工業汽輪機在石化行業中的應用

李江偉 鄭曉宗 黃亞鋒

金通靈科技集團股份有限公司 江蘇 南通 226001

引言

工業汽輪機在石油化工行業中的應用較為常見，為了進一步節約資源，提高機械設備的利用效率，需要做好工業汽輪機的優化，提高工業汽輪機的性能。工業汽輪機在石化行業中的應用較為普遍，進一步促進了石化行業的現代化發展。與蒸汽汽輪機相同，工業汽輪機給予石化行業生產的動力。合理應用工業汽輪機，石化行業機械的運轉效果才能得到有效保障，同時也能夠優化機械設備的驅動效果，實現資源能源的節約利用。

1 工業汽輪機概述

1.1 工業汽輪機的特點

工業汽輪機在各個行業中都具有較強的實用性，所以其應用范圍較廣。為了滿足功能性需求，工業汽輪機的內部結構并不簡單，具有相對復雜性，并且類型多樣化。蒸汽參數、運轉功率、運轉輪速等都是工業汽輪機在運行狀態下的重要參考數值，其模式往往呈現規范高低、大小不一的特點。此外，設備的變化幅度較大。當設備處于長時間工作狀態下，其受到的壓力值趨于穩定，所以不會出現幅度較大的波動，但是如果設備中斷運行，那么外部的負荷壓力就會出現跳躍，工業汽輪機的變化幅度會較大。另外，對于工業汽輪機的管控需要根據汽輪機的用途進行，因為在化工生產環節并不是所有汽輪機都發揮關鍵的作用，有些汽輪機可能起到輔助作用，所以對其的管控不需要過于嚴格，而是需要嚴格管控處于運行系統關鍵部位的工業汽輪機，因為其運行狀態的穩定性直接影響到整個運行系統。同時，需要看到工業汽輪機在化工行業應用環境的惡劣性，做好環境管控和技術優化。另外，相關人員需要根據工業汽輪機所處的系統狀態來優化汽輪機的自動化水平，一方面如果工業汽輪機處于的系統較為簡單，那么只需要投入一定的人力，借助人工進行監督管理即可；但是另一方面如果汽輪機所處的系統較為復雜，那么需要提高汽輪機應用的自動化水平，優化設備的運行流程。

1.2 工業汽輪機的類型

按照驅動對象進行工業汽輪機的劃分可以將工業汽輪機劃分為兩類，一類是在工業中進行驅動的汽輪機，另一類是在工業生產中用來發電的汽輪機。機械運轉過程中，常見的驅動汽輪機油驅動泵、壓縮機等，而用來發電的汽輪機所涉及熱能和氣源的提供，與工業發電站的運行有著直接關系。

按照機械運行模式進行劃分，可以將工業汽輪機劃分為直接驅動和間接驅動兩種模式，直接驅動的驅動具有直接性，而間接驅動需要借助相關介質進行中轉，最后為石化行業生產提供動力[1]。按照熱力系統原理進行劃分涉及4種模式，包括凝汽式、背壓式、多壓式以及抽氣式。以多壓式汽輪機為例，不僅對蒸汽進行充分利用，同時也能在各個時間段實現余汽的利用。

2 國內石化行業工業汽輪機的應用現狀

目前，我國石化行業工業汽輪機的應用水平有待提高，相比于國外來說，還需要進行多方面的提升。我國石化行業的發展相比于國外，尤其是一些發達國家，起步較晚，使得對于一些設備的應用水平并不高，從而影響到石化行業的發展水平。例如，在一些設備引進過程中，會存在資源浪費、能源過度消耗的問題，并不符合當前我國的可持續發展理念，也不利于石化行業的長久發展。隨著時代的發展進步，人們越來越注重資源節約，環境保護，所以對于工業汽輪機的應用越來越重視。合理應用工業汽輪機，化工行業的生產效率得到明顯提高，但是目前石化行業對于工業汽輪機的應用還有較大的提升空間。在工業汽輪機應用于化工行業生產之初，其僅僅作用于發電工作，而隨著技術水平的提高，其應用范圍越來越多，在化工生產中發揮的作用越來越大，可以實現壓縮機、水泵等設備的驅動，遵循資源節約和能源高效利用的原則，其在驅動方面的重要性不斷提高。當前，工業汽輪機的種類眾多，并且處于不斷豐富的狀態，即將邁入工業汽輪機應用的下一階段[2]。

