑料、纖維素甲酸甲酯HCOOCH3CO+CH3OH—HCOOCH3100200.51.2用于合成革占30%,農(nóng)藥占26%,醫(yī)藥占25%,丙烯腈占10%,其他占9%碳酸二甲酯（DMC）(CH3CO)2O

CO+2CH3OH+1/2O2—(CH3O)2CO+H2O40211稱為綠色化工產(chǎn)品,用于生產(chǎn)溶劑、食品添加劑、樹脂、染料、農(nóng)藥、表面活性劑和汽油添加劑乙酐（醋酐）(CH3CO)2O2CO+2CH3OH—(CH3CO)2O+H2O2301011.8

用于生產(chǎn)醋酸纖維素及醫(yī)藥、染料、香料和農(nóng)藥等行業(yè)醋酸乙烯(VAc）CH3COOCHCH2(1)

2CO+2CH3OH+H2—CH3COOCHCH2+2H2O(2)

C2H2+CH3COOH—CH3COOCHCH260011058用于生產(chǎn)涂料、膠黏劑、維尼綸

甲酰胺HCONH2CO+NH3—HCONH225

合成醫(yī)藥、香料、染料等的原料；也可作為溶劑用于合成纖維的抽絲、塑料加工、木質(zhì)酪素墨水的生產(chǎn)等；還用作紙張的處理劑,石油鉆井及建筑業(yè)的促凝劑；鑄造業(yè)的滲碳滲氮劑、動物膠的軟化劑及有機合成的極性溶劑等；被用于DNA變性和毛細管電泳系統(tǒng)中電動注射劑。光氣COCl2CO+Cl2—COCl2

