凈化系統溶液壓差發電技術應用小結

孫西英，朱 敏

（兗礦國泰化工有限公司，山東 滕州 277527）

1 概 述

NHD溶液氣體凈化技術廣泛應用于化工企業，在溶液能量回收與利用方面，普遍設計了富液膨脹透平機，用于拖動貧液泵，節約電耗。在我公司實際生產中，由于富液壓力不穩及泵自身問題，富液通過自調閥減壓，閥前后壓差大，造成溶液系統不能穩定運行，溶液壓差能量不能有效回收。如何在保證NHD脫硫脫碳系統穩定運行的前提下，對NHD溶液的靜壓能進行回收利用，設計出節能環保的先進工藝和設備，是不斷創新發展的需求。

2 能量回收技術方案的確定

通過對相關技術的考察，確定由高壓溶液推動水力透平帶動發電機發電的方案，將靜壓能轉變為電能。

2.1 水力透平機組的配置

透平獨立設置，直接將水力透平的旋轉機械能轉換成電能，便于輸送，便于布置管路，與工作機互不影響，對系統性能參數的適應性強；機組占地面積小。利用系統中穩定的壓力能，通過水力透平葉輪轉換為機械能，再由透平機主軸通過離合器將能量傳遞到發電機上，將機械能轉換成電能，以實現系統余能的回收；由此，把水力發電的工作原理靈活應用在脫硫、脫碳環節，且與原泵組分別設置，杜絕了水力透平機影響泵組運行的可能性。簡言之，是將水力發電原理應用于工業節能中——對企業小網并網發電，從而減少對大電網的用電需求。

2.2 NHD脫硫脫碳溶液能量回收工藝流程設計

出濃縮塔底的富液（約129℃、3.5MPa），絕大部分經脫硫水力透平（HT3001）回收靜壓能發電（并入低壓電網）后，壓力降至約1.2MPa后進入脫硫高壓閃蒸槽（V3004）；另一小部分經自調閥減壓后入脫硫高壓閃蒸槽（V3004）進行降壓閃蒸，用自調閥微調濃縮塔（T3002）液位。優化后溶液流程如圖1所示。

圖1 優化后的NHD脫硫脫碳溶液流程

2.3 儀表技術方案的設計

根據NHD脫硫脫碳溶液能量回收透平發電機組的工藝控制要求，其自動控制系統由美國霍尼韋爾PKS集散控制系統及儀表就地控制柜組成。現場設計保留了原裝置上的兩臺調節閥，并在此基礎上進行了儀控設備控制方案的改造，取消了原調節閥上的電磁閥聯鎖控制，增加了一臺小口徑直通單座閥，并通過DCS控制系統實現濃縮塔的液位分程控制，如圖2所示。水力透平發電機組控制系統的自動化，主要包括液位調節、事故保護及故障信號的自動化，其任務是借助自動化元件（或傳感器）和DCS裝置組成一個不間斷進行的操作程序，從而實現生產流程的新型自動化。

圖2 儀控設備控制方案示意

2.4 電氣技術方案的設計

由水力透平機作為原動機來拖動異步電機，當異步電機轉速達到額定轉速時將該機組與市電并網，調節原動機的轉速，當轉速超過異步電機的額定轉速時該電機即由電動狀態變為發電狀態向電網輸送電能。

機組保護設計主要有發電機轉速≤2 980r／min解列、轉速≥3 300r／min跳車，電機前后軸承溫度≥75℃跳車等。機組控制柜控制和保護水力透平異步發電機組與市電的并網，當機組在運行過程中出現溫度過高、機組超速、機組轉速低，以及電機出現短路、過流和過壓、欠壓等故障時及時降機組轉速并與市電解列。

3 結 語

該機組調試安裝后，使用效率高（測算為80%以上），運行穩定，噪音小。成功利用系統中穩定的壓力能通過水力透平葉輪轉換為機械能，再由透平機主軸通過離合器將能量傳遞到發電機上，實現系統余能的回收。機組為臥式結構，泵殼為徑向剖分的雙蝸殼形式和中心線支承兩種形式；轉速為2 950r／min，級數少，軸向、徑向尺寸小，結構緊湊，占地面積小，裝拆比較方便，不必拆裝進出口管路、電機。該機組在2011年3月工程建成投產試車時一次開車成功，截至目前已平穩運行16 000h無大修。