3 工業汽輪機在石化行業的應用原因分析

3.1 有利于減少企業的成本投入

工業汽輪機應用于化工行業的生產過程中，可以有效解決生產環節對于熱能以及動能的需求，有效解決生產流程中的復產熱能問題，資源的利用率提高的同時，不僅能貫徹落實綠色發展理念，更能幫助企業節約生產成本，獲得較為可觀的經濟效益。

3.2 運行狀態靈活穩定，與其他設備的協作配合能力強

工業汽輪機在石化生產過程中往往處于高速運轉狀態，其運轉速度可以達到每分鐘兩萬轉，功率可以從幾千瓦到十幾萬瓦，即使是在高速運轉狀態下，其也能長時間保持較強的適用性。另外，工業汽輪機可以與其他環節的設備協調配合，從而滿足化工行業生產需求。并且相比于其他動力設備來說，工業汽輪機的優勢較為明顯，通過運行狀態的靈活穩定實現化工生產環節的優化[3]。

3.3 工業汽輪機內部結構穩定性較高

工業汽輪機內部的零部件可以在高速運轉的狀態下保持工作的穩定，各個設備零件之間的磨損程度較小，有利于工業汽輪機設備的長時間使用。同時，工業汽輪機內部結構的穩定性有效延長了其工作運轉的時間，進一步提高石化行業的生產效率，促進了石化行業的健康發展[4]。

4 工業汽輪機在石化行業的應用模式

4.1 節約資源，合理利用能源

石化行業在發展過程中并不是一帆風順，當前也面臨著諸多的挑戰。各種高新設備在石化行業的廣泛應用，不僅難以優化石化生產流程，反而會造成能源利用效率降低，造成嚴重的資源短缺問題。石化企業必須要針對資源浪費、能源過度消耗問題采取有效措施，例如提高鍋爐的熱效率值等，幫助石化企業擺脫當前的困境[5]。首先，石化企業需要借助工業汽輪機的使用頻率來增加供汽發電量，合理發揮工業汽輪機的熱電聯產功能。另外，在企業生產過程中，不需要將工業汽輪機一直設置為一次調解模式，可以根據實際生產需求來選擇不同模式。同時，凝汽式汽輪機的調解也可以滿足化工行業的生產需求。石化行業的熱負荷狀態并不穩定，通常處于較為活躍的變化狀態，而工業汽輪機的應用成本交底，可以較好地適用石化行業的發展特點。工業汽輪機的最大輸出功率并不是固定不變，而是可以根據熱負荷的改變而產生相應變化，當工業汽輪機的電功率達到最大值時，石化行業的生產處于無負荷狀態。熱負荷值可以通過工業汽輪機進行有效調節，同時也需要注意到冷源的損失情況，因為工業汽輪機本身沒有凝汽的流量，所以其冷源也就不存在嚴重損失的情況，有利于實現生產環節的資源節約。

工業汽輪機的應用情況影響到泵的運轉速度，直接關系到工作生產系統的工作狀態。工業汽輪機在變速調節模式下，可以提高加快泵的速度，同時穩定加快泵的運行狀態。另外，閥門可能會在長時間工作狀態下產生磨損，從而影響到設備的使用壽命，而工業汽輪機的合理應用可以進行資源的調整和泵運轉速度的調整[6]。

