今年，國家發(fā)改委等4部門聯(lián)合發(fā)布的《高耗能行業(yè)重點領(lǐng)域節(jié)能降碳改造升級實施指南(2022年版)》(以下簡稱《指南》)，圍繞煉油、乙烯、PX、合成氨、現(xiàn)代煤化工、燒堿、純堿、黃磷等多個行業(yè)提出了較為具體的節(jié)能降碳改造升級工作方向和2025年的具體目標(biāo)。

　　近年來，我國黃磷產(chǎn)能保持下降態(tài)勢，目前國內(nèi)黃磷生產(chǎn)企業(yè)共計53家，主要分布在云南、貴州、四川、湖北四省。黃磷行業(yè)的能耗水平和生產(chǎn)情況如何?在推進節(jié)能減碳工作中存在哪些難點?為此，記者采訪了中國無機鹽協(xié)會副秘書長問立寧。

　　記者：目前我國黃磷行業(yè)布局、生產(chǎn)和能耗的基本情況如何?

　　問立寧：經(jīng)過多年發(fā)展，我國黃磷行業(yè)形成了產(chǎn)地屬性極強的特性，大多建立在磷資源產(chǎn)地和水電豐富的地區(qū)，因此我國黃磷企業(yè)只分布在云南、貴州、四川、湖北四省。

　　近3年，我國黃磷產(chǎn)能保持下降態(tài)勢，從2018年的165萬噸下降到2020年的145萬噸，企業(yè)數(shù)量也從2018的75家下降到2020年的53家。2020年，國內(nèi)黃磷產(chǎn)量為78萬噸，裝置整體開工率為53.7%，因為黃磷企業(yè)多以依靠水電，承載著電力的調(diào)峰作用，在豐水期開工率高，枯水期多數(shù)企業(yè)停產(chǎn)。因此黃磷企業(yè)的開工率一般在50%左右。目前，國內(nèi)約有20萬噸黃磷產(chǎn)能長期處于停產(chǎn)或半停產(chǎn)狀態(tài)。

　　黃磷生產(chǎn)企業(yè)53家，各企業(yè)技術(shù)裝備和管理水平參差不齊，使用的磷礦石品位不同，各企業(yè)單位黃磷產(chǎn)品的電爐電耗及綜合能耗水平存在較大差距。每家業(yè)每年的黃磷能耗都是變化的。近年來磷礦品位不斷下降，環(huán)保設(shè)施不斷完善，也造成了各企業(yè)能耗的增加。起初大多企業(yè)生產(chǎn)能耗基本為3.6噸標(biāo)準(zhǔn)煤/噸，如今企業(yè)能做到能耗3噸標(biāo)準(zhǔn)煤/噸。2020年，我國黃磷行業(yè)能效領(lǐng)跑者先進單位綜合能耗達到2.21噸標(biāo)準(zhǔn)煤/噸。

　　目前，在先進水平產(chǎn)能開工率較高的情況下，我國黃磷產(chǎn)量能效水平以標(biāo)桿和基準(zhǔn)水平劃分產(chǎn)能，比例約為25%、45%和30%。其中低于基準(zhǔn)水平的產(chǎn)能能源消耗約為95萬噸，約占行業(yè)總能耗的38%;標(biāo)桿水平以上的產(chǎn)能能源消耗約為55萬噸，約占行業(yè)總能耗的22%;位于標(biāo)桿水平和基準(zhǔn)水平之間的產(chǎn)能能源消耗約為100萬噸/年，約占行業(yè)總能耗的40%。根據(jù)去年新修訂的黃磷單位產(chǎn)品能耗限額標(biāo)準(zhǔn)，3級指標(biāo)為2.8噸標(biāo)準(zhǔn)煤/噸，2級指標(biāo)為2.6噸標(biāo)準(zhǔn)煤/噸，1級指標(biāo)為2.3噸標(biāo)準(zhǔn)煤/噸。預(yù)計到2025年將有70%的企業(yè)可達到3級指標(biāo)。

　　記者：《指南》提出，黃磷行業(yè)能效優(yōu)于標(biāo)桿水平的產(chǎn)能占5%，能效低于基準(zhǔn)水平的產(chǎn)能約占30%。因此，黃磷行業(yè)節(jié)能壓力較大。您認為黃磷行業(yè)目前節(jié)能降碳工作的重點和難點分別是什么?