0.50.4用于生產(chǎn)農(nóng)藥、碳酸二甲酯等合成胺（NH3）CO+H2O—CO2+H2,

3H2+N2—2NH314000450030120

廢料及含氮化合物

礦熱爐除了生產(chǎn)電石外,還可用于生產(chǎn)鐵合金、工業(yè)硅、黃磷、剛玉等。其反應機理都是利用碳作還原劑進行氧化還原反應而得到不同的產(chǎn)品,因此爐氣化學成分都是以CO為主的可燃氣體。我國每年的鐵合金產(chǎn)量大約450萬噸,工業(yè)硅產(chǎn)量70萬噸,黃磷也達數(shù)十萬噸,其爐氣排放量大約是電石爐氣的2倍。如果將電石爐氣化學利用的成功范例推廣到整個礦熱爐產(chǎn)業(yè),將對整個國民經(jīng)濟能源節(jié)約、資源利用、環(huán)境保護有著重大貢獻。3.2.2電石渣的綜合利用技術(shù)(1)生產(chǎn)普通水泥生產(chǎn)水泥是電石渣綜合利用的重要途徑,與石灰石相比,電石渣的分解熱低、鈣含量高,單位熟料燒成熱耗下降約1/3。每生產(chǎn)1t熟料可節(jié)約1.28t優(yōu)質(zhì)石灰石,同時少向大氣中排放0.57tCO2。同時電石渣的摻入有利于低品位石灰石礦的利用。目前利用電石渣生產(chǎn)水泥的主要工藝有如下幾種：①機立窯工藝②傳統(tǒng)濕法窯工藝③帶壓濾的濕法窯工藝④濕磨干燒工藝⑤新型干法生產(chǎn)工藝近年來,新型干法生產(chǎn)工藝也開始出現(xiàn)在電石渣制水泥項目上,一般電石渣摻入質(zhì)量分數(shù)在15%以下。安徽皖維高新材料股份有限公司的2#1kt/d熟料“干磨干燒”新型干法窯生產(chǎn)線,電石渣摻入質(zhì)量分數(shù)10%-13%,燒成熱耗,3410kj/kg平均熟料電耗3kWh/t,2005年8月淄博寶生環(huán)保建材有限公司的“干磨干燒”電石渣制水泥生產(chǎn)線投產(chǎn),熟料熱耗≤3181kj/kg,電石渣摻入質(zhì)量分數(shù)達50%以上。水泥生產(chǎn)工藝、規(guī)模的選擇,應綜合考慮電石渣的化學成分及處理量、當?shù)厮嗍袌黾爱a(chǎn)能分布、能源價格等情況,分析企業(yè)的實際情況,以消化處理電石渣為宗旨,選擇最適合的路線,不要盲目追求技術(shù)的先進性。(2)生產(chǎn)建筑材料①直接作為石灰使用②配制廢渣砂漿和生產(chǎn)砌筑水泥③生產(chǎn)新型環(huán)保建筑材料④生產(chǎn)微晶玉石等裝潢用建材⑤生產(chǎn)涂料⑥用于玻璃生產(chǎn)(3)替代石灰和碳酸鈣等用作化工原料①純堿蒸氨聯(lián)產(chǎn)氯化鈣②用于氯堿及其后續(xù)產(chǎn)品生產(chǎn)③生產(chǎn)環(huán)氧丙烷等產(chǎn)品時用作皂化劑④生產(chǎn)氯酸鉀⑤生產(chǎn)草酸及甲酸鈣⑥生產(chǎn)碳酸鈣或用做PVC和橡膠填充料⑦用于生產(chǎn)電石(4)用于三廢處理①將電石渣用于三廢處理可減少“三廢”排放、降低治理費用,目前應用較多的有酸性廢水治理②含氟廢水治理、含磷廢水治理和煤泥水處理等③處理酸性廢水和重金屬離子④治理礦山固體廢渣、廢水⑤處理含氟、磷、砷和重金屬離子廢水等⑥用于煤炭燃燒中固硫及煙氣脫硫(5)用作選礦調(diào)整劑和燒結(jié)礦配料等浙江巨化化工礦業(yè)有限公司周祥良等用電石渣代替石灰作調(diào)整劑試生產(chǎn),效果與石灰相比并沒有明顯的差異。新疆鋼鐵公司用電石渣調(diào)節(jié)浮選作業(yè)pH值,試驗表明技術(shù)可行,經(jīng)濟合理。昆明鋼鐵集團有限責任公司使用電石渣代替燒結(jié)礦配料,提高了燒結(jié)機的生產(chǎn)效率,降低了能耗和成本。電石渣的綜合利用應因地制宜,選取適合本地本廠的處理工藝,在保證社會效益的前提下取得一定的經(jīng)濟效益,建議如下：①在電石渣的綜合利用中應推行聯(lián)合治理、綜合利用的觀念,與電廠、礦山、建材等企業(yè)聯(lián)合,創(chuàng)建如電石渣-納米碳酸鈣-管用PVC專用料、電石渣-純堿蒸氨-氯化鈣等循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)鏈,實現(xiàn)聯(lián)合生產(chǎn)。建立電石渣-粉煤灰、電石渣-煙氣脫硫等聯(lián)合治理模式,達到電石渣資源化、無害化利用的目的。②在電石渣處理過程中,時常需要將電石渣濕料烘干,應盡可能地利用生產(chǎn)中的廢熱,最大限度地降低治理成本。③對于電石渣產(chǎn)生量較少的企業(yè)(10kt/a以下),可以選擇生產(chǎn)碳酸鈣等精細化工產(chǎn)品、涂料、瓷磚等工藝處理電石渣,保證經(jīng)濟效益；對于電石渣產(chǎn)生量中等的企業(yè)(100kt/a以下),可以選擇生產(chǎn)新型建材等產(chǎn)品,降低投資；對于電石渣產(chǎn)生量大的企業(yè)(100kt/a以上),生產(chǎn)水泥是較好的處理方式,在水泥生產(chǎn)工藝選擇時,應對電石渣的組分、本地水泥市場、能源價格等進行必要的調(diào)研,并與水泥行業(yè)政策相結(jié)合,確定真正適合的工藝,避免求新求大的弊端。3.3橡膠行業(yè)減排技術(shù)3.3.1橡膠助劑減排技術(shù)(1)選擇較為先進的生產(chǎn)工藝為H2O2氧化工藝,該氧化劑屬于較為清潔的能源,由于其反應的最終產(chǎn)物是水,因此在生產(chǎn)過程中可以避免鹽分富集問題,不但避免了氯氣氧化劑的風險,同時有效減少了生產(chǎn)廢水中的鹽分,有利于末端廢水處理。而且H2O2不屬于致癌物質(zhì),對環(huán)境及操作工人健康均較為有利。(2)采用高壓反應代替常壓反應橡膠助劑生產(chǎn)一般屬于有機縮合或氧化反應,增加壓力有利于反應的進行,因此采用高壓法替代常壓生產(chǎn)可以提高反應生成率,企業(yè)在生產(chǎn)過程中盡量選用耐壓設備,采用高壓法進行生產(chǎn)。提高生產(chǎn)效率的同時,也減少了污染物的排放量。(3)生產(chǎn)廢水綜合利用措施橡膠助劑生產(chǎn)一般分為生產(chǎn)過程和凈化過程兩個階段,即先通過反應合成相應的產(chǎn)品,經(jīng)過離心分離甩出其中的廢液,再進行水洗洗去其中的雜質(zhì)從而得到成品。因此在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生脫水母液和水洗廢水兩部分廢水,其中脫水母液水量較小,但污染物負荷非常高,占總污染物產(chǎn)生量的90%左右,水洗廢水產(chǎn)生量較大,但污染物濃度也相對較低。為了進一步降低終端廢水的水質(zhì),應對脫水母液進行預處理,同時變換水洗工藝,將生產(chǎn)廢水盡量回收利用。主要包括以下兩個方面：①在工藝中增加脫水母液蒸餾裝置。脫水母液中污染物濃度較高,其中主要成分為沒有參與反應的原料或中間產(chǎn)品等,因此在工藝過程中增設蒸餾裝置,對該部分廢水進行蒸餾,蒸餾出的原料可以回用于生產(chǎn),從而降低了脫水母液的污染物濃度,減輕污染負荷,降低終端水的處理難度。②采用循環(huán)套用的水洗工藝進行水洗除雜橡膠助劑產(chǎn)品需要大量的水進行多段水洗,為了減少水洗廢水產(chǎn)生量,企業(yè)可以將最后一段清洗采用新鮮水進行,而前段清洗廢水采用其后一段清洗水進行清洗,這樣進行循環(huán)水的套用,既可以保證產(chǎn)品的品質(zhì),同時也減少了新鮮水用量。終端污水的深度處理回用橡膠助劑的基礎(chǔ)產(chǎn)品M、DM等是我國橡膠助劑的主要產(chǎn)品之一,其產(chǎn)量在國際橡膠助劑品種中也占有很大的比例,國內(nèi)助劑企業(yè)大部分都以生產(chǎn)M和DM為主,因此控制其用水和排水量可有效減少該行業(yè)的污水排放量。該產(chǎn)品最大的用水工段為變化工段,該工段用水的水質(zhì)要求很低,但是水量很大,一般約40～60m3/t產(chǎn)品。因此可以考慮對全廠終端污水進行深度處理后回用。河南蔚林化工有限公司建設了一套砂濾+保安過濾的處理裝置對終端污水進行處理,處理后的廢水完全滿足M變化工段的用水需求,該措施使企業(yè)的廢水量消減近40%,有效減少了生產(chǎn)成本。

