化工生產中的熱電冷利用

盧立廠，軒書琴，張清亮

（1.青島海灣化學有限公司，山東 青島 266409；2.青島市石化高級技工學校，山東 青島 266108）

近年來，工業汽輪機得到越來越廣泛的使用，汽輪機可以有效的調配能量與動力，并能使用副產熱能，合理的配置工業汽輪機，可提高能源利用率，達到節能的目的。

工業汽輪機的功率范圍和轉速范圍都比較大，適用的蒸汽參數范圍也比較大，因此，使用者有一定的可選擇性。由于工業汽輪機具有轉速高、體積小、功率大及適用范圍廣等特點，因此適合大型壓縮機泵的驅動，也能適應各種中、小機泵的使用要求。

與傳統的電能拖動相比，工業汽輪機能直接驅動生產流程中的泵、鼓風機和壓縮機等機械，省去了將熱量轉換成電及電力輸送中的損失，實現能量的充分利用。汽輪機轉速高，便于調節，可在30%～110%額定負荷下根據工況的變化，平穩地調整轉速持續穩定運行。汽輪機高速旋轉部分具有良好軸對稱性，因而運行平穩、磨損微小、連續運行時間長，能滿足現代生產流程的要求。

1 項目背景

青島海灣化學有限公司（以下簡稱“海灣化學”）搬遷項目位于青島市黃島區董家口經濟區，主產30萬t/a燒堿、40萬t/a氯乙烯和30萬t/a聚氯乙烯等產品。為保障廠區各裝置蒸汽使用，海灣化學配套熱電聯產項目，通過汽輪機利用高溫高壓蒸汽發電，同時副產抽汽背壓蒸汽，向各裝置提供不同壓力的蒸汽。

該公司目前建成2臺150 t/h循環流化床鍋爐，并配套一臺15 MW抽汽背壓式汽輪機組，利用高溫高壓蒸汽推動汽輪機轉動，對發電機做功發電，將熱量轉化為電能，并副產中壓蒸汽（2.2 MPa（A））和低壓蒸汽（1.3 MPa（A）），供全廠各裝置使用。由于各裝置蒸汽使用負荷峰谷波動較大，對汽輪機組的穩定運行產生較大影響，且裝置總負荷較低，尤其是中壓蒸汽量相對富余，鍋爐在低負荷狀況下運行，單位蒸汽生產成本較高。為使運行工況更加穩定，

并充分利用蒸汽熱量，提高鍋爐使用效率，海灣化學實施循環水泵配套工業拖動型汽輪機及溴化鋰制冷項目，形成熱電冷系統利用。

2 項目實施及效益分析

2.1 項目實施及運行工況

海灣化學實施2臺多級凝汽式汽輪機和1臺單級背壓式汽輪機。汽輪機使用2.2 MPa（A）蒸汽，額定進氣流量均為8.5 t/h，代替原有電機推動循環水泵做功。其中，背壓式汽輪機副產0.2 MPa（A）蒸汽供溴化鋰制冷機組使用，替代螺桿制冷機組，實現蒸汽的二次利用，汽輪機數據表見表1。

表1 汽輪機數據表

工業汽輪機建成后，增加蒸汽使用量，提高鍋爐負荷。鍋爐高負荷運行狀況下，可大幅降低蒸汽成本，同時增加汽輪機發電量，還可以增強鍋爐應對外界用汽量波動的能力，能有效提高鍋爐效率。

2.2 汽輪機效益分析

工業汽輪機的熱經濟性好，提供了熱電聯產和余熱利用的條件。工業汽輪機的效率當視具體工作條件而言，如果有理想的蒸汽條件，汽輪機本身的熱效率是比較高的。但是工業汽輪機往往設計得比較緊湊，熱力系統相對簡單，因此熱效率較低。特別是在必須利用剩余蒸汽等的情況下，可能犧牲汽輪機的效率以換取工藝系統的平衡，這時雖然主機的效率較低，但整個系統的熱效率仍然較高，可以充分利用能源，達到節能的目的。

目前，廠區2.2 MPa蒸汽負荷約為15 t/h，新上的3臺汽輪機滿負荷運行后，蒸汽負荷可提升至40 t/h，大幅提高蒸汽用量和鍋爐負荷，不同蒸汽用量下汽輪機發電和鍋爐蒸汽成本見表2（煤含稅價500 元/t）。

表2 不同工況下汽輪機發電量和蒸汽成本

循環水泵改用汽輪機驅動，消耗蒸汽驅動汽輪機做功，代替原有電泵，消耗循環水對蒸汽冷凝系統進行冷卻，蒸汽溴化鋰制冷機組利用背壓式汽輪機產生的0.2 MPa（A）低壓蒸汽作為熱源，蒸發溴化鋰水溶液，獲得冷量，從而產生5℃低溫冷水。溴化鋰制冷機組制冷量為4 652 kW，同等規模的螺桿機組電耗在900～1 000 kW。充分利用背壓式汽輪機產生的低壓蒸汽，并省去高壓蒸汽降壓的設備成本。

循環水由廠區循環水裝置供給，成本為0.125元/m3，發電成本為0.3元/kW·h，廠區電價按0.6元/kW·h算，蒸汽價格按運行汽輪機后的半日價計算，有關費用計算見表3。

表3 汽輪機運行費用計算

3臺汽輪機設備投資360萬元，加上管道、儀表、土建、安裝等投資費用，收回投資約1.5年，實施汽輪機效益較為明顯。而且溴化鋰制冷機組的設備費用要低于螺桿機組，效益非?？捎^。提高鍋爐負荷后，蒸汽成本由187元/t降至156元/t，對降低全廠產品成本有極大的促進作用。

循環水泵配套工業拖動型汽輪機及溴化鋰制冷項目建成后，既可提高蒸汽利用量，鍋爐和背壓發電機組可以接近高負荷運行，大幅度降低蒸汽成本，充分發揮鍋爐的最大價值，又可提高蒸汽利用率，節省能源，增加汽輪機發電量，減少外購電負荷，企業自身發電效益增大；還可以減少廠區用電負荷，緩解廠區供電壓力，實現了資源最大利用。

3 結語

隨著工業的發展，越來越多的企業將擁有自己的配套蒸汽裝置，以解決既需要動力又需要熱量的局面，而能利用蒸汽作為動力驅動設備的工業汽輪機也會得到更廣泛的使用，合理的配置工業汽輪機，充分利用蒸汽，實現資源最大化利用。應用工業汽輪節能減排的同時給企業帶來顯著的經濟效益，也產生了良好的環境效益。