工业汽轮机在石化行业中的应用

李江伟 郑晓宗 黄亚锋

金通灵科技集团股份有限公司 江苏 南通 226001

引言

工业汽轮机在石油化工行业中的应用较为常见，为了进一步节约资源，提高机械设备的利用效率，需要做好工业汽轮机的优化，提高工业汽轮机的性能。工业汽轮机在石化行业中的应用较为普遍，进一步促进了石化行业的现代化发展。与蒸汽汽轮机相同，工业汽轮机给予石化行业生产的动力。合理应用工业汽轮机，石化行业机械的运转效果才能得到有效保障，同时也能够优化机械设备的驱动效果，实现资源能源的节约利用。

1 工业汽轮机概述

1.1 工业汽轮机的特点

工业汽轮机在各个行业中都具有较强的实用性，所以其应用范围较广。为了满足功能性需求，工业汽轮机的内部结构并不简单，具有相对复杂性，并且类型多样化。蒸汽参数、运转功率、运转轮速等都是工业汽轮机在运行状态下的重要参考数值，其模式往往呈现规范高低、大小不一的特点。此外，设备的变化幅度较大。当设备处于长时间工作状态下，其受到的压力值趋于稳定，所以不会出现幅度较大的波动，但是如果设备中断运行，那么外部的负荷压力就会出现跳跃，工业汽轮机的变化幅度会较大。另外，对于工业汽轮机的管控需要根据汽轮机的用途进行，因为在化工生产环节并不是所有汽轮机都发挥关键的作用，有些汽轮机可能起到辅助作用，所以对其的管控不需要过于严格，而是需要严格管控处于运行系统关键部位的工业汽轮机，因为其运行状态的稳定性直接影响到整个运行系统。同时，需要看到工业汽轮机在化工行业应用环境的恶劣性，做好环境管控和技术优化。另外，相关人员需要根据工业汽轮机所处的系统状态来优化汽轮机的自动化水平，一方面如果工业汽轮机处于的系统较为简单，那么只需要投入一定的人力，借助人工进行监督管理即可；但是另一方面如果汽轮机所处的系统较为复杂，那么需要提高汽轮机应用的自动化水平，优化设备的运行流程。

1.2 工业汽轮机的类型

按照驱动对象进行工业汽轮机的划分可以将工业汽轮机划分为两类，一类是在工业中进行驱动的汽轮机，另一类是在工业生产中用来发电的汽轮机。机械运转过程中，常见的驱动汽轮机油驱动泵、压缩机等，而用来发电的汽轮机所涉及热能和气源的提供，与工业发电站的运行有着直接关系。

按照机械运行模式进行划分，可以将工业汽轮机划分为直接驱动和间接驱动两种模式，直接驱动的驱动具有直接性，而间接驱动需要借助相关介质进行中转，最后为石化行业生产提供动力[1]。按照热力系统原理进行划分涉及4种模式，包括凝汽式、背压式、多压式以及抽气式。以多压式汽轮机为例，不仅对蒸汽进行充分利用，同时也能在各个时间段实现余汽的利用。

2 国内石化行业工业汽轮机的应用现状

目前，我国石化行业工业汽轮机的应用水平有待提高，相比于国外来说，还需要进行多方面的提升。我国石化行业的发展相比于国外，尤其是一些发达国家，起步较晚，使得对于一些设备的应用水平并不高，从而影响到石化行业的发展水平。例如，在一些设备引进过程中，会存在资源浪费、能源过度消耗的问题，并不符合当前我国的可持续发展理念，也不利于石化行业的长久发展。随着时代的发展进步，人们越来越注重资源节约，环境保护，所以对于工业汽轮机的应用越来越重视。合理应用工业汽轮机，化工行业的生产效率得到明显提高，但是目前石化行业对于工业汽轮机的应用还有较大的提升空间。在工业汽轮机应用于化工行业生产之初，其仅仅作用于发电工作，而随着技术水平的提高，其应用范围越来越多，在化工生产中发挥的作用越来越大，可以实现压缩机、水泵等设备的驱动，遵循资源节约和能源高效利用的原则，其在驱动方面的重要性不断提高。当前，工业汽轮机的种类众多，并且处于不断丰富的状态，即将迈入工业汽轮机应用的下一阶段[2]。

