关键词：合成氨工艺流程系统分析节能措施
根据数据资料显示：我国每年在合成氨的生产工艺中浪费掉的能源占据使用的大半，也就是说：我们在生产能源的时候也是在浪费可用的能源；为了避免浪费带来的损失，我国乃至全球兴起了合成氨生产工艺节能措施的研究探讨。
一、合成氨生产工艺能源损失分析
合成氨在生产过程中所进行的化学反应、物质热量传导、反应物燃烧、物质分离等活动都势必要受到反应物质的浓度，环境温度，生产技术水平等影响，作者将影响合成氨生产的因素经过大小分析得到四个影响因素：生产技术水平较落后、能源利用率较差、生产管理制度不严格、生产过程中能源供应不持续，不稳定。
二、分析合成氨工艺流程的系统
1.原料气的制取
以阳煤盂化为例，造气车间采用的是固定床间歇气化法制半水煤气，是以固体燃料（无烟块煤、焦炭）为原料，以空气、水蒸气为气化剂，在高温条件下制取的煤气。本岗位的能耗及半水煤气的质量，直接关系到全厂的正常生产和经济效益。因此，强化该工段的操作和管理，对降低合成氨的生产能耗、降低生产成本、提高经济效益具有重要的意义[1]。
2.原料气净化
无论任何方法制得的粗原料气，除含氢和氮外，还含有硫化氢、有机硫、一氧化碳和二氧化碳等。这些物质对氨合成催化剂有毒害，必须进行脱除。
2.1原料气脱硫：在间歇式煤气炉制气流程中，脱硫置于变换之前，以保护变换催化剂的活性。原料气脱硫的方法很多，包括干法脱硫和湿法脱硫。干法脱硫一般有活性炭法、有机硫化氢转化法和氧化锌法等。
2.2一氧化碳变换：将原料气中量的一氧化碳借助催化剂与水蒸气反应生成二氧化碳和氢气。通过变换既除去了一氧化碳，又得到了制合成氨的原料气和氨加工的原料气二氧化碳[2]。以煤为原料的中小合成氨厂，一氧化碳变换工序耗用大量外供蒸汽，是工厂的主要能耗工序之一。因此，降低一氧化碳的能耗是中小型氨厂节能工作的重点。
2.3二氧化碳脱除：阳煤盂化二氧化碳脱除采用脱碳并同时制取纯二氧化碳的装置。该装置是由提纯系统和净化系统两部分组成，两系统均采用多塔PSA工艺。变换气通过提纯系统将二氧化碳浓度富集到98.5%以上，供尿素装置使用。
3.原料气精制
经一氧化碳变换和二氧化碳脱除后的原料气尚含有少量残余的一氧化碳、二氧化碳和水等杂质。阳煤盂化通过中压醇、高压醇烷化工段，将一氧化碳和二氧化碳生成甲醇及少量甲烷后的精制气送往氨合成。
4.氨的合成
氨合成工段的任务是将精制的氢气与氮气合成为氨，提供液氨产品。氨合成工段是整个合成氨工艺流程的核心。氨合成工段的生产状况直接影响到工厂成本的高低，是合成氨厂高产低耗的关键工段。
三、合成氨生产系统节能技术措施
节能措施主要有采用先进生产技术、降低电耗、节约生产用蒸汽和充分回收、合理利用余热这几个方面，下面以阳煤盂化为例分析下主要的节能措施。
1.造气工段采取一系列的节能技术措施和优化操作
1.1自动加焦（煤）机技术：使用该技术可节省停炉时间，连续制气、减少热量损失，缩短吹风时间，提高单炉发生量，并有利于稳定炉温与气体成份，降低吨氨煤耗，减轻操作工的劳动强度，减少事故发生。
1.2油压微机控制、炉况监测与系统优化技术：使用该技术可合理调节控制造气循环分配时间、入炉蒸汽量、氢氮比和加煤、下灰等，能对造气炉的炉况全面监测并进行闭环调优，进而优化生产状态，达到造气系统高产、稳产、低耗的目的。
1.3集中式回收上、下行煤气余热：采用一台集中式对应多台造气炉的热管型余热回收器回收上、下行煤气余热，有利于降低系统阻力及提高余热回收率。
