汽輪機工藝一體化

馬春來

摘 要：本文的目的是將汽輪機熱電能量集成過程升級為符合其功率和熱量要求的過程反應焓流量的熱電聯產系統。通過仿真和能量積分的方法，確定了反應放熱在滿足熱功率要求方面最有效的集成條件。以丙烯酸（aa）工藝為例，說明了汽輪機工藝一體化的可能性。已經開發了許多非常強大的配置文件匹配程序來分析熱和電力系統。他們使用分析的基本原理和“大復合曲線”和“熱復合曲線”，后者是專門為分析氣體燃料的熱電聯產系統而開發的。本文介紹了Glavic提出的擴展夾緊設計方法。目前已有幾種合成熱電聯合系統的算法。他們中的大多數強調優化熱力學參數。另一種策略是將某一特定的熱電系統的運行成本降到最低。

關鍵詞：熱電聯產；工藝；一體化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.12.045

由于汽輪機企業在能源消費方面的成本很高，因此必須尋求替代能源系統，以節約能源和降低成本。合理利用能源和減少廢物可以通過同時產生電和熱的系統來實現。

1 工藝說明

丙烯酸是聚合物和紡織品生產中廣泛使用的化學品的前體。丙烯的部分氧化操作溫度必須在290-330攝氏度范圍內，以避免對催化劑造成損害并保持可接受的反應速率。熔鹽回路用于從反應器中去除反應的放熱。水冷卻器要求將熔融鹽的溫度保持在200攝氏度：反應器廢水的冷卻是通過冷卻塔中稀釋的水的冷循環快速淬火來實現的。在吸收劑中實現醋酸的回收。離開吸收段的水流是由稀釋的水溶液組成。為了降低蒸餾所有水的高成本，用乙酸乙酯作為溶劑從水溶液中提取有機酸。

2 能源一體化

研究的主要目的是減少上述過程中的能源消耗，因此首先考慮了能源整合的可能性。使用了夾持分析。通過在流之間交換熱量來恢復能量，需要先確定所有需要加熱或冷卻的流，然后最大限度地恢復這些流之間的焓流量。在我們的案例研究中使用了計算機程序超級目標。其中乙酸乙酯溶劑回收作為間接消耗，并返回到提取器。此列的底流包含醋酸，這是發送到酸凈化柱，其中95%的醋酸生產作為開銷。底部產品99.9%在送往存儲之前，先在冷卻器中冷卻。使用大復合曲線效用水平可以研究。即使包含了反應堆，常規的壓縮分析也不能產生一個現實的能量表示。擴展的大復合曲線是在之后構造的-在能量集成的情況下，熔融鹽的使用可以減少近52%。反應器的可用于加熱鍋爐的冷流，其余的熱量（48%）仍將用熔鹽取出。10.4mw的焓流量可以適當地從反應器轉移到蒸餾塔。

我們可以得出結論：熔融的鹽不是-將反應焓從反應器中直接排入冷卻水。高溫反應器流可以通過熱電聯產產生高等級能量。汽輪機可采用熱電結合系統。因此，研究了熱電聯產的可能性，將反應焓從反應器中直接排入冷卻水。高溫反應器流可以通過熱電聯產產生高等級能量。汽輪機可采用熱電結合系統。因此，研究了熱電聯產的可能性。

3 熱電聯產

由于基礎熱電聯產過程的結構具有很強的靈活性，可以對其進行改進。當一個熱的反應器出口流（化學效用）存在時，蒸汽可以在高溫下上升。它可以在汽輪機中擴大，可以發電。當汽輪機蒸汽膨脹后可用的焓流量不能滿足整個加熱過程的要求時，必須設計額外的鍋爐。與傳統的熱電聯產系統相比，燃料的使用可以減少。

因此，由于儲存和分配設備的成本低、效率高、污染低、運輸方便、資本成本低，采用天然氣加熱鍋爐。所產生的電力是由汽輪機產生的，所產生的過剩電力可能被出售。

成本圖表用于估算投資。投資按年度收回，因為假定資本是在固定期間（10年）以固定的10%利率借款。由于附加設備（鍋爐、汽輪機、附加管道），具有熱電聯產系統的工廠投資高于常規工廠。因此，評價了公用事業性節約及其對完整經濟評價的影響以及熱電聯產系統的經濟優勢。

對結果的分析表明，每年的水電費可以減少87%。以六桿蒸汽直接預熱反應物為原料。熱電聯產后，工廠可以自行生產，因此原材料成本較低。盡管設備數量有所增加，但在聯合生產之后，折舊成本將增加12%，而年度總成本將比現有工廠低17%。在不到3個月的償還時間內，這種改造具有很高的盈利潛力。采用計算機程序進行完整的經濟評價、投資、可變成本和固定成本以及計算得出的兩個變量的凈現值之前，人們就認為固定成本對任何項目的的影響都很小。這種情況與可變成本不同，特別是在生產速度超過10，000噸/小時的情況下，這是對總體開支的一個重要因素，因此也是對國民生產總值的重要貢獻。

4 結論

基于化學反應器和汽輪機的熱電聯產系統提供了一種綜合考慮化學過程熱演化及其功率要求的經濟有效的方法。當所設計的熱電聯產系統滿足電廠的基本功率或熱量要求時，達到最佳狀態。考慮了使用熱反應器代替燃料產生蒸汽以滿足進一步的工藝熱要求的情況。從供應商進口電力可以滿足任何過度的電力需求，而額外的鍋爐可以滿足過度的熱量需求。

優化的工廠將有9.6千克/秒的蒸汽在其周圍循環，但只有20%（1.9千克/秒）將在傳統的蒸汽鍋爐中生產。其余的則來自放熱反應釋放的余熱。提出的熱電聯產系統利用反應溫度勢來運行設備，減少了對電力和蒸汽的需求，這是其優點的一部分。減少空氣污染也非常重要，因為工程師不得不減少對不可再生資源的使用。

參考文獻：

[1]盛德仁，任浩仁，陳堅紅等.汽輪發電機組DCS系統在線性能計算程序的剖析及改進[J].浙江大學學報，2000，34（06）：647-650.