HG T 20521-1992（条文说明） 化工蒸汽系统设计规定.pdf

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1、化工蒸汽系统设计规定HG/T 20521-92 条文说明1总则1. 0.1 安全可靠=使企业不致因蒸汽系统出问题而影响化工工艺生产，系统容量上应留有一定的裕度，例如，在冬季工艺高峰负荷、采暖、系统设备出现局部小故障，如抽汽、背压式汽轮机跳车，给水泵故障，母管压力突然波动等，都能有相应的控制手段作为对策，而不会导致系统故障，确保系统能够平稳运行。运行灵活:在开、停车，局部负荷变动，甚至空载时，系统应能正常生产。例如某大型化肥厂，无高压辅锅，开工锅炉是中参数，容量也很小，合成气压缩机和COz压缩机都由高参数汽轮机驱动，当工艺从转化至合成工序维持70%负荷，由于氨库有液氨，此时要启动COz压缩机，如

2、何实现蒸汽平衡，顺利渡过两台高参数汽轮机在70%以上负荷下的运行，正是蒸汽系统设计中应研究的课题。设计中应考虑系统内不会出现母管压力过高或过低，仅允许安全系统出现泄压的暂时蒸汽放空现象，减温减压装置与汽轮机或母管之间有较好联锁与自动快开装置，辅机选型上应考虑到停车时的平稳操作。31 技术先进、经济合理:为了提高性能，从系统角度考虑，在技术上降低能耗，往往费用就得增加。例如，日产千吨氨厂采用燃气轮机驱动工艺空气压缩机，可使蒸汽系统的凝汽量减少;燃气轮机排气作为转化炉的助燃空气，平均每吨氨产品能耗可降低2.1吉焦(约O.50吉卡)，但燃气轮机装置的投资费用远比蒸汽轮机的投资费用高。这种矛盾在系统设

3、计时必须作某种折衷，在经济上能合理承受的前提下力求先进。本规定是指企业以热能作为供热，提供动力的全部热力系统，不适用于纯采暖的蒸汽系统。1.0.2 本规定是针对石油、化工企业编制的，根据将近廿年来国内建设的大、中型石油化工企业内蒸汽系统所有的特点，在设计方面应遵循的基本原则和应解决的主要技术问题。小型热电项日的热力系统不属于本规定范围，本规定是针对整个企业而言的。当小型热电项目是本系统外的一个汽源时，则其设计过程中要与本系统发生技术上的衔接问题。此外，小型热电项目多属区域性的，在能耗指标上可供作参考。1.0.3 蒸汽系统的主要负荷是工艺用汽和驱动机泵的汽轮机用汽，好的设计是把这两者有机地结合起

4、来，实现热功(电)合产，作到能量的综合利用并贯彻以热定电和以汽代电的原则。以热定电是指在热电联产条件下根据锅炉、汽轮机选型，供热量和参数来确定发电(或拖动功率)量的原则。以汽代电是指以汽轮机驱动代替电动机驱动，但汽动作功热耗宜小于电动作功热耗，个别特殊情况除外。32 2 一般规定本章内容是把化工和石油化工企业中热工专业设计人员所承担的工作内容及范围加以明确。2.0.1 包括蒸汽参数的分级、蒸汽平衡、系统的优化。2.0.2 化工企业中需要设热电站时，热电站配置的锅炉参数和容量应由蒸汽系统设计人员确定，因为热电站是为化工企业蒸汽系统提供热能及电力，必须服从装置内系统的需要，所以不是由具体搞热电站设

5、计的人员来确定的。同样，化工企业蒸汽系统内设置的锅炉，其参数和容量，也应由蒸汽系统设计人员作出蒸汽平衡后而确定。2.0.3 根据工艺生产所需要的热负荷特性和机泵专业提出的驱动要求.如调速、防爆、保安等需要。蒸汽系统设计人员要作出全企业的热(能j动(力)需求平衡或蒸汽平衡图，平衡过程涉及参数、汽耗、汽机选型等。2.0.4 工艺过程反应热的利用.是用来作锅炉给水加热或产生什么等级的蒸汽，都直接涉及化工企业蒸汽系统设计内容，要明察工艺生产过程的余热性质、品位和数量，结合过程需要确定余热的利用方式。2. O. 5 包括系统的管道设置方式(单管、总管、环状、支状)、管径、压阵及系统的调节、安全放空、减压

6、减温器的设置等、启动或事故排放的消音措施、余汽冷凝器的设置等。2.0.6 指全化工企业蒸汽系统的蒸汽凝结水的回收和利用，不包括热电站或锅炉房内部的凝结水之回收及利用。33 3 系统的类型及规模3. 1 系统类型，是对系统进行分类。原站规把系统分成四种类型，即z纯供热系统;热功(电)合产系统F集中(区域供热系统和自身供热系统。根据编委们的意见，结合我国实际情况，这次只分三类，即:3. 1. 1 纯供热系统:多数只设供热锅炉房，由它产生的蒸汽或热水送给工艺作为原料或加热工艺介质、采暖、生活福利等使用。这里所指的一般无蒸汽驱动，是把作为停电时应急保安的备用蒸汽活塞(往复)泵不算作蒸汽驱动类。此外，这

