熱功聯(lián)產(chǎn)汽輪機(jī)在甲醇生產(chǎn)裝置中的應(yīng)用

王巖軍，趙新躍

濮陽龍宇化工有限責(zé)任公司，河南濮陽 457000

1 概述

濮陽龍宇化工有限責(zé)任公司，年產(chǎn)20萬t甲醇裝置氣化單元，采用國內(nèi)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的首套粉煤加壓氣化技術(shù)（HT-L）；合成單元?jiǎng)t采用西德魯奇低壓法雙塔合成工藝，合成汽包副產(chǎn)3.5MPa中壓蒸汽，并入1.2MPa蒸汽管網(wǎng)，減壓后為低溫甲醇洗、二甲醚、精餾等工序提供低壓蒸汽。為充分利用合成中壓蒸汽熱能，使生產(chǎn)裝置實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗、挖潛增效，濮陽龍宇化工有限責(zé)任公司于2010年10月新上一套熱功聯(lián)產(chǎn)汽輪機(jī)，同年12月投入使用。目前汽輪機(jī)運(yùn)行工況穩(wěn)定，已產(chǎn)生了較為可觀的經(jīng)濟(jì)效益，現(xiàn)就其先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用及產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行分析總結(jié)。

2 合成工藝流程

本裝置合成工序有兩套獨(dú)立的合成回路，一套為原有老系統(tǒng)，一套為新增系統(tǒng)，新老系統(tǒng)的流程基本一致，在此僅以新系統(tǒng)為例：

從壓縮工段合成氣混合罐（F0203）來的合成氣（H256.42%、N216.85%、CO 17.64%、CO26.55%、CH42.54%）經(jīng)入塔預(yù)熱器（C0302）預(yù)熱至225℃后由頂部進(jìn)入管殼式甲醇合成塔（D0302），在銅基觸媒的作用下，CO、CO2和H2反應(yīng)生成甲醇和水，同時(shí)還有少量的其它雜質(zhì)的生成。合成塔出塔氣（H251.53%、N219.16%、CO 13.28%、CO28.37%、CH43.31%、CH3OH 4.35%）經(jīng)入塔氣預(yù)熱器和入塔氣換熱后，溫度由225℃降至約91℃，再經(jīng)甲醇水冷器（C0304）冷卻至40℃，此時(shí)出塔氣中的甲醇絕大部分被冷凝下來，然后進(jìn)入甲醇分離器（F0302）將粗甲醇分離下來，出分離器的氣體一部分作為循環(huán)氣送至壓縮工段，另一部分作為馳放氣排放，以維持合成回路中惰性氣體的含量，排出的馳放氣送往變壓吸附制氫裝置，回收氫后的尾氣送轉(zhuǎn)化爐作為燃料。

分離出來的甲醇進(jìn)入閃蒸槽（F0304）大部分溶解在粗甲醇中的氣體在此被閃蒸出來，閃蒸后的粗甲醇直接送至精餾工段，閃蒸氣則與變壓吸附制氫裝置的解吸氣混合作為轉(zhuǎn)化爐燃料氣。

3 汽輪機(jī)發(fā)電操作規(guī)程

濮陽龍宇采用青島華捷透平動(dòng)力有限公司的背壓式汽輪機(jī)，將合成副產(chǎn)蒸汽進(jìn)行梯階利用，進(jìn)汽壓力3.0MPa，排氣壓力1.27MPa，額定進(jìn)汽流量是16t/h，驅(qū)動(dòng)一臺(tái)軸功率為400kW發(fā)電機(jī)，向內(nèi)部6000V電網(wǎng)返送355kW電負(fù)荷。

本汽輪機(jī)主要性能特點(diǎn)

1）主體結(jié)構(gòu)新穎、先進(jìn)、可靠；整機(jī)體積小、重量輕，在同樣功率下，整機(jī)重量級(jí)體積僅為國內(nèi)同類機(jī)組的1/3；2）機(jī)組采用HJ系列調(diào)速器，其優(yōu)良的調(diào)節(jié)性能完全可以保證機(jī)組安全連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行；3）本機(jī)組采用先進(jìn)的“三選二”自動(dòng)超速保護(hù)控制裝置（ETS），該保護(hù)裝置動(dòng)作準(zhǔn)確可靠。既可以在現(xiàn)場(chǎng)緊急停機(jī)，并可以在線試驗(yàn)。ETS系統(tǒng)可按入用戶的DCS系統(tǒng)；4）常規(guī)機(jī)組無專門的潤滑系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)。從而使整個(gè)機(jī)組運(yùn)行可靠、操作簡單、維護(hù)簡便；帶有減速箱的汽輪機(jī)機(jī)組配有油箱、冷油器、油泵、濾油器等強(qiáng)制潤滑系統(tǒng)；5）動(dòng)靜葉片采用新型高效型線；6）機(jī)組安裝簡單、檢修方便、啟動(dòng)迅速，適用于驅(qū)動(dòng)水泵、油泵、電機(jī)、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)和發(fā)電機(jī)等。

