探究工業汽輪機在石化行業中的應用

孫澤(中國石化海南煉油化工有限公司，海南 洋浦 578101)

0 引言

在工業生產中如果汽輪機一直作為原動機對大型機械設備進行驅動工作，那么這種汽輪機就屬于工業汽輪機。工業汽輪機與蒸汽輪機屬于同一范疇，它在機械驅動工作中發揮重要的作用。工業汽輪機在石化行業中擁有廣泛的應用，為現代化工業的發展奠定了基礎。根據數據表明，工業汽輪機已經成為石化生產中一個不可或缺的設備。

1 工業汽輪機的概述

1.1 特點

工業汽輪機具有較好的適應能力，可以在不同的領域發揮重要的作用。第一，工業汽輪機的蒸汽參數、運轉功率和運轉輪速等技術呈現規范高低、大小不同的模式，設備的內部結構較為復雜，類型多樣。第二，有時候設備需要長時間處于高速運轉的模式，外部承受的壓力負荷一直處于穩定的狀態，不會出現過大的變化幅度。有時根據生產的要求，機組處于間斷運行的狀態，因為設備有時運營有時停止，外部的負荷壓力一直處于變化的狀態，所以會產生較大的變化幅度。第三，有的工業汽輪機處于較為復雜的生產流程之中，是整個運行系統中的關鍵要素，需要對它的運行情況進行嚴格把控。一些工業汽輪機只是起到輔助的作用，所以不需要嚴格要求[1]。第四，當其處于復雜的系統中時，應該提升它的自動化水平，使其能夠對設備的啟動、運轉、關閉等環節進行有效控制。當設備處于簡單的系統時，只需要人工進行監管就可以。第五，工業汽輪機的應用環境相對來說比較惡劣。

1.2 類型

工業汽輪機可以按照驅動對象、運行模式以及熱力系統原理進行劃分。第一，按照驅動對象進行劃分為，在工業中進行驅動的汽輪機。例如，在機械運轉中的驅動泵、壓縮機以及鼓風機等。在工業生產中用來發電的汽輪機。例如，在提供熱能和氣源等與工業發展流程具有直接聯系的工業發電站中起到驅動作用的汽輪機。第二，按照機械的運行模式進行劃分主要由直接驅動和間接驅動這兩種模式構成。第三，按照熱力系統原理進行劃分主要可以分為凝汽式、背壓式、抽汽式以及多壓式這四種模式。其中多壓式汽輪機可以不僅可以對蒸汽進行有效使用，還可以對不同時段引入的余汽進行作用。

2 工業汽輪機在石化行業中的應用原因和現狀

2.1 應用原因

工業汽輪機子在石化行業中的應用越來越廣泛，并取得了較大的成效。第一，在運行中急需熱能和運行動力時，或者在存在副產熱能的生產流程之中，對工業汽輪機進行合理的應用，可以在最大程度上提高資源能源的使用效果，避免出現浪費的情況，減少企業的成本支出。第二，工業汽輪機在運轉的時候可以長期保持在一個高速運轉的狀態，此外它的運行功率可以保持在一個較強的適用范圍之內。一般情況下，工業汽輪機的運轉速度可以達到每分鐘2萬轉左右，而功率的變化則更加明顯可以由最初的幾千瓦升級到十幾萬瓦左右[2]。在機械設備運行中可以對生產中的泵、鼓風機和壓縮機等進行驅動工作，并且可以一直保持穩定靈活的運行狀態，然后與其他的設備處于相互協調促進的狀態，以滿足不同生產工作的需要。相比于動力機械來說，工業汽輪機擁有明顯的技術優勢。第三，工業汽輪機的內部結構中存在可以進行高速運轉的零件，能夠保障機械運行的穩定性，減小各個設備零件之間的磨損程度，增加運轉的時間，促進石化生產模式的進一步發展。