7、类锅炉房里的蒸汽马达拖动的机泵，也不算作蒸汽驱动。3.1.2 热功(电)合产系统:这种系统由于热能综合利用以及减少了能量转换环节中的损失，提高了系统的综合热效率。3.1.3 带燃气轮机的系统:我国河南xx化肥厂、四川Ixxx厂及正在建设中的xx化肥厂、四川Ixx化肥厂都采用燃气轮机驱动工艺空气压缩机，燃气轮机的排气作为一段转化炉的助燃空气，燃烧后一段转化炉烟道中的燃烧产物一一烟气一一叉产生蒸汽和加热工艺介质及锅炉给水。燃气轮机的排气温度多在540C左右，排气中含氧量在16%左右，可以利用作为助燃空气，以充分回收能量。3.2.1 容量指系统总供汽量。3.2.1.1 供汽量小于60t/h企业，其产

8、汽设备单台容量多半为20t/h及以下，参数亦为低压，多见于小型化工企业中。3.2.1.2 供汽量为61200t/h企业，其主产汽单台设备多为130t/h以下的中压或高压设备，多见于中型化工企业中。34 3.2.1.3供汽量超过200t/h企业，其主产汽设备(包括余热锅炉)一般为高压设备，多见于大型化工或石油化工联合企业。3.2.2 本规定所述的压力，是指蒸汽系统中压力最高的母管内压力表压)，既非锅炉出口的，亦非汽轮机进口的压力，而是系统公称压力。根据引进装置蒸汽系统，结合国内情况，一般习惯分为低压、中压、次高压、高压、超高压五级，因此本规定按此进行分级。4 系统的组成系统的组成，主要指蒸汽系统

9、所应包括的热工单元。为了使本规定的读者对蒸汽系统这个特定的名词有明确的认识，必须对其作出定义和说明。根据是国外有关文献资料，且与工艺系统相呼应。值得注意的是，本规定所指的蒸汽系统超出了蒸汽的范围，从定义和组成说明看，它所包括的内容更加广泛，更加深刻。4. O. 1. 1 如合成氨厂的造气(或转化)炉、乙烯装置的裂解炉。4. O. 1. 2 利用蒸汽高速喷射，使液体成雾状的雾化用蒸汽。利用蒸汽高速射流携带周围气体形成负压的抽气用蒸汽。利用蒸汽高速射流携带周围液体升高液体压力的注射用蒸汽。利用高速流动蒸汽吹掉管道或设备内、外其它介质或物料的吹扫用蒸汽等。4. 0. 1. 3 如轴封、密封及消防用的

10、蒸汽。4. 0. 1. 4 如除氧器、直接用蒸汽加热的淡液蒸榴塔等用汽。4.0.1.5 蒸汽空气加热器、蒸发器、再沸器、蒸汽锻烧炉，高粘度液体(如油等)加热器、蒸汽伴热、保温等。4. 0. 1. 7 采暖及生活用汽通常都不能再以蒸汽的形态返回系统，如暖气片、蒸饭、浴室、医院消毒用蒸汽等。35 4. 0. 1. 8 这里指供往界区外的其它企业或公用设施用的蒸汽。4.0.1.10 管网散热从阻汽排水阀排出的蒸汽及凝结水。4.0.2.3 蓄热器是把系统内临时多余的蒸汽贮存起来，当系统用汽量增加时再释放出来的设备，对系统可起到缓冲、库存的调节功能。4.0.3 汽源是指利用燃料或工艺余热产生蒸汽的设备或

11、装置(含外来蒸汽)。4.0.3.1 配合余热锅炉满足开车及正常生产用汽而又需要外来燃料的产汽设备，所以把开工锅炉、辅助锅炉等也归入这类设备。4.0.3.2 吸收工艺介质进行化学反应时所释放出的热量、工艺介质所拥有的多余热量、加热炉或燃气轮机排气(补燃量为零或称无补燃系)中的热量、废气、废物料焚烧炉所产生的热量等产生蒸汽的设备。4.0.3.3 蒸汽凝结水、管道疏水、锅炉排污水等的闪蒸扩容器。4.0.3.4 指化工企业外的热电站、配汽站、供热站等供来的蒸汽。4.0.4 给水系统包括锅炉及余热锅炉的给水、工艺用除氧水、减温水等的除氧和预热系统。4.0.4.1 化工企业内的蒸汽用作热源、驱动机泵等，用

12、途多，压力等级也多，而且分布广，其回水压力、温度及质量等都与火力发电厂不同，一般采用分片回收，集中加热。化工企业中驱动机泵的汽轮机一般不考虑设置回热系统，这样可以使系统简化，提高驱动的可靠性。因为可以利用工艺余热、排污水、高温回水及各种压力的蒸汽来对低温回水、锅炉补给水及锅炉给水进行预热，这些都相当于火力发电厂的给水回热系统。这正是化工企业蒸汽系统，能回收各种热量以提高蒸汽系统综合经济性的特点。36 4. O. 4. 2 为避免锅炉及加热器受热面的氧腐蚀，应设置除氧器，以降低水中的氧及二氧化碳等含量。为保证除氧效果而设的汽水系统及调节设备称作给水除氧系统。除氧器形式很多，工程中采用何种除氧器，

