低压蒸汽回收（精选7篇）
低压蒸汽回收 篇1
引言
在化工生产装置中,蒸汽加热使用广泛,蒸汽冷凝液的回收应给予足够的重视。在蒸汽系统中,疏水阀既能及时排出加热设备及蒸汽管线中产生的凝液,保证设备及管线所需要的温度,又能避免蒸汽进入凝液管网产生大量的热量损失,对凝液管网的稳定造成影响。在常规的生产场合,凝结水的回收方案已经很成熟,但对于低压蒸汽凝液的回收还未见系统报道。
疏水阀前后需要一定的压差来保证正常疏水,现有的疏水阀产品都要求阀前压力大于阀后压力。对于一些热敏性物料或产品(如丙烯酸),为避免其聚合或分解,要求在精制或分离过程中,加热温度在85～100℃之间,为增加传热效果,并使温度控制灵敏,通常采用饱和蒸汽压力较低(小于大气压)的低压蒸汽,但会出现疏水阀阀前压力小于大气压且小于阀后管网压力,导致疏水阀无法工作。现在已有的用压缩空气作为动力源的凝液泵,虽然可以解决疏水阀背压大于阀前压力的问题,但其设计原理决定了其不能在蒸汽饱和蒸汽压低于大气压的场合使用。因此需设计低压蒸汽加热装置的凝液回收系统,回收冷凝液,以达到节能降耗的目的。
中石化南京设计院在2005年设计了一个低压蒸汽(蒸汽压力<1atm)凝液回收系统,并在2005年底投入使用,到目前为止运转良好。中石化南京设计院对该系统的设计拥有完全知识产权。
1 系统设计
低压蒸汽加热系统主要包括:精馏塔再沸器、疏水器、冷凝液冷却器、喷射器、限流孔板、冷凝液泵、冷凝液排液控制阀。系统如图1所示。
图1中A、B、C、D、E、G为水力学计算点,管路上F为限流孔板。因系统中所使用的低压蒸汽饱和蒸汽压小于大气压,系统设计的原理为通过喷射器和设备布置形成的液位差,使正常操作情况下疏水阀阀后形成负压,小于阀前压力,保证疏水阀正常工作所需的压差;喷射器正常工作需要持续的动力源,所以在系统内加一冷凝液循环泵;为避免疏水阀后泡点冷凝液在抽真空后汽化形成气液两相流影响喷射器正常工作,在疏水阀后加一冷凝液冷却器;为了使系统的阻力平衡,保证系统有一定的调节范围,使系统能稳定运行,在管路系统中增加若干限流孔板。
1-精馏塔再沸器;2-疏水阀;3-冷凝液冷却器;4-喷射器;5-循环泵。
2 应用实例
根据一工程实例,依照图1所示的系统图,对低压蒸汽加热系统的设计进行详细说明。
2.1 流体力学计算理论依据
2.1.1 管道管径的确定
式中:d—管道的内径,mm;
W—管内介质的质量流量,kg/h;
u—介质在管内的平均流速,m/s;
ρ—介质在工作条件下的密度,kg/m3。
2.1.2 机械能衡算式(伯努利方程式)
式中:u1,u2—流体分别在截面1与2处的流速,m/s;
p1,p2—流体分别在截面1与2处的压强,Pa;
Z1,Z2—截面1与2的中心至基准平面o的垂直距离,m;
We—输送设备对单位质量流体所做的有效功,J/kg;
hf—流体的能量损失,J/kg;
g—重力加速度,m/s2。
2.1.3 单相流(不可压缩流体)管道的压力降计算
式中:ΔpH—静压力降,Pa;
ΔpV—加速度压力降,Pa;
Δpf—阻力压力降,Pa;
Z1,Z2—管道起点、终点的标高,m;
u1,u2—管道起点、终点的流速,m/s;
u—流体平均流速,m/s。
2.1.4 气液两相流(闪蒸型)管道的压力降计算
式中:WT—气液两相流体总质量流量,kg/h;
A—管道截面积,m2;
p1—管道始端压强,MPa;
p2—管道n点压强,MPa;
ρa—气液两相流平均密度,kg/m3;
d—管道内直径,m;
λ—摩擦系数;
L—管道计算长度。
2.2 系统工艺计算结果
流体力学计算采用ASPEN PLUS和HTFS PIPE软件,计算结果如下:
(1)为避免由于塔釜温度过高导致热敏物料聚合,再沸器采用低压蒸汽的规格为552hPa(a),83.8℃,蒸汽量为3000kg/h。
(2)再沸器冷凝液疏水管道疏水阀前选用规格为2″,因疏水阀后压力低,阀后至冷却器的管道内为两相流,管道选用规格为6″,冷却器至喷射器进口管道选用规格为1.5″,循环泵出口至喷射器的管道选用规格为2″,喷射器后至泵入口的管道选用规格为3″,D点至E点管道选用规格为2″。
(3)根据疏水量的大小对疏水阀选型,疏水阀工作需要压差为660hPa(a),所以要求疏水阀后压力为-108hPa(a)。
(4)冷却器与喷射器设备布置垂直高差为6.2m,根据管道流体力学计算结果,G点至疏水阀前管道阻力为1.0hPa,疏水阀至冷却器前管道阻力为1.0hPa,冷却器设备阻力51.0hPa,冷却器至喷射器前管道阻力为3.0hPa,喷射器冷凝液口应达到的压力为440hPa(a)。
(5)根据喷射器冷凝液口应达到的压力,对喷射器进行选型。喷射器进口B点的压力应为0.5MPa(g),动力液体流量10m3/h,根据此数据对循环管路进行流体力学计算,C点至D点管道阻力为1.15kPa,D点至A点管道阻力为2.3kPa。根据循环管路流体力学计算结果,为了系统阻力平衡,维持E点与冷凝液管网压力相当,使冷凝液稳定输出,排放管线上孔板阻力降为0.02MPa,循环管路上孔板阻力降为0.045MPa。
2.3 系统效果
采用低压蒸气凝液回收系统,每小时可以回收3000kg的脱盐水,按装置年运行8000h计算,每年可节水24000t。同时,由于低压蒸汽为潜热加热,可以减少所需换热面积,减少设备投资。
3 设计要点
为了使系统能稳定的运行,在工程设计中需注意以下几点:
(1)明确凝液回收总体管网的压力,以确定循环系统的排出压力;
(2)在设备布置时就应考虑冷凝液冷却器与喷射器的高度差,足够的高度差可以最大限度地降低循环能量损耗;
(3)疏水阀和喷射器的选型都应在系统流体力学初步计算后进行,确定型号后再对系统进行二次计算;
(4)系统中限流孔板的设置十分重要,需考虑操作负荷的变化,使限流孔板阻力曲线与系统阻力曲线吻合,避免系统内压力保持不住,导致循环泵无法工作;
(5)需考虑开车阶段系统循环所需脱盐水的来源。
4 结论
通过以上所设计的系统,可以解决常规凝液系统不能回收低压凝液的难题,每年可回收24000t脱盐水,同时使系统温度容易控制,便于系统的长时间稳定运行。该系统在石油化工行业对蒸汽消耗较大的装置有很大的使用前景,可以最大限度地减少水消耗量。该系统还可以用来回收低压工艺蒸汽的凝液，在一些负压场合替代真空设备，降低设备投资，节省能耗。
摘要：在石油化工生产过程中,低压蒸汽的凝液回收是常规凝液回收系统所不能实现的。通过设计一个循环回路系统,解决了低压蒸汽凝液的回收问题,并可推广应用到回收低压工艺蒸气凝液。
关键词：低温低压,凝液回收,系统设计,ASPEN
参考文献
[1]中国石化集团上海工程有限公司.化工工艺设计手册[M].北京:化学工业出版社,2003.
