蒸汽管網的綜合優化利用

張本峰 吳 培 喬 潔 顧朝暉(河南心連心化肥有限公司 河南新鄉453731)

蒸汽管網的綜合優化利用

張本峰 吳 培 喬 潔 顧朝暉
(河南心連心化肥有限公司 河南新鄉453731)

1 蒸汽壓差能量發電技術的應用

1.1 中壓蒸汽綜合利用

目前，河南心連心化肥有限公司(以下簡稱心連心公司)中壓蒸汽的用戶主要為變換、蒸氨和尿素水解系統，合成廢熱鍋爐所產蒸汽供給變換和尿素水解系統，低壓甲醇裝置所產蒸汽供給蒸氨系統。低壓甲醇裝置所產的2.3 MPa低品位蒸汽不能滿足3.0 MPa蒸汽管網的壓力要求，一般，供給蒸氨系統之后多余的蒸汽通過減壓送往1.3 MPa的蒸汽管網，浪費了2.3 MPa到1.1 MPa之間的蒸汽壓差能量。變換系統壓力低于2.2 MPa，低壓甲醇裝置所產的2.3 MPa蒸汽完全可供給變換系統使用。由于1.3 MPa的蒸汽需求量大，可將合成廢熱鍋爐產的3.0 MPa(心連心公司的3.0 MPa的蒸汽管網實際壓力與合成廢熱鍋爐的蒸汽壓力相同，為2.7 MPa，習慣上將合成廢熱鍋爐產的2.7 MPa蒸汽稱為3.0 MPa蒸汽)的蒸汽通過汽輪機發電后變為1.3 MPa蒸汽。因此，心連心公司利用3.0 MPa蒸汽驅動循環水泵以達到節電的目的，但因蒸汽壓力不夠穩定，導致該節電裝置運行效果不佳。在增設1只蒸汽緩沖罐穩定蒸汽壓力后，該節電裝置平穩運行。

1.2 低壓蒸汽綜合利用

3#造氣系統消耗0.50 MPa蒸汽約80 t/h，造氣系統入口蒸汽壓力為0.50 MPa左右，而實際所需蒸汽壓力為0.04 MPa 。為利用這部分蒸汽差壓，1#造氣系統(所需蒸汽量為42 t/h)增設了1臺低壓汽輪機。該低壓汽輪機利用烴化系統所產蒸汽(約16 t/h)過熱后進行發電，進口蒸汽溫度約250 ℃、壓力0.50 MPa；出口蒸汽溫度為170 ℃左右、壓力0.05 MPa，日發電量達2 100 kW·h。低壓汽輪機出口蒸汽溫度相對較低，為此，采用過熱蒸汽(壓力約0.30 MPa，流量約26 t/h)與低壓汽輪機出口蒸汽進行混合后進入緩沖罐，既利用了過熱蒸汽的高位熱能，又利用了烴化系統所產蒸汽(約16 t/h)的差壓。

3#造氣系統所用蒸汽溫度約200 ℃、壓力約0.30 MPa，但實際需要溫度約200 ℃、壓力約0.04 MPa 蒸汽就可以滿足3#造氣系統的用汽要求，所以可利用這部分蒸汽差壓進行發電，以降低能耗。3#造氣系統所用的蒸汽來自中壓汽輪機的排汽(壓力約0.30 MPa，溫度220～230 ℃)，為利用這部分蒸汽差壓進行發電，需要新增1臺低壓汽輪發電機。根據現有工況，選擇低壓汽輪機的配置如下：進汽為中壓汽輪機的排汽，具體參數為進汽壓力0.30 MPa，溫度220 ℃；排汽壓力0.05 MPa，溫度81 ℃；額定流量80 t/h，額定功率5 400 kW；低壓汽輪機最小進汽流量為50 t/h時，功率為3 000 kW。由于低壓汽輪機出口蒸汽的溫度太低，僅為81 ℃，現設計低壓汽輪機進汽流量為50 t/h，未進低壓汽輪機的溫度為220 ℃、壓力0.30 MPa 的蒸汽(30 t/h)與低壓汽輪機排汽(流量50 t/h，壓力0.05 MPa，溫度81 ℃)進行混合，提溫后蒸汽溫度為131 ℃，混合后的蒸汽再利用中壓汽輪機抽汽的過熱蒸汽(流量為40 t/h，溫度330 ℃，壓力為1.10 MPa)將其溫度由131 ℃提高到200 ℃，以滿足3#造氣系統正常生產的需要。

低壓蒸汽綜合利用工藝流程見圖1。

2 蒸汽輸送流程優化

由上述分析，為合理利用中壓蒸汽，低壓甲醇系統汽包的2.3 MPa蒸汽可以直接供給變換系統使用，但是需要改變進變換系統界區的蒸汽管道。具體方案如下：由低壓甲醇系統汽包出口直接增加1條管道連接至合成廢熱鍋爐去變換系統的蒸汽管道上，優先采用低壓甲醇系統汽包提供的蒸汽(壓力2.3 MPa，流量10 t/h，溫度220 ℃)；當低壓甲醇系統汽包蒸汽供應量不足時，則采用合成廢熱鍋爐蒸汽(壓力2.7 MPa，溫度290 ℃)進行補充(見圖2)。

圖1 低壓蒸汽綜合利用工藝流程

圖2 蒸汽輸送工藝流程優化

3 冷凝水回收利用方案

由于心連心公司產汽崗位及用汽崗位不集中，蒸汽輸送工藝流程較長，在輸送蒸汽較長的管道上設大量導淋管和疏水閥，如果將其排出的蒸汽和冷凝液加以回收，可節省大量的能源。蒸汽管網冷凝液回收工藝流程如圖3所示，將蒸汽管道上的導淋管和疏水閥排出的蒸汽及冷凝液回收后再進行氣液分離，采用乏汽回收裝置進行分離的氣體再綜合利用，回收的冷凝液通過冷凝液閃蒸槽降壓閃蒸釋放出能量之后用于加熱低溫介質，換熱之后的冷凝液補充到脫鹽水系統。

4 小結

(1)管網蒸汽差壓利用，不需要消耗一次能源、不增加生產裝置的蒸汽用量、不影響生產裝置后續工藝的蒸汽用量、不產生任何污染，尤其是在生產裝置工藝蒸汽壓力變動的情況下，滿足生產要求，大大提高了蒸汽的綜合利用效率，具有節能的效果。

圖3 蒸汽管網冷凝液回收工藝流程

(2)優化輸送流程主要是根據工藝生產條件合理的利用不同品位蒸汽的能量，將損耗降到最低。

(3)蒸汽在輸送過程中的損耗所占的比例相當大，該乏汽回收裝置主要是將在蒸汽輸送過程中疏水閥、導淋及其他一些設備上的定排、連排所產生的廢氣和冷凝液進行回收綜合利用。

2014- 03- 09)