2.2 發展現狀

近年來，為了促進石化行業的進一步發展，企業內部引進許多的高新設備。設備在正式的運行中造成大量資源能源的損耗，出現嚴重的能源浪費的情況。為了符合節能環保的生產要求，企業開始增加工業汽輪機在系統中的應用比重，提高能量應用的實際效果。現階段，我國石化行業應用工業汽輪機的模式還存在很大的進步空間。最初的階段，工業汽輪機只是在設備驅動方面就有直觀的體現，主要進行簡單的發電工作。隨著科學技術的不斷革新，工業汽輪機的應用渠道逐漸拓寬，在驅動方面的作用日益凸顯出來。它可以對壓縮機、水泵、風力設備等進行驅動工作，提高運行的效率，實現節約能源和資源的目的。目前，我國工業汽輪機的類型不斷豐富，系列不斷增加，為石化產業的發展提供技術支持。我國的工業汽輪機的發展已進入一個新的階段。

3 工業汽輪機在石化行業中的應用模式

3.1 提高能源資源利用率

科學技術的不斷更新，為石化企業的發展提供新的機遇和挑戰。因為高新設備的廣泛應用，導致能源的損耗效率不斷加快，資源短缺問題處于迫在眉睫的狀態。石化企業要想實現提高質量增加效益的戰略目標，就應該采取問題導向的模式，提升鍋爐的熱效率值，降低原煤的損耗量，采取一系列有效的措施，精準的解決企業所面臨的困境。結合這一問題，企業可以加強工業汽輪機的使用頻率，充分利用它的熱電聯產功能，加強供汽發電量。

熱電聯產汽輪機可以同時進行提供熱量和發電兩項工作，從汽輪機中抽取一部分的蒸汽提供給對應的設備，還能夠一直處于發電的狀態。石化企業可以根據自身的需求把工業汽輪機設置為一次調節的模式或者二次調節的模式。此外，還可以對凝汽式的汽輪機進行調節，使其滿足化工行業的生產需求。工業汽輪機對熱和電負荷具有較好的適應能力，但是當所處環境的負荷值逐漸趨于零時，汽輪機內所承擔的經濟性處于持續下降的狀態[3]。此外，汽輪機的價格較為低廉，在石化行業這種熱負荷變化頻繁的行業中能發揮出較大的作用。它的最大輸出功率會隨著熱負荷的改變而發生變化，當處于無負荷的狀態時，汽輪機所產生的電功率達到最大值。當存在熱負荷時，在規定的區域范圍內，汽輪機可以對電、熱的負荷值進行調節。工業汽輪機因為在石化生產的過程中，因為設備沒有凝汽的流量，它的冷源也沒有損失，所以它的經濟性較為明顯，可以有效的避免資源浪費的情況，達到節約資源的目的。

工業汽輪機以負荷的變化為導向，采取變速調節的模式加快泵的運行速度和穩定性。同時，改變泵的運轉速度對資源的輸送情況進行適當調整，有效規避閥門在長期運轉中出現磨損的情況，對石化行業的生產模式進行簡化，加強設備操作的便捷性。利用工業汽輪機可以加快泵的運轉從而加快整個系統的工作效率。工業汽輪機以蒸汽或者抽汽作為動力，與熱交換器進行共同作用，呈現熱氣的梯度應用模式。采用工業汽輪機可以起到保障工作，使供電系統一直處于穩定的狀態，提升企業電網的安全度，減少電能的損耗，減少企業的經濟支出。

3.2 增加機械設備的驅動效果

在石化企業中應有適宜的工業汽輪機能增加機械設備的驅動效果，使設備處于平穩運行的狀態，達到節約能源的目的。鍋爐在運行中會產生大量的高溫高壓和水蒸氣，在其經過減壓器后，為工藝生產進行供氣工作，引發一定的資源浪費的情況。因為鍋爐的給水泵一直處于運轉的狀態，負荷處于高強度的模式之下，給水泵處于同等的工作狀態之下，會出現資源過度損耗的情況。可以在設備運行中用高被壓汽輪機代替原來的減壓器，提升機械結構的驅動效果，對高溫高壓進行過度，使其保持在中溫中壓的狀態中。此外，加強對鍋爐水泵的驅動效果，保障其處于穩定的運行狀態。

