蒸汽平衡計算導(dǎo)則

1、蒸汽平衡計算導(dǎo)則1 總則1.1 編制目的為指導(dǎo)熱工專業(yè)人員進(jìn)行蒸汽平衡計算，統(tǒng)一本公司蒸汽平衡計算方法， 使之更合理、更準(zhǔn)確可靠，特制訂本導(dǎo)則。1.2 適用范圍 本導(dǎo)則適用于石油化工廠新建、擴(kuò)建和改建工程中單套裝置或全廠的蒸汽 平衡計算。由于國內(nèi)尚沒有很好的工程化的蒸汽系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的計算軟件，目 前的蒸汽平衡主要以利用計算機(jī)軟件輔以手工計算為主，所以本導(dǎo)則主要用于 指導(dǎo)以這種方式進(jìn)行蒸汽平衡計算，同時，也可以指導(dǎo)相應(yīng)的計算機(jī)軟件開 發(fā)。關(guān)于燃?xì)?- 蒸汽聯(lián)合循環(huán)，由于本公司的工程經(jīng)驗尚不豐富，所以本導(dǎo)則暫 不涉及燃?xì)?- 蒸汽聯(lián)合循環(huán)。本導(dǎo)則有待于在以后的工程實踐中進(jìn)一步補(bǔ)充、完善。1.3 術(shù)

2、語、符號1.3.1 蒸汽系統(tǒng) (Steam System)1.3.2 蒸汽平衡 (Steam Balance)1.3.3 優(yōu)化 (Optimization)1.3.4 能耗 (Energy-consumption)1.3.5 蒸汽用戶 (Steam User)1.3.6 符號1.3.6.1 主要符號N e 汽輪機(jī)輸出軸功率， kWF st 汽輪機(jī)入口蒸汽流量， kg/sHt 蒸汽等熵焓降， kJ/kgHst 蒸汽實際有效焓降， kJ/kg Hc 冷凝器焓降， kJ/kg第 1 頁 共 22 頁Q c 冷凝器熱負(fù)荷， kWn i 汽輪機(jī)相對內(nèi)效率，%n m 汽輪機(jī)機(jī)械效率，%1.3.6.2 腳標(biāo)

3、b 背壓c 冷凝d 除氧器e 抽汽f 閃蒸罐in 進(jìn)口out 出口s 蒸汽v 放空w 水2 蒸汽平衡表 / 圖的繪制2.1 一般蒸汽系統(tǒng)的構(gòu)成石油化工廠的生產(chǎn)工藝在熱能利用方面有以下特點：2.1.1 需要蒸汽來驅(qū)動發(fā)電機(jī)、壓縮機(jī)、泵或風(fēng)機(jī)；2.1.2 需要不同等級的蒸汽來加 （伴） 熱和作為生產(chǎn)原料；2.1.3 可以回收大量余熱，用以產(chǎn)生副產(chǎn)蒸汽或加熱給水；2.1.4 可以回收大量的蒸汽冷凝水；2.1.5 一些大型石油化工廠還設(shè)有自備電站，滿足裝置部分用電。石油化工廠的蒸汽系統(tǒng)一般包括以下部件：母管、鍋爐、余熱鍋爐、汽輪 機(jī)、除氧器、閃蒸罐、減溫減壓器、工藝蒸汽用戶、放空消音器等。在進(jìn)行蒸汽平

4、衡計算時，由于習(xí)慣不同，一般采用蒸汽平衡表或者蒸汽平 衡圖，將蒸汽系統(tǒng)中的各部件表示出來。2.2 蒸汽平衡表 在蒸汽平衡表中，按照不同蒸汽等級的產(chǎn)汽設(shè)備、用汽設(shè)備，分別列出其 產(chǎn)汽量、用汽量，各等級蒸汽的產(chǎn)、用汽量必須相等。常用的蒸汽平衡表格式為第 7章附錄中表 7-1 。該表只列出了一種等級蒸汽 的產(chǎn) / 用汽情況，對于不同等級蒸汽，應(yīng)列出不同表格。2.3 蒸汽平衡圖在蒸汽平衡圖中，需按蒸汽等級畫出各級蒸汽母管，再按照蒸汽系統(tǒng)中的 各主要部件所產(chǎn)生或消耗的蒸汽參數(shù)，在相應(yīng)的蒸汽母管下畫出這些主要部件， 然后經(jīng)過計算調(diào)整，使各級蒸汽母管的進(jìn)出蒸汽量相等。常見的蒸汽平衡圖可參照第 7章附錄中蒸汽

