能源管理体系在化肥行业中执行得越来越严谨、细致，节能降耗日趋常态化，各企业都在努力挖掘系统内的潜能并对其进行充分利用。目前河南心连心化肥有限公司将氨合成系统加氨与放氨这两个过程中的部分冷量进行回收，降低氨合成系统的氨冷加氨温度，以降低冰机的电耗；同时提高氨库液氨的温度，以降低尿素系统的蒸汽单耗。
1.改造前系统状况
改造前，合成系统仅通过冷交回收氨冷器出口循环气（经过氨分离器分离出液氨后）的冷量，但没有回收氨分离器排出的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，这些冷量都白白损失了。而加入合成氨冷器的液氨是来自冰机系统氨槽内35 ℃左右的“热”液氨，其温度明显高于合成系统排出的液氨的温度，且合成系统排出的“冷”液氨与冰机系统的“热”液氨均在合成系统内。为此，决定进行液氨冷量回收的技改。
2.改造后系统流程简述
（1）低温液氨、冷液氨流程。合成系统氨分离器排出的-10 ℃液氨和冷交底部排出的1 ℃（冬）～6 ℃（夏）的液氨去液氨冷交换器的壳程，与来自冰机系统走液氨冷交换器管程的35 ℃左右的“热液氨”逆流进行冷量交换；液氨冷交换器壳程出口的混合液氨去氨库液氨球罐。
（2）冰机系统液氨流程。氨冷凝器出口的液氨入冰机系统氨槽，氨槽内35 ℃左右的“热”液氨去氨氨换热器（即液氨冷交换器）的管程，与氨氨换热器壳程内的低温液氨（合成系统排放的液氨）逆流进行冷量交换，液氨冷交换器管程出口温度降低的液氨经手动调节阀去合成氨冷器冷却循环气。
（3）弛放气流程。当合成放氨排出的“冷”液氨与冰机系统的“热”液氨换热温度升高后进入液氨球罐，其产生的弛放气也会增加。液氨球罐的弛放气去净氨岗位用脱盐水吸收其中的氨气，由此会导致净氨岗位氨水产量增加。
3.改造效果
改造后液氨冷交换器工艺参数（以7月份微机上显示的工艺数据为准）：热液氨进口温度30 ℃、出口温度12 ℃，热液氨流量9 t/h；冷液氨进口温度5 ℃、出口温度12 ℃，冷液氨流量25 t/h。即热液氨降温18 ℃左右，冷液氨升温7 ℃左右，合成系统氨冷加氨的阀位由40%关到17%左右，合成系统加氨量明显减少，同时冷冻冰机由开2台大冰机减至一大一小2台冰机；氨氨换热器投运后，放氨压力升高0.06 MPa，放氨温度升高7.3 ℃，合成系统氨水产量为17～19 t/班，较之前升高约5 t/班。
4.效益分析
（1）设备投资。液氨冷交换器1台，总换热面积40 m2，购置费用4.36万元；设备配管、前后配阀门（6个）、防腐保温及安装费用约5.85万元。总投资4.36+5.85=10.21万元。
（2）回收液氨冷量经济效益核算（据实际生产数据计算经济效益）。改造后液氨冷交换器冷、热液氨进出口温度及流量数据如上文所述。
①对冰机系统的影响。取热流体的平均温度21 ℃，可得其比热容cp=4.515 kJ/(℃·kg)，则回收的冷量为9t/h×1000kg/t×4.515kJ/(℃·kg)×（30-12）℃=731430 kJ/h=203.175 kW；目前冰机的总制冷量为6226 kW，电机总功率为2250 kW，则冰机节约的功率为203.175÷6226×2250=73.3 kW；冰机电机负荷79%（轴功率/电机功率=712/900=0.79），电费以0.52元/(kW·h)计，全年可节省冰机电费为73.3kW×0.79×0.52元/(kW·h)×24h/d×350d=25.3万元。
②因液氨和合成系统氨水价格差别不大，液氨损耗以及氨水增产量都较小，故弛放气温度升高对氨水产量及液氨损耗的影响可忽略不计。
③液氨温度升高对尿素液氨预热器热能消耗的影响（以现场实际数为准进行计算）。技改后，合成系统到液氨球罐再到尿素系统的液氨的温度在12 ℃左右。氨库往尿素系统送液氨23.4 t/h（以尿素班产328 t，液氨单耗0.57 t计），则补充到尿素合成系统的液氨为17.5 t/h，此时液氨的比热容为4.353 kJ/(℃·kg)；则提供的热能为Q=ms×cp×(t2-t1)=17.5t/h×1000kg/t×4.353kJ/(℃·kg)×（12-5）℃=533242.5 kJ/h=12.76×104 kcal/h，此部分热量原由氨预热器通过冷凝液换热来提供，合成来液氨温度升高后，可以节省此部分能量；折0.3 MPa（膨胀）蒸汽为12.76÷54=0.236 t/h，全年节省热量的效益为0.236t/h×24h/d×350d×40元/t=7.94万元。
④液氨温度升高对尿素液氨泵电耗的影响。原料液氨温度升高后，加重了尿素液氨泵的负荷。氨库往尿素系统送液氨在23.4 t/h左右，而补充到尿素合成系统的液氨为17.5 t/h，液氨泵进口的液氨为42 t/h，则尿素氨冷凝器过来的液氨占（42-17.5）/42=58%，此部分液氨为尿素系统用冷却水冷凝气氨而产生，该液氨温度与冰机系统的液氨温度一样，取30 ℃；尿素液氨缓冲槽过来的液氨占17.5/42=42%，技改前的新鲜液氨温度在5 ℃，则估计液氨泵入口的液氨温度为30×58%+5×42%=19.5（℃）；改造后，送到尿素系统的液氨温度在12 ℃左右，则液氨泵入口的液氨温度为30×58%+12×42%=22.44（℃）；19.5 ℃液氨的密度为610.99 kg/m³，22.44 ℃液氨的密度为606.56 kg/m³，即22.44 ℃液氨的密度较19.5 ℃液氨的密度减少了0.725%，相当于液氨泵入口的液氨体积增加了0.725%，液氨泵的电耗增加了0.725%；液氨泵的电机总功率为700 kW，则液氨泵电机增加的功率为700×0.725%=5.075 kW。全年液氨泵增加的电费为5.075kW×0.52元/(kW·h)×24h/d×350d=2.22万元。
⑤投资回收期。设备折旧费为10.21×0.9/1=9.189万元/年，技改后上述各项效益合计25.3+7.94-2.22=31.02万元/年，则投资回收期为10.21/[（31.02-9.189）×0.85+9.189]×12=4.4月。
5.结束语
液氨冷量回收改造项目主要是为了降低合成系统氨冷加氨温度，降低冰机电机负荷，从而降低合成氨系统整体电耗，同时提高氨库液氨温度，降低尿素系统蒸汽单耗。项目改造论证初期，设计参数为冷液氨升温10 ℃左右，热液氨降温25 ℃左右；在项目改造后期论证过程中，结合新疆心连心、河南心连心四分公司实际的热液氨温降情况，在设计图纸时对参数进行了相应的调整——冷液氨升温11.63 ℃，热液氨降温21 ℃；技改实施后，冷液氨升温7 ℃左右，热液氨降温18 ℃左右，与设计的温降数据存在一定的差距。目前，氨氨换热器的操作运行还处于摸索阶段，需对其进一步优化，以达到预期的效果。