摘要：本文介绍汽轮机在甲醇生产系统中的运用情况，汽轮机和压缩机的有关参数，对江苏恒盛化肥有限公司使用的汽轮机的工艺技术特点及背压式汽轮机、冷凝式汽轮机投资和在运行中的消耗情况进行总结分析，对其产生不同的经济效益进行对比，对于生产企业采取的节能措施具有借鉴的意义。

　　关键词：背压式汽轮机;冷凝式汽轮机;汽轮机拖动

　　一、引言

　　江苏恒盛化肥有限公司在建设甲醇的项目时改电动机拖动压缩机的传统做法，把电动机改为汽轮机，利用三废炉燃烧生产的蒸汽驱动汽轮机，利用汽轮机作为动力驱动压缩机的运行，在甲醇生产系统中改造了两台套的压缩机，一台采用背压式汽轮机拖动、一台采用凝气式汽轮机拖动。改造投入运行后，压缩机运行平稳，压缩机的各项指标都达到生产的要求，蒸汽经过汽轮机之后再送往其他工段进行利用，使资源得到很好地利用。由于背压式汽轮机、凝气式汽轮机的不同特点，为企业带来不同的经济效益和不同的节能降耗效果。

　　二、设备的参数

　　1、压缩机的参数

　　压缩机型号4M32-200/54 ，四列对称平衡型，四级压缩，气缸双作用，气缸水平布置通水冷却，活塞推力32吨，最高输出压力5.4MPa，打气量200m3/min转速375 r/min，配套驱动电动机型号：TK2600-16/2150，滑环正压通风同步电机，功率：2800KW，转速：375 r/min，额定电压10KV。

　　2、汽轮机的参数

　　两台汽轮机为中参数、单缸、冲动式背压式汽轮机及冷凝式汽轮机，与压缩机及其附属设施组成一个成套供热、供合格参数原料气的设备，以代替电力拖动和提高供热的经济性。汽轮机的设计转速为3000r/min,通过齿轮减速箱(速比8.0299)减速到373.6 r/min拖动4M32-200/54水煤气压缩机。

　　型号：主要技术参数

　　B3-3.53/0.59(背压式汽轮机)和N3-3.53(凝气式汽轮机)

　　额定功率：3000kW

　　汽轮机额定转速：3000r/min

　　压缩机额定转速：375r/min

　　转向：顺汽流方向看为顺时针

　　进汽压力：3.33-3.83MPa(a)

　　进汽温度：420-445℃

　　排汽压力：0.49 -0.79MPa(a)(背压机)

　　额定工况下排汽温度 268℃ (背压机)

　　排汽压力: 0.008 Mpa(a)(冷凝机)

　　额定进汽量：36.9 t/h (背压机)

　　额定进汽量：13.6 t/h(冷凝机)

　　汽轮机正常工况时汽耗保证值：10.8 kg/kw.h

　　汽轮机噪音保证值(分贝)≤85

　　汽轮机轴振动保证值(微米)≤32

　　三、技术方案特点分析

　　1、技术方案简述

　　背压式汽轮机：三废炉或热电锅炉来的3.53MPa、435℃蒸汽，经隔离阀、速关阀，蒸汽调节阀控制进入汽轮机，经过一个双列调节级和四个压力级膨胀作功后，从汽轮机后汽缸排出经逆止阀和排汽阀后被送到0.6MPa蒸汽管网。在排汽阀前装有弹簧安全阀和气动放空阀，当背压过高时，自动打开，将一部分蒸汽排入大气，确保机组安全。

　　冷凝式汽轮机：三废炉或热电锅炉来的3.53MPa、435℃蒸汽，经隔离阀、速关阀，蒸汽调节阀控制进入汽机，经过双列调节级和九个压力级作功后进入冷凝器凝结成水。再由凝结水泵经两级射汽抽气器换热后进入凝结水回收管路去三废炉除氧器，重复使用。

　　往复式压缩机不同于离心式压缩机，它的运转载荷是不均匀的，而高速旋转的汽轮机要求运行载荷必须均匀。那么，在汽轮机与往复式压缩机之间的连接上必须考虑能够消除掉来自往复式压缩机的交变负荷。因此，两者之间采用了高速联轴器(带离合)、减速箱、低速高弹性联轴器、平衡盘(平衡压缩机不均匀载荷)等，这样往复式压缩机的不均匀载荷基本能够消除掉，可以满足汽轮机运转要求。同时，联轴器能够补偿汽轮机与往复式压缩机之间的轴心热位移(轴胀)，还能够在机组停运后两者脱离，保证汽轮机单独盘车降温，防止转子热弯曲。

　　汽轮机设有振动、轴向位移、超速、油温、瓦温、油压、低真空等保护，压缩机设有油温、瓦温、油压等保护，汽轮机和压缩机之间设置了机、机连锁，从而保证了机组的安全运行。

　　机组采用美国WOODWARD公司的 505数字电子调节器，并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，以方便维护和监视。启动和停机都编制了程序，可在控制系统的前面板上直接操作。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。

　　2、汽轮机拖动的优势与劣势

　　利用汽轮机的优势主要有如下几个方面，热功汽轮机具有轴对称的高速旋转，因而运行平稳、磨损微小、连续运行时间长，能满足现代生产流程的要求。并且运行噪音很低，满足环保及职业安全卫生需要。可以有效节约能源，锅炉来的3.53MPa、435℃蒸汽如果直接送往其他工段则需要进行减压、降温，这样则造成能量的损失，利用减压、降温的这部分能量做功，也就是采用差温压作功，不仅实现了热功联产及能源的梯级使用，而且整个热力系统更趋合理，有效降低节流损失，提高能源利用率，达到节能的目的。同时采用汽轮机做功，有效减少用电量。热功联产汽轮机还可以和电机混拖，正常运行时带动电机发电。热功联产汽轮机有较高的转速和较大的功率适用范围，转速可高达20000转/分以上，功率可从几千瓦到十万千瓦以上。它能直接驱动生产流程中的泵、风机等机械，并可平稳、灵敏地与这些被驱动机械相互协调地变速运行，以适应生产流程工况条件的变化，这是其他动力机械所不能比拟的。

　　利用汽轮机的劣势主要有如下几个方面，一次性投资大，一台汽轮机的价格至少需要250万元，而一台电机需要80万元左右。汽轮机启动的时间长，蒸汽浪费较多，冷态启动需要进行蒸汽预热，时间需一个多小时，即使是更换压缩机活门的短暂性停车启动汽轮机也得近半个小时。对供热、生产系统要求高，蒸汽的压力要稳定，压力波动范围小，压缩机的故障要少，同时整体生产系统要稳定，以免影响到压缩机，迫使压缩机停车。占地面积比电机拖动要大，汽轮机的转速3000r/min，压缩机375 r/min需要变速箱进行减速，而且需要独立的稀油站。管道多，蒸汽的进出，润滑油的进出及冷却水进出都需要管道的输送，所以现场管道多，维护维修的工作量大;开停车过程操作较复杂，需要开关的阀门多。由此可见系统只有长周期稳定运行，才能彰显其经济效益。

　　背压式汽轮机3000kw/h

　　压缩机

　　3.53MPa435℃

　　蒸汽

　　0.59MPa蒸汽供造气使用

　　速关阀

　　蒸汽调节阀

　　隔离阀

　　图1 背压式汽轮机能量流程简图

　　高速联轴器

　　减速箱

　　低速联轴器

　　蒸汽

　　动力

　　冷凝式汽轮机3000kw/h

　　0.008 MPa热水送至锅炉给水系统使用

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