13、取决于给水预热系统的最终预热温度与锅炉设备所要求的给水温度之间的关系。提高除氧器操作压力，有利于避免除氧器的自身沸腾飞并对提高除氧效果亦有利。此外，在任何工况下都必须维持除氧器操作压力恒定的除氧器称为定压运行除氧器，这是化工企业中所采用的运行方式。热水锅炉常在给水箱中加入亚硫酸铀还原剂简易除氧;高压锅炉在除氧器内加入联胶，可进一步除去残氧。4.0.4.3 为了防止给水对管道的腐蚀，要提高给水的pH值，使pH8。另外，常在给水泵入口管中加氨，如氨水(NHH)及气氨(NH3).也有添加硫酸镀(NH4)zS04J处理的。炉水的pH值也要严加控制，常维持炉水pH=lOll。当炉水碱度较低时，应向炉内加

14、碳酸锅、氢氧化锅，使pH值上升;如炉水碱度太高，可向炉水加入磷酸盐(磷酸三锅、磷酸氢二锅、磷酸二氢纳)或亚硫酸锅、硝酸盐等药剂，使炉水的pH值下降。加药量由给水及炉水的水质控制指标决定。-4. O. 5.1 当被加热介质的温度要求高时，表面式换热器所用蒸汽压力也相应地高，随之其凝结水的压力和温度也高。为回收凝结水的热能，常设一级或多级闪蒸扩容器，回收闪蒸蒸汽。若闪蒸后回水温度仍高于回水处理系统的温度要求时，应设回水冷却设备，如预热除氧器的进水，以便把回水温度降至水处理系统所允许的范围内。4.0.5.2 为了回收锅炉排污水的热量，常设一至二级排污扩容器，回收闪蒸出的低压蒸汽。闪蒸后剩下的高温饱和

15、活水，常设排污水换热器加热除氧进水，或设排污降温池，加进冷却水降至37 40C后排至下水道，或将排污水管道沿地沟敷设定距离，利用地沟水冷却后再排出，也有利用排污水的碱度和热量来处理原水的。4.0.5.3 根据汽水质量标准要求，为监督汽水质量变化情况，在适当具有代表性的部位设置取样点，并设置取样装置及其附属系统，进行监测或调整。4.0.5.4 是指蒸汽系统在正常运行期间及停车时，管内蒸汽凝结水排放所用的疏放水设备及其附属设施。4. O. 6.1 是指把汽源来的汽分配给各用户的系统，如配汽站内的设施、分汽缸等。4.0.6.2 将较高压力的蒸汽经节流而往低压系统用户提供蒸汽的装置，可作各级蒸汽负荷调

16、节用或汽轮机事故备用。作事故备用时，要求具备自动投入和快速启动的功能。工厂正常生产时多为备用，这时，通过减压设施的泄漏量，只限于因压力调节上的要求而必需的最小值。4.0.6.3 多设在减压器后或汽轮机的抽、排汽管上而处于用汽设备的上游，采用喷水减温。4.0.6.4 为防止设备、管道、阀门等超压运行，除锅炉自身的安全阀外，各级母管上应设有重锤式或弹簧式安全阀。凝汽式汽轮机的排汽缸上若未设泄压阀时，应在其排汽管道上或凝汽器之外出现增压的地方设置1世压阀。1世压阀的安装位置应设在易于检修，且能执行泄压动作的地方。在凝汽式汽轮机排汽管道上，应设有压力或温度检测、报警设施。4.0.6.5 开停车或运行不

17、稳定时，常使一部分蒸汽排入大气或凝汽器内，排汽阀可根据母管压力自动控制、遥控或手动。4. O. 6. 6 为防止给水泵和凝结水泵在低负荷运行时产生汽蚀或过热，应设再循环管，使部分水返回水箱。此外，为便于冬季启动，这类泵还设有提供热备用的旁路回流管，其上多装有限流孔板。38 4. O. 6. 7 为了控制各级蒸汽母管的压力不至于因超高而出现故障，在各级蒸汽母管上都应装设自动放空阀排汽口，由设定压力值发出高值信号自动开启排空间z中压母管往往设计为当压力超高时，经减压阔排至低压母管，最后由低压母管排至大气或余内凝汽器。此阀应选用防噪声调节阔e此外，向空排汽常以超音速冲入大气中，汽流冲击和剪切周围静止

18、空气，引起剧烈扰动而产生噪声，消声器可降低排汽压力和流速，使产生的噪声强度减少约3OdB(A)左右，达到国家规定的85dB以下。用于母管调压的对空排汽以及锅炉点火排汽管出口都应装设消声器。如果安全阀上采用消声器，则其应有充分的出口流通截面积，以防止产生的背压妨碍阀门的正常运行和排放量。对于向空排汽的排空阀，应由设定压力值发出低值信号自动关闭。通常宜把排空的蒸汽排入一个公用的中、低压消声器，然后由此消声器排至大气，引入此消声器的高、中压开工用排汽管线上应装限流孔板。4.0.7 现有资料表明，为了进一步节能，在化工和石油化工企业中，根据可能条件(如是否有洁净的燃料)，可设置燃气轮机或膨胀透平及相应

