工業汽輪機及水輪機在氮肥節能中的應用

汝志山

(中化吉林長山化工有限公司生產調度室，吉林 松原　131109)

?

工業汽輪機及水輪機在氮肥節能中的應用

汝志山

(中化吉林長山化工有限公司生產調度室，吉林 松原131109)

摘要：吉林長山化工有限公司是一家中型化肥企業，工業生產存在著從0.1～1.3MPa不同壓力等級的蒸汽使用崗位。而鍋爐的工作壓力是一定的，因此低壓蒸汽只能通過減壓后得到。隨著電價的逐步上漲和企業節能意識的加強，通過拖動式汽輪機，將高壓蒸汽減壓到低壓蒸汽供生產中不同崗位應用，對降低生產成本是一種比較好的節能措施。

關鍵詞：工業汽輪機；水輪機；應用

1工業汽輪機在化肥廠的應用分析

長山化肥廠在生產中對于蒸汽應用不同壓力等級，生產中需要將高壓蒸汽通過減壓閥降為低壓蒸汽或中壓蒸汽使用，拖動式汽輪機利用蒸汽的壓差帶動水泵，由此省去了水泵的電動機，這就是節能之所在。同時背壓所產生的蒸汽可用于工業生產，其效率很高，節能效果非常明顯。

1.1　基本條件

長山化工有限公司動力車間有4臺75t流化床鍋爐，正常生產中2臺蒸汽帶動式壓縮機所產生的冷凝液和脫鹽水站送出軟水到動力車間除氧器除氧后，作為鍋爐用水。除氧器除氧都是采用常壓熱力除氧。當鍋爐給水量大，給水溫度較低時，除氧用汽量很大。大量的蒸汽往往直接來自中壓蒸汽母管，經減壓后壓力多為0.2MPa，這種蒸汽品質很高，直接用于除氧是極大的浪費。如果改變工藝流程，讓1.0～0.8MPa的蒸汽先進小汽輪機做功，帶動鍋爐給水泵，然后利用排汽除氧。除氧系統無需改變，而汽輪機的功率是‘白揀’的，由此省去了水泵的電動機，這就是節能之所在。

圖1　汽輪機流程圖

1.2　節能效果分析

我廠動力車間除氧器在正常生產的情況下，用低壓蒸汽約為10～15t之間，利用拖動式汽輪機來帶動高壓給水泵，水泵電機功率315kW，實際運行按85%的來計算，功率在260kW左右。從幾天運行效果看，小時節電在200度左右，電費按0.42元計算，運行1d可節約資金約為2000元左右，全月給企業節約費用約60000余元。而且汽輪機做功大小可根據除氧器用蒸汽量進行調節。如果汽輪機出現問題，可使用電機帶動水泵運行，保證鍋爐生產穩定運行。

1.3　經濟效益分析

采用汽輪機給水泵代替電機，可減少企業電網用電，減少電費支出，電價按0.42元計算，1臺水泵給企業帶來的效益如下：

200kW×7200h×0.42元/kW·h=60×104元/a

1.4　運行成本

運行成本包括耗煤成本，維護費用及汽輪機用油等。

如果鍋爐效率按90%計算，汽輪機效益按90%來算，煤價按300元計算，

則汽輪機帶動水泵輸出200kW的標煤耗量：

200kW×3600/7000×4.18×0.9×0.9=30.37kg/h

耗煤成本：

30.37×7200×7000×300÷(5000×1000)=91838元/a

運行成本及維護費用按8萬元/a

合計費用：91838+80000=171838元

1.5　企業收益

凈收益：600000-171838=428162元

從生產運行效果看，外供蒸汽壓力越高，汽輪機耗汽越小，節能效果和經濟效益越好。

2循環水系統電動風機改用水輪機驅動改造

中化長山共有6套供水系統。通過對吉林化肥廠等附近幾家企業考察，決定先對尿素供水系統進行電動風機改用水輪機驅動改造。尿素供水系統即6#循環水系統。該系統有LD85-10型13.4m×13.4m 132kW風機逆流通風冷卻塔2臺，裝置設計涼水能力為6000m3/h，循環水設計溫差為8℃(供水32℃，回水40℃)，配套泵房有高壓泵3臺(型號為DFSS400-520H=63.5mQ=2338m3/h1、2、3#泵630kW)。

