【文章內(nèi)容簡介】 產(chǎn)品白炭黑， 熱法磷酸、五鈉 產(chǎn)品、白炭黑市場前景廣闊，且符合國家和我省產(chǎn)業(yè)政策，磷酸生產(chǎn)熱能回收 既為企業(yè)節(jié)約了能源，又降低了生產(chǎn)成本。因此，具有良好的經(jīng)濟效益 、社會效益和環(huán)保效益 ；安達磷化工作為貴州省最強磷化企業(yè) 實施本項目在貴州省節(jié)能增效減排方面具有突出的示范作用。 (4) 安達公司擁有 12 萬噸熱法磷酸裝置，實施該余熱利用技術(shù)具有充分的優(yōu)勢和條件；并且非常便于廠區(qū)蒸汽的靈活調(diào)度。 (5) 本項目的主要設(shè)施均在現(xiàn)在的生產(chǎn)裝置區(qū)內(nèi)建設(shè)，無需新建維修設(shè)施、生活設(shè)施和消防設(shè)施，可節(jié)省工程建設(shè)投資。 (6) 裝置改造工程建成后，可減少熱法磷酸生產(chǎn)循環(huán)水的用量，直接減少一次水用量 11 萬噸 /年，達到節(jié)水目的；由于黃磷燃燒大部分熱能被作為蒸汽利用，減少了排入大氣的熱污染；由于 本項目改造完成后每年可回收蒸 12 萬噸，節(jié)約電量 120 萬 kWh/a， 具有很好的節(jié)能降耗效果 。 (7) 本項目改造完成后，雖然增加了飽和蒸汽副產(chǎn)品，但操作人員和管理人員沒有增加，相反將減少鍋爐操作人員 24 人左右，全員人均勞動生產(chǎn)率和 利稅均有很大增加。 (8) 實施余熱資源綜合利用技術(shù)改造項目 需投入總資金 980萬元，其中固定資產(chǎn)投資 800 萬元，流動資金 180 萬元。該項目建成投產(chǎn)后年均新增銷售收入 1320 萬 元，年均新增利潤總額 820 萬元，年均新增所得稅 160 萬元，年均稅后利潤 660 萬元，投產(chǎn)后 年內(nèi)可回收全部投 資。 (9) 研究結(jié)果表明：本項目符合國家產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策，對安達公司發(fā)揮主導(dǎo)產(chǎn)品規(guī)模優(yōu)勢，增強核心競爭力，提高經(jīng)濟效益有著積極的意義。同時減少了 燃煤鍋爐生產(chǎn) 污染物的排放，符合可持續(xù)發(fā)展理念的經(jīng)濟增長模式，具有較好的環(huán)境效益和社會效益。 存在的主要問題和建議 7 （ 1）本項目的主要風(fēng)險來自于磷酸、白炭黑及磷酸鹽的市場，因為本項目依托于磷酸、白炭黑及三聚磷酸鈉裝置的化聯(lián)產(chǎn)正常運行，建議投資者在磷酸鹽、白炭黑市場開拓方面進行細分市場，加大市場的開發(fā)和產(chǎn)品策劃力度，從而保證裝置的長期穩(wěn)定運行； （ 2）本項目的另一風(fēng)險來源 于設(shè)備是否能安全運行，由于特種燃磷爐熱能回收裝置均屬于特種設(shè)備，且在高溫腐蝕性環(huán)境中運行。腐蝕風(fēng)險存在于操作環(huán)境急劇變化，這要求 公司 強化車間日常管理，要求操作和檢修工人嚴格按操作規(guī)程進行作業(yè)，建議工廠加強設(shè)備的運行管理和加強操作人員培訓(xùn)。 附：表 1－ 1 主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)表 表 11 主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)表 序號 項 目 名 稱 單 位 數(shù) 量 備 注 一 改造規(guī)模 1 磷酸 萬噸 /年 12 2 增添 6T/h 燃磷鍋爐 臺 2 3 增添 4T/h 燃磷鍋爐 臺 1 二 生 產(chǎn)方案 1 副產(chǎn)蒸汽 萬噸 /年 其中自用 萬噸 /年，可外供 萬噸 三 年操作日 1 磷酸裝置 天 /年 300 五 工程項目投入總資金 萬元 980 1 固定資產(chǎn)綜投資 萬元 800 2 流動資金 萬元 180 六 年均銷售收入 萬元 1360 七 成本和費用 1 年均總成本費用 萬元 340 