19、的排气利用系统，构成扩大的蒸汽系统。5 系统的拟定5.1.1 蒸汽系统的设计，要遵照化工部(79)化基字第0018号文件中的设计工作基本程序(试行);按新体制运行的单位，应遵照中国化工勘察设计协会1987年9月颁发的化工设计手册中的有关规定，严格遵照上级批准的项目建议书和设计任务书，以及有关文件中规定的工厂规模和发展计划进行设计。39 5. 1. 2 燃料品种、价格及货源都直接影响到系统的经济性，甚至涉及到方案的制定，交通运输对燃料来源、贮存及灰渣处理方案都有关。水源、地质及气象资料是确定水冷、风冷、凝汽压力、散热损失、系统效率及设备投资等所必需的基础数据。电力供应情况更是直接确定某些机泵是电

20、动还是汽动，以及是否要建立热电站的方案问题。系统的负荷是各耗、用汽户所要求的供汽负荷之和。年利用系数，指具体某一耗、用汽户全年的生产小时数，与全年按8000小时生产小时数之比值。各耗、用汽户泛指工艺、设备、电气、水道、暖通、水处理、仪表、贮运、环保、化验及公用设施(医院、办公楼、学校、食堂、浴室、俱乐部)等。即该设备或装置的年利用率，以工厂年操作小时数为基数，如8000小时，而某设备或装置的年操作小时数为7600，则其年利用系数为7600/8000=0.95。与相邻企业签订的协作议定书中关于蒸汽负荷及凝结水数据，如参数、流量及交接点处界区条件，都属本朵。5. 1. 3 指从设备制造厂收集的资料

21、，或从有关手册、样本上查得的技术特性数据，如汽轮机的升速图、情走曲线、内效率图、抽汽图、汽耗(或热耗)率图、变工况图等，以及燃气轮机在压气机进口参数一定时出力随转速、排气温度而异的预估性能曲线，高程对出力与燃料耗量的修正系数曲线，压气机进口温度对出力、空气流量及热耗率的影响曲线，配余热锅炉的机械驱动(发电)用燃气轮机随排气余热(补燃系、全燃系或无燃系)锅炉产汽参数、产汽量而异的作功(发电)热耗值(kJ/kW h)。5.2 下列各条款是拟定任一蒸汽系统时都必须遵守的共通性规定内容。5.2.1 参数及容量相同的锅炉有利于管理，以及备品备件的准40 备、炉子之间的启停切换、人员培训及技术掌握，这也是

22、习以为常的惯例。余热锅炉产生的蒸汽也是补入系统的，所以应与系统参数一致才利于运行。5.2.2 余热锅炉的蒸汽参数受到余热摞温度水平限制，有条件时应产生系统中最高参数的蒸汽F而开工锅炉往往因容量小而选用中参数的蒸汽锅炉。5.2.3 电力部门的运行数据表明，锅炉小修间隔约46个月( 25004000运行小时)，大修间隔约1年半2年半(1000015000运行小时)。小修时要停炉47天，大修时要停炉1122天，具体数据随锅炉容量而异。化工生产是连续的，无检修用炉时，锅炉检修势必造成化工装置停产。因此，对于工艺装置检修无法与全厂检修计划同步进行的企业，以及生产管理水平达不到国内先进企业要求的工程，设计

23、不宜设置单台燃煤锅炉。二台或二台以上燃煤锅炉的总容量可考虑备用和检修容量，但需考虑投资的可能。至于燃油锅炉和燃气锅炉，则与工艺装置同步检修的可能性较大，且其控制水平也与工艺相当，运行周期较长，升火、停火都较方便，稳定燃烧的负荷率也远比粉煤炉要低，故对设置台数不作规定，视具体情况允许设置单台炉。沸腾炉(含循环流化床式)需考虑检修用炉。具有双汽源的工程，则不受本条规定的限制。5.2.4 减温器出口要有2535C的过热度是经喷水量的调节，便于减温后蒸汽流量的测定(流量计要加温度补偿元件)与输送，使送至热用户(非汽轮机)时基本上无过热度，从而简化了管路的疏水系统。单从喷水量的调节上要求只要有5C的过热

24、就可以。测温点距离要求理论上是6.5m，与途径无关，可确保出口温度波动在士3C之内，实际国外设计是8m12m。5.2.6 喷雾式除氧器怕进水提前沸腾而降低除氧效果。5.2.9 由于焊接技术及阔门制造水平的提高，现在设计的工厂蒸汽系统中已少见到双母管或环形管网，这样可以减少热损失，简化41 了管理，除非介质流量太大，因流速超过常规所允许的范围可用双母管外，一般不推荐双母管制。5.2.10 参见4.0.6.7的说明。余汽凝汽器是为了异常工况的大量排汽凝结用，可回收凝结水，因这样可以借用正常生产所有的冷却水能力，只是投资一台凝汽器和部分管道，在环保方面也都得到改善。当低压母管的压力太高时，过量蒸汽可

