蒸汽平衡計(jì)算導(dǎo)則

1、蒸汽均衡計(jì)算導(dǎo)則總則1.1編制目的為指導(dǎo)熱工專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行蒸汽均衡計(jì)算，一致本公司蒸汽均衡計(jì)算方法，使之更合理、更正確靠譜，特制定本導(dǎo)則。1.2合用范圍本導(dǎo)則合用于石油化工廠(chǎng)新建、擴(kuò)建和改建工程中單套裝置或全廠(chǎng)的蒸汽均衡計(jì)算。因?yàn)閲?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，目前的蒸汽均衡主要以利用計(jì)算機(jī)軟件輔以手工計(jì)算為主，所以本導(dǎo)則主要用于指導(dǎo)以這類(lèi)方式進(jìn)行蒸汽均衡計(jì)算，同時(shí)，也能夠指導(dǎo)相應(yīng)的計(jì)算機(jī)軟件開(kāi)發(fā)。對(duì)于燃?xì)?蒸汽結(jié)合循環(huán)，因?yàn)楸竟镜墓こ探?jīng)驗(yàn)尚不豐富，所以本導(dǎo)則暫不波及燃?xì)?蒸汽結(jié)合循環(huán)。本導(dǎo)則有待于在此后的工程實(shí)踐中進(jìn)一步增補(bǔ)、完美。1.3術(shù)語(yǔ)、符號(hào)蒸汽系統(tǒng)(SteamSy

2、stem)蒸汽均衡(SteamBalance)優(yōu)化(Optimization)能耗(Energy-consumption)蒸汽用戶(hù)(SteamUser)符號(hào)主要符號(hào)Ne汽輪機(jī)輸出軸功率，kWFst汽輪機(jī)進(jìn)口蒸汽流量，kg/sHt蒸汽等熵焓降，kJ/kgHst蒸汽實(shí)質(zhì)有效焓降，kJ/kgHc冷凝器焓降，kJ/kgQc冷凝器熱負(fù)荷，kWi汽輪機(jī)相對(duì)內(nèi)效率，%m汽輪機(jī)機(jī)械效率，%腳標(biāo)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水蒸汽均衡表/圖的繪制2.1一般蒸汽系統(tǒng)的組成石油化工廠(chǎng)的生產(chǎn)工藝在熱能利用方面有以下特色：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)；需要不一樣樣級(jí)的蒸汽來(lái)

3、加(伴)熱和作為生產(chǎn)原料；能夠回收大批余熱，用以產(chǎn)生副產(chǎn)蒸汽或加熱給水；能夠回收大批的蒸汽冷凝水；一些大型石油化工廠(chǎng)還設(shè)有自備電站，知足裝置部分用電。石油化工廠(chǎng)的蒸汽系一致般包含以下零件：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(hù)、放空消音器等。在進(jìn)行蒸汽均衡計(jì)算時(shí)，因?yàn)榱?xí)慣不一樣，一般采納蒸汽均衡表或許蒸汽均衡圖，將蒸汽系統(tǒng)中的各零件表示出來(lái)。蒸汽均衡表在蒸汽均衡表中，依據(jù)不一樣蒸汽等級(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)、用汽量一定相等。常用的蒸汽均衡表格式為第7章附錄中表7-1。該表只列出了一種等級(jí)蒸汽的產(chǎn)/用汽狀況，對(duì)于不一樣樣級(jí)蒸

