推廣涂層尿素，走低碳施肥之路

閻宗彪　喬　生

（1 中國科學院石家莊農業(yè)現(xiàn)代化研究所 石家莊 050021

2 石家莊中科涂層肥料研究所 石家莊 050021）

摘　要：尿素生產要消耗大量的煤、天然氣、重油及電力，提高尿素利用率，就相當于節(jié)約了能源，減少了二氧化碳的排放。腐植酸涂層尿素技術平均提高氮素利用率6個百分點，相當于節(jié)約尿素1/6，既節(jié)本增效，又低碳環(huán)保，作為腐植酸低碳技術之一具有極大的推廣應用價值。

關鍵詞：涂層尿素 低碳施肥

Promoting Coated Urea, Taking the Road of Low-carbon Fertilization

Yan Zongbiao, Qiao Sheng

( 1 Institute of Shijiazhuang Agricultural Modernization research, Chinese Academy of Science, Shijiazhuang, 050021

2 Institute of Shijiazhuang Zhongke Coating Fertilizer Reasearch, Shijiazhuang, 050021)

Abstract: The production of urea consumes a lot of coal, natural gas, fuel oil and electricity. Improving the utilization of urea is equivalent to saving energy and reducing carbon dioxide emissions. Coated urea technology improves utilization of nitrogen by 6 percentage points on average that is equivalent to saving urea 1/6. It is not only efficiency of the section but also low-carbon environment. As one of humic acid low-carbon technologies, coated urea technology has great application value.

Key words:coated urea; low-carbon fertilization

低碳，已經成為當今最流行的語言。人們更多的行為方式可以用碳排放來計算，“每節(jié)約1度電，就可以減排1 kg二氧化碳；少開一天車，減排8.17 kg二氧化碳；用手洗代替一次洗衣機洗衣，減排0.3　kg二氧化碳”。那么節(jié)約1 t肥料(尿素)，可以減排多少二氧化碳呢？下面我們就來看一下尿素的碳足跡。

近兩年，我國年化肥用量達5000多萬噸(折純)，每千公頃耕地用量高達366.5　t，是世界平均水平的3.5倍。有資料顯示，化肥生產年消耗的能源約1億噸標準煤，占全國能源消耗的5%。同時，每年化肥運輸物流量近1.7億噸·公里，占全國鐵路運量的11%。僅尿素一項，2009年全國尿素產量就有6300萬噸(實物量)，見圖1。

生產尿素的主要原料是氨，合成氨的主要原料是煤、天然氣、重油。我國的能源儲備特點是“缺油、少氣、有煤”，所以我國現(xiàn)階段生產合成氨的原料中煤占65%，天然氣占28%，重油占7%[1]。根據(jù)國標《合成氨單位產品能源消耗限GB21344-2008》的規(guī)定能源消耗數(shù)據(jù)和尿素裝置各種生產工藝的原材料及動力消耗的數(shù)據(jù)，可以初步推算出尿素生產的能耗。見表1和表2。

圖1　1995-2010年8月國內尿素產量及表觀消費量對比圖Fig.1　Comparison of urea production yield and apprent volume of urea consumption in August from 1995 to 2010

注：數(shù)據(jù)來源于中宇資訊。

表1　現(xiàn)有合成氨單位產品能源消耗限額限定值
Tab.1　The limit value of energy consumption existing ammonia unit product

注：kgce是能源消耗量，用標準煤表示，kgce/t的意思就是：千克標準煤/噸。

表2　400 t/d尿素裝置各種生產工藝的原材料及動力消耗(以t尿素計)[2]
Tab.2　Raw material　and power consumption of all kinds of production process of urea-manufacturing devices　400 t/d

年產尿素6000萬噸(實物量)，就要消耗6784.4萬噸標煤(6000×65%×1.9×0.575＋6000×28%×2.2×0.575＋6000×7%×1.65× 0.575)，要消耗電76.5億KWh(6000×127.5)，而且其實際綜合耗電量可能還要高?？梢?，我國尿素生產是一個耗能大戶。

中國氮肥工業(yè)協(xié)會副理事長王文善先生曾做過一個初步的測算，我國尿素產量中65%是以煤為主要原料的，同時，煤又是尿素生產的燃料，這樣，每噸尿素原料和燃料用煤1.5噸至1.8噸，約占尿素生產成本的2/3。目前，我國化肥利用率僅為30%到40%，而發(fā)達國家則為50%到60%，歐盟國家的氮肥利用率更是高達70%到80%。如果氮肥利用率能夠從現(xiàn)在的30%提高到70%，我國一年就可以節(jié)省氮肥2000萬噸，折成尿素4000萬噸，相當于節(jié)省6000萬噸煤。

中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所農業(yè)資源中心(原中國科學院石家莊農業(yè)現(xiàn)代化研究所)閻宗彪研究員主持的新型肥料課題組，從1987年就開始了涂層尿素的研究與開發(fā)，發(fā)明了含腐植酸的專用涂層材料(涂液)。使用這種涂層材料涂布于尿素表面即可形成相當于尿素直徑1/12～1/20的金黃色包膜，包膜僅為尿素重量0.2%～0.3%，涂層尿素含氮量基本不變。尿素涂層后，不僅具有顯著的緩釋、長效、高效的農化特點，而且改善了結塊性狀，不易吸潮，便于施用，減少對環(huán)境的污染。20多年來，在17個省份，17種作物，累計5000萬畝的面積，進行了600多項田間肥效試驗和100多項農化、機理研究試驗，取的大量翔實的資料。示范試驗證明，涂層尿素比普通尿素(小粒)氮素利用率平均提高6個百分點，涂層大顆粒尿素比普通尿素氮素利用率平均提高10個百分點，作物產量提高10%左右。

在農業(yè)應用中，一般尿素利用率為36%，按涂層尿素可以提高氮素利用率6個百分點(平均值)來計算，即可節(jié)約尿素1/6。以全國尿素實物量6000萬噸計算，就可節(jié)約尿素1000萬噸，相當于節(jié)約煤近1130萬噸、節(jié)約電12.75億kwh。根據(jù)BP中國碳排放計算器公式：節(jié)約1度電等于減排0.997 kg“二氧化碳”等于減排0.272 kg“碳”，節(jié)約1 kg標準煤等于減排2.49 3kg“二氧化碳”等于減排0.68 kg“碳”，計算得出，涂層尿素技術應用可以減排“二氧化碳”2944萬噸(1130×2.493+ 127500×0.997/1000)。

根據(jù)《中國應對氣候變化國家方案》，到2010年底，中國減少的二氧化碳排放量約5億噸。那么，涂層尿素的應用即可完成減排任務的近6%。尿素緩控釋的技術很多，已形成規(guī)模的產品也不少，但涂層尿素卻是成本最低、工藝最簡單、經濟性最高的技術，涂層材料成本每噸僅為幾十元，但可以減少近20%的施用量(即減少20%的用量,不減產),農戶減少肥料成本約20元/畝，節(jié)本增效顯著。2009年涂層尿素榮獲“土肥60年”最具影響力的技術成果。2010年作為“富含腐植酸的劣質煤的梯級綜合利用技術及其應用”的子課題入選國家科技進步二等獎(科技部已公示)。腐植酸在肥料增效方面潛能巨大，涂層尿素僅是腐植酸肥料領域的一個產品，更多腐植酸低碳產品已經或正在研發(fā)，腐植酸必將在低碳施肥之路上發(fā)揮越來越大的作用。