　　問立寧：節(jié)能降碳的重點和難點在于原料。隨著磷礦的開發(fā)利用，我國磷礦的品位也越來越低，并產(chǎn)生大量粉礦和中低品位磷礦，尤其是磷礦石中的碳酸鹽含量，對電耗影響較大，當(dāng)其含量大于8%時，增加耗電800～1000千瓦時左右。所以黃磷原料品位是能耗高低的一個決定性因素，它的自然屬性直接影響著最終節(jié)能的難度。

　　黃磷行業(yè)要在政策引導(dǎo)下，充分發(fā)揮市場調(diào)節(jié)作用，主要節(jié)能措施包括：一是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級。具體內(nèi)容包括優(yōu)勢產(chǎn)能替代落后產(chǎn)能，以及基準(zhǔn)水平以下的產(chǎn)能提高能效水平等。二是源頭減碳，黃磷企業(yè)入爐礦品位每增加1個百分點，可降低電耗300～350千瓦時。三是黃磷尾氣的綜合利用。黃磷爐氣主要成分為CO，含量占比為75%～90%，經(jīng)過凈化、提純能夠生產(chǎn)多種化工產(chǎn)品。四是其他節(jié)能減排技術(shù)的應(yīng)用，以及與其他行業(yè)的耦合等。預(yù)計措施全部實施后，全行業(yè)能夠減少能源消耗量40萬噸左右。

　　我們根據(jù)國標(biāo)修訂了最新能耗限額標(biāo)準(zhǔn)，因為企業(yè)之間用礦的質(zhì)量存在差別，能耗之間肯定也會存在差別，我們無法依據(jù)單一能耗數(shù)據(jù)來評判一個企業(yè)的技術(shù)水平。但是我們在設(shè)計能耗限額標(biāo)準(zhǔn)的時候做了一個公式，把這些不利條件都排除掉，從而得到一個統(tǒng)一的計算標(biāo)準(zhǔn)。

　　記者：《指南》提出到2025年，能效低于基準(zhǔn)水平的產(chǎn)能將退出市場。如何推動這部分產(chǎn)能盡快退出市場?

　　問立寧：過去黃磷工廠有一個標(biāo)志物——“天燈”,類似于石化企業(yè)的火炬。“天燈”是黃磷企業(yè)所排放的磷爐尾氣燃燒后形成的火炬，污染較大。也就是說，如果一氧化碳氣體不被回收，企業(yè)是不可能達到減排指標(biāo)的。2019年，黃磷企業(yè)統(tǒng)一進行了“滅天燈”行動，將黃磷生產(chǎn)中產(chǎn)生的尾氣(CO氣體)回收二次利用，把各方面污染消除到了最低，同時作為一個節(jié)能的措施，推動企業(yè)降低能耗。對于規(guī)模較小的企業(yè)來說，可能企業(yè)只有一臺爐子，尾氣量小，回收利用沒有價值;如果企業(yè)能達到5萬噸/年的產(chǎn)能規(guī)模，相應(yīng)的尾氣量就足夠了，回收的一氧化碳可以作為制作各種碳化學(xué)品的原料或進行尾氣發(fā)電。

　　因此，在行業(yè)尾氣治理的過程中，我們一直在推廣集群式發(fā)展，在這種規(guī)?；?yīng)的促進下，小的產(chǎn)能自然就全部淘汰了。根據(jù)統(tǒng)計，目前行業(yè)年產(chǎn)能3萬～5萬噸的企業(yè)占70%，1萬～2萬噸的企業(yè)占20%左右，萬噸以下產(chǎn)能(含單臺套小于5000噸)的企業(yè)都不復(fù)存在了。相信在節(jié)能改造的過程中，一些規(guī)模小、技術(shù)水平低的企業(yè)如果沒有被收并購或轉(zhuǎn)型成功，就會逐漸被淘汰，包括如今無效產(chǎn)能和在建產(chǎn)能達不到標(biāo)準(zhǔn)的企業(yè)都會自然而然的退出市場。

　　記者：我們看到解讀中提出加強前沿引領(lǐng)技術(shù)開發(fā)，培育標(biāo)桿示范企業(yè)，協(xié)會對此有哪些建議?

