能源管理體系在化肥行業中執行得越來越嚴謹、細致，節能降耗日趨常態化，各企業都在努力挖掘系統內的潛能并對其進行充分利用。目前，河南心連心化肥有限公司對氨合成系統加氨與放氨這兩個過程中的部分冷量進行了回收，降低了氨合成系統的氨冷加氨溫度，從而降低冰機的電耗，同時提高氨庫液氨的溫度，降低尿素系統的蒸汽單耗。以下就技改情況進行介紹和總結。
1.改造前系統狀況
改造前，合成系統僅通過冷交回收氨冷器出口循環氣（經過氨分離器分離出液氨后）的冷量，但沒有回收氨分離器排出的0 ℃以下甚至-10 ℃以下液氨的冷量以及冷交底部排出的0 ℃以上、6 ℃以下液氨的冷量，這些冷量都白白損失了。而加入合成氨冷器的液氨是來自冰機系統氨槽內35 ℃左右的“熱”液氨，其溫度明顯高于合成系統排出的液氨的溫度，且合成系統排出的“冷”液氨與冰機系統的“熱”液氨均在合成系統內。為此，決定進行液氨冷量回收技改。
2.改造后系統流程簡述
（1）低溫液氨、冷液氨流程。合成系統氨分離器排出的-10 ℃液氨和冷交底部排出的1～6 ℃（冬/夏）“冷”液氨去液氨冷交換器的殼程，與來自冰機系統走液氨冷交換器管程的35 ℃左右的“熱”液氨逆流進行冷量交換；液氨冷交換器殼程出口的混合液氨去氨庫液氨球罐。
（2）冰機系統液氨流程。氨冷凝器出口的液氨入冰機系統氨槽，之后氨槽內35 ℃左右的“熱”液氨去氨氨換熱器（即液氨冷交換器）的管程，與氨氨換熱器殼程內的低溫液氨（合成系統排放的“冷”液氨）逆流進行冷量交換；液氨冷交換器管程出口溫度降低的液氨經手動調節閥去合成氨冷器冷卻循環。
（3）弛放氣流程。當合成放氨排出的“冷”液氨與冰機系統的“熱”液氨換熱溫度升高后進入液氨球罐，其產生的弛放氣也會增加，液氨球罐的弛放氣去凈氨崗位用脫鹽水吸收其中的氨氣，由此會導致凈氨崗位氨水產量增加。
3.改造效果
改造后液氨冷交換器工藝參數（以7月份微機上顯示的工藝數據為準）：“熱”液氨進口溫度30 ℃、出口溫度12 ℃，“熱”液氨流量9 t/h；“冷”液氨進口溫度5 ℃、出口溫度12 ℃，“冷”液氨流量25 t/h�？梢�，“熱”液氨降溫18 ℃左右，“冷”液氨升溫7 ℃左右。
實際生產中，合成系統氨冷加氨的閥位由40%關到17%左右，合成系統加氨量明顯減少，同時冷凍冰機由開2臺大冰機減至一大一小2臺冰機；氨氨換熱器投運后，放氨壓力升高0.06 MPa，放氨溫度升高7.3 ℃，合成系統氨水班產量為17～19 t，較之前每班增加約5 t。
4.效益分析
（1）設備投資。液氨冷交換器1臺，總換熱面積40 m2，購置費用4.36萬元；設備配管、前后配閥門（6個）、防腐保溫及安裝費用約5.85萬元�？偼顿Y4.36+5.85=10.21萬元。
（2）回收液氨冷量經濟效益核算（據實際生產數據計算經濟效益）。改造后液氨冷交換器冷、熱液氨進出口溫度及流量數據如前所述。
①對冰機系統的影響。取熱流體的平均溫度21 ℃，可得其比熱容為4.515 kJ/(kg·℃)，則回收的冷量為9×1000×4.515×（30-12）=731430 kJ/h=203.175 kW；目前冰機的總制冷量為6226 kW，電機總功率為2250 kW，則冰機節約的功率為203.175÷6226×2250=73.3 kW；冰機電機負荷79%（軸功率/電機功率=712/900=0.79），電費以0.52元/(kW·h)計，冰機全年（350 d）可節省的電費為73.3×0.79×0.52×24×350÷104=25.3萬元。