4、汽，應(yīng)列出不一樣表格。蒸汽均衡圖在蒸汽均衡圖中，需按蒸汽等級(jí)畫(huà)出各級(jí)蒸汽母管，再依據(jù)蒸汽系統(tǒng)中的各主要零件所產(chǎn)生或耗費(fèi)的蒸汽參數(shù)，在相應(yīng)的蒸汽母管下畫(huà)出這些主要零件，而后經(jīng)過(guò)計(jì)算調(diào)整，使各級(jí)蒸汽母管的出入蒸汽量相等。常有的蒸汽均衡圖可參照第7章附錄中蒸汽均衡計(jì)算實(shí)例。蒸汽均衡表和蒸汽均衡圖的差別蒸汽均衡表對(duì)于各零件的產(chǎn)、供汽的均衡狀況比較直觀，蒸汽均衡圖則有益于蒸汽系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、運(yùn)行及管理人員對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的不一樣工況的安全性、穩(wěn)固性、靠譜性進(jìn)行剖析，并在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采納相應(yīng)的舉措，或在生產(chǎn)中進(jìn)行適合的調(diào)動(dòng)，以保證整個(gè)蒸汽系統(tǒng)安全、穩(wěn)固、連續(xù)的運(yùn)行。本公司一般采納蒸汽均衡圖，本導(dǎo)則也主要指采納蒸汽均衡

5、圖的方式進(jìn)行蒸汽均衡計(jì)算。蒸汽系統(tǒng)中主要零件的數(shù)學(xué)模型汽輪機(jī)汽輪機(jī)是驅(qū)動(dòng)機(jī)泵和將各級(jí)蒸汽母管互相連結(jié)起來(lái)，實(shí)現(xiàn)各蒸汽母管之間能量梯級(jí)利用的重要零件。石油化工廠(chǎng)中采納的汽輪機(jī)的種類(lèi)許多，依據(jù)型式不一樣，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，此外還有三抽汽冷凝式、抽汽注汽式；依據(jù)用途不一樣，汽輪機(jī)可分為驅(qū)動(dòng)工藝設(shè)備和驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)兩種。對(duì)于驅(qū)動(dòng)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)則不給定汽輪機(jī)的功率，而是依據(jù)蒸汽均衡狀況，依據(jù)“以汽定電”的原則，最后計(jì)算出發(fā)電機(jī)的功率。在進(jìn)行蒸汽均衡計(jì)算時(shí)，假如沒(méi)有汽輪機(jī)的性能曲線(xiàn)，按下

6、述模型計(jì)算；假如有汽輪機(jī)的性能曲線(xiàn)，則能夠直接在曲線(xiàn)上確立汽輪機(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)模型以下(以驅(qū)動(dòng)用的汽輪機(jī)為例)。背壓式汽輪機(jī)對(duì)于背壓式汽輪機(jī)，其計(jì)算公式為：Ne=FstHtim(3.1.1-1)i=Hst/Ht(3.1.1-2)FstNe圖3-1背壓式汽輪機(jī)計(jì)算表示圖計(jì)算過(guò)程：給定汽輪機(jī)輸出功率Ne、相對(duì)內(nèi)效率i、機(jī)械效率m和蒸汽出進(jìn)口參數(shù)，調(diào)整汽輪機(jī)進(jìn)口蒸汽流量Fst，使其功率Ne知足工藝要求。冷凝式汽輪機(jī)對(duì)于冷凝式汽輪機(jī)，其計(jì)算公式為：Fst冷凝器Ne圖3-2冷凝式汽輪機(jī)計(jì)算表示圖Ne=FstHtim(3.1.2-1)Qc=FstHc(3.

7、1.2-2)i=Hst/Ht(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m、蒸汽進(jìn)口和冷凝器出口參數(shù)，調(diào)整汽輪機(jī)進(jìn)口蒸汽流量Fst，使其功率Ne知足工藝要求，再進(jìn)一步計(jì)算冷凝器熱負(fù)荷Qc。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：Ne=FsteHteieme+FstbHtbibmbFst=Fste+Fstbie=Hste/Hteib=Hstb/HtbFstNeFsteFstb(3.1.3-1)(3.1.3-2)(3.1.3-3)(3.1.3-4)圖3-3抽汽背壓式汽輪機(jī)計(jì)算表示圖計(jì)算過(guò)程：給定汽輪機(jī)輸出功率Ne、相對(duì)內(nèi)效率ie和ib、機(jī)械效率me和mb、