1.4集中式高效洗气塔：采用一台集中式高效低阻填料洗气塔来取代常用的一台造气炉配一台的空塔喷淋式洗气塔，有利于降低系统阻力与提高洗涤冷却效果，并可减少15%～20%的冷却水与污水处理量。
1.5提高入炉蒸汽品质：入炉蒸汽采用过热蒸汽，有利于制气过程中炉温的稳定，提高蒸汽分解率与单炉发气量5%～8%，降低吨氨原料煤与蒸汽消耗量。
1.6吹风气余热回收：借助合成弛放气助燃，采用集中式燃烧炉吹风气回收技术，回收造气吹风气的显热与潜热，副产过热蒸汽。有条件的企业可采用三废流化混燃炉技术将吹风气与造气炉渣结合在一起，回收利用副产过热蒸汽，搞热电联产，有利进一步提高节能效果与经济效益。
1.7增设高效静电除焦油器：在脱硫工段罗茨机前与清洗塔后分别增设高效静电除焦油器，前者有利于保护脱硫液质量提高脱硫效率，后者则有利于提高氮氢压缩机气体的气质，减少因煤气中焦油含量偏高而引起的换阀片的次数，延长压缩机有效使用时间。
2.变换采用全低变流程
全低变工艺汽气比降低，蒸汽消耗大幅度下降；热回收效率高，有效能损失少；催化剂用量减少，降低了床层阻力和压缩功耗。
3.合成采用新型氨合成塔内件
为了提高氨净值，增加生产能力；提高出塔合成气温度，多产蒸汽，提高合成余热回收效率，采用了新型的合成塔内件。其特点是：生产能力大，阻力小，氨净值高，出塔气体温度在300度以上。[3]
4.合成增设软水加热器
在合成工段增设软水加热器，加热真空除氧装置来的热软水，供造气工段和变换工段使用，以及合成工段废热锅炉用水。
5.添加合成排放气回收氢装置
关键词：低碳经济火电企业节能减排
中图分类号：F206文献标识码：A
文章编号：1004-4914（2010）12-272-02
所谓低碳经济，是指在可持续发展理念指导下，通过技术创新、制度创新、产业转型、新能源开发等多种手段，尽可能地减少煤炭石油等高碳能源消耗，减少温室气体排放，达到经济社会发展与生态环境保护双赢的一种经济发展形态。火电企业作为清洁能源――电力的提供者，在有力地支撑了国民经济快速健康发展的同时，自身也消耗掉了大量煤炭石油等高碳能源。据统计，火电在我国电力装机、发电量的比重分别达到了75%、82%左右，火电厂消耗的原煤占全国煤炭消费量的50%以上，排放的二氧化硫占全国排放量的45%左右，排放的二氧化碳占全国碳排放量的40%左右。因此，火电企业在低碳经济发展中，面临着较大的节能减排压力。
一、低碳经济对火电企业的影响
对比2002年底的3.57亿千瓦，电力体制改革8年来，我国电力工业取得了举世瞩目的成就，从“十五”期间的全国电力供应持续紧张局面到“十一五”期间得到了明显缓解，2010年9月20日，中广核集团岭澳核电站二期工程1号机组更是成为了我国电力装机容量突破9亿千瓦的标志性机组。但在低碳环境下，作为电力行业龙头老大的火电企业将遭遇极大的经营风险，这种风险主要来自于全社会对环保的关注、宏观政策的不确定性以及碳市场上碳价的波动。
