房曉權(quán)，陳立國，林凱，徐程程

（中海石油華鶴煤化有限公司，黑龍江 鶴崗 154100）

中海石油華鶴煤化有限公司(以下簡稱“華鶴公司”)是以煤炭為原料，經(jīng)過化學(xué)加工,生產(chǎn)化肥的現(xiàn)代化大型企業(yè)。公司成立于2010年9月，是中國海油總公司建設(shè)的第一個(gè)煤化工基地，包括一套年產(chǎn)30萬噸合成氨、52萬噸大顆粒尿素項(xiàng)目。循環(huán)水工藝有6臺(tái)循環(huán)水泵，設(shè)計(jì)為5開1備，額定流量為10000～11500m3/h。采用逆流式冷卻,冷卻塔10間，總設(shè)計(jì)冷卻能力達(dá)50000m3/h。本項(xiàng)目自2015年5月底正式投產(chǎn)以來，生產(chǎn)運(yùn)行穩(wěn)定，整體狀況良好。

1 概述

華鶴公司生產(chǎn)裝置滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，一氧化碳變換工段低壓廢熱鍋爐副產(chǎn)0.6MPa(G)165℃低壓飽和蒸汽，冬季蒸汽除裝置內(nèi)部消耗外，提供全廠供暖使用；夏季(5～10月)供暖季結(jié)束后平均約18t/h蒸汽富余直接對(duì)空排放，未得到有效利用。為有效回收利用該部分富余低壓蒸汽，新增一臺(tái)汽輪機(jī)組驅(qū)動(dòng)1#循環(huán)水泵，避免因蒸汽量頻繁波動(dòng)影響水泵穩(wěn)定性運(yùn)行，要求實(shí)現(xiàn)蒸汽量充足時(shí)汽輪機(jī)可替代電機(jī)做功，蒸汽量不足或沒有蒸汽工況時(shí)電機(jī)可隨時(shí)補(bǔ)充汽輪機(jī)做功，蒸汽冷凝液回收到全廠蒸汽冷凝液管網(wǎng)。

2 工藝系統(tǒng)介紹及主要流程

2.1 系統(tǒng)介紹

節(jié)能技術(shù)改造后，水系統(tǒng)由5臺(tái)電動(dòng)循環(huán)水泵和1臺(tái)雙驅(qū)循環(huán)水泵組成。冬季采暖期，開5臺(tái)電動(dòng)循環(huán)水泵運(yùn)行，1臺(tái)雙驅(qū)循環(huán)水泵備用。夏季非采暖期，開1臺(tái)雙驅(qū)循環(huán)水泵和4臺(tái)電動(dòng)循環(huán)水泵向生產(chǎn)裝置供水，另外，1臺(tái)電動(dòng)循環(huán)水泵備用。循環(huán)水旁路母管分兩路至凝汽器和冷油器。另外，在凝汽器循環(huán)水母管上分別引出兩條管線：一條至真空抽氣器，作為抽真空動(dòng)力水使用；另一條接至軸封冷卻器，作為冷卻水使用；各冷卻回水并入冷卻水回水總管，送入冷卻塔填料層，通過閥門調(diào)整水量。

汽輪機(jī)為快裝上排汽多級(jí)凝汽式汽輪機(jī)。汽輪機(jī)由調(diào)速系統(tǒng)根據(jù)蒸汽供給情況自動(dòng)調(diào)節(jié)運(yùn)行。汽電雙驅(qū)的水泵，在水泵供水量不足時(shí)電機(jī)輔助做功，保證循環(huán)水泵運(yùn)行穩(wěn)定。循環(huán)水泵改造中，汽輪機(jī)與水泵之間安裝離合器，以便汽輪機(jī)做足夠的功來驅(qū)動(dòng)水泵正常運(yùn)行。汽電雙驅(qū)配置為：汽輪機(jī)+離合器+循環(huán)水泵+電機(jī)。布置形式成軸向單層室內(nèi)布置。

2.2 主要工藝流程

壓力0.6MPa（G）的飽和蒸汽經(jīng)主汽閥、調(diào)節(jié)閥、噴嘴組進(jìn)入機(jī)組內(nèi)，根據(jù)蒸汽供給情況,調(diào)速系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)帶動(dòng)循環(huán)水泵運(yùn)行，采用汽輪機(jī)與電機(jī)聯(lián)合驅(qū)動(dòng)模式。汽輪機(jī)采用節(jié)流配汽，側(cè)進(jìn)汽上排汽結(jié)構(gòu)，做功后排汽壓力0.012 MPa(A)蒸汽排入冷凝器，利用循環(huán)水冷卻，冷凝液通過液位調(diào)節(jié)控制送至冷凝液母管。

3 循環(huán)水泵運(yùn)行模式

本次改造主要針對(duì)富余低壓飽和蒸汽回收利用，最終確定采用汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)循環(huán)水泵，布置形式為汽輪機(jī)—減速機(jī)—超越離合器—循環(huán)水泵—異步電機(jī)，實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)和電機(jī)共同驅(qū)動(dòng)水泵。主要有以下三種模式：

3.1 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式

在放空蒸汽量很少的情況下，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速降低到一定轉(zhuǎn)速，幾乎不做功或?yàn)榱?，離合器自動(dòng)脫開，汽輪機(jī)停止運(yùn)行，水泵由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。

3.2 雙驅(qū)運(yùn)行模式

在蒸汽流量降低，汽輪機(jī)做功小于水泵功率，離合器自動(dòng)嚙合，由電動(dòng)機(jī)自動(dòng)補(bǔ)充一部分功率。此時(shí)，機(jī)組開車運(yùn)行模式如下：