②因液氨和合成系統氨水價格差別不大，液氨損耗以及氨水增產量都較小，故弛放氣溫度升高對氨水產量及液氨損耗的影響可忽略。
③液氨溫度升高對尿素液氨預熱器熱能消耗的影響（以現場實際數為準進行計算）。技改后，合成系統到液氨球罐再到尿素系統的液氨的溫度在12 ℃左右；氨庫往尿素系統送液氨23.4 t/h（以尿素班產328 t，液氨單耗0.57 t計），則補充到尿素合成系統的液氨為17.5 t/h，此時液氨的比熱容為4.353 kJ/(kg·℃) ，即液氨提供給尿素系統的熱能Q=ms×Cp×(t2-t1)=17.5×1000×4.353×（12-5）=533242.5 kJ/h=12.76×104 kcal/h。此部分熱量原由氨預熱器通過冷凝液換熱來提供，而合成來液氨溫度升高后，此部分能量就可以節省了，折節省0.3 MPa（膨脹）蒸汽量12.76÷54=0.236 t/h，蒸汽價格按40元/t計，全年（350 d）節省蒸汽效益為0.236×24×350×40÷104=7.94萬元。
④液氨溫度升高對尿素液氨泵電耗的影響。技改后，氨庫往尿素系統送液氨在23.4 t/h左右，而補充到尿素合成系統的液氨為17.5 t/h，液氨泵進口的液氨為42 t/h，則氨冷凝器過來的液氨占液氨泵進口液氨量的（42-17.5）/42=58%，此部分液氨為尿素系統用冷卻水冷凝氣氨而產生，該液氨溫度與冰機系統的液氨溫度一樣，取30 ℃；液氨緩沖槽過來的液氨占液氨泵進口液氨量的17.5/42=42%，技改前的新鮮液氨溫度在5 ℃，則估計液氨泵入口的液氨溫度為30×58%+5×42%=19.5 ℃；改造后，送到尿素系統的液氨溫度在12 ℃左右，則液氨泵入口的液氨溫度為30×58%+12×42%=22.44 ℃。19.5 ℃液氨的密度為610.99 kg/m3，22.44 ℃液氨的密度為606.56 kg/m3，即22.44 ℃液氨的密度較19.5 ℃液氨的密度減小了0.725%，相當于液氨泵入口的液氨體積增加了0.725%，即原料液氨溫度升高后，會使液氨泵的電耗增加0.725%。液氨泵的電機總功率為700 kW，則液氨泵電機增加的功率為700×0.725%=5.075 kW，電費若以0.52元/(kW·h)計，全年（350 d）液氨泵增加的電費為5.075×0.52×24×350÷104=2.22萬元。
⑤投資回收期。按投資回收期為1 a計算，設備折舊費為10.21×0.9/1=9.189萬元/a，技改后上述各項效益合計25.3+7.94-2.22=31.02萬元/a，則投資回收期為10.21/［（31.02-9.189）×0.85+9.189］×12=4.4月。
5.結束語
液氨冷量回收改造項目主要是為了降低合成系統氨冷加氨溫度，降低冰機電機負荷，從而降低合成氨系統整體電耗，同時提高氨庫液氨溫度，降低尿素系統蒸汽單耗。項目改造論證初期，設計參數為“冷”液氨升溫10 ℃左右，“熱”液氨降溫25 ℃左右。在項目改造后期論證過程中，結合新疆心連心、河南心連心四分公司實際的熱液氨溫降情況，在設計圖紙時對參數進行了相應的調整：“冷”液氨升溫11.63 ℃，“熱”液氨降溫21 ℃。技改實施后，“冷”液氨升溫7 ℃左右，“熱”液氨降溫18 ℃左右，與設計的溫降數據存在一定的差距。目前，氨氨換熱器的操作運行還處于摸索階段，尚需對其進一步優化，以達到預期的效果。
（河南心連心 李東華 李新旗 馮彩平，等）