1.低碳经济导致火电企业节能减排压力加大。我国“富煤、少油、缺气”的资源条件，决定了煤电仍然占主导地位，随着经济发展和用电负荷增长，火电总规模仍将不断扩大。我国作为发展中国家，虽然没有被《京都议定书》纳入强制减排计划中，但中国已郑重提出的中期减排目标：即在2010年前，减少10亿吨温室气体排放，这个指标占《京都议定书》中所有附件一国家在2012年前减排总量的1/5。这就使得电力行业高碳能源禀赋与低碳发展要求的矛盾日益突出，节能减排形势严峻。从现有经验看，我国主要是通过引入强制标准的方式实施环保控制，包括引入能效与排放的基准水平（如各种污染物排放标准体系），或者规定发电企业需拥有一定比例的低碳电源（如可再生能源发电配额）等，当发电企业未能满足环保要求时，将被取消生产资格或处以高额罚金。所以，环保风险将大大提高火电企业的经营成本，从节约能源和减少碳排放的角度来看，都将会对火电厂的发电能效与清洁程度提出新的要求。
2.国家宏观政策决定未来火电企业经营成本。由于火力发电机组的服役期较长，一般在20~30年甚至更长时间，因此在投资决策时，对未来的国家宏观政策很难把握，企业发展过程中会面临一定的政策风险。而宏观政策的变动与不确定性将对发电企业的经营与盈利状况带来极大的影响。低碳经济的政策风险主要指各种低碳机制引入时政府将推行新的政策带来的不确定性，包括是否实施碳排放的总量控制；是否引入碳交易（1997年12月通过的《京都议定书》把二氧化碳排放权作为一种商品，从而形成了二氧化碳排放权的交易，简称碳交易）机制并赋予碳排放额度一定的价格及未来采用什么样的减排目标，是否引入碳税等财政政策，对于各类低碳技术的政策支持力度有多大等等。国家宏观政策的不确定性将对未来火电企业的经营成本带来很大影响，总的趋势是，火电企业的经营成本将会越来越大。
3.火电企业传统经营行为面临严峻挑战。我国近年来投产传统火电机组的企业，其机组大多还有很长的服役年限，而现有的设备条件又决定了这些发电机组具有很高的碳排放强度，随着碳减排工作的逐渐推进，这类电厂无疑将面临各种环保要求，而各种减排政策的实施以及碳交易机制的建立，将为此类发电企业生产成本带来“始料未及”的变化。根据欧盟ETS（欧盟排放交易体系）机制的碳配额分配，大部分火电厂只能分到其平常碳排放的约2/3额度，这就要求这些传统的火电厂或者减产，或者从市场上购买缺额，从而将对电厂的正常经营行为造成极大的冲击。
4.新能源发电冲击火电企业势头迅猛。我国能源结构以煤为主，因节能减排任务艰巨，使得加快开发清洁能源具有更为重要的意义。目前，国家出台了一系列鼓励和促进清洁能源发展的政策措施，包括水电、核电以及风电、太阳能发电等在内的清洁能源将继续保持快速发展。我国风电装机连续四年成倍增长，2009年风电、生物质发电装机分别达到1760万千瓦和109万千瓦。截至2009年底，包括水电、核电以及风电、生物质发电等新能源在内的清洁能源装机容量共计2.24亿千瓦，占总装机的25.4%。而国家在电网调度方面也势必将会优先安排新能源发电上网交易，新能源的迅速发展，对未来火电企业在电力市场竞争中将产生较大的冲击。
二、火电企业在低碳经济中的应对措施
严格的能耗和排放指标控制，生产成本再度加剧，盈利空间继续缩水，生存与发展举步维艰，火电企业面临严峻问题。只有熟悉掌握国家宏观政策，积极调整装机结构、优化生产运行方式，满足国家节能减排目标要求，才会在未来的电力市场竞争中拥有生存空间。
