蒸汽平衡計(jì)算導(dǎo)則

1、蒸汽平衡計(jì)算導(dǎo)那么1總那么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(jì)算,統(tǒng)一本公司蒸汽平衡計(jì)算方法,使之更合理、更準(zhǔn)確可靠,特制訂本導(dǎo)那么.1.2 適用范圍本導(dǎo)那么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(jì)算.由于國(guó)內(nèi)尚沒(méi)有很好的工程化的蒸汽系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的計(jì)算軟件,目前的蒸汽平衡主要以利用計(jì)算機(jī)軟件輔以手工計(jì)算為主,所以本導(dǎo)那么主要用于指導(dǎo)以這種方式進(jìn)行蒸汽平衡計(jì)算,同時(shí),也可以指導(dǎo)相應(yīng)的計(jì)算機(jī)軟件開(kāi)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(yàn)尚不豐富,所以本導(dǎo)那么暫不涉及燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán).本導(dǎo)那么有待于在以后的工程實(shí)踐中進(jìn)一步補(bǔ)充、完善.1.3 術(shù)語(yǔ)、符號(hào)1

2、.3.1 蒸汽系統(tǒng)(SteamSystem)1.3.2 蒸汽平衡(SteamBalance)1.3.3 優(yōu)化(Optimization)1.3.4 能耗(Energy-consumption)1.3.5 蒸汽用戶(SteamUser)1.3.6 符號(hào)1.3.6.1 主要符號(hào)Ne一汽輪機(jī)輸出軸功率,kWFst-汽輪機(jī)入口蒸汽流量,kg/sH蒸汽等嫡始降,kJ/kg閨一蒸汽實(shí)際有效始降,kJ/kgHC一冷凝器始降,kJ/kgQc冷凝器熱負(fù)荷,kW“i一汽輪機(jī)相對(duì)內(nèi)效率,%“m一汽輪機(jī)機(jī)械效率,%1.3.6.2 腳標(biāo)b一背壓c一冷凝d一除氧器e抽汽f閃蒸罐in一進(jìn)口out出口s烝汽v一放空w水2蒸汽

3、平衡表/圖的繪制2.1 一股蒸汽系統(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(diǎn)：2.1.1 需要蒸汽來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)、壓縮機(jī)、泵或風(fēng)機(jī)；2.1.2 需要不同等級(jí)的蒸汽來(lái)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,滿足裝置局部用電.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)行蒸汽平衡計(jì)算時(shí),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(lái).2.2 蒸汽平衡表在蒸

4、汽平衡表中,根據(jù)不同蒸汽等級(jí)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(jí)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(jí)蒸汽的產(chǎn)/用汽情況,對(duì)于不同等級(jí)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(jí)畫出各級(jí)蒸汽母管,再根據(jù)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(guò)計(jì)算調(diào)整,使各級(jí)蒸汽母管的進(jìn)出蒸汽量相等.常見(jiàn)的蒸汽平衡圖可參照第7章附錄中蒸汽平衡計(jì)算實(shí)例.2.4 蒸汽平衡表和蒸汽平衡圖的區(qū)別蒸汽平衡表對(duì)于各部件的產(chǎn)、供汽的平衡狀況比擬直觀,蒸汽平衡圖那么有利于蒸汽系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

5、、運(yùn)行及治理人員對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的不同工況的平安性、穩(wěn)定性、可靠性進(jìn)行分析,并在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采取相應(yīng)的舉措,或在生產(chǎn)中進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)度,以保證整個(gè)蒸汽系統(tǒng)平安、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)那么也主要指采用蒸汽平衡圖的方式進(jìn)行蒸汽平衡計(jì)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(dòng)機(jī)泵和將各級(jí)蒸汽母管相互連接起來(lái),實(shí)現(xiàn)各蒸汽母管之間能量梯級(jí)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,根據(jù)型式不同,常用的汽輪機(jī)主要有背壓式、冷凝式、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；根據(jù)用途不同,汽輪機(jī)可分為驅(qū)開(kāi)工藝設(shè)備和驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)

