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(yè)生產(chǎn)中如果汽輪機一直作為原動機對大型機械設(shè)備進行驅(qū)動工作，那么這種汽輪機就屬于工業(yè)汽輪機。工業(yè)汽輪機與蒸汽輪機屬于同一范疇，它在機械驅(qū)動工作中發(fā)揮重要的作用。工業(yè)汽輪機在石化行業(yè)中擁有廣泛的應(yīng)用，為現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。根據(jù)數(shù)據(jù)表明，工業(yè)汽輪機已經(jīng)成為石化生產(chǎn)中一個不可或缺的設(shè)備。

1 工業(yè)汽輪機的概述

1.1 特點

工業(yè)汽輪機具有較好的適應(yīng)能力，可以在不同的領(lǐng)域發(fā)揮重要的作用。第一，工業(yè)汽輪機的蒸汽參數(shù)、運轉(zhuǎn)功率和運轉(zhuǎn)輪速等技術(shù)呈現(xiàn)規(guī)范高低、大小不同的模式，設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，類型多樣。第二，有時候設(shè)備需要長時間處于高速運轉(zhuǎn)的模式，外部承受的壓力負(fù)荷一直處于穩(wěn)定的狀態(tài)，不會出現(xiàn)過大的變化幅度。有時根據(jù)生產(chǎn)的要求，機組處于間斷運行的狀態(tài)，因為設(shè)備有時運營有時停止，外部的負(fù)荷壓力一直處于變化的狀態(tài)，所以會產(chǎn)生較大的變化幅度。第三，有的工業(yè)汽輪機處于較為復(fù)雜的生產(chǎn)流程之中，是整個運行系統(tǒng)中的關(guān)鍵要素，需要對它的運行情況進行嚴(yán)格把控。一些工業(yè)汽輪機只是起到輔助的作用，所以不需要嚴(yán)格要求[1]。第四，當(dāng)其處于復(fù)雜的系統(tǒng)中時，應(yīng)該提升它的自動化水平，使其能夠?qū)υO(shè)備的啟動、運轉(zhuǎn)、關(guān)閉等環(huán)節(jié)進行有效控制。當(dāng)設(shè)備處于簡單的系統(tǒng)時，只需要人工進行監(jiān)管就可以。第五，工業(yè)汽輪機的應(yīng)用環(huán)境相對來說比較惡劣。

1.2 類型

工業(yè)汽輪機可以按照驅(qū)動對象、運行模式以及熱力系統(tǒng)原理進行劃分。第一，按照驅(qū)動對象進行劃分為，在工業(yè)中進行驅(qū)動的汽輪機。例如，在機械運轉(zhuǎn)中的驅(qū)動泵、壓縮機以及鼓風(fēng)機等。在工業(yè)生產(chǎn)中用來發(fā)電的汽輪機。例如，在提供熱能和氣源等與工業(yè)發(fā)展流程具有直接聯(lián)系的工業(yè)發(fā)電站中起到驅(qū)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(qū)動和間接驅(qū)動這兩種模式構(gòu)成。第三，按照熱力系統(tǒng)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(yè)汽輪機在石化行業(yè)中的應(yīng)用原因和現(xiàn)狀

2.1 應(yīng)用原因

工業(yè)汽輪機子在石化行業(yè)中的應(yīng)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(chǎn)熱能的生產(chǎn)流程之中，對工業(yè)汽輪機進行合理的應(yīng)用，可以在最大程度上提高資源能源的使用效果，避免出現(xiàn)浪費的情況，減少企業(yè)的成本支出。第二，工業(yè)汽輪機在運轉(zhuǎn)的時候可以長期保持在一個高速運轉(zhuǎn)的狀態(tài)，此外它的運行功率可以保持在一個較強的適用范圍之內(nèi)。一般情況下，工業(yè)汽輪機的運轉(zhuǎn)速度可以達到每分鐘2萬轉(zhuǎn)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(shè)備運行中可以對生產(chǎn)中的泵、鼓風(fēng)機和壓縮機等進行驅(qū)動工作，并且可以一直保持穩(wěn)定靈活的運行狀態(tài)，然后與其他的設(shè)備處于相互協(xié)調(diào)促進的狀態(tài)，以滿足不同生產(chǎn)工作的需要。相比于動力機械來說，工業(yè)汽輪機擁有明顯的技術(shù)優(yōu)勢。第三，工業(yè)汽輪機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中存在可以進行高速運轉(zhuǎn)的零件，能夠保障機械運行的穩(wěn)定性，減小各個設(shè)備零件之間的磨損程度，增加運轉(zhuǎn)的時間，促進石化生產(chǎn)模式的進一步發(fā)展。

