純堿生產(chǎn)過程中低壓蒸汽能量梯級利用初探

(連云港堿業(yè)有限公司，江蘇 連云港 222042)

純堿生產(chǎn)過程中需要大量的蒸汽與電力。隨著產(chǎn)能的不斷擴大，耗電、耗汽量也在逐年增加，對工廠的經(jīng)濟性及安全性都帶來了不利的影響——汽電平衡非常困難。因此降低全廠能耗成為了節(jié)能工作的重點。

連云港堿業(yè)有限公司蒸汽系統(tǒng)盡管在設計時就充分考慮了能量的梯級利用，如熱電裝置的蒸汽去重堿壓縮汽輪機拖動壓縮機后排出低壓汽，用于重堿的蒸餾裝置；熱電鍋爐的中壓汽進入2#汽輪機，通過抽汽產(chǎn)生1.6 MPa的蒸汽供制鈣車間和重灰煅燒爐使用，產(chǎn)生0.5 MPa蒸汽供除氧器使用同時也送入全廠低壓蒸汽管網(wǎng)；重灰煅燒爐使用蒸汽后產(chǎn)生的高溫冷凝水經(jīng)過閃發(fā)器產(chǎn)生低壓蒸汽，送到蒸汽管網(wǎng)等。但低壓蒸汽的梯級利用和節(jié)能減排仍有較大潛力。

連云港堿業(yè)有限公司的低壓汽系統(tǒng)，主要來源于熱電裝置1#發(fā)電機的背壓排汽、2#機二抽、重堿裝置的壓縮機排汽及重灰閃發(fā)器的排汽，管網(wǎng)運行絕對壓力大約0.3 MPa， 2#機二抽抽汽口的絕對壓力通常在0.45～0.55 MPa，運行時通過二抽電動門節(jié)流排入低壓汽管網(wǎng)和向除氧器供汽，而除氧器的工作壓力僅為0.15 MPa左右，在二抽與除氧器之間存在著明顯的壓差損失，能量被白白地流失掉。通過熱力機械回收這部分壓差能量損失，可實現(xiàn)這部分低壓汽的能量梯級利用。

1 工業(yè)汽輪機的工作原理與應用情況

工業(yè)汽輪機結(jié)構比較簡單，通常采用單級或單列復速級。最關鍵的部件是噴嘴和動葉柵。噴嘴的作用是把蒸汽的熱能轉(zhuǎn)換成動能，實現(xiàn)能量第一次轉(zhuǎn)換，而動葉柵則是將噴嘴噴射出的高速汽流轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)機械能，實現(xiàn)能量的第二次轉(zhuǎn)換。

工業(yè)汽輪機利用企業(yè)管網(wǎng)的余熱驅(qū)動水泵、風機等輔機運行，在熱電廠和城市供熱系統(tǒng)、化工行業(yè)中得到了推廣應用，成為企業(yè)節(jié)能降耗，提高經(jīng)濟效益的一條重要途徑。而我公司的現(xiàn)場工藝條件基本上能滿足工業(yè)汽輪機的應用。

2 工業(yè)汽輪機在我公司應用的可行性

2.1 可行性分析

工業(yè)汽輪機進汽壓力要求范圍寬，可以根據(jù)余熱資源情況進行設計。2#機二抽的出口壓力多數(shù)情況下在0.45～0.55 MPa之間運行，選擇銘牌進汽壓力為0.5 MPa的工業(yè)汽輪機，基本上能滿足回收壓差能量損失的要求；四臺除氧器的低壓汽消耗量大致在25 t左右，基本上可以滿足二臺400 kW工業(yè)汽輪機運行的需要，將汽輪機的排汽直接進入除氧器，全部利用，并且不浪費。一臺給水泵的軸功率為320 kW，因此應用工業(yè)汽輪機驅(qū)動給水泵運行是可行的。

2.2 設計與應用

為了減少抽汽壓力的波動而影響工業(yè)汽輪機的運行，我們尋求供應商根據(jù)實際低壓汽參數(shù)對工業(yè)汽輪機進行個性化設計，以適應我公司實際絕對抽汽壓力0.45 MPa運行的需要。并且由于增加了二抽，發(fā)電量還會增加一部分，故在新的電平衡下，提高了抽汽機組的經(jīng)濟性。

3 改造對廠用電的影響分析

鍋爐電動給水泵是熱電廠耗電大戶，我公司的熱電車間共有五臺電動給水泵，單臺泵電機功率為440 kW,軸功率320 kW,正常情況下是四開一備，每小時耗電量近1 300 kWh,約占全廠用電量的1/12，約占我們熱電廠自身用電量的1/4，因此產(chǎn)生的結(jié)果是發(fā)電機上網(wǎng)量減少、購網(wǎng)量增加。兩臺電動給水泵改為由低參數(shù)工業(yè)汽輪機驅(qū)動后，相當于每小時節(jié)電640 kWh，一天節(jié)電15 000 kWh,一年按運行300天，電費0.5元計算：300×15 000×0.5=225萬元,除去各類成本費用，凈利潤在150萬以上，經(jīng)濟效益可觀。

4 改造對安全性的影響

1)因為工業(yè)汽輪機可以利用鍋爐余汽正常運行，可避免因廠用電中斷給鍋爐運行帶來的風險。

2)采用汽輪機驅(qū)動給水泵，可避免大型電動機開、停過程中的用電負荷大幅波動，減少因電機或系統(tǒng)故障而可能引發(fā)的事故。

3)降低了廠用電，減少了購網(wǎng)電量，提高了熱電裝置安全及穩(wěn)定性。

5 改造對低壓汽系統(tǒng)平衡及電平衡的影響分析

由于是個性化設計，僅將原來的抽汽改道，不經(jīng)節(jié)流進入管網(wǎng)，而是用來驅(qū)動給水泵。因此，在設計負荷下，并不會引起2#機發(fā)電量的變化。在全廠低壓汽系統(tǒng)總量不變時，總抽汽量只略有增加，反而有利于減少夏季低壓汽的排空。

6 改造對2#機運行效率的影響分析

有兩臺汽泵作為2#機二抽穩(wěn)定的熱用戶，機組可以保持較高的真空度，減少了冷源損失，即使在夏季也可以維持較高負荷，顯著提高了整個機組的熱效率。

7 結(jié) 論

改造幾年來我們的給水系統(tǒng)及背壓汽輪機負荷平穩(wěn)，運行可靠，開、停機操作也簡單方便，且運行過程中無需專人監(jiān)控，只需在進汽壓力或給水壓力發(fā)生較大變化時才對轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)。

低參數(shù)工業(yè)汽輪機驅(qū)動給水泵安裝方便，操作簡單，適應性強，雖然工業(yè)汽輪機本身效率并不高，但由于是回收了原來系統(tǒng)的壓力差損失，是能量的梯級利用，排汽熱量全部被除氧器吸收，提高了整個熱力系統(tǒng)的運行效率，節(jié)能效果顯著，經(jīng)濟效益可觀。

[1] 時金甫.低參數(shù)工業(yè)汽輪機在能量梯級利用中的應用[M].純堿工業(yè)，2006(3)