5、平衡計算實例。2.4 蒸汽平衡表和蒸汽平衡圖的區(qū)別蒸汽平衡表對于各部件的產(chǎn)、供汽的平衡狀況比較直觀，蒸汽平衡圖則有 利于蒸汽系統(tǒng)的設(shè)計、運(yùn)行及管理人員對整個系統(tǒng)的不同工況的安全性、穩(wěn)定 性、可靠性進(jìn)行分析，并在系統(tǒng)設(shè)計中采取相應(yīng)的措施，或在生產(chǎn)中進(jìn)行適當(dāng)?shù)?調(diào)度，以保證整個蒸汽系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、連續(xù)的運(yùn)行。本公司一般采用蒸汽平衡 圖，本導(dǎo)則也主要指采用蒸汽平衡圖的方式進(jìn)行蒸汽平衡計算。3蒸汽系統(tǒng)中主要部件的數(shù)學(xué)模型3.1汽輪機(jī)汽輪機(jī)是驅(qū)動機(jī)泵和將各級蒸汽母管相互連接起來，實現(xiàn)各蒸汽母管之間 能量梯級利用的重要部件。石油化工廠中采用的汽輪機(jī)的種類較多，按照型式 不同，常用的汽輪機(jī)主要有背壓式、冷凝

6、式、抽汽背壓式、抽汽冷凝式、雙抽 汽背壓式、雙抽汽冷凝式，另外還有三抽汽冷凝式、抽汽注汽式；按照用途不 同，汽輪機(jī)可分為驅(qū)動工藝設(shè)備和驅(qū)動發(fā)電機(jī)兩種。對于驅(qū)動工藝設(shè)備的汽輪 機(jī)，計算時先給定汽輪機(jī)的功率；對于發(fā)電用的汽輪機(jī)，計算時則不給定汽輪 機(jī)的功率，而是根據(jù)蒸汽平衡情況，按照“以汽定電”的原則，最后計算出發(fā) 電機(jī)的功率。在進(jìn)行蒸汽平衡計算時，如果沒有汽輪機(jī)的性能曲線，按下述模 型計算；如果有汽輪機(jī)的性能曲線，則可以直接在曲線上確定汽輪機(jī)的各管口 流量，而不需按下述模型計算。常用的每種型式的汽輪機(jī)的數(shù)學(xué)模型如下(以驅(qū)動用的汽輪機(jī)為例)。3.1.1背壓式汽輪機(jī)對于背壓式汽輪機(jī)，其計算公式為：N

7、a=Fst H n in m(3.1.1-1)n i = HSt/ H(3.1.1-2)FstNe圖3-1背壓式汽輪機(jī)計算示意圖計算過程：給定汽輪機(jī)輸出功率 Ne、相對內(nèi)效率n i、機(jī)械效率n m和蒸汽進(jìn)出口參數(shù)，調(diào)整汽輪機(jī)入口蒸汽流量Fst，使其功率Ns滿足工藝要求3.1.2冷凝式汽輪機(jī)對于冷凝式汽輪機(jī)，其計算公式為:Ne=Fst H n i n m(3.1.2-1)CC=Fst HC(3.1.2-2)n = Hst/ H(3.1.2-3)計算過程：給定汽輪機(jī)輸出功率 Ne、相對內(nèi)效率n i、機(jī)械效率n m蒸汽 進(jìn)口和冷凝器出口參數(shù)，調(diào)整汽輪機(jī)入口蒸汽流量Fst，使其功率N3滿足工藝要求，再