(4)蒸汽冷凝水的回用橡膠助劑生產(chǎn)各氧化及縮合工段需要采用蒸汽進行加熱,主要采用間接加熱的方式。由于蒸汽不和物料直接接觸,因此企業(yè)可以設專用管道將蒸汽冷凝水回收,此措施可以大大減少工程廢水的排放量,降低了終端廢水處理負荷。同樣也是清潔生產(chǎn)的重要一環(huán)。在助劑生產(chǎn)過程中,產(chǎn)生的廢水種類繁多,處理難度較大。實現(xiàn)“清污分流、污污分流”,針對不同工藝采取相應的預處理措施,可以有效的降低末端處理的難度,保證廢水達標排放,降低污染負荷。3.3.2廢橡膠生產(chǎn)中的減排技術(shù)(1)由江西國燕橡膠有限公司開發(fā)研制的環(huán)保凈化裝置,已從本世紀初僅對脫硫工藝尾氣進行達標排放治理,擴大到粉碎車間空氣凈化治理和再生橡膠后加工工序,對無組織排放的揮發(fā)性氣體集中凈化。既可使斜交輪胎粉碎過程中飛揚纖毛得到收集利用,又可使粉碎篩床和上料機的物料纖維含量降低,粉碎效率提高6%～12%。再生橡膠后加工車間的無組織排放氣體是在捏煉、精煉機高達90℃的高溫剪切作用下產(chǎn)生的,氣體組分主要為再生軟化劑中存在的低分子量揮發(fā)份,如含氧基因的單環(huán)芳烴和橡膠分子的二聚體、三聚體。此類物質(zhì)分子量小于500,極易與環(huán)境中相鄰物質(zhì)親合,吸附于操作工的衣服纖維中和皮膚表面,或吸附于由堿性無機組成的內(nèi)墻表面。造成墻體變黃發(fā)黑,臭味揮之不去。由國燕提供的高效收集焚燒凈化裝置,徹底解決車間內(nèi)無組織排放問題。低分子有機物經(jīng)過集中收集送進焚燒爐燃燒,可降低蒸汽鍋爐煤耗,燃燒后的有機分子分解為CO2+H2(2)昆明鳳凰橡膠有限公司使用的生化法脫硫工藝尾氣凈化技術(shù)。(3)福建環(huán)科橡膠有限公司最新改進的生化物理復合環(huán)保凈化裝置。3.4化肥行業(yè)減排技術(shù)化肥工業(yè)排放物主要有：合成氨生產(chǎn)中固定層間歇氣化的造氣吹風氣、脫碳放空氣、氨氮廢水、硫酸尾氣、硫鐵礦渣、鍋爐煙氣,濕法磷酸生產(chǎn)排放的磷石膏、含氟尾氣等以及鉀肥生產(chǎn)排放的含鹽鹵水等。3.4.1氮肥工業(yè)減排