25、泄至大气或通过余汽凝汽器回收凝结水。5.3.1 纯供热系统基本上只设锅炉房，所以用户主要是耗汽户，一定要了解工艺生产的用汽特性，考虑其同时性程度，以防锅炉房容量太大。5.4.1 最大容量机泵功率是确定系统里最高等级参数的依据之一，确定系统参数除考虑热负荷参数、设备参数之外，尚应考虑是否经济合理，这是至关重要的。大功率汽轮机用低参数不合理，同样，小功率汽轮机不可能作出高参数，因为流道面积小，叶高低，所以加工困难。工艺余热温位高低及拥有热量多与寡是决定余热锅炉参数与容量的依据。5.4.2 提高初参数可以改善热力循环效率;但要考虑材料的因素，经过经济比较后才能最终确定。5.4.3 抽汽凝汽式汽轮机所

26、用的正常准则是抽汽部分恰降占整个汽轮机恰降的15%20%，即抽汽系数(或叫产电不足系数)约为O.80. 85。现列出部分引进装置及几台国产汽轮发电机组为依据，见下表。5.4.4 通常，即使是复杂的工艺所需的中间蒸汽压力等级，也不会超出2或3。中间压力等级如果太多，会使系统复杂化，且降低了系统运行的可靠性。5.4.6 美国石油协会新版标准(API617的1988年版3.1.4)指出蒸汽轮机驱动机应配备成在规定的蒸汽参数和某一对应转速下运行时，能连续地输出按买主规定的条件所需之110%的42 最大功率(包括齿轮、液压联轴器或其它凡是可能涉及到的损失在内)0实践表明，生产中的数据都与工艺所提的机泵功

27、率及热负荷厂名设备名称力进(表，汽M压压Pa 压抽(力表咱，压们M汽Pa 比值双压MP抽差a 备注引进化肥厂合成气压缩机10.0 4.1 2.44 抽凝引进化肥厂二氧化碳压缩机3.97 1. 2 3.3 抽凝引进化肥厂合成气压缩机10.0 3.8 2.63 抽凝引进化肥厂16000kW发电机10.0 3.8/0.55 2.63 .25 陆抽凝引进化肥厂合成气压缩机10.0 3.8/0.5 2.63 3.3 抽背引进化肥厂空气压缩机10.0 4.0 2.5 抽凝引进甲醇装置9750kW发电机7. 24 4.28/1. 43 1. 7 .8E 双抽凝引进乙烯装置18300kW发电机11. 5 4.

28、3/1. 65 2.67 2.65 抽背引进化肥厂合成气压缩机9.9 3.7 2.67 抽凝引进乙烯装置裂解气压缩机11.4 4.3 2.65 抽凝引进乙烯装置丙烯压缩机11. 4 1. 65 6.91 抽凝引进维尼纶厂诸工艺气压缩机3.57 O. 663 5; 4 背压引进乙烯装置8800kW发电机9.7 3.8 2.55 抽背xx汽轮发电机厂CC12-35/15/5机3.4 1. 4/0. 4 2.43 1. 0 双抽凝xx汽轮发电机厂CC12-35/10/5机3.4 0.9/0.4 3.8 0.5 双抽凝xx汽轮机厂CB25-90/41/13机8.9 4.0/1.2 2.3 2.8 抽背

29、xx汽轮机厂CC50-90/41/13机8.9 4.0/1. 2 2.3 2.8 双抽凝xxx汽轮机厂CB25-90/37/10机8.9 3.6/0.9 2.47 2.7 抽背xxx汽轮机厂CB25-90/13/12机8.9 1. 2/0. 02 7.4 1. H 抽背xx汽轮发电机厂CB12-35/10/5机3.4 0.9/0.4 3.78 0.5 抽背xx汽轮发电机厂CB6-35/10/5机3.4 0.9/0.4 3.78 0.5 抽背xx汽轮发电机厂CB3-35/17/5机3.4 1. 6/0. 4 2.12 1. 2 抽背引进化肥厂二氧化碳压缩机5.245 2.246 2.335 抽注

30、凝苏联引进的化肥装置二氧化碳压缩机3.8 2.3 1. 65 抽凝引进化肥厂合成气压缩机12.75 3.672 3.47 抽凝43 值有所出入，例如压缩机轴功率的保证值允许偏差4%，而绝大部分机泵负荷都在设计值的5%10%内波动，热交换器负荷却在设计值10%15%内波动，个别的更高。此外，从设计角度出发，设备的实际生产能力，往往按铭牌的额定出力105%110%考虑。5.4.7.1 这类机泵由电机驱动时往往满足不了工艺上的要求，大电机的投资也很高，且启动电流往往为正常值的6倍，在以热定电(功)的原则下可用来驱动机泵的蒸汽量是有限的，所以应按需要的迫切性来排队。下一步是列出全部驱动机，包括所有的工

31、艺背压式汽轮机或事故备用背压式汽轮机。对大多数工厂来说，不管气候条件如何，或者是否停电，锅炉都必须连续运行。因此锅炉风机常用汽轮机驱动，而锅炉给水泵、除氧器给水泵、燃料油泵和仪表空气压缩机等，则可采用汽轮机与电机联合驱动。对于这类驱动机，应比任何工艺动设备的驱动机更优先考虑使用背压式汽轮机。可资利用的蒸汽首先要用于驱动这些关键性设备上。5.4.7.2 在电力部门，背压式汽轮机是作为前置机或用户有稳定的热负荷时才能采用。这里强调的稳定是要求在全年有连续4000小时以上，如果低压汽用户连续运行时间不到4000小时，则背压机将不好运行。在运行时由于热用户不稳定，势必将昂贵的蒸汽排空，还需装设消声器，