8、進(jìn)一步計算冷凝器熱負(fù)荷CCo3.1.3抽汽背壓式汽輪機(jī)對于抽汽背壓式汽輪機(jī)，其計算公式為：Fst =Fste +Fstb n ie = Hste / HeN5=Fste He n ie n me+Fstb Hb n ib n mb (3.1.3-1)(3.1.3-2)(3.1.3-4)(3.1.3-3)n ib = Hstb / HbFstNeFsteFstb圖3-3 抽汽背壓式汽輪機(jī)計算示意圖計算過程：給定汽輪機(jī)輸出功率 Ne、相對內(nèi)效率n ie和n ib、機(jī)械效率n me 和n mb、蒸汽進(jìn)口、抽汽口、排汽口參數(shù)，根據(jù)蒸汽平衡情況，確定抽汽量 Fste，調(diào)整汽輪機(jī)入口蒸汽流量Fst，使其功

9、率Ne滿足工藝要求。3.1.4抽汽冷凝式汽輪機(jī)對于抽汽冷凝式汽輪機(jī)，其計算公式為：Ne=Fste He n ie n me+Fstc Htc n ic n mc(3.1.4-1)Fst =Fste +Fstc(3.1.4-2)QC= F stc He(3.1.4-3)n ie = Hste / Hte(3.1.4-4)n ic = Hstc / He(3.1.4-5)Ne=Fste1 He1 n ie1 n me+Fste2 Hte2 n ie2 n me2+Fstc He n ic n mc (3.1.6-1)計算過程：給定汽輪機(jī)輸出功率 Ne、相對內(nèi)效率n ie和n ic、機(jī)械效率n me

10、和n me、蒸汽進(jìn)口、抽汽口、冷凝器出口參數(shù)，根據(jù)蒸汽平衡情況，確定抽汽量Fste，調(diào)整汽輪機(jī)入口蒸汽流量Fst，使其功率Nh滿足工藝要求。3.1.5雙抽汽背壓式汽輪機(jī)對于雙抽汽背壓式汽輪機(jī)，其計算公式為：Ne=Fste1 He1 n ie1 n me+Fste2 Hte2 n ie2 n me2+Fstb Htb n ib n mb (3.1.5-1)Fst =Fste1 +Fste2 +Fstbn ie1 = Hste1 / He1n ie2 = Hste2 / Hte2(3.1.5-2)(3.1.5-3)(3.1.5-4)(3.1.5-5)NeFstbn ib = Hstb / Htb圖

11、3-5雙抽汽背壓式汽輪機(jī)計算示意圖計算過程：給定汽輪機(jī)輸出功率Ns、相對內(nèi)效率n ie1、n ie2和n ib、機(jī)械效率n me1、n me2和n mb蒸汽進(jìn)口、兩級抽汽口、出口參數(shù)，根據(jù)蒸汽平衡情況，確定抽汽量Fste1和Fste2，調(diào)整汽輪機(jī)入口蒸汽流量Fst，使其功率Ne滿足工 藝要求。3.1.6雙抽汽冷凝式汽輪機(jī)對于雙抽汽冷凝式汽輪機(jī)，其計算公式為：Fst =Fste1 +Fste2 +Fste(3.1.6-2)QC= Fste Hd(3.1.6-3)n ie1 = Hstel / Hte1(3.1.6-4)n ie2 = Hste2 / Hte2(3.1.6-5)n ic = Hst

12、e/ He(3.1.6-6)計算過程：給定汽輪機(jī)輸出功率Ne、相對內(nèi)效率n ie1、n ie2和n ie、機(jī)械效率n me1、n me2和 n me、蒸汽進(jìn)口、兩級抽汽口、出口參數(shù)，根據(jù)蒸汽平衡情 況，確定抽汽量Fste1和Fste2，調(diào)整汽輪機(jī)入口蒸汽流量Fst，使其功率滿足工藝要求。并計算冷凝器熱負(fù)荷Q。3.2廢熱鍋爐廢熱鍋爐用于回收工藝余熱，接收鍋爐給水，產(chǎn)生過熱蒸汽，并入蒸汽管 網(wǎng)。對于一種操作工況，廢熱鍋爐的產(chǎn)汽量是一定的，因此，在做相應(yīng)工況的 蒸汽平衡計算時，其產(chǎn)汽量、鍋爐給水量、排污量按工藝條件的數(shù)值，計算過 程中不變。有的工藝廢熱鍋爐帶有補(bǔ)燃設(shè)施，可以根據(jù)需要改變蒸汽產(chǎn)量，此