八 年均利潤總額 萬元 920 九 年均銷售稅金及附加 萬元 160 十 財務(wù)評價指標(biāo) 8 1 投 資利潤率 % 62 2 投資利稅率 % 3 投資回收期 I(稅前 ) II( 稅后 ) 年 年 含建設(shè)期 1 年 年 4 全投資內(nèi)部收益率I(稅前 ) Ⅱ(稅后 ) % % 62 % 5 全投資凈現(xiàn)值 I 稅前 II(稅后 ) 萬元 萬元860 萬元 693 6 生 產(chǎn) 能 力 利 用 率(BEP) % 2 改造規(guī)模及方案 改造方案是否符合國家產(chǎn)業(yè)政策 能源是人類賴以生存和發(fā)展的不可缺少的物質(zhì)基礎(chǔ) , 能源利用是實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要課題之一。我國的環(huán)境污染問題已經(jīng)受到了國際社會的高度關(guān)注。隨著人口的增加和經(jīng)濟的發(fā)展，我國資源相對不足的矛盾將日益突出。 回收利用工業(yè)余熱是節(jié)約能源、保護資源、保護環(huán)境的重要措施，從 70年代中開始，就受到國家重視。 黨的十六大和十六屆三中、四中全會精神中也要求以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)，堅持節(jié)能優(yōu)先的方針，以大幅度提高能源利用效率為核心，以轉(zhuǎn)變增長方式、調(diào)整經(jīng)濟結(jié)構(gòu)、加快技術(shù)進步為根本，以法治為保障，以提高終端用能效率為重點，加強管理，逐步改變生產(chǎn)用能方式，加快建設(shè)節(jié)能型企業(yè)和節(jié)能型社會，以能源的有效利用促進經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。 國務(wù)院在《關(guān)于結(jié)合技術(shù)改造防治工業(yè)污染的幾項規(guī)定》中明確要求：現(xiàn)有企業(yè)的技術(shù)改造，要把防治工業(yè)污染作為重要內(nèi)容，通過采用先進的技術(shù)和設(shè)備，提高資源、能源的利用率，把污染物消除在生產(chǎn)過程中。 開展資源綜合利用，是我國一項重大的技術(shù)經(jīng)濟政策，也是國民經(jīng)濟和社會發(fā)展中一項長遠的戰(zhàn)略方針，對于節(jié)約資源，改善環(huán)境，提高經(jīng)濟效益，促 進經(jīng)濟增長方式由粗放型向集約型轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)資源優(yōu)化配置和可持續(xù)發(fā)展都具有重要的意義。 國家鼓勵 化工行業(yè) 進行 節(jié)能 和 環(huán)保改造 。而且 企業(yè)要生存和發(fā)展也必須 充分運用先進技術(shù)進行技術(shù)改造， 既要發(fā)揮資源優(yōu)勢，也不能完全依賴資源消耗來支撐經(jīng)濟的長期快速增長。要充分、高效利用有限的資 9 源，搞好資源節(jié)約和綜合利用，加強節(jié)能降耗， 降低生產(chǎn)成本，提高競爭力 ， 發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，使有限的資源發(fā)揮出最大的效用。 本項目包括熱法磷酸生產(chǎn)中黃磷燃燒熱能余熱的回收與利用。 針對熱法磷酸生產(chǎn)中一方面要求外部供熱 ,另一方面又浪費自身燃燒熱的現(xiàn)狀 ， 利用 特種 燃磷爐 回收余熱 。這樣，不僅做到生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)的熱量平衡，無需耗用外供的蒸汽，節(jié)省專用燃煤鍋爐，而且由回收熱量所產(chǎn)生的蒸汽 還可向外輸出，供白炭黑中和、洗滌和水玻璃是制取 ；同時，由于改造后減低了磷酸裝置循環(huán)冷去水用量，直接減少一次水量，既減少了生產(chǎn)成本，節(jié)約了能源，又節(jié)約了煤資源與水資源，還可以減少對環(huán)境的污染，符合黨中央國務(wù)院提出的用高新技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，走節(jié)約能源，節(jié)約資源，保護環(huán)境相協(xié)調(diào)的可持續(xù)發(fā)展道路的產(chǎn)業(yè)政策。