[2]王松汉.石油化工设计手册(第4卷)[M].北京:化学工业出版社,2001.
[3]夏清,等.化工原理[M].天津:天津大学出版社,2005.
[4]王汝武.凝结水回收方式的选择[J].节能与环保,2005,(1):52-53.
[5]T.Kuppan著.换热器设计手册[M].钱颂文,等译.北京:中国石化出版社,2003.
低压蒸汽回收 篇2
1 中、低压蒸汽管网概况
如图1所示,J561、J501、J502、J541A/B、J542均为背压式蒸汽透平,3.2MPa、350℃的中压过热蒸汽经蒸汽透平做功后排出200℃的低压过热蒸汽;低压过热蒸汽通过减温喷淋装置ZM6102,降温为低压饱和蒸汽,温度由TIC6106控制在155℃。低压过热蒸汽管网与低压饱和蒸汽管网压力相同,由PIC6205控制在0.41~0.42MPa。
2 低压蒸汽放空情况
装置自2010年10月投产以来正常运行时PV6206A一直保持约70%的开度,蒸汽放空量约为14t/h;为了减少天然气的用量,公司与附近发电厂合作引入发电厂副产的中压蒸汽,减小辅助锅炉的负荷(辅助锅炉利用燃烧天然气产生355℃、3.2MPa的中压过热蒸汽)。随着辅助锅炉负荷的降低进入脱氧槽(利用低压蒸汽汽提脱盐水达到脱除氧气的目的)的脱盐水用量减小,消耗的加热蒸汽随之减少,导致低压蒸汽的放空量加大,PV620A开度100%,PV620B开度6%,蒸汽放空量约为20t/h。蒸汽的放空增加了装置的生产成本,造成浪费和污染,给公司造成了巨大的经济损失。
为了挽回公司的经济损失,需要想办法减少低压蒸汽的放空,主要途径有减少低压蒸汽的来源和增加低压蒸汽用户的用汽量回收蒸汽冷凝液。
3 减少低压蒸汽的来源
如图1所示,正常生产时低压蒸汽主要来源于各蒸汽透平的排气,以及排污罐与蒸汽冷凝液罐的闪蒸蒸汽。
3.1 减少蒸汽透平的低压蒸汽来源
J541A/B共同备用一台电泵;J542备有一台电泵;J561备有一台电泵;J501、J502没有备用电机必须一直运行。如果将备有电泵的透平倒至电泵运行停下透平,就能减少进入低压过热管网的蒸汽,低压蒸汽的放空必然减小。
在化工生产装置中,由于蒸汽透平具有效率高、功率大、自动化程度高、操作简单、运行时间长等特点被广泛使用[1]。在正常生产时,如果蒸汽透平故障停车,电泵可以快速启动保证装置运行,而蒸汽透平的启动时间比较长,遇到紧急情况时无法快速启动;蒸汽透平可以随时控制透平转速来控制泵出口的压力和流量比电泵方便快捷。所以从生产的稳定性、操作性等方面考虑不可能停下蒸汽透平,所以不能依靠减少蒸汽透平来减少低压蒸汽的放空。
3.2 减少排污罐的低压蒸汽来源
排污罐用于收集装置内各汽包的连续排污水,排污水进入排污罐闪蒸产生低压蒸汽后经过冷却送往污水处理装置,要减少排污罐的低压蒸汽只有通过减少汽包的排污量。
汽包运行时,由锅炉给水带入汽包的杂质只有部分能被汽包带走,随着汽包运行时间的累积,炉水中盐含量不断增大,当炉水中盐含量超过允许值时,就会使蒸汽品质恶化。因此在汽包运行中把一部分盐浓度较大的炉水排掉,降低炉水的含盐量、含硅量,保证蒸汽的品质[2]。检查确认汽包的排污量不大,而且排污量直接影响到蒸汽的品质,所以不能依靠减少汽包排污量来减少低压蒸汽放空。
3.3 减少蒸汽冷凝液罐的低压蒸汽来源
两个合成汽包产生2.32MPa、220℃的饱和蒸汽与饱和塔的循环水换热冷凝为液体减压进入蒸汽冷凝液罐闪蒸蒸汽,冷凝液再由泵打入合成汽包循环产生饱和蒸汽。正常生产时,合成汽包的产气量与蒸汽冷凝后液体的温度都不会变化,所以闪蒸的蒸汽不会变化,自然无法减少。
4 增加低压蒸汽用户的用汽量
如图1所示正常生产时低压蒸汽的用户主要是脱氧槽和精馏塔的蒸汽加热器;小部分蒸汽用于蒸汽透平的密封和辅助锅炉的燃气加热器,这部分低压蒸汽是没有办法回收的。
4.1 增加精馏塔蒸汽加热器的低压蒸汽用量
精馏塔蒸汽加热器E134是利用0.42MPa、155℃的低压蒸汽与精馏塔底液换热为精馏塔提供热量,换热后的蒸汽冷凝液回到脱氧槽回收利用。