　　問立寧：建議企業(yè)主要從六大方向進行節(jié)能技術(shù)改造。

　　一是提升原料品位。提升原料品位重點是粉礦球團燒結(jié)技術(shù)。通過利用黃磷尾氣燒結(jié)粉礦，可以對中低品位礦和粉礦加以利用，另一方面也降低了能耗。100萬噸/年粉礦球團燒結(jié)項目預(yù)計總投資約為6000萬元。預(yù)計2025年將有500萬噸粉礦球團燒結(jié)裝置推廣應(yīng)用，全行業(yè)預(yù)計總投資約為3億元。按照目前黃磷裝置入爐塊礦25%品位計算，粉礦球團品位以30%品位計算，則單噸黃磷可節(jié)省能源消耗約0.2噸標(biāo)煤(按照0.1229系數(shù)折算，在利用中低品位磷礦的情況下，實際可節(jié)省標(biāo)煤約0.5噸)，全行業(yè)推廣后可實現(xiàn)節(jié)能10萬噸標(biāo)煤，實現(xiàn)二氧化碳減排26.2萬噸。目前已實施或正在準(zhǔn)備實施的企業(yè)包括四川馬邊龍?zhí)⑺拇R邊無窮礦業(yè)和云天化集團等企業(yè)。

　　二是磷煤聯(lián)產(chǎn)—重點攻關(guān)技術(shù)。煤氣化是煤化工行業(yè)中運用最廣泛、最成熟的技術(shù)之一，在煤氣化過程內(nèi)，煤與純氧的燃燒區(qū)溫度高達1800～2000℃，其原理在于利用煤與氧氣反應(yīng)生產(chǎn)CO的熱量供給黃磷還原熱。該方案與傳統(tǒng)的磷電爐相比，使用了一次能源，熱能利用效率高，大幅降低黃磷生產(chǎn)的能源成本。采用加壓反應(yīng)，不僅提高了黃磷單系列產(chǎn)能，聯(lián)產(chǎn)的合成氣總量是黃磷電爐的8~10倍，可以應(yīng)用于各種碳一化學(xué)品的合成，有利于形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模效應(yīng);煙氣的液相排渣水淬技術(shù)，改善了黃磷生產(chǎn)與操作環(huán)境;經(jīng)干法除塵，爐氣中的粉塵含量大大降低，杜絕了黃磷冷凝過程中泥磷的生成，直接獲得高純度黃磷產(chǎn)品。因此，實現(xiàn)磷煤聯(lián)產(chǎn)有助于黃磷生產(chǎn)的規(guī)模化、智能化，該技術(shù)的實現(xiàn)，可將每噸黃磷的綜合能耗從目前的2.8tec降至1.2tec。研發(fā)一套年產(chǎn)5萬噸黃磷規(guī)模能力、磷綜合收率≥85%、爐渣殘磷P2O5≤2.5的中試試驗裝置，通過演示性試驗驗證實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)突破，并形成一系列潔凈環(huán)保、能耗低、可利用中低品位磷礦的成套磷化工工藝技術(shù)和核心設(shè)備，為建設(shè)磷酸(黃磷)工業(yè)化裝置及產(chǎn)業(yè)化推廣提供技術(shù)支撐。5萬噸/年黃磷當(dāng)量的煤磷聯(lián)產(chǎn)項目預(yù)計總投資約為5億元。目前項目仍處于攻關(guān)階段，預(yù)計短期內(nèi)不會大規(guī)模推廣。預(yù)計該項目實施可實現(xiàn)節(jié)能8萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤/年，實現(xiàn)二氧化碳減排21萬噸/年。目前正在實施的企業(yè)為貴州航天邁未科技等企業(yè)。