1.科学把握国家促进电力工业发展政策。火电机组是二氧化碳的主要排放源。据测算，每燃烧1吨煤炭会产生4.12吨的二氧化碳气体，比石油和天然气每吨多30%和70%。因此，淘汰容量小、能耗高的小火电机组，优化火电机组结构，对于减少二氧化碳排放至关重要。在关停范围内的火电企业或新建火电项目必须抓住国家实施“上大压小”政策，建设高参数、大容量、环保性能高的机组或积极投身于新能源发电领域，寻求生存发展空间。据中电联统计，通过积极实施“上大压小”等政策，火电机组结构得到了进一步优化，2009年我国平均供电煤耗达到340克/千瓦时，煤电机组供电煤耗达到世界先进水平。2009年电力二氧化硫排放948万吨，提前超额完成国家“十一五”规划的年排放量1000万吨以内的目标要求，电力工业绿色发展能力逐步增强。
2.加大技术改造力度，优化运行生产方式。虽然火电企业是装备性行业，工程建设一旦完成，其能耗、排放水平基本确定。但是，加强经济有效的节能减排新技术的开发和应用，仍然可以在一定程度上提高火电企业整体技术水平，并且将从源头上降低能耗，减少排放。如国内某火电厂对4台30万千瓦机组进行了发电机增容和汽轮机通流部分等重大技术改造，机组容量增至33.5万千瓦，供电标准煤耗降低约17克/千瓦时，每年可节约标准煤12万余吨，减少二氧化硫排放1600余吨。利用机组大修机会对4＃机组进行了干除渣改造，改造后，每小时可节约用水60立方米。加大重要辅机设备节能改造力度，对工业水系统、燃油系统、循环水泵、给粉机等系统和设备进行了多项技术改造。先后引进并实施了PI实时系统、锅炉优化燃烧系统和节能指标评价体系，实现了重要经济指标在线监测和实时优化调整，极大提高了机组经济性和指标的先进性。
3.开展低碳技术研发，抢占低碳经济竞争制高点。虽然电力行业在节能减排上已取得了巨大成就，但电力行业燃煤量大，二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳排放总量多，在实现我国节能减排目标中起着决定性的作用，必须责无旁贷地成为节能减排的主力军。而我国“富煤、少油、缺气”的资源条件，决定了煤电仍然占主导地位，随着经济发展和用电负荷增长，火电总规模仍将不断扩大，使得电力行业高碳能源禀赋与低碳发展要求的矛盾日益突出，节能减排形势严峻。在这种情况下，我国必须大力发展清洁高效的燃煤发电技术。当前我国在火电减排技术研发方面，主要有整体煤气化联合循环发电技术（IGCC）和碳捕集与封存技术（CCS）。IGCC是指将固体煤的气化、净化与燃气-蒸汽联合循环发电相结合的清洁高效发电技术，具有包括二氧化碳在内污染物近零排放和大幅度提高煤炭发电效率等优势；CCS是指将燃煤电厂排放的二氧化碳收集起来，用各种方法储存以避免其排放到大气中的一种技术，CCS装置的盈利模式主要是通过出售液体二氧化碳产品来实现收益。
火电企业应根据企业发展战略，积极研究制定低碳技术战略规划，充实低碳技术方面的研发人员，组织力量开展有关低碳经济关键技术的科技攻关，加强对节能、提高能效、洁净煤、可再生能源、先进核能、碳捕集利用与封存等低碳和零碳技术的研发和产业化投入，集中优势全力争取在低碳发电技术方面率先取得突破，以在未来的低碳经济竞争中占据有利形势。
4.加大CDM项目开发力度，培育新的经济效益增长点。近年来，我国各大发电集团在水电、风电、生物质发电、热电联产以及天然气发电的CDM项目开发方面，均取得了不错的收益。CDM项目开发根源于《京都议定书》所设计的“清洁发展机制（CDM）”，具体是指我国发电企业通过开发清洁发电项目所实现的减排量，在经过特定机构认定后，可产生经核证的减排量（CERs），并进入排放权市场交易，使降低碳排放不再只是发电企业的一种社会责任，而变成了可以获利的能力和资产。目前，世界各主要发达国家纷纷建立了排放权交易市场，我国也于2008年先后在北京、上海、天津成立了环境交易所。随着低碳经济的发展，碳排放权交易市场逐步兴起，将给发电企业的CDM项目开发带来巨大商机。火电企业要密切关注国际清洁能源发展趋势，从战略高度重视CDM项目开发工作，加强领导，研究探索碳交易平台标准体系，扎实做好清洁发展机制（CDM）项目开发工作，从CDM项目实施中获得资金和技术，促进可持续发展。