装置精馏系统采用三塔精馏技术,如图2所示。粗甲醇在预塔中除去轻组分后进入精馏塔D232在塔顶采出一部分甲醇产品,剩下的从底部进入回收塔D233完成重组分的分离。精馏塔D232的热量来源主要有三个:塔底加热器E112、测线加热器E113、蒸汽加热器E134,其中E112、E113是回收前系统的废热,不能调节热量。D232顶部甲醇蒸汽一部分采出,余下的进入换热器E136为回收塔D233提供热量,冷凝液进入精馏塔回流槽D332,经回流泵J433打回D232顶部回流。回收塔D233顶部蒸汽经空冷器E232冷却后进入回收塔回流槽D334,由回流泵J436打回D233顶部回流,一部分采出甲醇产品;重组分由J435送到前系统回收。正常生产时由E134调节D232、D233的热负荷。低压蒸汽进入E134换热后其冷凝液全部回收进入脱氧槽。
2014年9月,为了回收放空的低压蒸汽,逐渐把E134的低压蒸汽量FI4206从47t/h加到51t/h。随着FI4206流量的增加,低压蒸汽放空阀开度逐渐减小:PV620B关闭,PV620A开度关至80%,进入装置的脱盐水流量降低了4 t/h,低压蒸汽得到了有效的回收。
E134加入过多低压蒸汽的危害:
(1)造成D232顶部压力过高;D232顶部设有压力高联锁,必须防止其联锁。
(2)造成回流量FI4301过大,会导致回流泵J433超电流。
(3)造成D233汽相负荷过大,风机E232能力不足,PIC4305压力上升导致甲醇产品放空损失
4.2 增加脱氧槽的低压蒸汽用量
脱氧槽是锅炉给水的除氧和储水装置,在蒸汽热力除氧和联胺化学除氧的双重作用下使锅炉给水的氧含量在7撤10-9以下。
如图3所示,界外来的脱盐水经过预热器加热到50℃进入脱氧槽顶部,由低压蒸汽汽提除氧后进入到储水槽;正常生产时脱氧槽由PIC6002控制压力为38k Pa,温度为109℃,液位由LIC6002控制在76%。
2014年10月,为了回收放空的低压蒸汽,逐步把脱氧槽的压力PIC6002从38 kP a增加至76 kP a,具体参数变化见表1:
如表1所示,随着脱氧槽的压力从38 k Pa增加至76 k Pa,低压蒸汽放空阀逐步从80%减少到62%,脱氧槽耗汽量逐渐从11.2 t/h增加到15.5 t/h;同时脱氧槽上水量减少了3.2 t/h,这是低压蒸汽回收最直接的体现。通过这个措施,装置减少了4.3 t/h的低压蒸汽放空,回收了3.2 t/h的蒸汽。
脱氧槽提压的制约因素:
(1)由于压力提高加入蒸汽量多,脱氧槽放空量增大造成设备振动加大。
(2)蒸汽加入阀门的开度近90%,要为其波动留下余量。
(3)脱氧槽压力升高、储水温度升高,容易造成锅炉给水泵的汽蚀。
5 通过技改项目回收低压蒸汽
项目背景简介
目前装置内每小时0.42MPa、155℃低压蒸汽富裕10~15t,转化炉高压燃气温度5~20℃,转化炉低压燃气温度20~35℃。利用装置富裕低压蒸汽加热转化燃料气,可以提高转换炉燃气入炉温度,降低转化炉燃料气消耗及烟气排放,回收部分放空的低压蒸汽。
以低压蒸汽状态及高低压燃气组分为依据,计算得出以下结果,如表2所示。
从表2中可以看出,利用装置富裕低压蒸汽预热转化炉燃料气,消耗低压蒸汽6 422kg/h。即:同样燃料气流量条件下,有~3.15 Gcal/h的能量通过换热进入了燃料气,进而带入转化炉。如维持转化炉负荷不变,则可简单计算为每小时节省相当于约3.15 Gcal的燃料气燃烧所产生的热值,烟气排放量也相应减少。
技改措施如图4所示:设计安装加热器E103A/E103B,利用低压蒸汽分别加热高压燃气和低压燃气,蒸汽冷凝液回收到脱氧槽。
E103A/E103B主要参数如表3所示。
2015年3月在装置大修期间实施了技改措施,增加了E103A高压燃气加热器和E103B低压燃气加热器,6月投用加热器,通过TIC1602/TIC1604逐渐把高压燃气和低压燃气温度提高到120℃,在此过程中低压蒸汽放空阀逐渐从60%关小到30%,进入装置的脱盐水流量降低了6 t/h,低压蒸汽得到了有效的回收。
6 结束语
通过分析,在无法减少低压蒸汽来源的情况下对装置内脱氧槽和精馏蒸汽加热器进行优化操作,同时根据低压蒸汽放空的情况针对性地提出并实施了技改措施,增加燃气加热器,有效降低了低压蒸汽的放空量,并回收了13.2 t/h的脱盐水。脱盐水的成本为5.53元/t,一年以生产8 000h算,每年回收的低压放空蒸汽为公司挽回损失583 968元,提高了能源利用效率和企业的经济效益。
摘要：针对装置长期存在大量低压蒸汽放空的现状,从减少低压蒸汽来源和增加低压蒸汽用量等方面进行了分析,通过优化操作和技改措施成功地回收了部分放空的低压蒸汽。
关键词：低压蒸汽,回收,减小放空,技改
参考文献
[1]黄开炳.蒸汽透平的结垢处理[J].乙烯工业,1999,11(03):32-35.