2.2 發(fā)展現(xiàn)狀

近年來，為了促進石化行業(yè)的進一步發(fā)展，企業(yè)內(nèi)部引進許多的高新設(shè)備。設(shè)備在正式的運行中造成大量資源能源的損耗，出現(xiàn)嚴(yán)重的能源浪費的情況。為了符合節(jié)能環(huán)保的生產(chǎn)要求，企業(yè)開始增加工業(yè)汽輪機在系統(tǒng)中的應(yīng)用比重，提高能量應(yīng)用的實際效果。現(xiàn)階段，我國石化行業(yè)應(yīng)用工業(yè)汽輪機的模式還存在很大的進步空間。最初的階段，工業(yè)汽輪機只是在設(shè)備驅(qū)動方面就有直觀的體現(xiàn)，主要進行簡單的發(fā)電工作。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷革新，工業(yè)汽輪機的應(yīng)用渠道逐漸拓寬，在驅(qū)動方面的作用日益凸顯出來。它可以對壓縮機、水泵、風(fēng)力設(shè)備等進行驅(qū)動工作，提高運行的效率，實現(xiàn)節(jié)約能源和資源的目的。目前，我國工業(yè)汽輪機的類型不斷豐富，系列不斷增加，為石化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供技術(shù)支持。我國的工業(yè)汽輪機的發(fā)展已進入一個新的階段。

3 工業(yè)汽輪機在石化行業(yè)中的應(yīng)用模式

3.1 提高能源資源利用率

科學(xué)技術(shù)的不斷更新，為石化企業(yè)的發(fā)展提供新的機遇和挑戰(zhàn)。因為高新設(shè)備的廣泛應(yīng)用，導(dǎo)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(tài)。石化企業(yè)要想實現(xiàn)提高質(zhì)量增加效益的戰(zhàn)略目標(biāo)，就應(yīng)該采取問題導(dǎo)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(zhǔn)的解決企業(yè)所面臨的困境。結(jié)合這一問題，企業(yè)可以加強工業(yè)汽輪機的使用頻率，充分利用它的熱電聯(lián)產(chǎn)功能，加強供汽發(fā)電量。

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

工業(yè)汽輪機以負(fù)荷的變化為導(dǎo)向，采取變速調(diào)節(jié)的模式加快泵的運行速度和穩(wěn)定性。同時，改變泵的運轉(zhuǎn)速度對資源的輸送情況進行適當(dāng)調(diào)整，有效規(guī)避閥門在長期運轉(zhuǎn)中出現(xiàn)磨損的情況，對石化行業(yè)的生產(chǎn)模式進行簡化，加強設(shè)備操作的便捷性。利用工業(yè)汽輪機可以加快泵的運轉(zhuǎn)從而加快整個系統(tǒng)的工作效率。工業(yè)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(xiàn)熱氣的梯度應(yīng)用模式。采用工業(yè)汽輪機可以起到保障工作，使供電系統(tǒng)一直處于穩(wěn)定的狀態(tài)，提升企業(yè)電網(wǎng)的安全度，減少電能的損耗，減少企業(yè)的經(jīng)濟支出。

3.2 增加機械設(shè)備的驅(qū)動效果

在石化企業(yè)中應(yīng)有適宜的工業(yè)汽輪機能增加機械設(shè)備的驅(qū)動效果，使設(shè)備處于平穩(wěn)運行的狀態(tài)，達到節(jié)約能源的目的。鍋爐在運行中會產(chǎn)生大量的高溫高壓和水蒸氣，在其經(jīng)過減壓器后，為工藝生產(chǎn)進行供氣工作，引發(fā)一定的資源浪費的情況。因為鍋爐的給水泵一直處于運轉(zhuǎn)的狀態(tài)，負(fù)荷處于高強度的模式之下，給水泵處于同等的工作狀態(tài)之下，會出現(xiàn)資源過度損耗的情況?？梢栽谠O(shè)備運行中用高被壓汽輪機代替原來的減壓器，提升機械結(jié)構(gòu)的驅(qū)動效果，對高溫高壓進行過度，使其保持在中溫中壓的狀態(tài)中。此外，加強對鍋爐水泵的驅(qū)動效果，保障其處于穩(wěn)定的運行狀態(tài)。