13、時的蒸汽平衡，就要與工藝專業(yè)相互配合，共同完成計算。3.3鍋爐石油化工廠中，鍋爐的主要作用有三點：一是在廢熱鍋爐的產(chǎn)汽量不足以供化工裝置時，鍋爐作為補(bǔ)充汽源；二是在化工裝置開、停車過程中，廢熱鍋 爐不能滿足蒸汽需求，需要鍋爐供應(yīng)蒸汽；三是利用鍋爐所產(chǎn)蒸汽，驅(qū)動汽輪 發(fā)電機(jī)，為石油化工廠提供所需的電力。所以，在石油化工廠中，鍋爐通常被 稱為輔助鍋爐或開工鍋爐。在進(jìn)行蒸汽平衡計算時，按照蒸汽需求，調(diào)整鍋爐 產(chǎn)汽量，同時相應(yīng)調(diào)整鍋爐給水量和排污量。3.4除氧器石油化工廠中，除氧器具有以下特點：3.4.1鍋爐及廢熱鍋爐的參數(shù)一般較高，要求鍋爐給水的殘留溶解氧低， 所以，除氧器一般采用壓力除氧；3.4.

14、2通?；ぱb置可以回收一部分溫度較高、比較干凈的蒸汽冷凝水，直接進(jìn)入除氧器，因而所采用的除氧器一般為部分補(bǔ)給水式。3.4.3有時化工裝置可能還有少量低壓蒸汽Fsi可直接回收到除氧器，其數(shù)量一般為定值。除氧器的計算公式為：Fd+Fs+(Fi+F2+Fi)+Fsi=Fv+Fout(3.4.3-1)HdFd+ HsFs+(HiFi+H2F2+ Hi Fi)+HsiFsi=H/Fv+futFout (343-2)FdFvFiFsiF2FsFiFout圖3-7除氧器計算示意圖計算過程：給定除氧器入口、出口物料參數(shù) （壓力、溫度）、以及出口流量Fout，調(diào)整除氧器入口水量Fd和加熱蒸汽量Fs,使上述兩方程

15、平衡。3.5閃蒸罐石油化工廠中經(jīng)常有溫度較高的水 （如鍋爐、廢熱鍋爐的連續(xù)排污、工藝 冷凝水等），為了回收其熱量，便于用泵輸送，通常將其送到閃蒸罐，閃蒸的二 次蒸汽回蒸汽管網(wǎng)，或者放空。Ff =Fv+Fout閃蒸罐的計算公式為：(3.5-1)HFf=H/Fv+H)utFout(3.5-2)FfFvFout圖3-8閃蒸罐計算示意圖計算過程：給定閃蒸罐入口、出口物料參數(shù) （壓力、溫度）、以及入口流量Ff，按上述兩方程求得閃蒸罐的二次蒸汽量Fv和閃蒸后的水量Fout3.6減溫減壓器為了保證上級蒸汽母管的壓力不超過限定值，或者滿足下級蒸汽母管的壓 力，或者工藝要求的蒸汽參數(shù)與母管的參數(shù)不一致，或者作為

16、有抽汽或者背壓 式汽輪機(jī)事故狀況的備用設(shè)施，均需要設(shè)置減溫減壓器。減溫減壓器的計算公式為:FsinFwinFsout圖3-9減溫減壓器計算示意圖(3.6-1)(3.6-2)Fsin + F win =FsoutHsin Fsin +H/vin Fwin =Hbut Fout計算過程：根據(jù)工藝要求，或者下游蒸汽管網(wǎng)溫度和壓力，確定減溫減壓器出口參數(shù)和流量Fsout，調(diào)整減溫減壓器入口鍋爐給水流量Fwin，按上述兩方程求得減溫減壓器入口的蒸汽流量Fsin。3.7蒸汽母管在蒸汽系統(tǒng)中，按照參數(shù)的不同，分為不同等級的蒸汽母管。在石油化工 廠中，通常蒸汽母管分為三至四級，有些復(fù)雜的系統(tǒng)有五級。計算過程：

