净化系统溶液压差发电技术的应用小结

孙西英，朱 敏

(兖矿国泰化工有限公司，山东滕州 277527)

1 概述

NHD 作为溶剂进行气体净化技术广泛应用于化工企业，在溶液能量回收与利用方面，普遍设计了富液膨胀透平机，用于拖动贫液泵节约电耗。在实际生产过程中，由于富液压力不稳及泵本身问题，富液通过自调阀减压，阀前后压差大，造成溶液系统不能稳定运行，溶液压差能量不能有效回收。如何在保证NHD 脱硫、脱碳系统稳定运行的前提下对NHD 溶液的静压能回收利用，设计节能环保的先进工艺和设备，是不断创新发展的需求。

2 能量回收技术方案的确定

通过对相关技术考察，确定由高压溶液推动透平带动发电机发电的方案，将静压能转变为电能。

2.1 水力透平机组配置形式

水力透平机组配置方式的优点是透平独立设置，直接将水力透平的旋转机械能转换成电能，便于输送，便于布置管路，与工作机互不影响，对系统性能参数适应性强;机组占地面积小。它是利用系统中稳定的压力能通过水力透平叶轮转换为机械能，再由透平机主轴通过离合器将能量传递到发电机上，将旋转机械能转换成电能以实现系统余能的回收;把水力发电站的工作原理灵活应用在脱硫、脱碳环节，与原泵组分别设置，杜绝了水力透平机影响泵组运行的可能性。将水电发电原理应用于工业节能当中对企业小网并网发电，从而节约了对大电网的用电需求。

2.2 NHD 脱硫脱碳溶液能量回收工艺流程设计

出浓缩塔底的富液(约129 ℃、3.5 MPa)绝大部分经脱硫水力透平回收静压能发电后并低压电网，压力降至约1. 2 MPa 后进入脱硫高压闪蒸槽(V3004)，另一小部分经自调阀减压后入脱硫高压闪蒸槽(V3004)进行降压闪蒸，用自调阀微调浓缩塔液位。优化后溶液流程如图1 所示。

2.3 仪表技术方案的设计

根据脱硫脱碳溶液能量回收透平发电机组的工艺控制要求，该机组的自动控制系统由美国霍尼韦尔PKS 集散控制系统及仪表就地控制柜组成。现场设计保留了原装置上的两台调节阀，并在此基础上进行了仪控设备控制方案的改造，取消了原调节阀上的电磁阀联锁控制，增加了一台小口径直通单座阀，并通过DCS 控制系统实现浓缩塔的液位分程控制。水力透平发电机组控制系统的自动化，主要包括液位调节、事故保护及故障信号的自动化。其任务是借助自动化元件(或传感器)和DCS 装置组成一个不间断进行的操作程序，从而实现生产流程的新型自动化。如图2 所示。

2.4 电气技术方案的设计

由水力透平机做为原动机来拖动异步电机，当异步电机转速达到额定转速时将该机组与市电并网，调节原动机的转速，当转速超过异步电动机的额定转速时该电机即由电动状态变为发电状态向电网输送电能。

图1 优化后流程图

图2 仪表技术方案设计图

机组保护设计主要由发电机转速≤2980r/min解列、超速≥3 300 r/min 跳车，电机前后轴承温度≥75 ℃跳车等。机组控制柜控制和保护水力透平异步发电机组与市电的并网，当机组在运行过程中出现温度过高、机组超速、机组转速低、以及电机出现短路、过流和过压、欠压等故障时及时降机组与市电解列。

3 结束语

该机组2011 年3 月调试安装后，使用效率高(测算为80%以上)，运行稳定，噪音小。成功利用系统中稳定的压力能通过水力透平叶轮转换为机械能，再由透平机主轴通过离合器将能量传递到发电机上，实现系统余能的回收。机组的结构形式均为卧式，泵壳为径向剖分的双蜗壳形式和中心线支承两种形式;转速为2 950 r/min，级数少，轴向、径向尺寸小，结构紧凑，占地面积小，装拆比较方便，不必拆装进出口管路、电机。该机组在2011 年3 月工程建成投产试车时一次开车成功，截止目前已平稳运行20 000 h 无大修。