3 工业汽轮机在石化行业的应用原因分析

3.1 有利于减少企业的成本投入

工业汽轮机应用于化工行业的生产过程中，可以有效解决生产环节对于热能以及动能的需求，有效解决生产流程中的复产热能问题，资源的利用率提高的同时，不仅能贯彻落实绿色发展理念，更能帮助企业节约生产成本，获得较为可观的经济效益。

3.2 运行状态灵活稳定，与其他设备的协作配合能力强

工业汽轮机在石化生产过程中往往处于高速运转状态，其运转速度可以达到每分钟两万转，功率可以从几千瓦到十几万瓦，即使是在高速运转状态下，其也能长时间保持较强的适用性。另外，工业汽轮机可以与其他环节的设备协调配合，从而满足化工行业生产需求。并且相比于其他动力设备来说，工业汽轮机的优势较为明显，通过运行状态的灵活稳定实现化工生产环节的优化[3]。

3.3 工业汽轮机内部结构稳定性较高

工业汽轮机内部的零部件可以在高速运转的状态下保持工作的稳定，各个设备零件之间的磨损程度较小，有利于工业汽轮机设备的长时间使用。同时，工业汽轮机内部结构的稳定性有效延长了其工作运转的时间，进一步提高石化行业的生产效率，促进了石化行业的健康发展[4]。

4 工业汽轮机在石化行业的应用模式

4.1 节约资源，合理利用能源

石化行业在发展过程中并不是一帆风顺，当前也面临着诸多的挑战。各种高新设备在石化行业的广泛应用，不仅难以优化石化生产流程，反而会造成能源利用效率降低，造成严重的资源短缺问题。石化企业必须要针对资源浪费、能源过度消耗问题采取有效措施，例如提高锅炉的热效率值等，帮助石化企业摆脱当前的困境[5]。首先，石化企业需要借助工业汽轮机的使用频率来增加供汽发电量，合理发挥工业汽轮机的热电联产功能。另外，在企业生产过程中，不需要将工业汽轮机一直设置为一次调解模式，可以根据实际生产需求来选择不同模式。同时，凝汽式汽轮机的调解也可以满足化工行业的生产需求。石化行业的热负荷状态并不稳定，通常处于较为活跃的变化状态，而工业汽轮机的应用成本交底，可以较好地适用石化行业的发展特点。工业汽轮机的最大输出功率并不是固定不变，而是可以根据热负荷的改变而产生相应变化，当工业汽轮机的电功率达到最大值时，石化行业的生产处于无负荷状态。热负荷值可以通过工业汽轮机进行有效调节，同时也需要注意到冷源的损失情况，因为工业汽轮机本身没有凝汽的流量，所以其冷源也就不存在严重损失的情况，有利于实现生产环节的资源节约。

工业汽轮机的应用情况影响到泵的运转速度，直接关系到工作生产系统的工作状态。工业汽轮机在变速调节模式下，可以提高加快泵的速度，同时稳定加快泵的运行状态。另外，阀门可能会在长时间工作状态下产生磨损，从而影响到设备的使用寿命，而工业汽轮机的合理应用可以进行资源的调整和泵运转速度的调整[6]。