17、雖然進(jìn)入蒸汽母管的蒸汽參數(shù)可能不盡相同，但在蒸汽平衡計 算過程中，可以簡單地認(rèn)為：所有進(jìn)出同一級蒸汽母管的蒸汽參數(shù)相同，這 樣，對于蒸汽母管，只需保證進(jìn)、出蒸汽母管的流量相等即可。4蒸汽負(fù)荷及部分系數(shù)的確定4.1對于工藝連續(xù)用汽負(fù)荷，按照工藝條件，一般取其正常用汽量。4.2對于工藝連續(xù)用汽負(fù)荷，如果工藝提出最大用汽量，并且不同時出 現(xiàn)，則取最大用汽量的70%若同時出現(xiàn)，計算時采用正常用汽量，計算完畢, 再根據(jù)最大用汽量，核算系統(tǒng)能力。4.3對于工藝間斷用汽負(fù)荷，按照工藝提出的間隔時間長短，間隔時間較 長的，可以不考慮，間隔時間較短的，可以按用汽量的30-50%考慮。4.4對于冬季采暖負(fù)荷，一般

18、由暖通專業(yè)提出用汽負(fù)荷，如果暖通專業(yè)無2法提出，則可根據(jù)化工廠采暖面積估算，采暖負(fù)荷按70-110W/m計算。4.5對于換熱器、減溫減壓器、閃蒸罐、除氧器等設(shè)備的熱損失按2%考慮。4.6蒸汽系統(tǒng)的損失主要體現(xiàn)在各級蒸汽母管的平衡上，一般取母管總負(fù) 荷的0.5-2%，對于母管總負(fù)荷較大、參數(shù)較高的系統(tǒng)，取較小值。4.7除氧器的蒸汽放空量按0.3-0.8t/h考慮，容量大的取較大值。4.8對于石油化工廠中參數(shù)較高的廢熱鍋爐和高壓鍋爐，其排污率按1.5-2%考慮，參數(shù)較低的，按2-5%考慮；若有工藝條件或鍋爐廠資料，則按其選取 排污率。4.9對于新建的化工廠或裝置，在蒸汽平衡計算時，減溫減壓器及放空

19、閥 流量應(yīng)為零；對于改造或擴(kuò)建的化工廠或裝置，即使各級母管可以平衡，也應(yīng) 考慮減溫減壓器在熱備用狀態(tài)時的漏汽量，一般對于參數(shù)高的可取3-5t/h，參數(shù)低的可取1-3t/h。4.10在計算蒸汽平衡時，一般還沒有汽輪機(jī)制造廠的詳細(xì)資料，其相對 內(nèi)效率可按表4-1選取。汽輪機(jī)功率和相對內(nèi)效率的關(guān)系表4-1冷凝式汽輪機(jī)非冷凝式汽輪機(jī)功率(kW)平均內(nèi)效率()功率(kW)平均內(nèi)效率()10-15030-4910-15030-51151-75050-65151-75052-66751-350066-75751-350067-753501-2000076-793501-2000076-804.11汽輪機(jī)的機(jī)

20、械效率可按表4-2選取，如果有調(diào)速齒輪箱，還應(yīng)計及變速效率，一般取0.98-0.985 。汽輪機(jī)機(jī)械效率與軸功率的關(guān)系表4-2序號軸功率（kW）機(jī)械效率（）12500099.54.12在沒有汽輪機(jī)廠家的資料之前，冷凝式汽輪機(jī)的排汽干度一般按 0.9-0.92 考慮。4.13為了保證汽輪機(jī)的末段冷卻和防止汽輪機(jī)喘振，所有汽輪機(jī)的背壓 排汽量或者冷凝量均有一個最小值，在沒有汽輪機(jī)廠家的資料之前，雖然冷凝 量越小，系統(tǒng)的能耗越低，但一般必須保證汽輪機(jī)的背壓排汽量或者冷凝量不 小于汽輪機(jī)進(jìn)汽量的10-12%。5 蒸汽平衡計算方法5.1 蒸汽平衡圖的初步擬定在擬定蒸汽平衡圖時，必須遵循有關(guān)設(shè)計規(guī)定和文件