　　三是黃磷尾氣制化工產(chǎn)品。黃磷爐氣主要成分為CO，其中CO含量75%～90%，經(jīng)過凈化、提純能夠生產(chǎn)多種碳一化工產(chǎn)品，例如重慶川東集團化工有限公司生產(chǎn)甲酸鉀，貴州開陽青利天盟化工有限公司生產(chǎn)甲酸鈉等。黃磷尾氣制化工產(chǎn)品的難點在于：一是黃磷尾氣磷的凈化成本高;二是磷爐尾氣規(guī)模小，大宗產(chǎn)品與煤制氣相比沒有競爭力(如甲酸鈉、乙二醇等);三是市場容量小的商品如甲酸鹽等。磷爐尾氣凈化采用技術(shù)有催化氧化法、變溫變壓吸附法等，選擇適應(yīng)的技術(shù)滿足下游裝置原料要求，建設(shè)年產(chǎn)5萬噸甲酸鹽裝置，預(yù)計總投資9000萬元，以CO產(chǎn)生煤炭消耗計算，年可以節(jié)省標(biāo)煤約5萬噸，年可減少二氧化碳排放約13萬噸。目前準(zhǔn)備實施的企業(yè)包括貴州新天鑫化工有限公司等企業(yè)。

　　四是磷爐氣干法除塵及其泥磷連續(xù)回收技術(shù)。目前，每噸黃磷副產(chǎn)泥磷100～200千克，泥磷含有約50%左右的水分。開發(fā)一種磷爐尾氣不結(jié)露的黃磷尾氣干法除塵技術(shù)，減少泥磷90%以上，少量泥磷或事故產(chǎn)生泥磷采用連續(xù)化泥磷回收裝置加以回收。實現(xiàn)黃磷爐氣中粉塵與黃磷蒸氣的高效分離，使黃磷爐氣中粉塵含量降至30mg/m3 以下，少量泥磷進入高效泥磷回收器進行回收，每噸黃磷節(jié)省能耗約4500兆焦。每年采用該技術(shù)的黃磷產(chǎn)量以50萬噸計算，可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤7.5萬噸，減排二氧化碳20萬噸。目前準(zhǔn)備實施的企業(yè)有貴州新天鑫化工有限公司。

　　五是黃磷的磷爐尾氣余熱回收技術(shù)。磷爐尾氣作為燃氣是目前黃磷生產(chǎn)企業(yè)最大的尾氣利用途徑。黃磷企業(yè)有大約5%～15%的黃磷尾氣用于原料干燥與泥磷回收，80%以上的企業(yè)將剩余的85%~95%的磷爐尾氣作為燃氣并回收CO燃燒熱產(chǎn)生蒸汽，但由于大部分黃磷企業(yè)沒有與其他企業(yè)形成園區(qū)經(jīng)濟，又有大約60%的黃磷企業(yè)僅僅是為了杜絕尾氣在環(huán)境燃燒，采用了效率較低的熱回收方法產(chǎn)生的蒸汽，且產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)過冷凝后排空，能源沒有得到有效回收。因此，磷爐尾氣余熱回收技術(shù)必須采用先進技術(shù)，使其燃氣熱能回收效率≥90%，武漢東晟捷能科技有限公司與昆明理工大學(xué)聯(lián)合開發(fā)的“黃磷生產(chǎn)過程余熱利用及尾氣發(fā)電(供熱)技術(shù)”列入2014年、2016年、2017年國家發(fā)改委頒布的《國家重點節(jié)能技術(shù)推廣目錄》，建議推廣，可以直接利用蒸汽使其作為熱源使用，不能將蒸汽作為直接熱源使用的，可以發(fā)電。含CO85%的磷爐尾氣，大約1.4Nm3 發(fā)電1千瓦時，若扣除自用有2400Nm3 用于發(fā)電，可發(fā)電1700千瓦時，按電力等價值折算系0.404k gce折算，可節(jié)約標(biāo)煤687k gce。

　　六是減少熱損的保溫技術(shù)。采用高絕熱性材料(如氣凝膠等)，用于黃磷爐爐體上減少熱量的損失，絕熱材料熱導(dǎo)率是傳統(tǒng)材料的30%，可以有效減少黃磷爐體熱量損失，降低黃磷生產(chǎn)過程電爐電耗約1%～2%。