具有較明顯的經(jīng)濟效益與社會效益。 因此，擬建 熱法磷酸余熱及磷酸鹽生產(chǎn)聚合尾氣余熱回收替代燃煤鍋爐 項目 符合國家產(chǎn)業(yè)政策和行業(yè)發(fā)展規(guī)劃要求。 改造方案及規(guī)模 改造方案的選擇 為保持黃磷燃燒熱能余熱的回收生產(chǎn)裝置技術(shù)的先進性，本著降低消耗、節(jié)約能源，使公司所生產(chǎn)的產(chǎn)品在激烈的市場競爭中占據(jù)有利位置的原則，經(jīng)多方調(diào)研和比較，擬采用由清華大學(xué)與云南化工研究院共同開發(fā)的熱法磷酸生產(chǎn)熱能利用技術(shù)，在保持原工業(yè) 磷酸生產(chǎn)能力不變的情況下，對熱法磷酸生產(chǎn)裝置進行技術(shù)改造，改造 萬噸 /年 75%磷酸 生產(chǎn)線 ，只上兩臺燃磷爐，公司磷酸總產(chǎn)能不變，增加副產(chǎn)品低壓飽和蒸汽。 改造規(guī)模和各裝置規(guī)模確定的原則和理由 裝置規(guī)模確定的原 則和理由 (1) 熱法磷酸生產(chǎn)裝置 安達公司熱法磷酸生產(chǎn)裝置均為一步法熱法磷酸，為充分利用現(xiàn)有設(shè)備設(shè)施，節(jié)省投資，引進清華大學(xué)開發(fā)的“黃磷燃燒熱能回收與利用裝置及熱法磷酸生產(chǎn)系統(tǒng)”專利技術(shù)，該專利的公開號為 CN1355133A，申請?zhí)枮?。改造時主要是將現(xiàn)一步法燃燒水合塔改成二步法的水合 10 塔，新增燃磷塔和熱能回收裝置，同時在熱能回收裝置中采用熱管技術(shù)提高熱能回收效率，改造完成后，現(xiàn)有磷酸生產(chǎn)能力不變。 該技術(shù)具有以下特點： 特種燃磷塔主要結(jié)構(gòu)如圖 2 所示。其中，反應(yīng)塔的壁面是由一系列鍋爐水管所組 成的上升管與強化換熱翅片組成一個膜式換熱器。噴磷槍設(shè)置在反應(yīng)塔側(cè)面的下部，含 P4O10氣體的出口設(shè)置在反應(yīng)塔頂部側(cè)面。液態(tài)的單質(zhì)磷與助燃的空氣在壓縮空氣的作用下，經(jīng)噴磷槍進入塔內(nèi)燃燒。在生成 P4O10的同時釋放出大量的燃燒熱。這些熱能通過輻射換熱的形式被設(shè)置于壁面的一系列上升管內(nèi)的水所吸收。上升管內(nèi)的水因吸收熱量而汽化，形成汽水混合的兩相流體。它的密度要比位于同一水平面的下降管內(nèi)的水密度小。因而，在下降管和上升管之間存在的密度差產(chǎn)生了一個使水自然循環(huán)的驅(qū)動力。這樣，上升管內(nèi)由于水受熱汽化所產(chǎn)生的水蒸汽經(jīng)上聯(lián) 箱、導(dǎo)汽管進入鍋筒，在鍋筒內(nèi)經(jīng)汽水分離后產(chǎn)生蒸汽從蒸汽出口輸出。在蒸汽輸出過程中，為了確保上升管內(nèi)有充分的水，從補給水進口中給上升管補充低溫水。從而實現(xiàn)了熱法磷酸生產(chǎn)裝置黃磷燃燒時熱能的回收，產(chǎn)生壓力 以下的蒸汽。 圖 2 特種燃磷塔結(jié)構(gòu)示意圖 a 、 特種燃磷塔所用二次空氣采用普通空氣，工藝中不需要進行空氣干燥及其相應(yīng)的干燥設(shè)備，降低了設(shè)備投資及生產(chǎn)成本。 b 、 完成了特種燃磷塔保護膜的成膜機理研究，從設(shè)備及工藝控制方面解決了高溫腐蝕性氣體對材質(zhì)的腐蝕問題，技術(shù)上取得了實質(zhì)性突破。從實施的三 年有余的產(chǎn)業(yè)化裝置來看，設(shè)備運行安全，設(shè)備接觸化 11 工介質(zhì)的設(shè)備內(nèi)表面沒有腐蝕的現(xiàn)象發(fā)生，采用適當(dāng)?shù)墓に嚭头栏g技術(shù)是可以解決高溫腐蝕問題的。 