6、兩種.對(duì)于驅(qū)開(kāi)工藝設(shè)備的汽輪機(jī),計(jì)算時(shí)先給定汽輪機(jī)的功率；對(duì)于發(fā)電用的汽輪機(jī),計(jì)算時(shí)那么不給定汽輪機(jī)的功率,而是根據(jù)蒸汽平衡情況,根據(jù)“以汽定電的原那么,最后計(jì)算出發(fā)電機(jī)的功率.在進(jìn)行蒸汽平衡計(jì)算時(shí),如果沒(méi)有汽輪機(jī)的性能曲線,按下述模型計(jì)算；如果有汽輪機(jī)的性能曲線,那么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(jì)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(dòng)用的汽輪機(jī)為例).3.1.1 背壓式汽輪機(jī)對(duì)于背壓式汽輪機(jī),其計(jì)算公式為：Na=FstHtqiqm(3.1.1-1)“i=HSt/AHt(3.1.1-2)FstNeJ圖3-1背壓式汽輪機(jī)計(jì)算示意圖計(jì)算過(guò)程：給定汽輪機(jī)輸出功率

7、相對(duì)內(nèi)效率“i、機(jī)械效率“mffl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(duì)于冷凝式汽輪機(jī),其計(jì)算公式為:Na=Fst/XHqiqm(3.1.2-1)Cb=FstAFb(3.1.2-2)T!i=AhSt/AFt(3.1.2-3)計(jì)算過(guò)程：給定汽輪機(jī)輸出功率Ne、相對(duì)內(nèi)效率“i、機(jī)械效率“n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,使其功率滿足工藝要求,再進(jìn)一步計(jì)算冷凝器熱負(fù)荷Q.3.1.3 抽汽背壓式汽輪機(jī)對(duì)于抽汽背壓式汽輪機(jī),其計(jì)算公式為：Nb=FsteHeqie4me+FstbHbqibqmb(3.1.3-1)Fst=F

8、ste+Fstb(3.1.3-3)(3.1.3-4)(3.1.3-2)4ie=Uste/He4ib=Hstb/HtbFstNeFstetFstb圖3-3抽汽背壓式汽輪機(jī)計(jì)算示意圖計(jì)算過(guò)程：給定汽輪機(jī)輸出功率Ne、相對(duì)內(nèi)效率qie和4ib、機(jī)械效率4me和qmb、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,使其功率M滿足工藝要求.3.1.4 抽汽冷凝式汽輪機(jī)對(duì)于抽汽冷凝式汽輪機(jī),其計(jì)算公式為：Ne=FsteHeqie4me+FstcHtcqicmmc(3.1.4-1)Fst=Fste+Fstc(3.1.4-2)cc=FstcHd(3.1.4-

9、3)“ie=Hste/Hte(3.1.4-4)“ic=Hstc/Htc(3.1.4-5)FstFstcNeFste冷凝器圖3-4抽汽冷凝式汽輪機(jī)計(jì)算示意圖計(jì)算過(guò)程：給定汽輪機(jī)輸出功率Nb、相對(duì)內(nèi)效率qie和4ic、機(jī)械效率4me和“mc、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Ne滿足工藝要求.3.1.5 雙抽汽背壓式汽輪機(jī)對(duì)于雙抽汽背壓式汽輪機(jī),其計(jì)算公式為：Nb=Fste1Heiqie14me+Fste2Hte24ie24me2+FstbHbqibqmb(3.1.5-1)Fst=Fste1+Fste2+Fstb4ie1=

10、Hste1/He1qie2=AHste2/He2(3.1.5-2)(3.1.5-3)(3.1.5-4)(3.1.5-5)NeFstb4ib=Ustb/Htb圖3-5雙抽汽背壓式汽輪機(jī)計(jì)算示意圖“ie2和4ib、機(jī)械計(jì)算過(guò)程：給定汽輪機(jī)輸出功率Nh、相對(duì)內(nèi)效率ie1、效率mme1、mme濟(jì)口4mb蒸汽進(jìn)口、兩級(jí)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(duì)于雙抽汽冷凝式汽輪機(jī),其計(jì)算公式為:Ne=Fste1Heiqie1mme+Fste2Hte24ie2mme2+FstcHcqicqmc