低压蒸汽锅炉腐蚀致因分析 篇3
1 现场检查
1.1 水质检查情况:给水硬度、炉水含氯量、碱度、PH值等锅炉房直接控制化验参数均在标准范围内。
1.2 锅炉排污率均在1%~5%范围内。
1.3 锅炉锅筒内部及下集箱检查情况锅炉均在锅筒部前位 (火直拉烘烤部位) 有为数不多的点状腐蚀, 深度1.0~1.5mm。蒸汽锅炉下集箱 (右) 后面手孔附近处有一个腐蚀坑, 深度4mm。
2 腐蚀原因分析
2.1 蒸汽锅炉锅筒底部腐蚀属电化学腐蚀, 而水中溶解氧是引起金属表面腐蚀的一个重要因素, GBl576-2001《工业锅炉水质》标准严格规定:额定蒸发量大于等于6t/h的锅炉均要除氧, 额定蒸发量小于6t/h的锅炉如发现局部腐蚀时, 给水应采取除氧措施, 规定锅炉给水溶解氧≤0.1mg/L, 目前我地区给水溶解氧的含量冬季在直12~14mg/L, 夏季在8.59~9.5mg/L, 严重超标达86~140倍, 我们使用的蒸汽锅炉都应在采取除氧措施的范围内, 可是由于各种条件的限制, 大部分蒸汽锅炉均无除氧措施, 因此不可避免地造成腐蚀。氧腐蚀是一种电化学腐蚀, 其主要原因是铁和氧形成两个电极, 组成腐蚀电池。因为铁的电极电位总是比氧的电极电位低, 所以在铁氧腐蚀电池中, 铁是阳极, 遭到腐蚀, 铁在这里失去电子 (氧化) 以铁离子的形式转入水中, 其反应如下:Fe→Fe2++2e
氧在阴极, 进行还原反应如下:
在这里, 溶解氧起阴极去极化作用, 是引起铁腐蚀的因素。这种腐蚀称为氧腐蚀。
蒸汽锅炉腐蚀部位多发生在锅筒前部, 这跟压火有很大关系, 有时只能供半天汽, 有时半天也保证不了, 使蒸汽锅炉绝大部分时间都处在压火状态。在正常燃烧供汽的情况下, 给水中的溶解氧, 随着水温的提高不断从水中分离, 随蒸汽一起送出。
当炉膛压火时, 补入的水由于温度低而沉在锅炉底部且不循环, 水中的溶解氧就极易附着在锅筒底部与钢铁表面的铁离子组成腐蚀电池而腐蚀钢板。溶解氧含量越高, 腐蚀点就越多, 压火的时间越长, 腐蚀的程度就越严重。应该说这是锅炉筒底部腐蚀的首要原因。
2.2 由于锅筒上的排污阀都在后面, 在锅炉安装时, 虽然有有高后低的要求, 但有为数不少的锅炉在安装时并没有达到这一要求, 所以造成前部排污不利 (这一点在每年停炉时锅筒冲洗后, 前部水排不净就是充分的证明) 。而下集箱的排污位置在中央而手孔附近因排污不利造成局部死水区。这就为腐蚀提供了充足的时间和条件。锅炉排污的目的不仅是为了排除过剩的盐量 (溶解固形物) 和碱量, 排除锅炉内的泥垢和杂质, 排除锅炉水表面的油脂和泡沫, 使锅水的质量稳定在标准的范围内, 对防止氧腐蚀有着重要的意义。
2.3 钢材质量的关系
2.3.1 钢铁材质结构不均匀, 在薄弱环节就易发生腐蚀。
2.3.2 钢铁表面凸凹不平, 在凹陷的部位也会产生局部腐蚀。
2.3.3 锅炉钢板在长期高温高压的作用下, 特别是在直接烘烤的受热部位 (如锅筒前底部) 易发生腐蚀。
2.4 根据现有条件所能采取的办法。目前大多数低压蒸汽锅炉都没有配备除氧设备, 因蒸汽锅炉的锅水不断蒸发浓缩, 药物除氧不能使用, 除氧工作无法开展, 因此其他化验指只要能达到GBl576范围, 均可视为水质正常。现在只能根据设备现状在《工业锅炉水质》标准允许的范围内, 将其他水质化验项目作一系列的调整。
2.4.1 锅炉水的碱度与PH值宜采用标准上限值。在标准中碱度规定为6~26mmol/L现控制在18~24mmol/L。
标准中PH值规定10~12, 现控制在11~12 (最低10.5) 。因为PH值是引起金属腐蚀的重要因素之一。PH值越低则越容易产生腐蚀, PH值越高腐蚀豆腐越低, 当PH值为9.5~10时, 无氧的情况下腐蚀过程可基本停止, 当PH值为12时, 铁的腐蚀速度受氧的浓度影响不大, 几乎趋近于零。溶液中溶解氧的含量与PH值的改变对金属的腐蚀的影响是不同的。
当溶液PH值在某一范围内时, 铁的腐蚀速度差不多是稳定的, 因为此时腐蚀速度是由氧气向金属表面扩散速度来控制的, 氧气浓度的增加仅将全部曲线向上推移, 增加了腐蚀的绝对值;虚线是曲线扩散部分的极限。在虚线左面有明显的氢的析离作用, 所以溶液中的PH值越低, 与该溶液接触金属的腐蚀速度就越快。在虚线右面, PH值越高, 金属的腐蚀速度则越低, 所以当PH值为12时, 铁的腐蚀速度受氧的浓度影响不大, 几乎趋近于零 (室温时) 。
当溶液中没有氧存在时, 就失去了与氧气扩散有关的水平曲线部分, 成为工V的形式, 金属的腐蚀速度也就降低。
在有氧气存在的密闭系统中, 整个曲线向上移动, 缩短了曲线的水平部分长度, 温度越高越是如此, 当温度达到某个数值时, 曲线的水平部分看上去似乎消失了, 而铁的腐蚀速度, 将随着PH值的降低而不断增高, 这是由于以下两种作用所致:
其一, 温度越高, 氧气的扩散越快, 存在的PH相同值时, 加快了腐蚀速度, 而与含氧量无关。
其二, 温度提高后, 改变了电极的电位值, 尤其是提高了氢的电位, 因此带有氢去极化作用的腐蚀就会加速。
2.4.2 严格控制炉水含氯量。
一是因为氯量高会造成钢板腐蚀, 特别要防止还原交换时渗漏再生液进行锅炉, 因为吕性盐中的氯化物会提高腐蚀程度, 如水中有溶解氧存在时则氯化物会增加铁的腐蚀速度, 这种能破坏金属保护膜的阴离子, 称为活性离子, 极易被氧化膜吸附并取代钢铁表面氧化膜中的氧, 形成可溶性氯化物, 结果破坏了氧化膜, 使金属继续被腐蚀。
二是蒸汽锅炉的含氧量间接反应的是溶解固形物, 是水中溶解性盐类的总量, 是衡量水质好坏的一个重要指标。通常, 水中含盐量增加时会加快金属腐蚀速度。
2.4.3 加强锅炉的排污工作。由于经常使用混浊水, 应加大排污量, 单纯地以控制化验项目的做法显然已不够, 为了排除因水混浊造成的沉积物增多, 同时使排污死角的水能充分地带走, 排污率由原来的5%~10%增加到10%~15%, 排污次数也相应增加。要求:勤排 (次数) 少排 (量) 均匀排 (时间) , 加大排污量后会出现碱度与PH值不达标, 可加碳酸进钠进行调整, 使之达标。
2.4.4 加强对基层水处理工作的管理。
加强水处理工作重要性的宣传, 使各领工员、工长、锅炉房领班都懂得其重要性, 使他们能重视、支持、理解、关心化验工 (水处理工, 后面相同) 工作, 并促使其做好各自范围内水处理工作的管理和自检工作。
锅炉给水除氧方式多种多样, 要想高效经济、稳定安全运行, 必须结合炉型和实际情况, 根据锅炉的热力参数、水质、吨位、负荷变化、经济条件等情况综合考虑, 因地制宜选用。
参考文献
[1]李培元, 王蒙聚, 宋建华.低压锅炉水质处理 (修订本) [M].武汉:湖北科学技术出版社, 1992:2.