c 、 開展了計算機的仿真模擬研究，得到了特種燃磷塔內(nèi)流場、溫度場、濃度場的塔內(nèi)分布情況，為工程放大提供了依據(jù)。 d 、 完成了反應(yīng)熱回收的方法與裝置 —— 燃燒塔與反應(yīng)熱回收裝置的整體設(shè)計（即特種燃磷塔）。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計既可以最大限度地提高反應(yīng)熱回收效率，又可以節(jié)約設(shè)備投資。其特點是：首先保證了化工工藝的要求，確保黃磷完全燃燒；充分考慮了制造廠的制作條件與工藝；應(yīng)用水冷壁作為工 藝生產(chǎn)的塔壁，結(jié)構(gòu)簡單；整體結(jié)構(gòu)合理，整體重量由下支撐承擔(dān)；工作時爐體的熱膨脹可向上自由伸展，集汽管兩端與汽包及上聯(lián)箱的連接、下降管兩端與汽包和下聯(lián)箱的連接都設(shè)計有補償器，自動補償各部件熱膨脹量不一致的差別；充分考慮了設(shè)備各部件的合理選材與應(yīng)力的消除。 e 、 生產(chǎn)實踐證明：本技術(shù)的實施不影響后系統(tǒng)正常生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量。 改造規(guī)模 (1) 熱法磷酸生產(chǎn)裝置 需要改造磷酸生產(chǎn)能力： 75%磷酸年生產(chǎn)能力為： 2。 年生產(chǎn)天數(shù)： 300天 /年 日開車小時數(shù)： 24 小時 /天 副產(chǎn)蒸汽能力： 26T/h 飽和蒸汽壓力： ≤ 飽和蒸汽壓力：≤ 建設(shè)地點 根據(jù)公司現(xiàn)目前的產(chǎn)業(yè)布局，和磷酸生產(chǎn)線的設(shè)置，結(jié)合公司的實際情況，技改項目實施選在公司五鈉一分廠和五鈉二分廠。 3 工藝技術(shù)方案 12 國內(nèi)、外熱法磷酸中熱能利用技術(shù)概況 熱法磷酸生產(chǎn)的余熱利用是發(fā)達國家近來一直在從事的研究課題。安達磷化工一方面生產(chǎn)黃磷及其下游的磷酸、磷酸鹽、同進聯(lián)產(chǎn)白炭黑產(chǎn)品每年消耗近 億度電能和燃燒 2 萬 噸以上的煤生產(chǎn)蒸汽提供熱能，排放大量的 SO CO2和粉塵，另一方面投入大量的成本 用每小時數(shù)百噸的冷卻水 帶走磷酸工序 生產(chǎn)所產(chǎn)生 的顯熱。七多年來一直關(guān)注磷酸熱能回收利用進展，希望利用磷酸生產(chǎn)的顯熱替代燃煤鍋爐生產(chǎn)蒸汽。有關(guān)熱法磷酸余熱利用技術(shù)的研究，目前國內(nèi)除以清華大學(xué)為團隊的科研工作組完成了工程應(yīng)用開發(fā)并在實際生產(chǎn)中得到產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用外，在國內(nèi)尚未見到其他報道。國外已有德國、美國、日本開展了這方面熱能利用的研究，其中德國已有工業(yè)化裝置。據(jù)了解，德國伍德公司已利用黃磷燃燒熱產(chǎn)出蒸汽來回收熱能。 熱法磷酸概況 熱法磷酸通常指以元素磷為原料，經(jīng)燃燒氧化、水合、吸收制得的磷酸。分子式 H3PO4，其純粹狀態(tài)在常溫下形成透明 的單斜結(jié)晶，比重為，結(jié)晶在 ℃熔化 ,含有 % P2O5。一般商品磷酸有 75%和 85%兩種濃度，相當(dāng)于百分含量分別為 %和 % P2O5。熱法磷酸具有產(chǎn)品濃度高、雜質(zhì)含量少等優(yōu)點，主要用于生產(chǎn)各種技術(shù)級磷酸鹽。磷酸還大量用作電鍍拋光劑、鋼板防銹劑、印刷工業(yè)去污劑，有機合成的催化劑；醫(yī)藥工業(yè)用于制造甘油磷酸鈉、磷酸鐵、食品工業(yè)用作酸性調(diào)味劑。 磷、磷酸、磷化物、磷酸鹽是化學(xué)工業(yè)中一個重要組成部份 , 所有磷化物、磷酸鹽的生產(chǎn)都離不開基礎(chǔ)化工原料 —— 磷及磷酸。