11、(3.1.6-1)Fst=Fste1+Fste2+Fstc(3.1.6-2)Q=FstcAHd(3.1.6-3)“ie1=AHste1/AHte1(3.1.6-4)“ie2=AHste2/AHte2(3.1.6-5)“ic=Hstc/Htc(3.1.6-6)計(jì)算過(guò)程：給定汽輪機(jī)輸出功率Ne、相對(duì)內(nèi)效率“ie1、刀162和七、機(jī)械效率“me1、mme2和4mc、蒸汽進(jìn)口、兩級(jí)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N滿足工藝要求.并計(jì)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(guò)熱蒸汽,并入蒸汽管

12、網(wǎng).對(duì)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(jì)算時(shí),其產(chǎn)汽量、鍋爐給水量、排污量按工藝條件的數(shù)值,計(jì)算過(guò)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,此時(shí)的蒸汽平衡,就要與工藝專業(yè)相互配合,共同完成計(jì)算.3.3 鍋爐石油化工廠中,鍋爐的主要作用有三點(diǎn)：一是在廢熱鍋爐的產(chǎn)汽量缺乏以供化工裝置時(shí),鍋爐作為補(bǔ)充汽源；二是在化工裝置開(kāi)、停車過(guò)程中,廢熱鍋爐不能滿足蒸汽需求,需要鍋爐供給蒸汽；三是利用鍋爐所產(chǎn)蒸汽,驅(qū)動(dòng)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(kāi)工鍋爐.在進(jìn)行蒸汽平衡計(jì)算時(shí),根據(jù)蒸汽需求,調(diào)整

13、鍋爐產(chǎn)汽量,同時(shí)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(diǎn)：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；3.4.2 通常化工裝置可以回收一局部溫度較高、比擬干凈的蒸汽冷凝水,直接進(jìn)入除氧器,因而所采用的除氧器一般為局部補(bǔ)給水式.3.4.3 有時(shí)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(jì)算公式為:Fd+Fs+(Fi+F2+Fi)+Fsi=Fv+Fout(3.4.3-1)HdFd+HsFs+(HiFi+H2F2+-+HiFi)+HsiFsi=H/Fv+HOutFout(3

14、.4.3-2)FvFdFiFsiF2FsFiFout圖3-7除氧器計(jì)算示意圖計(jì)算過(guò)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?yán)淠?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(jì)算公式為：(3.5-1)(3.5-2)HFf=H/Fv+H)utFoutFvFfFout圖3-8閃蒸罐計(jì)算示意圖計(jì)算過(guò)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

15、求得閃蒸罐的二次蒸汽量Fv和閃蒸后的水量Fouto3.6 減溫減壓器為了保證上級(jí)蒸汽母管的壓力不超過(guò)限定值,或者滿足下級(jí)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(jì)算公式為：FsinFwinFsout圖3-9減溫減壓器計(jì)算示意圖Fsin+Fwin=Fsout(3.6-1)HsinFsin+HWinFwin=H0utFout(3.6-2)計(jì)算過(guò)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

16、的蒸汽流量Fsin.3.7 蒸汽母管在蒸汽系統(tǒng)中,根據(jù)參數(shù)的不同,分為不同等級(jí)的蒸汽母管.在石油化工廠中,通常蒸汽母管分為三至四級(jí),有些復(fù)雜的系統(tǒng)有五級(jí).計(jì)算過(guò)程：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(jì)算過(guò)程中,可以簡(jiǎn)單地認(rèn)為：所有進(jìn)出同一級(jí)蒸汽母管的蒸汽參數(shù)相同,這樣,對(duì)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)荷及局部系數(shù)確實(shí)定4.1 對(duì)于工藝連續(xù)用汽負(fù)荷,根據(jù)工藝條件,一般取其正常用汽量.4.2 對(duì)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(shí)出現(xiàn),那么取最大用汽量的70%假設(shè)同時(shí)出現(xiàn),計(jì)算時(shí)采用正常用汽量,計(jì)算完畢,再根據(jù)最大用汽量,核算系統(tǒng)水平