21、要求。蒸汽平衡圖中 應(yīng)體現(xiàn)的內(nèi)容和所作的準(zhǔn)備工作包括：5.1.1 確定蒸汽系統(tǒng)的級數(shù)，即確定系統(tǒng)中蒸汽母管的壓力等級數(shù)。5.1.2 確定蒸汽系統(tǒng)的初參數(shù) 根據(jù)系統(tǒng)容量大小和用汽參數(shù)確定初參數(shù)。對于大系統(tǒng)，應(yīng)選取高參數(shù)， 對于中小型系統(tǒng)，一般可選用次高壓、中壓或次中壓參數(shù)，特殊需要時，也可選 高參數(shù)。5.1.3 確定中間和末級母管的蒸汽參數(shù)，根據(jù)工藝用汽要求，在其允許的 最低壓力基礎(chǔ)上，相應(yīng)增加管道阻力、調(diào)節(jié)閥阻力等，即為母管壓力。為此，需 將各蒸汽用戶提出的參數(shù)要求進(jìn)行必要的等級劃分和歸類。5.1.4 確定汽輪機(jī)在母管間的位置 根據(jù)“以汽定電”的原則和安全要求，確定用汽輪機(jī)直接驅(qū)動的機(jī)泵并安

22、排在各級母管間。為了調(diào)節(jié)方便及化工裝置開車前、停車后的蒸汽合理利用，可 安排適當(dāng)容量的抽汽冷凝式發(fā)電機(jī)組。一般主力機(jī)組放在 1-2級或 1-3 級母管之 間，小功率機(jī)組放在壓力等級較低的母管之間。兩級母管間汽輪機(jī)的總功率及臺 數(shù)，應(yīng)在蒸汽平衡計算過程中不斷作出調(diào)整，最后達(dá)到全系統(tǒng)的平衡。其中調(diào)節(jié) 因素主要依賴各級冷凝量的大小。5.1.5 確定減溫減壓器、放空閥、安全閥在各級母管間的設(shè)置，使系統(tǒng)具 有適應(yīng)開、停車及事故處理、工況變動的需要，在非正常工況下運(yùn)行時，所產(chǎn)生 的損失最小，保證蒸汽系統(tǒng)安全運(yùn)行。在開發(fā)蒸汽平衡計算優(yōu)化設(shè)計軟件時，減 溫減壓器的流量應(yīng)該設(shè)為自變量，由軟件自動求解。5.1.6

23、 將系統(tǒng)中可能回收的冷凝水，在有檢測和監(jiān)視系統(tǒng)的情況下，予以 回收。5.1.7 在系統(tǒng)中還應(yīng)表示出補(bǔ)充脫鹽水的來源和數(shù)量。5.1.8 副產(chǎn)蒸汽的參數(shù)、數(shù)量應(yīng)遵循高位余熱用于副產(chǎn)高壓蒸汽，中位余 熱用于加熱給水，低位余熱用于加熱脫鹽水的基本原則。因此，副產(chǎn)蒸汽的參數(shù)和用途并入哪一級母管的選擇，應(yīng)由熱工設(shè)計人員與工藝設(shè)計人員共同協(xié)商確5.1.9 根據(jù)工程規(guī)定的燃料品種和工藝生產(chǎn)的特殊要求，初步選取鍋爐的 型式及容量大小。5.2 蒸汽平衡計算步驟5.2.1 首先查出系統(tǒng)中各種參數(shù)的蒸汽和水 （ 包括補(bǔ)充脫鹽水、蒸汽冷凝 水、鍋爐給水等 ） 的焓值。5.2.2 按照第 3章中的數(shù)學(xué)模型，對蒸汽系統(tǒng)中的

24、各部件進(jìn)行初步計算。5.2.3 對于整個系統(tǒng)，按照從低壓到高壓的順序，逐級進(jìn)行平衡計算，首 先需假定除氧器的用汽量，直至假定值與計算值十分接近為止。相反，也有人習(xí) 慣從高壓到低壓進(jìn)行計算，其結(jié)果應(yīng)是一樣的。對于比較大的系統(tǒng)，此計算過程 迭代的次數(shù)可能會比較多，為了減少工作量，可以將需要計算確定的各變量設(shè)為 未知數(shù)，按各部件的數(shù)學(xué)模型建立方程組，利用計算機(jī)軟件對其求解。6 不同工況的蒸汽平衡6.1 蒸汽平衡計算的主要工況為使蒸汽系統(tǒng)具有較大的靈活性和適應(yīng)性，應(yīng)對生產(chǎn)系統(tǒng)可能出現(xiàn)的工況 進(jìn)行驗算。這種可能出現(xiàn)的工況多達(dá)數(shù)十種。一般情況，在項目前期階段和基 礎(chǔ)設(shè)計階段，只做夏季和冬季正常工況兩種蒸汽