32、造成极大的浪费。5.4.7.3 经常性运行的机泵由汽轮机驱动可以节能，但开车时因为系统还未产生蒸汽，可由电机驱动的泵先开起来，一旦有了汽就应该切换为汽动泵运行。5.4.7.4 实现透平化时，不能只顾到汽动，要在效率上能有竞争力，因为凝汽式汽轮机的投资大，系统也庞大。可由附录A的表Al查出电动热耗值来，要求凝汽式汽轮机驱动机泵的电动热耗值小于查出的值，这随汽源所用燃料品种而异。具体情况还得作投资回收年限比较，如果汽动比电动略为节能，但投资又昂贵，结44 果也要否定汽动方案。5.4.8 建自备热电站时应考虑系统的灵活性及经济性，要从整个蒸汽系统的角度出发来确定自备热电站的机组选型。5.4.9 凝汽

33、器具有某些很有用的功能。工艺热负荷的波动难以与电力负荷或机械功的波动同步。即使背压或抽汽背压式汽轮机的热、电负荷或热、功负荷可很好地匹配，一年之中总会有不少时间出现工况偏离现象，当工艺用汽量减少时，凝汽器负荷自动增加，以维持电负荷或机械功恒定。5.4.10.1 某种工艺要求驱动的机泵总功率也W)数和热负荷参数、数量(t/h)，都是该装置产量的函数，在以热定电(功)的前提下，不足之功率额只有由凝汽部分提供。如果采用燃气轮机取代蒸汽轮机来驱动某台机泵，这时就可减少该台蒸汽轮机应凝结的蒸汽量。5.4.10.2 引进的部分装置中，抽汽凝汽式汽轮机的凝汽能力见下表z厂名设备名称凝汽能力正常凝汽量比值t/

34、h t/h 引进化肥厂合成气压缩机35 19.9 1. 76 引进化肥厂空压机48 29.1 1. 65 引进化肥厂CO2压缩机50.4 41. 1 1. 23 引进化肥厂合成气压缩机50 40 1. 25 引进化肥厂16MW发电机40 20 2.00 引进乙烯工程裂解气压缩机45 19.9 2.26 引进乙烯工程丙烯压缩机40 18.9 2.12 凝汽能力设计过大时，正常运行时凝汽部分(汽轮机尾部)的通流量太小，充满度差，鼓风损失、摩擦损失、漏汽损失、静叶损失及动叶的能量转换损失等的相对值增大，使常年运行效率降低，太小时起不到调节负荷的要求。45 凝汽器的最大凝汽能力或称其为储备能力，是为了

35、适应开、停车或装置异常工况，如化肥装置中的尿素部分出故障，而氨储罐还未装满，这时合成氨部分还可继续维持生产，但尿素用的中压蒸汽若是从合成气压缩机用的汽轮机抽出来，由于此时抽汽量减少，为了维持合成气压缩机所需的轴功率(按额定负荷考虑).就得增加其原动机一抽汽凝汽式汽轮机的凝汽部分功率，所以凝汽量增大。如果凝汽器是集中设置，即所谓儿台汽轮机共用一台凝汽器时，彼此可以通融，公用的集中凝汽器是为了节省投资，但对配管布置不便，且运行时由于彼此制约，远处的汽轮机凝汽压力就得高于靠近凝汽器处的汽轮机的凝汽压力，以便克服管路损失，这实质上是压抑着远处的汽轮机作功本领，结果导致其汽耗率升高。所以，集中布置的公用

36、凝汽器应尽量设在各台大机组都适中的位置，而以靠近利用率最高的大机组为宜。设置公用凝汽器的前提是节省投资，鉴于其公用性，所以设计能力不能按单独设置时考虑，而应取小一些，根据目前掌握的情况看来，国外设计一般取1.21. 25倍的正常凝汽量，结合我国情况，放大到1.5倍。8%是尾部冷却蒸汽量，所谓额定功率是指产品铭牌上具体所规定的额定功率值。5.4.10.3 这是我国现行产品数据，因为考虑抽汽量为零时，即纯凝汽工况也能达到额定出力。综上所述，假定某蒸汽系统处于完全正常运行工况，负荷是100%.则该系统的最大允许(可能)凝汽量是下述数值之和:(1)各纯凝汽式汽轮机的额定凝汽量;(2)注汽凝汽式汽轮机在

37、最大允许注汽量时的凝汽量;(3)在系统内起调节作用的抽汽凝汽式汽轮机正常凝汽量的2倍;但若该机组为发电机组，则为纯凝汽工况运行(额定出力)时的凝汽量。此外，发电用抽汽凝汽式汽轮机的凝汽器冷却水侧多为双回程的，运行时可打开半边进行检修，如果说驱动工艺机泵用的抽汽46 凝汽式汽轮机之凝汽器也这样配置的话，可为运行中检修带来便利。5.4.11 (短加工)(1978年11月)如何作蒸汽平衡一文中推荐凝汽压力最好为0.013280.0166Pa绝压。引进装置的工业汽轮机凝汽压力值为O.0120. 0166Pa绝压。xxx汽轮机厂设计的工业汽轮机排汽温度值为8%12%。5.4.12 一般来说，对采用蒸汽轮

