探究工业汽轮机在石化行业中的应用

孙泽(中国石化海南炼油化工有限公司，海南 洋浦 578101)

0 引言

在工业生产中如果汽轮机一直作为原动机对大型机械设备进行驱动工作，那么这种汽轮机就属于工业汽轮机。工业汽轮机与蒸汽轮机属于同一范畴，它在机械驱动工作中发挥重要的作用。工业汽轮机在石化行业中拥有广泛的应用，为现代化工业的发展奠定了基础。根据数据表明，工业汽轮机已经成为石化生产中一个不可或缺的设备。

1 工业汽轮机的概述

1.1 特点

工业汽轮机具有较好的适应能力，可以在不同的领域发挥重要的作用。第一，工业汽轮机的蒸汽参数、运转功率和运转轮速等技术呈现规范高低、大小不同的模式，设备的内部结构较为复杂，类型多样。第二，有时候设备需要长时间处于高速运转的模式，外部承受的压力负荷一直处于稳定的状态，不会出现过大的变化幅度。有时根据生产的要求，机组处于间断运行的状态，因为设备有时运营有时停止，外部的负荷压力一直处于变化的状态，所以会产生较大的变化幅度。第三，有的工业汽轮机处于较为复杂的生产流程之中，是整个运行系统中的关键要素，需要对它的运行情况进行严格把控。一些工业汽轮机只是起到辅助的作用，所以不需要严格要求[1]。第四，当其处于复杂的系统中时，应该提升它的自动化水平，使其能够对设备的启动、运转、关闭等环节进行有效控制。当设备处于简单的系统时，只需要人工进行监管就可以。第五，工业汽轮机的应用环境相对来说比较恶劣。

1.2 类型

工业汽轮机可以按照驱动对象、运行模式以及热力系统原理进行划分。第一，按照驱动对象进行划分为，在工业中进行驱动的汽轮机。例如，在机械运转中的驱动泵、压缩机以及鼓风机等。在工业生产中用来发电的汽轮机。例如，在提供热能和气源等与工业发展流程具有直接联系的工业发电站中起到驱动作用的汽轮机。第二，按照机械的运行模式进行划分主要由直接驱动和间接驱动这两种模式构成。第三，按照热力系统原理进行划分主要可以分为凝汽式、背压式、抽汽式以及多压式这四种模式。其中多压式汽轮机可以不仅可以对蒸汽进行有效使用，还可以对不同时段引入的余汽进行作用。

2 工业汽轮机在石化行业中的应用原因和现状

2.1 应用原因

工业汽轮机子在石化行业中的应用越来越广泛，并取得了较大的成效。第一，在运行中急需热能和运行动力时，或者在存在副产热能的生产流程之中，对工业汽轮机进行合理的应用，可以在最大程度上提高资源能源的使用效果，避免出现浪费的情况，减少企业的成本支出。第二，工业汽轮机在运转的时候可以长期保持在一个高速运转的状态，此外它的运行功率可以保持在一个较强的适用范围之内。一般情况下，工业汽轮机的运转速度可以达到每分钟2万转左右，而功率的变化则更加明显可以由最初的几千瓦升级到十几万瓦左右[2]。在机械设备运行中可以对生产中的泵、鼓风机和压缩机等进行驱动工作，并且可以一直保持稳定灵活的运行状态，然后与其他的设备处于相互协调促进的状态，以满足不同生产工作的需要。相比于动力机械来说，工业汽轮机拥有明显的技术优势。第三，工业汽轮机的内部结构中存在可以进行高速运转的零件，能够保障机械运行的稳定性，减小各个设备零件之间的磨损程度，增加运转的时间，促进石化生产模式的进一步发展。

2.2 发展现状

近年来，为了促进石化行业的进一步发展，企业内部引进许多的高新设备。设备在正式的运行中造成大量资源能源的损耗，出现严重的能源浪费的情况。为了符合节能环保的生产要求，企业开始增加工业汽轮机在系统中的应用比重，提高能量应用的实际效果。现阶段，我国石化行业应用工业汽轮机的模式还存在很大的进步空间。最初的阶段，工业汽轮机只是在设备驱动方面就有直观的体现，主要进行简单的发电工作。随着科学技术的不断革新，工业汽轮机的应用渠道逐渐拓宽，在驱动方面的作用日益凸显出来。它可以对压缩机、水泵、风力设备等进行驱动工作，提高运行的效率，实现节约能源和资源的目的。目前，我国工业汽轮机的类型不断丰富，系列不断增加，为石化产业的发展提供技术支持。我国的工业汽轮机的发展已进入一个新的阶段。

3 工业汽轮机在石化行业中的应用模式

3.1 提高能源资源利用率

科学技术的不断更新，为石化企业的发展提供新的机遇和挑战。因为高新设备的广泛应用，导致能源的损耗效率不断加快，资源短缺问题处于迫在眉睫的状态。石化企业要想实现提高质量增加效益的战略目标，就应该采取问题导向的模式，提升锅炉的热效率值，降低原煤的损耗量，采取一系列有效的措施，精准的解决企业所面临的困境。结合这一问题，企业可以加强工业汽轮机的使用频率，充分利用它的热电联产功能，加强供汽发电量。