17、.4.3 對(duì)于工藝間斷用汽負(fù)荷,根據(jù)工藝提出的間隔時(shí)間長(zhǎng)短,間隔時(shí)間較長(zhǎng)的,可以不考慮,間隔時(shí)間較短的,可以按用汽量的30-50%考慮.4.4 對(duì)于冬季采暖負(fù)荷,一般由暖通專業(yè)提出用汽負(fù)荷,如果暖通專業(yè)無(wú)一.一一一2,法提出,那么可根據(jù)化工廠米暖面積估算,米暖負(fù)荷按70-110W/m計(jì)算.4.5 對(duì)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%皆慮.4.6 蒸汽系統(tǒng)的損失主要表達(dá)在各級(jí)蒸汽母管的平衡上,一般取母管總負(fù)荷的0.5-2%,對(duì)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(duì)于石油化工廠中參數(shù)較高的

18、廢熱鍋爐和高壓鍋爐,具排污率按1.5-2%T慮,參數(shù)較低的,按2-5%考慮；假設(shè)有工藝條件或鍋爐廠資料,那么按其選取排污率.4.9 對(duì)于新建的化工廠或裝置,在蒸汽平衡計(jì)算時(shí),減溫減壓器及放空閥流量應(yīng)為零；對(duì)于改造或擴(kuò)建的化工廠或裝置,即使各級(jí)母管可以平衡,也應(yīng)考慮減溫減壓器在熱備用狀態(tài)時(shí)的漏汽量,一般對(duì)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(jì)算蒸汽平衡時(shí),一般還沒(méi)有汽輪機(jī)制造廠的詳細(xì)資料,具相對(duì)內(nèi)效率可按表4-1選取.汽輪機(jī)功率和相對(duì)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()10-15030-4910-1503

19、0-51151-75050-65151-75052-66751-350066-75751-350067-753501-2000076-793501-2000076-804.11汽輪機(jī)的機(jī)械效率可按表4-2選取,如果有調(diào)速齒輪箱,還應(yīng)計(jì)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廳P軸功率(kW)機(jī)械效率()1<10080-882100-30088-923301-75092-944751-300094-9653001-600096-9766001-1200097-98712001-2500098-998>2500099.54.12在沒(méi)有汽輪機(jī)廠家的資料

20、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)的末段冷卻和預(yù)防汽輪機(jī)喘振,所有汽輪機(jī)的背壓排汽量或者冷凝量均有一個(gè)最小值,在沒(méi)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(jì)算方法5.1 蒸汽平衡圖的初步擬定在擬定蒸汽平衡圖時(shí),必須遵循有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)定和文件要求.蒸汽平衡圖中應(yīng)表達(dá)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(jí)數(shù),即確定系統(tǒng)中蒸汽母管的壓力等級(jí)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(duì)于大系統(tǒng),應(yīng)選取高參數(shù),對(duì)于中

21、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(shí),也可選高參數(shù).5.1.3 確定中間和末級(jí)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根底上,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(jí)劃分和歸類.5.1.4 確定汽輪機(jī)在母管間的位置根據(jù)“以汽定電的原那么和平安要求,確定用汽輪機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的機(jī)泵并安排在各級(jí)母管間.為了調(diào)節(jié)方便及化工裝置開(kāi)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(jí)或1-3級(jí)母管之問(wèn),小功率機(jī)組放在壓力等級(jí)較低的母管之間.兩級(jí)母管間汽輪機(jī)的總功率及臺(tái)數(shù),應(yīng)在蒸汽平衡計(jì)算過(guò)