38、机循环的大多数工业企业，有三级给水加热已可满足。热电厂在供热高峰期为了增加供热量，可以关闭所有的高压加热器。因此，为简化系统，化工企业的特点是余热多，其给水加热级数应比电站系统少。5.4.13 平衡是基于正常操作工况作出的。必须对异常操作工况进行检验，如za.开车一工艺产生蒸汽量最小zb.大量的蒸汽突然性放空;c.冬季一热负荷升高;d.电摞故障;e.工艺压缩机跳车;f.面式凝汽器世漏。上列各项并未包括一切，只是列出比较重要而又必须要平衡的操作工况。实际上，除正常、最大(冬季及夏季)工况外，汽源的锅炉停一台，最大功率的机泵出故障等，都对工厂蒸汽系统有较大的影响，使平衡又是另一种情况。作为工厂蒸汽

39、系统，除确保开车、正常、最大负荷外，还必须确保的工况是:(1)全装置70%负荷运行;(2)中压蒸汽抽出量最大的汽轮机跳车;(3)注汽量最大的汽轮机跳车;(4)电源中断能安全停车。70%左右的负荷是压缩机的揣振线附近，也是燃煤锅炉不投47 油稳定炉内煤粉不熄火的负荷限。中压蒸汽抽出量最大的汽轮机跳车时，减压减温装置要能及时技入，否则一连串中参数汽轮机将不能连续稳定运行，造成工厂停车。注汽量最大的汽轮机跳车势必导致低压管网压力升高，从调节上要能确保尽量减少向空排汽量，又能稳定低压管网压力。电源中断时全厂必然紧急停车，工艺管道需要吹扫，触媒需要维持温度，系统要能提供平稳、安全停车所必需的蒸汽量。5.

40、4.14 这是结合我国现有蒸汽锅炉及发电汽轮机的参数系列制定的，其规格为:锅炉额定参数汽轮机额定初参数汽轮机初参数波动值压力，MPa(表温度，C压力，MPa(绝)温度，C压力，MPa(绝)温度，C3.82 450 3.43 435 3.143. 63 420445 9.807 540 8.826 535 8. 349. 32 525540 13.73 540 12.75 535 12. 26 13. 24 525540 此外，初参数波动时对汽轮机的汽耗影响为:汽轮机类型初参数对额定值的偏移额汽耗变化率，%气温每降低7C+1 中压及高压气温升高89C-1 中压气压每降低5%+1 (喷嘴调节)气压

41、每提高5%-0.6 高压(喷嘴调节)气压每改变士1%土O.7 我国从西方引进的大型化肥及石油化工装置的主蒸汽管内流48 速都较低(1525m/s之内)，绝热良好，所以从实际生产来看，沿程损失较小，从锅炉的过热器出口至主汽轮机进口，参数上两处改变不明显，这正是国外设计重视节能的表现。我国目前采用的流速是借鉴于苏联的，参见下表t管道种类由锅炉至汽轮机的主蒸汽管道汽轮机的抽汽管道饱和蒸汽管道至减压减温器的蒸汽管道推荐流速，m/s40-60 30-50 30-50 60-90 近年来国外为了进一步节能，除在工业汽轮机领域提高初参数(由9.80MPa/482 C变成12.5MPa/510C)，降低终参数

42、(由0.014MPa，绝压变成0.012MPa，绝压)外，又在合成氨装置的蒸汽系统中引入燃气轮机驱动压缩机，使吨氨产品的总能耗由八十年代的37.68GJ降至今天的29.31GJ。按可逆过程的理论能耗约20.14GJ。5.5 蒸汽系统的驱动功率大，热用户的热负荷相对的少，在以热定功的前提下还不能满足驱动功率的要求，势必由凝汽来实现所需功率。如果能取得适宜的定型燃气轮机，其排气又能综合利用，如作助燃空气，产生蒸汽等，在投资上又允许的话，采用燃气轮机代替蒸汽轮机来驱动某台工艺机泵，就可减少现有蒸汽系统的凝汽量。5.5.1 这是从蒸汽平衡要求出发，否则蒸汽参数不一致，无法并入管网，使系统复杂化。同时也

43、得注意有的燃气轮机本身还喷入部分蒸汽，以提高出力，这部分汽也是取自蒸汽系统，有时燃气轮机本身的启动机是一台小背压汽轮机，虽说功率只有几百kW，但在作开车工况的平衡时应计入其耗汽量。49 5.5.3 将燃气轮机排气用作助燃空气，既能节能，又能使系统简化，节约投资，应为首选方案。排气送入补燃或全燃系的锅炉中，有利于调节蒸汽产量，使系统具有较好的适应性。6 系统内主要设备的选择6. 1 参照火力发电厂设计技术规程)(S01-79)的第85条及小型火力发电厂设汁规范)(GBJ49-83)的第4.3.1条之二制定本条。6. 2 汽轮机设计时是按额定进汽参数，通常负荷在额定值的90%以上效率最高，如果进汽