（1）機(jī)組啟動(dòng)：汽輪機(jī)暖機(jī)、啟動(dòng)由汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速控制器執(zhí)行,控制調(diào)節(jié)汽閥,按預(yù)定開機(jī)程序進(jìn)行開車，當(dāng)達(dá)到或接近額定轉(zhuǎn)速值時(shí)，準(zhǔn)備啟動(dòng)電動(dòng)機(jī),隨后電動(dòng)機(jī)合閘啟動(dòng),機(jī)組在電動(dòng)機(jī)及汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)下完成機(jī)組啟動(dòng)的全過程。電機(jī)合閘轉(zhuǎn)速快速上升時(shí)，應(yīng)適當(dāng)開大水泵入口蝶閥，防止發(fā)生喘振。

（2）機(jī)組正常運(yùn)行：轉(zhuǎn)速控制器不參與機(jī)組轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，機(jī)組的恒速運(yùn)轉(zhuǎn)及負(fù)荷變化由電動(dòng)機(jī)自動(dòng)做功來實(shí)現(xiàn),為確保蒸汽母管壓力穩(wěn)定，采用輔助調(diào)節(jié)方式運(yùn)行。通過壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)穩(wěn)定管網(wǎng)壓力，當(dāng)蒸汽壓力下降時(shí)，調(diào)節(jié)閥自動(dòng)關(guān)小，管網(wǎng)壓力回到設(shè)定值。反之亦然，從而利用系統(tǒng)的富余蒸汽。

（3）機(jī)組聯(lián)鎖跳車：當(dāng)機(jī)組聯(lián)鎖跳車時(shí),轉(zhuǎn)速控制器輸出全關(guān)信號(hào)來關(guān)閉調(diào)節(jié)汽閥。離合器自動(dòng)脫開，循環(huán)水泵由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)。

3.3 汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)模式

當(dāng)蒸汽流量充足時(shí)，汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)循環(huán)水泵以及異步電動(dòng)機(jī)。在此種運(yùn)行模式下，機(jī)組開車運(yùn)行模式與通常的汽輪機(jī)組運(yùn)行方式一致，機(jī)組轉(zhuǎn)速、功率控制由轉(zhuǎn)速控制器控制。

4 設(shè)備情況簡介

循環(huán)水泵驅(qū)動(dòng)用汽輪機(jī)為單缸、多級(jí)凝汽式汽輪機(jī)。機(jī)組室內(nèi)安裝、單層布置。汽輪機(jī)與離合器安裝在同一底座上，通過聯(lián)軸器與泵聯(lián)接。飽和蒸汽經(jīng)主汽閥、調(diào)節(jié)閥、噴嘴組進(jìn)入汽輪機(jī)內(nèi)。為減小汽輪機(jī)外形尺寸，布置緊湊，汽輪機(jī)采用了較高的運(yùn)行轉(zhuǎn)速（5600rpm）設(shè)計(jì)，較小的機(jī)組外形尺寸減少了濕蒸汽對(duì)缸體的腐蝕面積。同時(shí)，較高的運(yùn)行轉(zhuǎn)速提高了機(jī)組的內(nèi)效率。由于是低壓飽和蒸汽，在設(shè)計(jì)的排汽壓力下，末級(jí)葉片排汽干度為0.9471。在此排汽干度下，汽輪機(jī)末級(jí)葉片圓周速度在允許的范圍內(nèi)，機(jī)組可以長期可靠的運(yùn)行。

汽輪機(jī)配備獨(dú)立的真空冷凝系統(tǒng)，它由表面冷凝器、啟動(dòng)抽汽器、射水抽汽器和冷凝液泵、液位調(diào)節(jié)閥、閥門及管道等組成。汽輪機(jī)主要參數(shù)見表1。

表1 汽輪機(jī)主要參數(shù)

5 經(jīng)濟(jì)效益

（1）經(jīng)過運(yùn)行方式改變后，產(chǎn)生的直接效益便是電量的下降，每年可節(jié)約電量1005萬kW，電價(jià)按0.60元/kWh計(jì)算，每年節(jié)約電費(fèi)約600萬元，在節(jié)約用電消耗同時(shí),降低了發(fā)電的煤炭用量，并且?guī)硐鄳?yīng)的環(huán)保效益。

（2）根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)，夏季飽和蒸汽放空量在18t/h左右，蒸汽放空量較大，裝置的能耗增加。通過節(jié)能技術(shù)改造，全年可運(yùn)行4500h，回收飽和蒸汽80000t，做功后的蒸汽冷凝液可回收至脫鹽水用于生產(chǎn)裝置使用。按運(yùn)行工況，飽和蒸汽壓力0.6MPa（G）、溫度165℃核算，全年回收蒸汽熱量2237.92×105MJ，對(duì)提高熱電裝置的熱效率有著重要意義。

6 結(jié)語

該項(xiàng)目經(jīng)過2020年運(yùn)行評(píng)估，汽輪機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定，滿足生產(chǎn)要求，技術(shù)安全可靠，運(yùn)行參數(shù)符合設(shè)計(jì)要求。按照設(shè)計(jì)要求回收富余的低壓放空蒸汽，達(dá)到預(yù)期的改造目的，節(jié)能效果明顯，項(xiàng)目不僅可以提高企業(yè)的效益，降低了運(yùn)行能耗，還可達(dá)到節(jié)能減排增收的目的。