以煤为原料是我国小氮肥企业最显著的特点。从占据半壁江山,到几乎退出市场竞争,再到经过优胜劣汰发展成为行业领军企业,小氮肥的发展始终和一个“煤”字紧紧联在一起。通过梳理小氮肥发展之路,可以发现,在其发展的每一个节点,无不以煤气化技术的进步与升级为核心,或者说,正是不断地围绕“煤”字作文章,不断地提高煤气化技术,才有了今天小氮肥的脱胎换骨。
根据单套合成氨日产能力,我国曾把氮肥企业分为大氮肥、中氮肥和小氮肥,划分标准为单套装置年产合成氨生产能力分别为30万吨以上、6~30万吨和6万吨以下。
1958年,采用上海化工研究院自主开发技术建造的中国第一套年产2000吨合成氨、8000吨碳酸氢铵的小氮肥装置诞生,拉开了我国小氮肥企业发展的序幕,历史上最多时(20世纪80年代初期)全国曾经有上千家小氮肥企业,其合成氨和氮肥的产量、能力,一直占整个氮肥工业的一半以上,占据了我国氮肥工业的半壁江山。
经过改革开放的优胜劣汰,到2006年,全国小氮肥厂的数量减至470个,年产合成氨3669万吨,占全国合成氨产量的71%;全国小尿素企业剩下132个,年产尿素2898万吨,占全国尿素产量的58.1%。
但剩下的小氮肥企业逐步发展壮大,特别是部分企业的合成氨/尿素产能达到百万吨规模,在产能上甚至超过了传统大中型氮肥企业。鉴于此,中国氮肥工业协会在2006年12月1日召开的第四次会员代表大会上宣布,该协会下属的小氮肥分会正式撤销,同时撤消的还有该协会下属的大中氮分会,至此全国所有的氮肥企业均纳入到中国氮肥工业协会直接管理的范畴。
此举标志着经历近50年的发展尤其是30年改革开放大潮的洗礼,中国小氮肥已经成长壮大,进入与大氮肥齐头并进之列。小氮肥这个称谓成为已成为历史的印记。
在这个过程中,小氮肥的“煤”是变化最大的。
从1978年开始,小氮肥行业开始了以节能特别是节煤为中心进行的技术改造。当时,进口的31套大氮肥装置合成氨综合能耗甚至只有小氮肥装置的一半,而小氮肥企业所用的气化工艺基本上依旧是清一色的常压固定层间歇气化工艺。后经“水压改油压”、优化工艺控制等措施,全国小氮肥行业能耗下降了35.8%,对于改变小氮肥企业的落后面貌起到了重要作用。
从1983年开始,有500多家小氮肥厂进行了以设备特别是气化装置更新定型为重点的技术改造,也就是行业所说的“填平补齐”。改造后这些企业每年合成氨生产能力增加了180多万吨,节约标煤230多万吨。
从1989年开始,全国小氮肥进行了以提高装置整体水平为主要内容的节能技术改造,进一步消化吸收了引进大型合成氨装置的设计思想。小氮肥行业重点推广了寿光化肥厂合成氨生产蒸汽自给的技术。该技术在全国500多家小氮肥厂得到了应用。全国小合成氨能耗又下降了6.9%,产量增加了16.1%。
合成氨生产蒸汽自给的技术的核心是通过建设“三废混燃炉”对“三气”(吹除气、弛放气、造气吹风气)进行回收,实现“两煤”(原料煤、燃料煤)变一煤,正是这项技改使众多小氮肥企业得以生存。
从1995年开始,小氮肥行业继续进行以优化工艺、优化设备、优化控制为主要内容的技术改造。这时的小氮肥工艺更为先进,装备进一步向中型氮肥厂靠拢。改造后,100多家小氮肥厂的合成氨工艺能耗进入吨氨1.75吨标煤的先进水平。在这个阶段,多家企业新上了型煤装置,将造气末煤制成煤球、煤棒等型煤进行综合利用,实现了对原料煤的“吃干榨净”。
2008年以来,以河南心连心化肥有限公司、鲁西化工集团股份有限公司、江苏灵谷化工有限公司为代表的一批曾经的小氮肥企业开始全面实施原料路线改造,以粉煤替代无烟块煤,以加压连续气化替代常压间歇气化,单套装置生产规模达到年产合成氨30万吨、尿素52万吨(即30/52)或年产合成氨45万吨、尿素80万吨(即45/80),从气化、净化到氨合成以及尿素合成所采用的工艺技术均代表目前国内外煤化工领域的最先进水平,真正迈入“大氮肥”行列,实现了企业从规模小、能耗高、技术落后到大型化、低能耗、装备和水平国内领先的华丽转身。在这轮改造中,不同的企业结合自身实际进行气化技术的全面升级,可谓是“百花齐放,百家争鸣”。
在气化工艺的选择上,有以褐煤为原料的恩德粉煤气化,以烟煤为原料的水煤浆气化,也有以无烟煤为原料的加压粉煤气化。
在技术来源上,有国外引进的技术,如水煤浆采用GE公司的技术、干煤粉采用壳牌公司的技术,但更多的是国产化技术,如“清华炉”、“航天炉”(HT-L)、华东理工大学多喷嘴对置式水煤浆气化技术。
在装置规模上,既有18/30、24/40等中型装置,更有30/52、45/80等大型装置。
经过以煤气化技术升级为核心内容的数轮技改,小氮肥行业脱胎换骨。一是部分小氮肥企业已有了质的变化,逐步成为行业领军企业,且目前均在实施加压粉煤气化改造扩能项目,以实现合成氨装置的技术升级。这批企业也是目前国内最有活力的氮肥企业之一。二是经过先进煤气化改造项目的实施,企业的吨氨综合能耗普遍下降了20%以上,从60GJ以上下降到50GJ以下甚至接近40GJ,污水排放稳定达标。三是彻底实现了原料路线改造,摆脱了多年来制约企业发展的原料束缚,实现了原料来源的多元化和本地化,完全替代了无煤块煤(白煤),为企业的后续发展提供了广阔空间。
河南省小氮肥企业的发展之路就是中国小氮肥企业发展的缩影。河南省氮肥产量曾经有很长一段时间高居国内第一,最多时有100余家小氮肥企业,到目前只剩下约20家企业仍在坚持生产,但可喜的是目前以河南心连心化肥有限公司、昊华骏化集团有限公司为代表的小氮肥企业合成氨及尿素规模已进入国内前50强,同时在技术进步方面成效显著。
业内预计,2015年全国尿素产能将达到8000万吨,而同期以原来的小氮肥企业为代表企业集群的尿素产能将达到4000万吨,依旧占据国内氮肥行业的半壁江山。