44、参数变化，应适当修正，因是常年连续运行，在效率最高点附近运行是为了节能的需要。此外，汽轮机本身的技资远比同功率的电动机要高，所以一般情况不宜作为常年备用设备对待。总之，汽轮机是蒸汽系统中热能综合利用得好坏的关键性用户，要根据工艺热负荷和被驱动机泵的功率、转速范围要求，结合所拟定的蒸汽系统参数等级，经过多次调整机组的搭配方式，就可选择出合理的各台机组来。6.3 参照火力发电厂设计技术规程)(S01-79)的第108条及小型火力发电厂设计规范)(GBJ49-83)的第4.4.2条。6.4 由于锅炉可以短期超负荷5%10%，最大给水耗量是以锅炉的最大连续蒸发量和排污量求得的。引进装置都是采用单台大容

45、量的除氧器，并参照火力发电厂设计技术规程)(SD1-79)的第112条。6.5 参照火力发电厂设计技术规程)(S01-79)的第113条及小型火力发电厂设计规范)(GBJ49-83)的第4.4.9条。50 7 系统的控制7. 1 根据对进口、国产大中型装置的调查了解，不同的装置、不同的供热方式，其系统和控制要求是有所不同的，不能千篇一律。因此在进行系统控制设计以前，必须首先明确其供热方式，了解化工工艺等对本系统的一般要求，以及开、停车、升降负荷、事故状态等的特殊要求，并对这些要求进行充分的分析研究，再结合其它有关问题的考虑，以确保系统、装置安全为核心，做到既要满足本系统的调节控制需要，又要有相

46、当的应变能力，也不使所设置的倪表装置多余。这样在系统设计中所配置的自控、遥控、检测、联锁、报警等仪表装置才能合理。7.2.2 各级蒸汽母管应设压力调节，通过压力信号去控制调节与之有关的部位以维持母管压力在各种工况下的稳定、安全，这对整个蒸汽系统来说是至关重要的。7.2.2.1 根据母管压力自动调节汽源设备燃料加入量、放空(调节)阔的排放量(如引进氨厂凡设有此阀者，只在开车时使用，运行时关掉此阀的根部阀)，或由减压站向下一级母管泄放，而后经由下一级母管的放空调节阀排至消音器后入大气(也是引进氨厂的一种作法)，来维持母管压力的稳定，这就是我们常说的PIC取压点在母管，调节汽源燃料量的设定值为正常运

47、行压力。高、中压母管之间减压减温器的(减压)调节阔(组)开度是由高值选择器根据同时送入的高、中压母管压力信号，选其较强者为依据而进行分程调节的。取压点的设定值比正常运行值高，比安全阀低，其值选取多少合适，应根据具体工程内容确定。减压减温器也作为下一级母管压力低时(低于下一级母管允许下限值)通过此装51 置补汽(即低选，取压点为下一级母管)。如果在系统中设有高、中压汽轮机，就必须考虑当高压汽轮机因某种原因跳车，而自动调节应答性能跟不上，蒸汽无出处，母管压力突然大幅度上升，所设高压汽轮机若为背压式或抽汽凝汽式，则下一级母管压力将会大幅度下降。为避免放空和保证下一级母管的需要，高压汽轮机应设置与备用

48、减压减温器的联锁，一旦跳车迅速通过减压减温器泄放，确保高压系统安全，这个快速泄放阀应单独设置，在大型合成氨装置叫一秒阀，意即要求一秒钟就需打开。另外，还应设置-定数量的安全阀，作为最后的保安措施。各级母管上三个主要阀门取值的建议:a.主汽源来汽压力调节阀，以母管压力设计值进行调整;b.自动放空阀开启压力可取蒸汽锅炉安全技术监察规程中的安全阔最低开启压力;c.几个安全阀开启压力中的最高值可取蒸汽锅炉安全技术监察规程中的安全阀高限开启压力，即蒸汽母管放空间、安全阔的开启压力母管设计压力P放空阀开启压力p，安全阀开启压力最高值CMPa) CMPa) P,max CMPa) 3.82 1. 05P 1

49、. 08P 表中开启压力栏下的P值为该阀安装处的工作压力，可取所在母管的设计压力值。综上所述，可总结为通过三方面措施(即放空调节阀、备用减压减温器、安全阀)可确保最高压力母管稳定、安全，缺一不可。另外，通过实践我们也体会到备用减压减温器不但在正常运行时起作用，对开车前的准备工作、单机试车、装置开车、事故状态52 等同样至关重要.7.2.3 母管上设置安全间是最后一道保安措施，如设置一个，除非排放量大，世压快，否则有可能会产生因安全阎长期不用而失灵，从而导致事故.如将其一分为二至三个，则每个阔的排放量相对地减少，再加上设定值不一样，如超压不多打开一个，再超压再打开第二个、第三个，这样一方面可减少排放损失，另一方面如一个失灵，还有第二个、第三个，虽然这样做一次投资可能会增加，但与发生事故相比显然是小巫见大巫了。7.4.1 对锅炉给水泵、凝结水泵等备