(1)劣質(zhì)煤、高硫煤加壓氣化等新型煤氣化技術(shù)；(2)高效率、大型化脫硫脫碳、變換、氣體精制、氨合成和新型催化劑等先進凈化和合成技術(shù)；(3)利用造氣爐渣、煤末、吹風氣等資源,采用循環(huán)流化床鍋爐,實現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)；(4)鼓勵提高鍋爐壓力等級,開展能源梯級利用；(5)開發(fā)和推廣大型合成氨、尿素國產(chǎn)化技術(shù)及裝備等。

3.4.2磷肥工業(yè)減排(1)重點開發(fā)和推廣中低品位磷礦制酸技術(shù)；(2)磷礦伴生資源綜合利用技術(shù)；(3)窯法磷酸生產(chǎn)技術(shù)；(4)磷酸分級利用技術(shù)；(5)大型硫酸、磷酸、磷銨裝置國產(chǎn)化技術(shù)和裝備；(6)氟回收和高附加值氟產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)；(7)硫鐵礦鐵資源回收利用技術(shù)；(8)含硫廢棄物回收制酸技術(shù),包括低濃度煙氣回收制酸、磷石膏制酸等；(9)硫酸余熱利用技術(shù)等。3.4.3鉀肥工業(yè)減排(1)重點研發(fā)鉀礦伴生資源綜合利用技術(shù)；(2)鹽湖鹵水直接提取硫酸鉀技術(shù)；(3)難溶性鉀資源利用技術(shù)；(4)硝酸鉀生產(chǎn)