純堿生產過程中低壓蒸汽能量梯級利用初探

(連云港堿業有限公司，江蘇 連云港 222042)

純堿生產過程中需要大量的蒸汽與電力。隨著產能的不斷擴大，耗電、耗汽量也在逐年增加，對工廠的經濟性及安全性都帶來了不利的影響——汽電平衡非常困難。因此降低全廠能耗成為了節能工作的重點。

連云港堿業有限公司蒸汽系統盡管在設計時就充分考慮了能量的梯級利用，如熱電裝置的蒸汽去重堿壓縮汽輪機拖動壓縮機后排出低壓汽，用于重堿的蒸餾裝置；熱電鍋爐的中壓汽進入2#汽輪機，通過抽汽產生1.6 MPa的蒸汽供制鈣車間和重灰煅燒爐使用，產生0.5 MPa蒸汽供除氧器使用同時也送入全廠低壓蒸汽管網；重灰煅燒爐使用蒸汽后產生的高溫冷凝水經過閃發器產生低壓蒸汽，送到蒸汽管網等。但低壓蒸汽的梯級利用和節能減排仍有較大潛力。

連云港堿業有限公司的低壓汽系統，主要來源于熱電裝置1#發電機的背壓排汽、2#機二抽、重堿裝置的壓縮機排汽及重灰閃發器的排汽，管網運行絕對壓力大約0.3 MPa， 2#機二抽抽汽口的絕對壓力通常在0.45～0.55 MPa，運行時通過二抽電動門節流排入低壓汽管網和向除氧器供汽，而除氧器的工作壓力僅為0.15 MPa左右，在二抽與除氧器之間存在著明顯的壓差損失，能量被白白地流失掉。通過熱力機械回收這部分壓差能量損失，可實現這部分低壓汽的能量梯級利用。

1 工業汽輪機的工作原理與應用情況

工業汽輪機結構比較簡單，通常采用單級或單列復速級。最關鍵的部件是噴嘴和動葉柵。噴嘴的作用是把蒸汽的熱能轉換成動能，實現能量第一次轉換，而動葉柵則是將噴嘴噴射出的高速汽流轉換成轉子的旋轉機械能，實現能量的第二次轉換。

工業汽輪機利用企業管網的余熱驅動水泵、風機等輔機運行，在熱電廠和城市供熱系統、化工行業中得到了推廣應用，成為企業節能降耗，提高經濟效益的一條重要途徑。而我公司的現場工藝條件基本上能滿足工業汽輪機的應用。

2 工業汽輪機在我公司應用的可行性

2.1 可行性分析

工業汽輪機進汽壓力要求范圍寬，可以根據余熱資源情況進行設計。2#機二抽的出口壓力多數情況下在0.45～0.55 MPa之間運行，選擇銘牌進汽壓力為0.5 MPa的工業汽輪機，基本上能滿足回收壓差能量損失的要求；四臺除氧器的低壓汽消耗量大致在25 t左右，基本上可以滿足二臺400 kW工業汽輪機運行的需要，將汽輪機的排汽直接進入除氧器，全部利用，并且不浪費。一臺給水泵的軸功率為320 kW，因此應用工業汽輪機驅動給水泵運行是可行的。

2.2 設計與應用

為了減少抽汽壓力的波動而影響工業汽輪機的運行，我們尋求供應商根據實際低壓汽參數對工業汽輪機進行個性化設計，以適應我公司實際絕對抽汽壓力0.45 MPa運行的需要。并且由于增加了二抽，發電量還會增加一部分，故在新的電平衡下，提高了抽汽機組的經濟性。

3 改造對廠用電的影響分析

鍋爐電動給水泵是熱電廠耗電大戶，我公司的熱電車間共有五臺電動給水泵，單臺泵電機功率為440 kW,軸功率320 kW,正常情況下是四開一備，每小時耗電量近1 300 kWh,約占全廠用電量的1/12，約占我們熱電廠自身用電量的1/4，因此產生的結果是發電機上網量減少、購網量增加。兩臺電動給水泵改為由低參數工業汽輪機驅動后，相當于每小時節電640 kWh，一天節電15 000 kWh,一年按運行300天，電費0.5元計算：300×15 000×0.5=225萬元,除去各類成本費用，凈利潤在150萬以上，經濟效益可觀。

4 改造對安全性的影響

1)因為工業汽輪機可以利用鍋爐余汽正常運行，可避免因廠用電中斷給鍋爐運行帶來的風險。

2)采用汽輪機驅動給水泵，可避免大型電動機開、停過程中的用電負荷大幅波動，減少因電機或系統故障而可能引發的事故。

3)降低了廠用電，減少了購網電量，提高了熱電裝置安全及穩定性。

5 改造對低壓汽系統平衡及電平衡的影響分析

由于是個性化設計，僅將原來的抽汽改道，不經節流進入管網，而是用來驅動給水泵。因此，在設計負荷下，并不會引起2#機發電量的變化。在全廠低壓汽系統總量不變時，總抽汽量只略有增加，反而有利于減少夏季低壓汽的排空。

6 改造對2#機運行效率的影響分析

有兩臺汽泵作為2#機二抽穩定的熱用戶，機組可以保持較高的真空度，減少了冷源損失，即使在夏季也可以維持較高負荷，顯著提高了整個機組的熱效率。

7 結 論

改造幾年來我們的給水系統及背壓汽輪機負荷平穩，運行可靠，開、停機操作也簡單方便，且運行過程中無需專人監控，只需在進汽壓力或給水壓力發生較大變化時才對轉速進行調節。

低參數工業汽輪機驅動給水泵安裝方便，操作簡單，適應性強，雖然工業汽輪機本身效率并不高，但由于是回收了原來系統的壓力差損失，是能量的梯級利用，排汽熱量全部被除氧器吸收，提高了整個熱力系統的運行效率，節能效果顯著，經濟效益可觀。

[1] 時金甫.低參數工業汽輪機在能量梯級利用中的應用[M].純堿工業，2006(3)