22、程中不斷作出調(diào)整,最后到達(dá)全系統(tǒng)的平衡.其中調(diào)節(jié)因素主要依賴各級(jí)冷凝量的大小.5.1.5 確定減溫減壓器、放空閥、平安閥在各級(jí)母管間的設(shè)置,使系統(tǒng)具有適應(yīng)開(kāi)、停車及事故處理、工況變動(dòng)的需要,在非正常工況下運(yùn)行時(shí),所產(chǎn)生的損失最小,保證蒸汽系統(tǒng)平安運(yùn)行.在開(kāi)發(fā)蒸汽平衡計(jì)算優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件時(shí),減溫減壓器的流量應(yīng)該設(shè)為自變量,由軟件自動(dòng)求解.5.1.6 將系統(tǒng)中可能回收的冷凝水,在有檢測(cè)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(lái)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根本原那么.因此,副產(chǎn)蒸汽

23、的參數(shù)和用途并入哪一級(jí)母管的選擇,應(yīng)由熱工設(shè)計(jì)人員與工藝設(shè)計(jì)人員共同協(xié)商確定.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(jì)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、鍋爐給水等的始值.5.2.2 根據(jù)第3章中的數(shù)學(xué)模型,對(duì)蒸汽系統(tǒng)中的各部件進(jìn)行初步計(jì)算.5.2.3 對(duì)于整個(gè)系統(tǒng),根據(jù)從低壓到高壓的順序,逐級(jí)進(jìn)行平衡計(jì)算,首先需假定除氧器的用汽量,直至假定值與計(jì)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(jì)算,其結(jié)果應(yīng)是一樣的.對(duì)于比擬大的系統(tǒng),此計(jì)算過(guò)程迭代的次數(shù)可能會(huì)比擬多,為了減少工作量,可

24、以將需要計(jì)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(jì)算機(jī)軟件對(duì)其求解.6不同工況的蒸汽平衡6.1 蒸汽平衡計(jì)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(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)可能出現(xiàn)的工況進(jìn)行驗(yàn)算.這種可能出現(xiàn)的工況多達(dá)數(shù)十種.一般情況,在工程前期階段和根底設(shè)計(jì)階段,只做夏季和冬季正常工況兩種蒸汽平衡計(jì)算,在詳細(xì)設(shè)計(jì)階段,按工藝條件,需做兩到六種工況的蒸汽平衡計(jì)算.通常情況下,下述工況假設(shè)能滿足平衡計(jì)算要求,系統(tǒng)就能長(zhǎng)周期正常運(yùn)轉(zhuǎn).6.1.1 開(kāi)車工況此時(shí)工藝生產(chǎn)剛開(kāi)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(jì)工況,此時(shí)生產(chǎn)最理想,運(yùn)

25、轉(zhuǎn)時(shí)間最長(zhǎng),產(chǎn)品能耗較低.平衡計(jì)算時(shí),對(duì)此工況應(yīng)作詳盡計(jì)算.6.1.3 冬季生產(chǎn)工況此時(shí)系統(tǒng)生產(chǎn)水平最大.由于大氣溫度和水溫均較低,帶冷凝的汽輪機(jī)功率增加,同時(shí),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(shí)的負(fù)荷較小,大氣環(huán)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(shí)要保證系統(tǒng)能平安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(dòng)的工藝設(shè)備跳車.6.1.6.3 電源中斷,要能使

26、系統(tǒng)平安停車.6.1.6.4 當(dāng)石油化工廠中的輔助裝置忽然停車時(shí),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)荷或平安停車.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升能量利用率為目標(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那么為汽輪機(jī)的冷凝量、減溫減壓蒸汽量、蒸汽放空量.優(yōu)化的蒸汽系統(tǒng)應(yīng)在降低投資的根底上,使各種工況下減溫減壓蒸汽量和蒸汽放空量到達(dá)最小值,從而降低化工裝置的能耗.附錄7.1 常用的蒸汽平衡表格式見(jiàn)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(jì)用汽合計(jì)7.2 典型