热电联产汽轮机可以同时进行提供热量和发电两项工作，从汽轮机中抽取一部分的蒸汽提供给对应的设备，还能够一直处于发电的状态。石化企业可以根据自身的需求把工业汽轮机设置为一次调节的模式或者二次调节的模式。此外，还可以对凝汽式的汽轮机进行调节，使其满足化工行业的生产需求。工业汽轮机对热和电负荷具有较好的适应能力，但是当所处环境的负荷值逐渐趋于零时，汽轮机内所承担的经济性处于持续下降的状态[3]。此外，汽轮机的价格较为低廉，在石化行业这种热负荷变化频繁的行业中能发挥出较大的作用。它的最大输出功率会随着热负荷的改变而发生变化，当处于无负荷的状态时，汽轮机所产生的电功率达到最大值。当存在热负荷时，在规定的区域范围内，汽轮机可以对电、热的负荷值进行调节。工业汽轮机因为在石化生产的过程中，因为设备没有凝汽的流量，它的冷源也没有损失，所以它的经济性较为明显，可以有效的避免资源浪费的情况，达到节约资源的目的。

工业汽轮机以负荷的变化为导向，采取变速调节的模式加快泵的运行速度和稳定性。同时，改变泵的运转速度对资源的输送情况进行适当调整，有效规避阀门在长期运转中出现磨损的情况，对石化行业的生产模式进行简化，加强设备操作的便捷性。利用工业汽轮机可以加快泵的运转从而加快整个系统的工作效率。工业汽轮机以蒸汽或者抽汽作为动力，与热交换器进行共同作用，呈现热气的梯度应用模式。采用工业汽轮机可以起到保障工作，使供电系统一直处于稳定的状态，提升企业电网的安全度，减少电能的损耗，减少企业的经济支出。

3.2 增加机械设备的驱动效果

在石化企业中应有适宜的工业汽轮机能增加机械设备的驱动效果，使设备处于平稳运行的状态，达到节约能源的目的。锅炉在运行中会产生大量的高温高压和水蒸气，在其经过减压器后，为工艺生产进行供气工作，引发一定的资源浪费的情况。因为锅炉的给水泵一直处于运转的状态，负荷处于高强度的模式之下，给水泵处于同等的工作状态之下，会出现资源过度损耗的情况。可以在设备运行中用高被压汽轮机代替原来的减压器，提升机械结构的驱动效果，对高温高压进行过度，使其保持在中温中压的状态中。此外，加强对锅炉水泵的驱动效果，保障其处于稳定的运行状态。

高被压汽轮机的主要性能参数为，进气压力为9.2MPa，进汽的温度为520℃，排气压力为3.7MPa，排气的温度为434℃，设备的运行功率为880kW,设备的转数为5600转，进气量为23.5吨。利用工业汽轮机对锅炉的给水泵进行改造，抽汽的压力保持在不变的状态，温度也没有明显的改变。根据具体的实验可知，在对机械进行优化后蒸汽的流量增加了4.5t/h左右，但结合设备自身的损耗情况，锅炉蒸汽的实际增加量在1t/h左右。通过改造之后减温水量减少了1t/h左右。通过对比可知在设备的改造前后工艺用气压力和流量处于持平的状态，工艺用的温度有较小的波动上升1℃左右，符合工艺用气的标准。此外在设备改造的前后，电功率出现880kW的增长幅度，但因为在运行中出现损耗的情况，所以实际的增长量应该在750kW左右[4]。综合以上数据可知，在石化产业中应用工业汽轮机设备可以增长机械设备的驱动效果，减少电力资源的投入量，节约了大量的电能，提升企业的实际经济收益。

3.3 优化机械的运转效果

在石化企业中应该以热力系统为导向选取合适的工业汽轮机，保障机械设备的运转效果。在选取汽轮机时应该重点考察工业汽轮机驱动泵的实际容量和具体的数值。第一，当依照石化企业的内部存储热量值来对工业汽轮机的驱动系统进行考量时。在普遍的情况下，如果工业汽轮机的排量远超于企业内部正常需要的电量时，应该对企业的情况进行考量，判断是否应该使用抽汽汽轮机或者是凝汽汽轮机。如果工业汽轮机的排量低于企业内部正常需要的电量时，可以选择背压汽轮机，可以对蒸汽的情况进行有效的调节保障设备处于灵动调节的状态。同时，还可以增设一个汽轮发电装置，保障整个石化企业的用电需求。第二，如果在具有工艺用气的车间使用工业汽轮机时，不必再次铺设蒸汽管道，需要交付供气车间进行统一管理。应该对工业汽轮机在水泵、压缩机、风机等设备中的应用模式，保障设备的运行效果，使其保持在合理的运行状态。第三，在一定的范围内，工业汽轮机可以对转速进行适当的调节，使其满足不同机泵的负荷变化。通过对机组的变转速进行调节，使负荷与节流处于一个稳定的状态，避免不必要的资源损耗。例如，当机组的转速降低到70%左右时，功率就会缩减到原来的40%左右。所以，在设备运行时，如果只对转速的情况有所要求，这时就可以应用工业汽轮机。第四，如果在石化企业的车间中需要安装防爆或者防火的设备时，如果机组的总体功率超过了3500kW时，就不需要考虑工业汽轮机的排量和企业内部正常需要的电量的大小关系。需要应用工业汽轮机进行驱动工作，保障机械运转的安全性。第五，石化企业需要安装备用泵和机械时经常使用工业汽轮机进行驱动工作。这样不仅能够提升设备操作的方便性，还可以优化投入的效果，保障热力系统的经济性。应用合适的工业汽轮机可以对蒸汽进行二次应用，提高设备的使用效果。

4 结语

综上所述，在石化行业中加强工业汽轮机的应用比重，可以有效的实现节约能源，降低设备损耗的目标，提升企业的可持续发展能力。在应用的过程中应该以实际为出发点，根据不同的工程模式以及不同化工产品对热能的不同表现，配置对应机型的设备，加强机械在运转中产生的能量，最大程度上发挥机械工业汽轮机的内在价值。