高被壓汽輪機的主要性能參數(shù)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(shè)備的運行功率為880kW,設(shè)備的轉(zhuǎn)數(shù)為5600轉(zhuǎn)，進氣量為23.5噸。利用工業(yè)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(tài)，溫度也沒有明顯的改變。根據(jù)具體的實驗可知，在對機械進行優(yōu)化后蒸汽的流量增加了4.5t/h左右，但結(jié)合設(shè)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(shè)備的改造前后工藝用氣壓力和流量處于持平的狀態(tài)，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(biāo)準(zhǔn)。此外在設(shè)備改造的前后，電功率出現(xiàn)880kW的增長幅度，但因為在運行中出現(xiàn)損耗的情況，所以實際的增長量應(yīng)該在750kW左右[4]。綜合以上數(shù)據(jù)可知，在石化產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用工業(yè)汽輪機設(shè)備可以增長機械設(shè)備的驅(qū)動效果，減少電力資源的投入量，節(jié)約了大量的電能，提升企業(yè)的實際經(jīng)濟收益。

3.3 優(yōu)化機械的運轉(zhuǎn)效果

在石化企業(yè)中應(yīng)該以熱力系統(tǒng)為導(dǎo)向選取合適的工業(yè)汽輪機，保障機械設(shè)備的運轉(zhuǎn)效果。在選取汽輪機時應(yīng)該重點考察工業(yè)汽輪機驅(qū)動泵的實際容量和具體的數(shù)值。第一，當(dāng)依照石化企業(yè)的內(nèi)部存儲熱量值來對工業(yè)汽輪機的驅(qū)動系統(tǒng)進行考量時。在普遍的情況下，如果工業(yè)汽輪機的排量遠(yuǎn)超于企業(yè)內(nèi)部正常需要的電量時，應(yīng)該對企業(yè)的情況進行考量，判斷是否應(yīng)該使用抽汽汽輪機或者是凝汽汽輪機。如果工業(yè)汽輪機的排量低于企業(yè)內(nèi)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(diào)節(jié)保障設(shè)備處于靈動調(diào)節(jié)的狀態(tài)。同時，還可以增設(shè)一個汽輪發(fā)電裝置，保障整個石化企業(yè)的用電需求。第二，如果在具有工藝用氣的車間使用工業(yè)汽輪機時，不必再次鋪設(shè)蒸汽管道，需要交付供氣車間進行統(tǒng)一管理。應(yīng)該對工業(yè)汽輪機在水泵、壓縮機、風(fēng)機等設(shè)備中的應(yīng)用模式，保障設(shè)備的運行效果，使其保持在合理的運行狀態(tài)。第三，在一定的范圍內(nèi)，工業(yè)汽輪機可以對轉(zhuǎn)速進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，使其滿足不同機泵的負(fù)荷變化。通過對機組的變轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)，使負(fù)荷與節(jié)流處于一個穩(wěn)定的狀態(tài)，避免不必要的資源損耗。例如，當(dāng)機組的轉(zhuǎn)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(shè)備運行時，如果只對轉(zhuǎn)速的情況有所要求，這時就可以應(yīng)用工業(yè)汽輪機。第四，如果在石化企業(yè)的車間中需要安裝防爆或者防火的設(shè)備時，如果機組的總體功率超過了3500kW時，就不需要考慮工業(yè)汽輪機的排量和企業(yè)內(nèi)部正常需要的電量的大小關(guān)系。需要應(yīng)用工業(yè)汽輪機進行驅(qū)動工作，保障機械運轉(zhuǎn)的安全性。第五，石化企業(yè)需要安裝備用泵和機械時經(jīng)常使用工業(yè)汽輪機進行驅(qū)動工作。這樣不僅能夠提升設(shè)備操作的方便性，還可以優(yōu)化投入的效果，保障熱力系統(tǒng)的經(jīng)濟性。應(yīng)用合適的工業(yè)汽輪機可以對蒸汽進行二次應(yīng)用，提高設(shè)備的使用效果。

4 結(jié)語

綜上所述，在石化行業(yè)中加強工業(yè)汽輪機的應(yīng)用比重，可以有效的實現(xiàn)節(jié)約能源，降低設(shè)備損耗的目標(biāo)，提升企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展能力。在應(yīng)用的過程中應(yīng)該以實際為出發(fā)點，根據(jù)不同的工程模式以及不同化工產(chǎn)品對熱能的不同表現(xiàn)，配置對應(yīng)機型的設(shè)備，加強機械在運轉(zhuǎn)中產(chǎn)生的能量，最大程度上發(fā)揮機械工業(yè)汽輪機的內(nèi)在價值。