程中先

(安徽节源环保科技有限公司，安徽 合肥 230031)

安徽某尿素厂有1台130t/h的循环流化床锅炉，蒸汽参数为8.83MPa/505℃，锅炉给水泵为2台1 000kW的电动机驱动泵。企业一直使用1台减温减压器将高温高压蒸汽减温减压为3.6MPa/390℃中压蒸汽使用，用量约25t/h。经汽轮机厂家研究计算，若将蒸汽通过高背压式汽轮机做功代替减温减压器，可回收约1 000kW的功率，正好用于驱动1台锅炉给水泵。由于采用了高背压汽轮机，在制造、控制和操作等方面存在一定的难度[1]。

1 汽轮机驱动原理

排汽压力大于大气压力的汽轮机称为背压汽轮机，是利用蒸汽的热能来做功的旋转式原动机，工作时先将蒸汽的热能转变成为蒸汽的动能，再把蒸汽的动能转变为转轴旋转的机械功[2]。

2 系统设计

在锅炉给水泵房空地处，布置1台汽轮机和1台给水泵，配套蒸汽、冷却水、锅炉给水管道和仪控等，利用汽轮机拖动给水泵，满足锅炉给水流量和压力的要求，同时将电动机驱动泵作为联锁备用泵。汽机排汽管道设置减温器，将排汽温度从415℃降至390℃，送至3.6MPa蒸汽网管，原减温减压器处于热备用状态。控制系统采用和利时T800系统，监控数据送至现有锅炉控制室，改造的系统见图1，虚线内为新增设备。

图1 改造系统图

3 设备选型

3.1 汽轮机

汽轮机参数见表1。

表1 汽轮机参数

汽轮机为单缸背压式汽轮机，本体主要由转子部分和静子部分组成。转子部分包括整锻转子、叶片、盘车齿轮、联轴器等；静子部分包括汽缸、主汽门、蒸汽室、喷嘴组、隔板、汽封、轴承、轴承座、调节汽阀、盘车装置等。

3.2 给水泵

给水泵参数见表2。

表2 给水泵参数

DGB型给水泵是单壳体节段式多级离心泵。DGB型锅炉给水泵为DG型给水泵的改进型号，泵的进、出水段和中段采用锻造结构，其金属机械性能比铸造件更好，克服了铸件的缺陷。平衡机构采用双平衡机构，平衡效果更佳。设计在高压高温下运行。

4 装置的调试和遇到的问题

机组为厂商制造的第一台此类参数汽轮机，开机时厂商派多位技术人员到场指导，一次开机成功，但也有如下几个问题暴露出来。

4.1 过临界振动大

从调试过程看，机组温度低于280℃时，振动一直有上升趋势，必须在汽机500～1 000r/min的转速范围内，将机组温度暖到280℃以上。过临界转速2 580r/min时，振动较大，达到0.145mm，过临界后振动平稳。据了解，该机组在厂家测试时，因为进汽温度低、暖机不够充分等原因，过临界转速时振动值一直超过设计值的0.15mm，在多次调整进汽温度和充分暖机后，才达到合理的振动范围。故要求开机，尤其是冷态开机，必须充分暖管和暖机，并严格按照升温曲线操作。

4.2 排汽温度高

汽轮机运行时，排汽温高于设计值的415℃，达到421℃，咨询汽轮机厂家，解释为可能是由于汽轮机喷嘴设计略微偏小或排汽管网压力偏高等原因造成。

4.3 汽封冷却器抽汽量不够

轴封漏气温度高达400℃以上，汽封冷却器换热面积较小，且尿素厂循环水水质较差，运行一段时间后出现结垢，汽封开始有漏气现象。经多次研究讨论，最终决定在汽封冷却器后增加强排风机，及时抽走轴封漏气。由于投用时间较短，暂未设置漏气回收口，未来需要设置漏气回收，接到低压蒸气管网。

在试运行一个月后，对装置进行了性能测试。进汽达到23.5t/h时，锅炉给水流量平均为137.2t/h，压力14.2MPa，根据水泵厂家提供的参数表，此工况下水泵的效率约为68.2%，联轴器效率按98%计，减速机效率按97%计，核算汽轮机轴功率约753.3kW，与设计值偏差较小。

5 经济效益分析

高背压汽轮机拖动给水泵的主要技术经济指标见表3。

表3 主要技术经济指标

注：蒸汽成本计算，汽机漏气和补充中压蒸汽量合计按1.5t/h计算，蒸汽价格按150元/t。

6 结语

(1)从安全运行上看，目前装置运行平稳，随着下游热用户的调整，汽轮机输出功率在750～950kW。

(2)从经济效益分析来看，项目每年可实现净利润174.355万元，静态回收周期3.33年，总体经济效益十分明显。

(3)从环境保护的角度来讲，高背压汽轮机拖动本身对环境没有污染，节约标准煤2 125.8t/a，减少CO2排放量6 326.6t/a。

(4)从国家和行业政策来讲，化肥行业的优惠电价将逐步取消，节能降耗对企业的生存和发展意义重大[3]。

综上所述，在尿素行业，高背压机组替代减温减压器运行，经济效益明显，静态投资回报周期短，具有良好的经济和社会效益，值得推广应用。