3.2 主要技術(shù)性能

1）汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍為額定轉(zhuǎn)速的30%～150%；2）汽輪機(jī)單機(jī)空負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，其振動(dòng)值小于0.02mm；在額定負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)，其振動(dòng)值小于0.07mm；3）汽輪機(jī)超速保護(hù)動(dòng)作轉(zhuǎn)速為3160rpm；4）產(chǎn)品符合中國及國際通行標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)說明

1）汽缸：汽輪為鑄鋼結(jié)構(gòu)，具有水平中心面，進(jìn)汽口和排汽均在汽缸下半，汽缸通過法蘭與前后軸承座聯(lián)接，后軸承座中心為機(jī)組熱膨脹死點(diǎn)。汽缸底部設(shè)有疏水口；2）噴嘴組及轉(zhuǎn)向?qū)~：噴嘴組為焊接式結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)向?qū)~為組裝式，噴嘴組與轉(zhuǎn)向?qū)~環(huán)由螺栓固定在噴嘴室上；3）葉輪與轉(zhuǎn)子：葉輪為雙列復(fù)速級(jí)結(jié)構(gòu)，兩排葉片鑲在葉輪上，葉輪與主軸采用套裝結(jié)構(gòu)，主軸通過聯(lián)軸器對(duì)外輸出力矩；4）軸承：徑向軸承為滑動(dòng)式軸承，采用強(qiáng)制潤滑；5）汽封：汽封采用迷宮式半接觸式炭精汽封結(jié)構(gòu)，汽封環(huán)與安裝在汽缸體上的汽封體采用端面密封；汽封環(huán)與套裝在主軸上的汽封套筒采用圓周密封；6）主汽閥、調(diào)節(jié)汽閥：主汽閥、調(diào)節(jié)汽閥組成聯(lián)合汽閥。主汽閥掛閘后，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)主汽閥操縱座手輪即可以開啟主汽閥、當(dāng)超速保護(hù)裝置（ETS）動(dòng)作后，脫扣裝置脫扣，主汽閥迅速關(guān)閉，調(diào)節(jié)汽閥由調(diào)節(jié)器通過調(diào)節(jié)連桿進(jìn)行控制；7）控制器包括HJ系列調(diào)速器和超速保護(hù)控制裝置（ETS）：本機(jī)超速保護(hù)采用“三選二”冗余式電超速保護(hù)裝置（ETS）。采用PLC、三塊轉(zhuǎn)速表組成，并配有三個(gè)磁電式轉(zhuǎn)速傳感器，三路轉(zhuǎn)速信號(hào)在保護(hù)裝置內(nèi)進(jìn)行比較，當(dāng)兩路及兩路以上轉(zhuǎn)速信號(hào)超過汽輪機(jī)設(shè)定動(dòng)作轉(zhuǎn)速時(shí)，該裝置自動(dòng)給出停機(jī)指令，使主汽閥操縱座的脫扣裝置動(dòng)作，主汽閥迅速關(guān)閉。該裝置安裝在隨機(jī)提供的HJ系列控制箱上，可方便地就地操作機(jī)組。除此之外，超速保護(hù)裝置還可以向電廠DCS系統(tǒng)提供數(shù)字或4mA～20mA模擬轉(zhuǎn)速信號(hào)，接受遠(yuǎn)程升降速、停機(jī)開關(guān)量信號(hào)。

4 改造措施

為改變這種情況，我們對(duì)汽輪機(jī)信號(hào)放空管進(jìn)行了改造。并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)裝置布置情況，將對(duì)空信號(hào)管上部向西增加90度彎頭、接管1.5m（水平），并使管略向下傾斜，而后向下方垂直沿伸與精餾工序各塔底排放管連接，排放至地溝。這樣改造的好處有：1）信號(hào)管上方彎頭向西水平管略向下傾斜的目的是防止蒸汽壓力忽高忽低，或停車時(shí)冷凝液倒流，使液體重新流入汽輪機(jī)內(nèi)；2）水平管后接向下的垂直管，是為了將此管與其它排放管連接，使冷凝液排放于一個(gè)固定點(diǎn)，便于回收到循環(huán)水池再利用。

5 經(jīng)濟(jì)效益分析

根據(jù)濮陽龍宇化工有限責(zé)任公司生產(chǎn)技術(shù)部統(tǒng)計(jì)室數(shù)據(jù)顯示2011年1月份～11月份，合成汽輪機(jī)共發(fā)電425298kW，工業(yè)用電按0.65元/度計(jì)算，共節(jié)約電費(fèi)276443.7元。

[1]季杰，劉可亮，裴剛，何偉.以電廠循環(huán)水為熱源利用熱泵區(qū)域供熱的可行性分析[J].暖通空調(diào)，2005(2).

[2]張光宇.功熱電聯(lián)產(chǎn)與系統(tǒng)節(jié)能[J].化工設(shè)計(jì)通訊，2011(3).