[2]谢晋生.锅炉给水处理及分析[M].北京:科学出版社, 1998:3.
汽轮机在线低压蒸汽除垢清洗总结 篇4
锅炉水中始终会有少量或微量的盐类物质, 过热蒸汽工艺上要求锅炉水和主蒸汽中S i O2含量小于20u g/l, N a+小于10u g/l。因此, 产生蒸汽过程中必然会有盐类物质被带入汽轮机中, 但在规定含量下, 转子结垢对汽轮机运行的影响时可以接受的。
而实际我厂除盐水Si O2含量在50ug/l左右, 最高时达到100--150ug/l。由于我厂除盐水装置处理能力有限, 难以满足汽轮机驱动蒸汽品质的要求, 造成汽轮机结垢速度明显加快。
所有型号的蒸汽轮机在受蒸汽品质限制时都要经受盐类和硅的污染和沉积, 造成汽轮机叶片的结垢, 同时汽轮机控制阀喷嘴和静叶栅上也同样沉积。前者沉积物在消弱叶片工作效率, 并改变着叶片的叶翼外形, 加大叶片表面粗糙度, 导致蒸汽边界层厚度的增加, 限制了蒸汽的流通量。阻塞流通量的严重后果是蒸汽流量必然会在叶片上受到抑制, 导致分级压力降的增大, 叶片就会产生过大的机械应力。另外, 当汽轮机室压力明显增高时, 汽轮机进气流量明显下降。因此, 其最大输出功率就会大大降低, 表现出来的现象是进气调节阀的开度显著增大甚至全开, 最终还可能导致汽轮机转速下降。同时沉积物还会引起机械干扰。例如轴向推力的增加, 会使汽轮机止推轴承过载, 同时引起叶片的化学腐蚀;后者, 阀杆内喷嘴上受到沉积阻塞后, 要满足指定的输出功率时, 阀门升程就会增加, 严重时会损坏汽轮机的控制能力。另外, 还可能造成紧急停车阀门的卡涩, 使汽轮机启动和停车困难。静叶栅的积垢更增加蒸汽流向叶轮的阻力。
2 汽轮机转子结垢清除原理
汽轮机内的盐类和硅酸盐的淤积是与操作蒸汽的压力温度相关的。盐类和Si O2一般沉积在高温段和中温段, 而在中温段和低温段, 沉积物代表通常是氧化铁、氧化铜和Si O2等, 而主要以Si O2居多。一般地, Si O2淤积物的存在, 一种情况是以能溶于水的复杂化合物的形式存在, 另一种情况是以纯净的Si O2的形式存在, 它们聚集成坚硬的固体状淤积物, 不能溶解于水中, 这种情况可使用适合的化学容剂来清除。可溶性物可以用湿蒸汽清除掉, 而不溶性Si O2如果与可溶性盐类共存, 就可以用湿蒸汽现将可溶性结垢除掉, 而后不溶性结垢也可以被部分的除去。
2009年10月检修时对转子的清理使用的方法就是有水洗方法, 可以将所结的垢全部的清除。
3 汽轮机转子清洗方法的选择
对比汽轮机除垢的清洗方法, 机械清洗 (比如打沙清洗) 及化学清洗能够比较彻底的清除汽轮机的积垢。但是这两种清洗检修时间长, 需要将机体整体拆卸检修工作强度大, 费用较高。
湿蒸汽清洗虽然不完全, 但是清洗过程简单易行, 便于操作, 适合短时间处理结垢问题, 不需要将机体与系统断开, 缩短检修时间。因此, 决定采用湿蒸汽清洗的方法进行首次的清洗实验。
即便是汽轮机湿蒸汽清洗方法也有几种不同的清洗方法
3.1汽轮机驱动过热蒸汽降温, 使蒸汽变成接近饱和蒸汽, 汽轮机低速运行 (1000转) 。蒸汽在叶片上做功能产生部分的冷凝液, 实现湿蒸汽清洗的目的;
3.2 用锅炉水直接进入过热蒸汽管道, 使过热蒸汽接近饱和, 汽轮机低速 (500转) 运行;
3.3 用低压饱和蒸汽直接进入汽轮机内冲洗, 汽轮机盘车运行;
第一种和第二种清洗的方法的优点是湿蒸汽的进气量较大, 对控制阀喷嘴、静叶栅和转子清洗比较全面, 相比较清洗较彻底一些。缺点一, 过热蒸汽变饱和蒸汽的操作难度较大。二是由于汽轮机有一定的转速过热蒸汽变饱和蒸汽后, 驱动蒸汽带水可能引起机组振动较高跳车, 然后重新冲转比较麻烦。再者运行时当轴振动较高或者排气温度较高时汽轮机轴承容易损坏, 排气温度太高, 汽轮机机体会产生过大应力, 损坏汽轮机。
由于第一次尝试汽轮机的在线清洗, 我们保守的选择了第三种低压蒸汽 (蒸汽采用0.5Mpa低压饱和蒸汽) 清洗的方法。
4 汽轮机转子清洗的主要内容
4.1 清洗前的准备工作
现场临时配制低压蒸汽管道, 引至汽轮机低点防空导淋处。打开主汽阀并联系仪表手动强制打开转速调节阀。
4.2 清洗前主要步骤
压缩机机组停车后, 干气密封装置继续运行, 油泵保持运行;汽轮机转子温度下降到130℃左右时, 开始准备投用低压蒸汽
逐渐将饱和低压蒸汽投入到汽轮机里后, 对汽轮机叶片进行冲洗, 经表冷器冷却有导淋排入地沟。
清洗分两个步骤, 一是汽轮机降温过程, 二是吹扫清洗过程。
4.3 清洗要点
蒸汽的加入要确认汽轮机温度下降到蒸汽的温度。
汽轮机的转速调节阀要确认强制打开。
清洗过程中, 汽轮机冷凝液取样, 分析其结垢典型代表物Si O2含量。
4.4 清洗效果
5 清洗总结
从数据可以看出, 清洗过程从开始到结束, 硅含量呈下降趋势。说明汽轮机气缸内结垢物质在减少因此清洗效果比较明显。