2.1　技術原理

水輪機的工作動力來自循環冷卻水體系水的重力勢能以及循環水泵的富余揚程。工作時保證冷卻塔的技術參數，而且循環水泵的能耗不變。水輪機的輸出軸直接與風機連接并帶動其轉動，取消了原電機驅動風機體系，節約了電能。

2.2　工藝流程

改造的流程：取消冷卻塔減速箱和電機，把冷卻塔用水輪機安裝在原減速箱基礎上，安裝原風機，連通進水管和水輪進口，連通布水器和水輪機出口。

2.3　重要技術指標

(1)水輪機服從η≥88%、形狀設計尺寸滿足冷卻塔內部工作要求；

(2)噪音降低20%；

(3)水輪機替換電機后，節電100%。

重要技改內容：用水輪機替換風機電機、傳動軸和減速機。

重要設備：冷卻塔用水輪機2臺。節能技改投資額50萬元，建設期15d。

2.4　節電分析

每臺風機為132kW，如按運行330d，每臺風機按80%負荷運行，則用電量約105kW，那么1a用電量為831600kW，兩臺共用量為1663200kW。按電費為0.42元計算，則1a節約為電費支出為70萬元。

投資回收期0.7a從1a運行效果來看，改造后在風機轉速、降水溫方面其使用效果與原電動機比較接近，能基本滿足生產需要，具有實用性。充分利用了循環水余壓節能、取消了傳統型冷卻塔配備電機及減速器配置，環境噪音低，維修費用少，且其轉速可根據水輪機進水量的變化實現一定范圍內的無級變速，可根據季節變化相應調整冷卻后水溫，可適應北方冬季生產，企業現在在1#供水及2#供水系統已推廣使用。

3結束語

從生產運行效果來看，外供蒸汽壓力越高，汽輪機耗汽越小，節能效果和經濟效益越好。通過以上分析，工業汽輪機及水輪機在化肥生產的應用，具有很好節能效果和經濟效益。我廠將對全廠蒸汽系統進行階梯利用，如尿素深度水解系統的中壓蒸汽利用。將原來動力來的3.82MPa高壓蒸汽通過減壓閥減壓到1.8MPa供尿素深度水解系統使用。現在采用工業汽輪機帶動小型電機發電，利用汽輪機的排汽供給尿素車間深度水解系統。同時，對各供水系統運行風機進行水量計算，為以后水輪機應用打下基礎。這樣既利用能源，又為企業節約了大量的資金。工業汽輪機及水輪機在化肥廠應用促使長山化工有限公司的能源利用和節能工作進一步提高。

參考文獻：

[1]工業汽輪機在熱電廠中的應用.中國科技教育(理論版)：2012，(3).

有機化工

Application of Steam Turbine And Water Turbine in Nitrogenous Fertilizer Industry

RUZhi-shan

(Jilin Changshan Chemical Co.，Ltd of SINOCHEM Group，Songyuan，131109)

Abstract：Steam Turbine is used to depressurize high-pressure steam into low-pressure steam in nitrogenous fertilizer plant. Energy-saving is achieved.

Key words：steam turbine；water turbine；application

中圖分類號：TK26

文獻標志碼：B

文章編號：1003-6490(2015)01-0080-02

作者簡介：汝志山(1969-)，男，松原市人，1990年畢業于吉林化工學院化學工程專業，助理工程師，從事氨合成技術管理及生產系統調度工作，現任中化吉林長山化工有限公司生產調處值班調度。

收稿日期：2014-07-10