4.2 增加機械設備的驅動效果

過去，在石化行業生產過程中較多應用鍋爐，但是鍋爐的運行會造成大量的水蒸氣，將水蒸氣進行減壓操作后還是存在資源浪費問題。同時，給水泵一直在支持鍋爐工作，那么其長時間處于高強度工作模式會產生設備損耗，進而影響到機械設備的使用壽命，還會造成資源的浪費。用高背壓汽輪機代替原有減壓器，機械設備的驅動效果可以得到有效優化。同時，基于電功率變化幅度等數據，可以看到工業汽輪機在石化行業的應用可以減少電力資源的使用，優化機械設備的驅動效果，同時也能夠幫助企業節約成本投入。利用工業汽輪機對鍋爐的給水泵實施改造，在抽氣壓力保持不變狀態的前提條件下，溫度也沒有發生較為明顯的變化。根據具體實驗可以得知，在對機械設備進行優化后，蒸汽流量增加了4.5t/h上下。通過實施改造之后，降溫水的水量降低了1t/h上下。通過前后對比我們可以得知，設備在改造之前和改造之后，其工藝用氣壓力和流量會處于持平狀態，工藝所運用的溫度會產生較小的波動，波動上升值在1℃上下，此種狀態符合工藝用氣標準。除此之外，設備在實施改造前后，其自身的電功率產生了880kW的增長幅度，但是因為在設備的實際運行過程中出現損耗情況，所以其實際的增長量應該達到了750kW上下。綜合以上數據我們可以得知，工業汽輪機在石化產業中的應用，不僅可以有效增長機械設備的實際驅動效果，而且還可以降低電力資源的投入量，進而實現電能資源的大量節約，最終實現提升企業實際效益，為企業增加經濟收入等，在增加企業收益的同時還能提升工業汽輪機在石化產業中的推廣和進一步應用。

4.3 優化機械的運轉效果

在進行工業汽輪機選擇時，石化企業不能忽視熱力系統的參考價值，需要重點關注工業汽輪機驅動泵的實際容量等相關數值[7]。

4.3.1 合理考慮石化企業的內部存儲熱量值。如果在使用工業汽輪機的過程中發現，工業汽輪機的排量超出了企業內部所需要的電量時，企業需要進行仔細考察，從而再進行抽汽汽輪機或者凝汽汽輪機的選擇。不同情況下的選擇方案不同，例如背壓汽輪機可以在工業汽輪機的排量難以滿足企業所需要的電量時使用。另外考慮到特殊情況的發生概率，必須要做好汽輪發電裝置的安裝設置，從而保障特殊情況下石化企業的用電需求。在進行保障設備調節時需要參考蒸汽情況，使得保障設備處于一種靈活調節狀態。

4.3.2 供氣車間的統一管理。并不是所有狀態下都需要供氣車間的統一管理，而是需要在一定條件下，如果車間具有工藝用氣，那么在這種類型車間使用工業汽輪機時，不需要再次鋪設蒸汽管道，而是直接將其交由供氣車間進行統一化管理。為了保障設備的運行效果，需要合理管控工業汽輪機在風機、壓縮機等的應用模式，確保設備處于正常運行的狀態。

4.3.3 轉速的適當調節。工業汽輪機在應用過程中可以進行轉速的合理調節，從而有效滿足不同機泵負荷的變化。負荷和節流處于穩定狀態下時，石化企業在生產過程中能源資源的消耗量會進一步減少，而這離不開機組轉速的調解。當機組的轉速降低時，功率會隨之減小，一般來說，如果機組的轉速降低到70%左右時，功率會適當縮減到40% 左右。如果在生產環節對于轉速的情況有著較為全面清晰的掌握，那么可以有效借助轉速來提高工業汽輪機的應用水平。

4.3.4 提高機械運轉安全性。在石化企業的生產車間中，處于安全生產的考慮，需要進行防火設備或者防爆設備的安裝，當機組的整體功率超過一定數值后，工業汽輪機的排量和企業內部所需求電量之間的關系不需要再進行考慮，而是需要合理應用工業汽輪機來進行生產驅動，同時也要注重機械設備運行過程中的風險控制，提高機械設備運行的安全性。

4.3.5 充分發揮工業汽輪機的驅動作用。石化企業對于工業汽輪機的應用較為普遍，在進行機械和備用泵安裝時會用到工業汽輪機，借助工業汽輪機，不僅可以簡化操作步驟，還能提高熱力系統的經濟性，對于蒸汽的二次應用，使得設備的使用效果更加突出。

5 結束語

石化產業的發展對于新興設備的利用有著較大的需求，隨著時間的推移，工業汽輪機在石化行業的生產過程中的應用價值不斷凸顯，相關人員也看到了工業汽輪機應用背后的經濟價值。但是，工業汽輪機在應用過程中也面臨著較為惡劣的工作環境，會受到多種因素的干擾從而造成設備故障，所以必須做好工業汽輪機的日常檢修維護。