以電備汽在現代化工廠中的實用研究

摘 要：現代化工廠常采用節能模式的能源平臺，公用工程是集水、電、汽、風、污水、焚燒于一體的能源供給和回收平臺。以汽定電又叫做以電備汽，在現代化工廠生產中占有舉足輕重的地位，這種模式具有供汽負荷調整，內外擾動樞紐、蒸汽保障可靠性高、參數調整快速、自用電安全性好等特點。

關鍵詞：以汽定電；公用工程；能源平臺；梯度利用；自備電站

1 背景簡介

現代化工廠常采用節能模式的能源平臺，公用工程是集水、電、汽、風、污水、焚燒于一體的能源供給和污水回收平臺。依托一個公用工程可以供應一個城市、一個工業園區、一個生產區或者一個工廠。通過能源供給使能量通過蒸汽、電、風、水等載體輸送出去，通過汽輪機、減溫減壓器實現能源梯度利用，再通過閉合環路加以回收，通過污水、焚燒處理不可循環物質，實現能源高效利用的先進模式。現代化煉化一體化工廠采用公用工程能源平臺是實現能源高效梯度利用，節能降耗有效途徑之一。而以汽定電則是公用工程系統的一個重要組成部分，在現代化工廠的生產中發揮重要作用。

2 以電備汽模式組成

某煉化一體化工程由自建的自備電站作為能源供應平臺，其中以4臺鍋爐、4臺雙抽凝氣式汽輪機及發電機組成整個工程的能源供應，通過4.0MPa、1.2MPa、0.4MPa三條蒸汽管網供應煉油、化工裝置正常生產所需要蒸汽。其中鍋爐生產9.8MPa溫度為540℃的過熱蒸汽，供給1#、2#、3#、4#汽輪機，汽輪機組額定容量為50MW，最大容量為60MW。機組共有5段抽汽，其中1、2段為調整抽汽，其余的為非調整抽汽。機組的主要任務是向煉油、化工提供電負荷及4.0MPa、1.2MPa、0.4MPa的蒸汽。1#、2#機組型號：CC50-8.83/4.3/1.5，調整抽汽主要向4.0MPa、1.2MPa母管供汽，3#、4#機組型號：CC50-8.83/4.3/0.7，調整抽汽主要向4.0MPa、0.4MPa母管供汽。

3 以電備汽模式分析

在現代化煉化企業中，公用工程是能源供給平臺，但也是單點供汽、孤網運行的平臺，它的優點是能源利用率，煉油化工成本低。缺點是穩定性不足，抗擾動能力比多電供汽要差，對系統平穩性要求較高。如果單純以鍋爐產生蒸汽直接供以給各裝置，鍋爐的負荷則需要根據實際負荷的波動進行調整，并且根據煉油化工裝置的開停工進行必要的啟停爐，不利于整個系統供給和穩定，通過汽輪機發電不僅可以對煉油化工及公用工程系統本身提供電備用，同時根據外供蒸汽量的多少調整發電量，這樣有效實現了通過電負荷的調整來達到蒸汽負荷調整的目的，同時避免了鍋爐頻繁調整和負荷波動的產生，使鍋爐源源不斷進行穩定能源輸出，保證供給方安全平穩運行。這種能源供應及調整模式叫以汽定電，又叫做以電備汽，在現代化工廠生產中占有舉足輕重的地位，這種模式有以下幾種特點。

（1）便于供汽負荷調整。由于煉油、化工裝置多而產生用戶穩定性差，用汽量波動性強，通過調整汽輪機發電量和抽氣量來調整外供蒸汽負荷，既快捷又安全。同時將蒸汽平衡和電網平衡連接起來，汽輪機發電依托電網的穩定運行而安全性大大提高，通過和蒸汽系統的組合大大提高了蒸汽系統的運行穩定性和安全性，提高煉油化工裝置的用汽穩定性。

（2）降低內外擾動的威脅。在鍋爐和蒸汽管網之間增加汽輪機，使得能源供給方和能源使用方之間增加調整手段，對內外擾動都能起到調整作用和樞紐作用。各方擾動都會通過汽輪機的調節將擾動的威脅性降到最低，增加系統的安全性，達到能量穩定輸出的目的。

（3）蒸汽保障可靠性提高。蒸汽保障是煉化工廠的能源血液，沒有蒸汽保障煉化系統將不能實現安全、穩定生產，蒸汽保障可靠性不能僅僅通過各裝置的平穩安全生產來保證，必須增加調整或備用手段，而汽輪機正是起到了這樣的作用，通過汽輪機發電可使每臺汽輪機具有160t/h左右的備用汽量，實現鍋爐產汽量遠遠大于用戶用汽量的標準，如果系統出現用汽增加，可以通過汽輪機調整或停機實現保證外供需求的目的，如果系統用汽量減少，通過增加汽輪機發電量實現電能和蒸汽內能的轉換，提高蒸汽保障可靠性。

（4）參數調整快速。孤網運行的系統對于波動的調整往往要求安全、穩定、快速，如果沒有汽輪機鍋爐直接面對蒸汽系統，負荷波動，鍋爐的調整必須要通過燃燒調整、風量控制、水位控制等來實現，為了保證鍋爐運行安全，調整在安全、穩定的前提下進行，對調整速度有一定影響。汽輪機的增加通過抽汽量調整和電負荷調整來實現蒸汽調整，這個速度要遠遠高于鍋爐負荷調整速度，必要時可以進行緊急停機來保證外供蒸汽的穩定，大大提高了鍋爐運行的安全性和負荷參數調整的速度。

（5）自用電安全性好

通過汽輪機發電又可以實現鍋爐、汽機裝置用電的可靠性，如果電網出現波動（小概率事件），一臺汽輪機的發電量足以保證本臺機組對應鍋爐的一系列生產裝置的用電需求，并且還可以進行對外供電。不僅提高自備電站的用電安全性，同時也提高了煉油化工裝置的用電安全，使整個煉化一體化工程的運行安全性大大提高。

4 以電備汽模式優化

以電備汽是現代化企業安全、穩定運行的必要方式，但也有不足之處，其中主要是汽輪機的選型上存在不足，雙抽凝汽式機組可對抽汽進行調整，對系統的穩定性有一定幫助，但從能源轉化率和利用率的角度來看，雙抽凝汽機組的能源利用率低，使得安全成本增加，能耗較高，加之地理位置優勢不存在，如果外購電比自發電便宜，將會導致電站安全成本增加，不利于節能降耗。為了能保證電站可以用以汽定電的安全模式運行，還能降低成本，可將雙抽凝汽式機組部分改為背壓機組，這樣既可以保證以汽定電的大原則不變，提高系統安全性，同時可以降低能耗，提高效率。

5 結束語

公用工程是未來發展的大系統，通過一個公用工程可以托起大到一個城市，小到一個工廠的安全平穩運行，在未來的社會發展中，工業化進程會越來越快，越來越大，新城的建立，新工廠的建設不會走以往的老路，而是再建設具有前瞻性的公用工程系統，在所有應用區域進行對口連接。所有能源輸出和回收利用都是由一個公用工程模塊來完成。為了保證模塊運行的安全平穩，以汽定電是現代化工廠的首選之路，必經之路，也是節能減排、降低能耗的發展之路。