25、平衡計算，在詳細(xì)設(shè)計階段， 按工藝條件，需做兩到六種工況的蒸汽平衡計算。通常情況下，下述工況若能 滿足平衡計算要求，系統(tǒng)就能長周期正常運(yùn)轉(zhuǎn)。6.1.1 開車工況此時工藝生產(chǎn)剛開始，余熱資源由小變大，蒸汽系統(tǒng)必須滿足這一特定要 求。6.1.2 正常生產(chǎn)工況通常是指設(shè)計工況，此時生產(chǎn)最理想，運(yùn)轉(zhuǎn)時間最長，產(chǎn)品能耗較低。平 衡計算時，對此工況應(yīng)作詳盡計算。6.1.3 冬季生產(chǎn)工況此時系統(tǒng)生產(chǎn)能力最大。因為大氣溫度和水溫均較低，帶冷凝的汽輪機(jī)功 率增加，同時，生產(chǎn)、生活區(qū)用于采暖的蒸汽量也有較大幅度的增加。蒸汽系 統(tǒng)在此種工況下的負(fù)荷最大。6.1.4 夏季生產(chǎn)工況這種工況較正常工況時的負(fù)荷較小，大氣環(huán)

26、境有較大的變化，但系統(tǒng)還是 處于正常生產(chǎn)。6.1.5 正常停車工況此時要保證系統(tǒng)能安全停車及停車后的保護(hù)，工廠和生活區(qū)的采暖、居民 生活用汽必須保證。6.1.6 事故情況下的各種工況6.1.6.1 主要化工裝置低負(fù)荷運(yùn)行。6.1.6.2 汽輪機(jī)及其驅(qū)動的工藝設(shè)備跳車。6.1.6.3 電源中斷，要能使系統(tǒng)安全停車。6.1.6.4 當(dāng)石油化工廠中的輔助裝置突然停車時，蒸汽系統(tǒng)應(yīng)能采取措 施，維持主裝置的正常生產(chǎn)、減負(fù)荷或安全停車。6.2 蒸汽平衡系統(tǒng)的優(yōu)化蒸汽平衡系統(tǒng)的優(yōu)化是以降低投資和提高能量利用率為目標(biāo)。影響蒸汽系 統(tǒng)投資的主要因素是鍋爐和汽輪機(jī)的選型，而影響能量利用率的因素則為汽輪 機(jī)的冷凝

27、量、減溫減壓蒸汽量、蒸汽放空量。優(yōu)化的蒸汽系統(tǒng)應(yīng)在降低投資的 基礎(chǔ)上，使各種工況下減溫減壓蒸汽量和蒸汽放空量達(dá)到最小值，從而降低化 工裝置的能耗。7 附錄7.1常用的蒸汽平衡表格式見表7-1蒸汽平衡表表7-1蒸汽參數(shù)：壓力（MPa（G）溫度 （C）產(chǎn)/用汽設(shè)備名稱流量（t/h）備注產(chǎn)汽合計用汽合計7.2典型程序簡介我公司于1994年與清華大學(xué)合作開發(fā)了大型石化廠蒸汽系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計軟 件，該軟件是在系統(tǒng)工程理論的指導(dǎo)下，運(yùn)用大系統(tǒng)自動建模的技術(shù)完成 的。在調(diào)查國內(nèi)外大型石油化工廠蒸汽系統(tǒng)構(gòu)成的基礎(chǔ)上，根據(jù)系統(tǒng)中可能采 用的各種部件和不同構(gòu)成歸納出通用的蒸汽系統(tǒng)，接著建立各種部件的數(shù)學(xué)模 型，選用了