清洗后的汽轮机已经运行8个月, 汽轮机轮室压力在1.5Npa左右。在相同负荷下转速调节阀开度基本可以达到了原始开车50%左右, 达到了预期的目的, 说明使用湿蒸汽清洗汽轮机的方法是可行的。因此, 今后汽轮机如果出现这种问题, 检修时间又较短时, 可以采用这种方法清除。
本次蒸汽清洗时还存在一定的不足。蒸汽管线配制稍小, 影响了蒸汽的进气量, 造成蒸汽的清洗较慢。由于急于开车没有能够彻底的进行清洗。
汽轮机结垢物来源于蒸汽, 而蒸汽中有害物质来源于锅炉给水, 解决锅炉水是根本。我们将老除盐水装置进行改造, 已经解决了锅炉水水质净化问题, 汽轮机转子的结垢的问题可以解决, 为设备的长周期正常运行奠定的基础。
摘要：山东兖矿鲁南化肥厂双结构氨合成系统有两套工业透平机组, 分别是氨合成气透平机组和氨冷冻透平机组, 两台汽轮机均是由3.8MPa过热蒸汽驱动。2009年9月合成气压缩机运行状态发生明显变化, 主要表现在以下几个方面:一方面压缩机汽轮机的转速调节阀开度明显增大。正常负荷下转速调节阀开度达到75%以上甚至全开;另一方面汽轮机转速受蒸汽波动影响较大, 对蒸汽品质要求近乎苛刻, 蒸汽压力必须保证稳定在3.6Mpa以上, 而且转速控制很不稳定, 蒸汽波动时转速波动幅度至少60转以上;其次汽轮机轮室压力由开车时的1.4MPa增加到清洗前的1.9MPa, 蒸汽流量有明显降低趋势, 转速难以提高到额定工作转速。以上现象可以初步判定汽轮机转子和喷嘴结垢。后经排查分析确认为3.8MPa过热蒸汽品质存在硅离子超标的问题。
低压蒸汽回收 篇5
钢铁企业是能源消耗大户,加强二次能源回收利用是实现低碳经济、降低企业单位产品能耗的重要途径,其中加强余热余压的利用是钢铁企业提高二次能源回收利用率的重要措施之一。一般钢铁企业余热余压的利用尚存在一些技术难题,如余热温度较低、压力不稳定、余热余压回收点较分散难以综合利用等。江阴兴澄特种钢铁有限公司(以下简称“兴澄特钢”)热电分厂综合解决了这些难题。于2007年8月投产了国内第一台12 MW低压补汽凝汽式汽轮机,用以回收公司在钢铁冶炼加工过程中产生的大量低温低压饱和蒸汽,有效地利用其进行发电,回收了大量二次能源,投运至今累计发电1.9亿kWh。
1 余热饱和蒸汽发电的原理及流程
基本原理:热电分厂的汽轮机为低压补汽凝汽器机组(BN12-0.85/0.3),可驱动多种形式和电压等级的汽轮发电机。汽轮机与发电机(QFW-12-2A)直联。
发电流程:通过采集公司的烧结余热回收、电炉烟气余热回收、轧钢加热炉余热回收、汽动给水背压排汽(补汽)等余热蒸汽(见表1),冲动汽轮机来发电,凝结水回收给热电分厂化水车间50 MW机组利用。公司其他分厂的余热蒸汽为进汽,经过汽水分离器后进第一膨胀段做功;热电分厂汽动给水泵排汽为补汽,进第二膨胀段做功。
2 12 MW低压补汽凝汽式汽轮机参数及设备
2.1 技术参数
12 MW低压补汽凝汽式汽轮机技术参数为:
产品代号:HS5107;
产品型号:BN12-0.8.5/0.3;
额定功率:12 000 kW;
额定转速:3 000 r/min;
旋转方向:顺时针(顺汽流);
额定进汽压力及变化范围:0.85±0.2 MPa(绝对);
额定进汽温度及变化范围:180±25℃;
额定补汽压力及变化范围:0.3±0.02 MPa(绝对);
额定补汽温度及变化范围:190℃。
2.2 主要辅助设备
辅助油泵:型号80YL-100,扬尘100 m,流量883 L/min;
交流事故油泵:型号LDY12-25x2,扬尘50 m,流量12.5 m3/h;
直流事故油泵:型号LDY12-25x2,扬尘50 m,流量12.5m3/h;
凝汽器:型号N-2000,蒸汽压力0.006 MPa,冷却水量6 800 t/h;
射水抽气器:型号CS1-20-4,扬尘46 m,流量240 m3/h;
凝结水泵:型号6N6A,扬尘65 m,流量94 m3/h。
2.3 控制系统
采用DEH-NK数字电子调节器,配有必要的保安装置,以确保机组安全运行。多种监视仪表及保安信号集中在仪表柜上,维护和监视较为方便。启动和停机都编制了程序,可在控制系统的面板上直接操作。因此,本机组具有安全可靠、结构紧凑、操作维护简单和自动化程度较高等一系列优点。
3 运行状况
每班机组运行人员分汽机和电气各一名,四班三运转,共8人。
机组正常运行时进汽温度180～200℃,补汽温度由于热电分厂汽动给水泵的排汽温度高,一般为225℃。可以起到提高二级膨胀段温度的作用,防止后几级湿蒸汽温度低,带水时对叶轮造成损伤。补汽压力比较稳定,为0.2 MPa,可以通过补汽门调节,但进汽压力由于受外界(其他分厂)的影响,波动较大,低的时候为0.2 MPa,高的时候为1.2 MPa。运行操作时,一方面要及时调整汽轮机调门开度;另一方面要与公司能源总调保持联系。一般情况下,公司的余热蒸汽都能满足额定压力,偏低时(低于0.6MPa)由总调通知开启25 t/h煤气锅炉来协调。另规定汽机负荷低于500 kWh超过30 min应停机。自2007年8月投运以来,机组一直运行正常,仅于2008年大修一次。机组平均汽耗率7.5 t/MW,2010年1～8月产量统计如表2所示。由表2可知,该余热发电机组已达设计要求,运行良好。