27、程序簡(jiǎn)介我公司于1994年與清華大學(xué)合作開(kāi)發(fā)了?大型石化廠蒸汽系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)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(dòng)建模的技術(shù)完成的.在調(diào)查國(guó)內(nèi)外大型石油化工廠蒸汽系統(tǒng)構(gòu)成的根底上,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,選用了一種求解有約束非線性規(guī)劃問(wèn)題的優(yōu)化算法,即轉(zhuǎn)動(dòng)坐標(biāo)軸直接搜索可行方向法(DSFCfe),并對(duì)它進(jìn)行了改良,以減少尋優(yōu)次數(shù)和時(shí)間,最終編制出了通用的蒸汽系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)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(dòng)建模的軟件,適用于蒸汽母管級(jí)數(shù)為2-5級(jí)的、各種部件和各種組合方

28、式的大中型乙烯廠和合成氨廠等的蒸汽系統(tǒng)設(shè)計(jì).7.2.2 在生產(chǎn)過(guò)程對(duì)熱和驅(qū)動(dòng)動(dòng)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(guò)軟件運(yùn)算可得到系統(tǒng)在綜合能耗最低的情況下的最正確參數(shù)配合,也可用于蒸汽系統(tǒng)非優(yōu)化的平衡計(jì)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)果的功能,便于分析.7.2.4 生產(chǎn)過(guò)程的工況變化,導(dǎo)致對(duì)熱和驅(qū)動(dòng)動(dòng)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(jì)算可得到變工況下蒸汽系統(tǒng)的最優(yōu)參數(shù)配合.這說(shuō)明在設(shè)計(jì)時(shí)可用該軟件來(lái)考察蒸汽系統(tǒng)對(duì)變工況的適應(yīng)水平,在工廠運(yùn)行時(shí)可對(duì)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(jì)時(shí),可以選定多個(gè)方案,分

29、別用該軟件計(jì)算得到各自的優(yōu)化結(jié)果,并對(duì)其進(jìn)行分析,以幫助確定最正確的蒸汽系統(tǒng).本公司利用該軟件,對(duì)某工程的蒸汽系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化計(jì)算,其結(jié)果比手工計(jì)算所得能耗降低了2.2%;在另一工程中,對(duì)外商提供的蒸汽平衡進(jìn)行了核算,結(jié)果根本與外商一致.但是,由于該軟件存在一些缺陷,目前尚不能推廣使用.7.3 蒸汽平衡計(jì)算實(shí)例以中原乙烯改造工程冬季蒸汽平衡為例.為了方便計(jì)算,在計(jì)算過(guò)程中,一些單位仍采用工程單位制,如流量單位為t/h,始值單位為kcal/kg,功率那么為kW在以后的工程計(jì)算中,應(yīng)采用法定計(jì)量單位.7.3.1 根據(jù)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(jiàn)圖7-1.7.3.2 在蒸汽平

30、衡圖標(biāo)出的蒸汽及冷凝水流量,對(duì)需要通過(guò)計(jì)算才能確定的流量設(shè)定未知數(shù)X1到X9,7.3.3 根據(jù)蒸汽及冷凝水的條件,計(jì)算各級(jí)蒸汽及冷凝水的始值.7.3.4 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S第HS1間的減溫減壓量.7.3.5 根據(jù)閃蒸罐的數(shù)學(xué)模型,計(jì)算閃蒸罐E-FA124E-FA903的閃蒸蒸汽量.7.3.6 根據(jù)開(kāi)工鍋爐的參數(shù),設(shè)定鍋爐排污率為2%計(jì)算出閃蒸罐E-FA905勺閃蒸蒸汽量為0.004519*X1.7.3.7 對(duì)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%選取對(duì)應(yīng)的抽汽溫度為288C,始值為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*(755-722)*4.18*0.97=4973(7.3.7-1)7.3.8 對(duì)于第二級(jí)蒸汽母管(HS),列出如下流量平