高被壓汽輪機的主要性能參數為，進氣壓力為9.2MPa，進汽的溫度為520℃，排氣壓力為3.7MPa，排氣的溫度為434℃，設備的運行功率為880kW,設備的轉數為5600轉，進氣量為23.5噸。利用工業汽輪機對鍋爐的給水泵進行改造，抽汽的壓力保持在不變的狀態，溫度也沒有明顯的改變。根據具體的實驗可知，在對機械進行優化后蒸汽的流量增加了4.5t/h左右，但結合設備自身的損耗情況，鍋爐蒸汽的實際增加量在1t/h左右。通過改造之后減溫水量減少了1t/h左右。通過對比可知在設備的改造前后工藝用氣壓力和流量處于持平的狀態，工藝用的溫度有較小的波動上升1℃左右，符合工藝用氣的標準。此外在設備改造的前后，電功率出現880kW的增長幅度，但因為在運行中出現損耗的情況，所以實際的增長量應該在750kW左右[4]。綜合以上數據可知，在石化產業中應用工業汽輪機設備可以增長機械設備的驅動效果，減少電力資源的投入量，節約了大量的電能，提升企業的實際經濟收益。

3.3 優化機械的運轉效果

在石化企業中應該以熱力系統為導向選取合適的工業汽輪機，保障機械設備的運轉效果。在選取汽輪機時應該重點考察工業汽輪機驅動泵的實際容量和具體的數值。第一，當依照石化企業的內部存儲熱量值來對工業汽輪機的驅動系統進行考量時。在普遍的情況下，如果工業汽輪機的排量遠超于企業內部正常需要的電量時，應該對企業的情況進行考量，判斷是否應該使用抽汽汽輪機或者是凝汽汽輪機。如果工業汽輪機的排量低于企業內部正常需要的電量時，可以選擇背壓汽輪機，可以對蒸汽的情況進行有效的調節保障設備處于靈動調節的狀態。同時，還可以增設一個汽輪發電裝置，保障整個石化企業的用電需求。第二，如果在具有工藝用氣的車間使用工業汽輪機時，不必再次鋪設蒸汽管道，需要交付供氣車間進行統一管理。應該對工業汽輪機在水泵、壓縮機、風機等設備中的應用模式，保障設備的運行效果，使其保持在合理的運行狀態。第三，在一定的范圍內，工業汽輪機可以對轉速進行適當的調節，使其滿足不同機泵的負荷變化。通過對機組的變轉速進行調節，使負荷與節流處于一個穩定的狀態，避免不必要的資源損耗。例如，當機組的轉速降低到70%左右時，功率就會縮減到原來的40%左右。所以，在設備運行時，如果只對轉速的情況有所要求，這時就可以應用工業汽輪機。第四，如果在石化企業的車間中需要安裝防爆或者防火的設備時，如果機組的總體功率超過了3500kW時，就不需要考慮工業汽輪機的排量和企業內部正常需要的電量的大小關系。需要應用工業汽輪機進行驅動工作，保障機械運轉的安全性。第五，石化企業需要安裝備用泵和機械時經常使用工業汽輪機進行驅動工作。這樣不僅能夠提升設備操作的方便性，還可以優化投入的效果，保障熱力系統的經濟性。應用合適的工業汽輪機可以對蒸汽進行二次應用，提高設備的使用效果。

4 結語

綜上所述，在石化行業中加強工業汽輪機的應用比重，可以有效的實現節約能源，降低設備損耗的目標，提升企業的可持續發展能力。在應用的過程中應該以實際為出發點，根據不同的工程模式以及不同化工產品對熱能的不同表現，配置對應機型的設備，加強機械在運轉中產生的能量，最大程度上發揮機械工業汽輪機的內在價值。