28、一種求解有約束非線性規(guī)劃問題的優(yōu)化算法，即轉(zhuǎn)動坐標(biāo)軸直接搜 索可行方向法（DSF法），并對它進(jìn)行了改進(jìn)，以減少尋優(yōu)次數(shù)和時間，最終編 制出了通用的蒸汽系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計軟件。該軟件以蒸汽系統(tǒng)綜合能耗最低為目標(biāo) 函數(shù)，其主要功能為：7.2.1通用的、能自動建模的軟件，適用于蒸汽母管級數(shù)為2-5級的、各種部件和各種組合方式的大中型乙烯廠和合成氨廠等的蒸汽系統(tǒng)設(shè)計。7.2.2在已知生產(chǎn)過程對熱和驅(qū)動動力的需求、以及各處可回收的工藝余 熱的條件下構(gòu)置蒸汽系統(tǒng)后，通過軟件運(yùn)算可得到系統(tǒng)在綜合能耗最低的情況 下的最佳參數(shù)配合，也可用于蒸汽系統(tǒng)非優(yōu)化的平衡計算。7.2.3具有蒸汽系統(tǒng)圖形顯示和連機(jī)輸出最優(yōu)結(jié)果的功

29、能，便于分析。7.2.4生產(chǎn)過程的工況變化，導(dǎo)致對熱和驅(qū)動動力的需求變化，以及各處 可回收的工藝余熱變化，運(yùn)用該軟件計算可得到變工況下蒸汽系統(tǒng)的最優(yōu)參數(shù) 配合。這說明在設(shè)計時可用該軟件來考察蒸汽系統(tǒng)對變工況的適應(yīng)能力，在工 廠運(yùn)行時可對蒸汽系統(tǒng)的最優(yōu)調(diào)度作出指導(dǎo)。7.2.5 在進(jìn)行蒸汽系統(tǒng)設(shè)計時，可以選定多個方案，分別用該軟件計算得 到各自的優(yōu)化結(jié)果，并對其進(jìn)行分析，以幫助確定最佳的蒸汽系統(tǒng)。本公司利用該軟件，對某工程的蒸汽系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化計算，其結(jié)果比手工 計算所得能耗降低了 2.2%；在另一工程中，對外商提供的蒸汽平衡進(jìn)行了核 算，結(jié)果基本與外商一致。但是，由于該軟件存在一些缺陷，目前尚不能

30、推廣 使用。7.3 蒸汽平衡計算實例 以中原乙烯改造工程冬季蒸汽平衡為例。為了方便計算，在計算過程中， 一些單位仍采用工程單位制，如流量單位為 t/h ，焓值單位為 kcal/kg ，功率則 為kW在以后的工程計算中，應(yīng)采用法定計量單位。7.3.1 按照工藝提出的蒸汽消耗及冷凝水回收情況，畫出蒸汽平衡圖，見 圖7-1。7.3.2 在蒸汽平衡圖標(biāo)出已知的蒸汽及冷凝水流量，對需要通過計算才能 確定的流量設(shè)定未知數(shù)X侄yX9,7.3.3 按照蒸汽及冷凝水的條件，計算各級蒸汽及冷凝水的焓值。734由于該工程已有E-GT201的性能曲線，在考慮原有冷凝器仍能滿足 改造后工況的情況下，先按性能曲線確定 E-GT201的進(jìn)汽及抽汽量。再根據(jù)減溫 減壓的數(shù)學(xué)模型，確定由SS至日比間的減溫減壓量。735根據(jù)閃蒸罐的數(shù)學(xué)模型，計算閃蒸罐 E-FA124 E-FA903的閃蒸蒸汽 量。7.3.6 根據(jù)開工鍋爐的參數(shù)，設(shè)定鍋爐排污率為2%，計算出閃蒸罐 E-FA905勺閃蒸蒸汽量為0.004519*X1。7.3.7對于汽輪機(jī)E-GT501,機(jī)械效率按0.97選取，第一段內(nèi)效率按74.5% 選?。▽?yīng)的抽汽溫度為288C,焓值為722kcal/kg），排汽壓力為0.012MPaA 先建立如下方程：(X8-X9)*1000/3600*(755-575)+X9*1000/3600*(755-7