参考文献：
1.殷红军，郭永凯.低碳经济对发电企业影响几何[N].中国证券报，2010.06.08
2.赵贺.企业开发清洁发展机制(CDM)项目过程中应注意的问题.对外经贸实务,2006（7）
3.刘晓星.节能减排:电力发展中的利益冲撞[J].环境经济.2007（4）
人们习惯性关注的是汽车、重工业等工业文明时代的排放大户,但随着信息技术的飞速发展,全球增长最快的IT行业碳排放问题已逐渐凸现。数据显示,到2007年时,全球信息技术设备排放的二氧化碳已占到了全球二氧化碳排放总量的2%左右,而这一比例到2023年便将翻番。
争踏低碳市场
面对低碳经济的诱惑,显然IT企业也按捺不住。IBM、惠普、威盛等国内外主流IT厂商相继步入低碳、节能、环保的道路,争相投入重金研发新型节能技术,一场有关低碳经济的争夺战已在IT厂商间全面展开。
谷歌在美国已投入数千万美元,用于研究可再生能源;微软则一直在采取各种措施,降低其电力消耗,比如将新的欧洲“大型数据中心”设在都柏林,以利用当地气候寒冷的优势减少对机械冷却的依赖鸦IBM更是奥巴马府“美国复兴和再投资计划”在新能源领域的积极参与者,大力推动智能电网建设,Oracle也是智能电话的重要参与者之一。
在中国,IT巨头们也积极地行动起来。戴尔与北京节能环保中心一起启动了“北京节能环保中心――戴尔公司绿色数据中心”。IBM则同新奥集团合作,前者将向后者基于节能减排的能源服务业务进行战略投资,并提供转型进程中的信息技术外包服务。中国企业也没有错过这次难得的发力机会。
据了解,国家环境保护总局首次面向IT行业推出绿色环保标识“绿色之星”,清华同方就率先获得殊荣,而在《节能产品政府采购实施意见》中,首批入选“节能产品政府采购清单”的国内外厂商中,仅有3家PC厂商,而清华同方是国内唯一的一家。
显然,IT寡头们已经站在了低碳经济的前沿。
低碳蛋糕有多大
在中国每年800亿元的政府能源消耗中有50%来自IT产品。仅在2007年我国IT产品的总耗电估算为300亿-500亿度,几乎相当于三峡电站一年的发电总量。
互联网数据中心2008年度报告则显示,北京地区仅服务器设备本身的能耗成本就超过3.3亿美元,全国则是19亿美元。在整个IT运营支出里面,这种能耗、冷却的成本,增长速度比服务器本身成本的增长速度还要高8倍。
根据theclimategroup发表的《smart2023:在资讯时代实现低碳经济》报告,到2023年,资讯通讯技术可减少高达15%的全球碳排放量。
据了解,2009年2月,新一届美国府将智能电网项目作为其绿色经济振兴计划的关键性支柱之一,研究数据显示,现代化的数字电网将使美国能耗降低10%,室气体排放量减少25%,并节省800亿美元新建电厂的费用。而我国也在研究制定雄心勃勃的智能电网发展规划,国家电网公司近期将针对智能电网出台两项重要文件,一是智能电网发展规划纲要,二是关键技术研究框架。