4 效益分析
(1)有效地利用了公司的余热蒸汽,正常日发电量20万kWh,年累计发电6 500万kWh,节约标煤23 800 t/a,一年即可回收投资。
(2)回收冷凝水60万t,避免了热污染,减少SO2排放167 t/a,减少NOx排放0.7 t/a。
5 结束语
利用低压补汽凝汽式汽轮机回收钢铁冶炼加工过程中产生的大量低温低压饱和蒸汽,在节能、环保等方面具有显著的经济效益和社会效益,促进了经济、社会、环境的可持续发展。
参考文献
[1] 中冶南方技术公司.江阴兴澄特钢12 MW余热饱和蒸汽发电可行性研究[R].2007． 4．
[2] 杭州中能汽轮动力有限公司.12 MW余热饱和蒸汽汽轮机说明书.2007．
[3] 江苏电力公司生产技能培训中心.热能动力专业基础.2005．
剖析低品位余热蒸汽回收利用改造 篇6
1 低品位余热概述
低品位余热是相对于煤、石油、天然气等高品位能源而言,其相同单位内包含的能量很低,目前可分为3类:热值小于600kcal/Nm的低浓度可燃物、温度低于800℃的显热物体和温度低于400℃的低温尾气烟气。对蒸汽而言,温度高于400℃的蒸汽属高品位蒸汽,250℃~400℃蒸汽属中品位蒸汽,低于250℃的蒸汽属低品位蒸汽。
工业低品位余热主要是工业企业在生产过程中,热能转换设备及用能设备运行中排放的废热、废水、废气等低品位能源。在石化、钢铁、建材和纺织等行业都存在丰富的、不同等级的余热蒸汽,低品位蒸汽的利用一直是能源界研究的一个课题,也是节能的重要手段之一。
2 企业低品位余热蒸汽来源
某煤化工厂以煤为原料,采用水煤浆加压气化技术生产水煤气,通过气体净化、甲醇合成、一氧化碳深冷分离等工序生产甲醇及一氧化碳,其生产能力为年产一氧化碳30万t、甲醇20t的规模。在生产过程中,粗合成气、冷却、变换及甲醇合成反应均放出大量的热量,为了充分利用这些热量,配设了余热锅炉, 余热锅炉产生的蒸汽,除生产工艺系统自身消耗一部分外,尚余很多。其生产工艺流程见图1。
在整个工艺流程中,利用粗合成气产生的热量、变换及甲醇合成反应放出的热量,通过与之配套的余热回收装置产生大量的蒸汽。水煤浆气化的热回收工艺处配置的余热锅炉产生1.8MPa、220~230℃的蒸汽50~58t/h,甲醇合成反应器可产生1.8MPa、220℃的蒸汽28~31t/h,合计蒸汽量为78~89t/h;在变换工艺处配置了2台低压余热锅炉,产生0.5MPa的饱和蒸汽60t/h。正常运行时,工艺系统自身需要一部分蒸汽,即1.8MPa的蒸汽25~28t/h,0.5MPa的蒸汽32~40t/h。因此生产中尚有蒸汽富裕量为:1.8MPa的蒸汽46~58t/h;0.5MPa的蒸汽20~28t/h。蒸汽平衡见表1。
3 低品位余热蒸汽利用改造方案
该煤化工企业工艺生产产生的余热蒸汽是低压蒸汽,属低品位蒸汽。如何更好的利用生产的余热所产的低品位蒸汽,有两个改造方案。方案一:建设2台中温中压或次高温次高压燃煤补燃锅炉配置1套中温中压或次高温次高压汽轮发电机组;方案二:建设1套低品位补汽凝汽式汽轮发电机组。
方案一是将低压蒸汽分别进入2台补燃锅炉,产生中温中压(3.82MPa、450℃)或次高温次高压(5.3MPa、485℃)的蒸汽,再进入汽轮发电机组发电,该方案所选用汽轮发电机组的初参数是中温中压(3.43MPa、435℃)或次高温次高压(4.9MPa、470℃),机组属定型产品,有成熟的运行经验;补燃锅炉在冶金、建材、化工等行业均有运用。但该方案要建2台燃煤补燃锅炉,一方面增加投资、占地面积;另一方面要燃煤,增加烟尘及二氧化硫的排放量。
方案二选用的低品位热能汽轮发电机组,无论从安全运行还是热效率上来讲,近年来均得到提高和发展,机组也逐步完善、成熟。目前国内外已有多个系列的低品位热能汽轮发电机组产品,并已有近70台套投入运行。经调研,针对企业工艺生产的余热所产的低压蒸汽,在进汽参数P=1.8MPa、t=220℃,进汽量为46~58t/h,补汽参数P=0.5MPa、t=158℃,补汽量为20~28t/h时,发电量即为9640~12432k W,就可以选用1套12000k W低品位补汽凝汽式汽轮发电机组。该方案只需新建1低品位补汽凝汽式汽轮发电机组,投资省、占地少,而且不增加任何燃料,对环境影响很小,故采用此方案。
4 方案实施和经济性分析
该余热发电项目为建设1套B N1 2 —1.7/0.6型、额定功率9640~12000k W补汽凝汽式汽轮发电机组,利用工艺生产的余热锅炉产生的多余的低品位蒸汽发电,使得多余的蒸汽不放散,符合国家资源综合利用政策的要求。