4.2 增加机械设备的驱动效果

过去，在石化行业生产过程中较多应用锅炉，但是锅炉的运行会造成大量的水蒸气，将水蒸气进行减压操作后还是存在资源浪费问题。同时，给水泵一直在支持锅炉工作，那么其长时间处于高强度工作模式会产生设备损耗，进而影响到机械设备的使用寿命，还会造成资源的浪费。用高背压汽轮机代替原有减压器，机械设备的驱动效果可以得到有效优化。同时，基于电功率变化幅度等数据，可以看到工业汽轮机在石化行业的应用可以减少电力资源的使用，优化机械设备的驱动效果，同时也能够帮助企业节约成本投入。利用工业汽轮机对锅炉的给水泵实施改造，在抽气压力保持不变状态的前提条件下，温度也没有发生较为明显的变化。根据具体实验可以得知，在对机械设备进行优化后，蒸汽流量增加了4.5t/h上下。通过实施改造之后，降温水的水量降低了1t/h上下。通过前后对比我们可以得知，设备在改造之前和改造之后，其工艺用气压力和流量会处于持平状态，工艺所运用的温度会产生较小的波动，波动上升值在1℃上下，此种状态符合工艺用气标准。除此之外，设备在实施改造前后，其自身的电功率产生了880kW的增长幅度，但是因为在设备的实际运行过程中出现损耗情况，所以其实际的增长量应该达到了750kW上下。综合以上数据我们可以得知，工业汽轮机在石化产业中的应用，不仅可以有效增长机械设备的实际驱动效果，而且还可以降低电力资源的投入量，进而实现电能资源的大量节约，最终实现提升企业实际效益，为企业增加经济收入等，在增加企业收益的同时还能提升工业汽轮机在石化产业中的推广和进一步应用。

4.3 优化机械的运转效果

在进行工业汽轮机选择时，石化企业不能忽视热力系统的参考价值，需要重点关注工业汽轮机驱动泵的实际容量等相关数值[7]。

4.3.1 合理考虑石化企业的内部存储热量值。如果在使用工业汽轮机的过程中发现，工业汽轮机的排量超出了企业内部所需要的电量时，企业需要进行仔细考察，从而再进行抽汽汽轮机或者凝汽汽轮机的选择。不同情况下的选择方案不同，例如背压汽轮机可以在工业汽轮机的排量难以满足企业所需要的电量时使用。另外考虑到特殊情况的发生概率，必须要做好汽轮发电装置的安装设置，从而保障特殊情况下石化企业的用电需求。在进行保障设备调节时需要参考蒸汽情况，使得保障设备处于一种灵活调节状态。

4.3.2 供气车间的统一管理。并不是所有状态下都需要供气车间的统一管理，而是需要在一定条件下，如果车间具有工艺用气，那么在这种类型车间使用工业汽轮机时，不需要再次铺设蒸汽管道，而是直接将其交由供气车间进行统一化管理。为了保障设备的运行效果，需要合理管控工业汽轮机在风机、压缩机等的应用模式，确保设备处于正常运行的状态。

4.3.3 转速的适当调节。工业汽轮机在应用过程中可以进行转速的合理调节，从而有效满足不同机泵负荷的变化。负荷和节流处于稳定状态下时，石化企业在生产过程中能源资源的消耗量会进一步减少，而这离不开机组转速的调解。当机组的转速降低时，功率会随之减小，一般来说，如果机组的转速降低到70%左右时，功率会适当缩减到40% 左右。如果在生产环节对于转速的情况有着较为全面清晰的掌握，那么可以有效借助转速来提高工业汽轮机的应用水平。

4.3.4 提高机械运转安全性。在石化企业的生产车间中，处于安全生产的考虑，需要进行防火设备或者防爆设备的安装，当机组的整体功率超过一定数值后，工业汽轮机的排量和企业内部所需求电量之间的关系不需要再进行考虑，而是需要合理应用工业汽轮机来进行生产驱动，同时也要注重机械设备运行过程中的风险控制，提高机械设备运行的安全性。

4.3.5 充分发挥工业汽轮机的驱动作用。石化企业对于工业汽轮机的应用较为普遍，在进行机械和备用泵安装时会用到工业汽轮机，借助工业汽轮机，不仅可以简化操作步骤，还能提高热力系统的经济性，对于蒸汽的二次应用，使得设备的使用效果更加突出。

5 结束语

石化产业的发展对于新兴设备的利用有着较大的需求，随着时间的推移，工业汽轮机在石化行业的生产过程中的应用价值不断凸显，相关人员也看到了工业汽轮机应用背后的经济价值。但是，工业汽轮机在应用过程中也面临着较为恶劣的工作环境，会受到多种因素的干扰从而造成设备故障，所以必须做好工业汽轮机的日常检修维护。