该项目的热力系统将公司内工艺生产所配余热锅炉产生的蒸汽由管道输送至接至汽轮机。余热发电厂房包括汽轮发电机间、电气及控制室间。汽轮机横向布置,厂房共长24m,厂房内安装一台双梁桥式起重机,作汽轮发电机组检修之用。汽轮发电机厂房运转层标高为7m。电气高压开关室设在发电厂房低层,热工控制室设在厂房运转层机头。厂用电采用380/220v动力和照明共用的中性点直接接地的三相五线制接线方式。
按最大蒸汽进汽量为86t/h,年运行7425h计,扣除厂用电量,每年可向公司提供电力6298万k Wh,减少了公司外购电量,有效降低生产成本,对公司提高经济效益有重大意义。
改造方案实施后,对比燃煤发电机组,按年发电量7157.7万k Wh计算,每年可节约标准煤79 0 0 0t,工程全部投资回收期5.29a,内部收益率22.53%。
5 结论
蒸汽空气预热器疏水回收利用 篇7
随着我国经济的迅速发展,垃圾质量不断提高,垃圾焚烧能实现垃圾处理的减量化、无害化和资源化,该方法已经成为处理垃圾的最有效的方法之一。垃圾焚烧锅炉,即焚烧炉与余热锅炉的总称,是垃圾焚烧厂的核心设备之一。由于垃圾焚烧产生的烟气含有大量酸性气体成分,容易产生低温腐蚀,一般设置蒸汽空气预热器,利用蒸汽将空气加热至酸性气体的露点以上,从而达到降低低温腐蚀和提高锅炉效率的目的。目前,大部分垃圾焚烧电厂的蒸汽空气预热器是采用两级式加热器,蒸汽加热后产生的疏水接入除氧器,因此高品质蒸汽的耗汽量较大,除氧器的内压力增加,汽水损失也加大,文中针对目前蒸汽空气预热器疏水系统的不足之处,提出相应可行的解决方案。
1一次风蒸汽空气预热器系统介绍
垃圾焚烧电厂一次风蒸汽空气预热器系统分为两个部分,一部分为空气系统,另一部分为蒸汽系统,相关流程如图1所示。由图1所知: 蒸汽空气预热器一般分成两级,分别为低压段和高压段。 一次风空气系统的空气取自垃圾坑,通过一次风机经过低压段蒸汽空气预热器加热至约130℃,再经过高压段蒸汽空气预热器加热至约220℃。加热后的一次热风从焚烧炉底部风室进入焚烧炉,供应焚烧炉燃烧所需要的空气。其中,低压段的蒸汽来自汽轮机的一段抽汽,高压段的蒸汽来自余热锅炉的汽包供汽。两股蒸汽加热一次风的产生的饱和疏水送至除氧器进行再利用,以提高全厂的热效率。
2一次风蒸汽空气预热器凝结水回收
蒸汽空气预热器疏水常规可接入2个设备: 一是接入除氧器,二是接入疏水扩容器扩容后接入疏水箱。一般为提高全厂的热效率,蒸汽空气预热器的疏水主要接入除氧器,利用除氧器吸收疏水热量。这样致使过量的热疏水进入除氧器,容易造成除氧器的自身沸腾,主要的表现形式为除氧器内压力升高,排汽量加大,汽水损失增大,破坏除氧器内的汽水逆向流动,除氧器的除氧效果恶化等。如果把这部分疏水接入疏水扩容器,由于疏水扩容器和疏水箱都是通大气,会造成汽水损失增大,通常设计把接入疏水扩容器管路作为备用管路。
为回收热量,降低除氧器自身沸腾的机率,可考虑把高温疏水通过疏水冷却器或疏水扩容器后再接入除氧器,以降低进入除氧器的疏水温度。主要热力系统方案有3个,具体如图2所示。
以500t/d容量垃圾焚烧炉的蒸汽空气预热器为依据进行热力计算。 一次风MCR风量46800m3/ h,冷空气温度23℃ ,一次风热风温度220℃ 。3个方案的相关参数如表1所示。
方案1与方案2较为相似,2个方案的疏水均排入除氧器。不同之处在于方案1疏水扩容器蒸汽回收0. 58t/h用于加热除氧器,按等热量折算方法,相应减少汽机的二段抽汽( 0. 42MPa /190℃) 0. 56t / h; 而方案2疏水扩容器蒸汽回收0. 4t / h用于加热进入低压段的空气,按等热量折算方法,相应减少汽机的一段抽汽( 1. 3MPa、291℃) 0. 37t/h。 方案一和方案二都不同程度地回收了部分能量,方案二回收的蒸汽品质稍比方案一的高,可以相应增加部分汽机效率。但两者都存在高温疏水进入除氧器,容易产生除氧器的自身沸腾。
为进一步减少进入除氧器的高温疏水,又能减少高品质蒸汽的耗汽量,在方案二的基础上进一点步优化,把高温疏水再经过一级换热,把疏水温度降至约90℃排入除氧器。在常规的两级蒸汽空气预热器的基础上增加一级疏水段加热器,变成三级蒸汽空气预热器,既减少了汽轮机一段抽汽的抽汽量,增加了汽机效率,又避免了大量高温疏水进入除氧器造成除氧器自身沸腾的机率。根据表1可知,方案3比方案2可减少汽包抽汽约0. 65t/h,折合成热量约为1. 8GJ,按年运行8000h计,1a可回收热量1. 44 × 104GJ,热量价格按80元/ GJ计算, 可节约成本约115. 2万元,节能效益比较明显。
3结语
1) 方案3中蒸汽空气预热器分别利用蒸汽高温疏水、汽机一段抽汽和锅炉汽包抽汽作为热源分段加热冷空气,每级冷空气加热到相对应热源温度低30 ~ 40℃的温度,能源利用率高,是一种高效的空气加热装置。
2) 利用疏水扩容器可回收高压疏水中扩容后分离出来的蒸汽,回收蒸汽时应注意尽量回收品质较高的蒸汽,回收汽轮机一级抽汽同压力下的饱和蒸汽比回收汽轮机二级抽汽同压力下的饱和蒸汽更有利于提高效率。