8、蒸汽進(jìn)口、抽汽口、排汽口參數(shù)，依據(jù)蒸汽均衡狀況，確立抽汽量Fste，調(diào)整汽輪機(jī)進(jìn)口蒸汽流量Fst，使其功率Ne知足工藝要求。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=FsteHteieme+FstcHtcicmc(3.1.4-1)Fst=Fste+Fstc(3.1.4-2)Qc=FstcHc(3.1.4-3)ie=Hste/Hte(3.1.4-4)ic=Hstc/Htc(3.1.4-5)FstNeFsteFstc冷凝器圖3-4抽汽冷凝式汽輪機(jī)計(jì)算表示圖計(jì)算過(guò)程：給定汽輪機(jī)輸出功率Ne、相對(duì)內(nèi)效率ie和ic、機(jī)械效率me和mc、蒸汽進(jìn)口、抽汽口、冷凝器出口參數(shù)，依據(jù)蒸汽均衡狀況，

9、確立抽汽量Fste，調(diào)整汽輪機(jī)進(jìn)口蒸汽流量Fst，使其功率Ne知足工藝要求。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：Ne=Fste1Hte1ie1me1+Fste2Hte2ie2me2+FstbHtbibmb(3.1.5-1)Fst=Fste1+Fste2+Fstb(3.1.5-2)ie1=Hste1/Hte1(3.1.5-3)ie2=Hste2/Hte2(3.1.5-4)ib=Hstb/Htb(3.1.5-5)FstNeFste1Fste2Fstb圖3-5雙抽汽背壓式汽輪機(jī)計(jì)算表示圖計(jì)算過(guò)程：給定汽輪機(jī)輸出功率Ne、相對(duì)內(nèi)效率ie1、ie2和ib、機(jī)械效率me1、me2和mb

10、、蒸汽進(jìn)口、兩級(jí)抽汽口、出口參數(shù)，依據(jù)蒸汽平衡狀況，確立抽汽量Fste1和Fste2，調(diào)整汽輪機(jī)進(jìn)口蒸汽流量Fst，使其功率Ne滿(mǎn)足工藝要求。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=Fste1Hte1ie1me1+Fste2Hte2ie2me2+FstcHtcicmc(3.1.6-1)Fst=Fste1+Fste2+Fstc(3.1.6-2)Qc=FstcHc(3.1.6-3)ie1=Hste1/Hte1(3.1.6-4)ie2=Hste2/Hte2(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、ie2和ic、

11、機(jī)械效率me1、me2和mc、蒸汽進(jìn)口、兩級(jí)抽汽口、出口參數(shù)，依據(jù)蒸汽均衡狀況，確立抽汽量Fste1和Fste2，調(diào)整汽輪機(jī)進(jìn)口蒸汽流量Fst，使其功率Ne知足工藝要求。并計(jì)算冷凝器熱負(fù)荷Qc。FstNeFste1FstcFste2冷凝器圖3-6雙抽汽冷凝式汽輪機(jī)計(jì)算表示圖廢熱鍋爐廢熱鍋爐用于回竣工藝余熱，接收鍋爐給水，產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽，并入蒸汽管網(wǎng)。對(duì)于一種操作工況，廢熱鍋爐的產(chǎn)汽量是必定的，所以，在做相應(yīng)工況的蒸汽均衡計(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)備，能夠依據(jù)需要改變蒸汽產(chǎn)量，此時(shí)的蒸汽均衡，就要與工藝專(zhuān)業(yè)互相配合，共同達(dá)成計(jì)算

12、。鍋爐石油化工廠(chǎng)中，鍋爐的主要作用有三點(diǎn)：一是在廢熱鍋爐的產(chǎn)汽量不足以供化工裝置時(shí)，鍋爐作為增補(bǔ)汽源；二是在化工裝置開(kāi)、泊車(chē)過(guò)程中，廢熱鍋爐不可以知足蒸汽需求，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(chǎng)供給所需的電力。所以，在石油化工廠(chǎng)中，鍋爐往常被稱(chēng)為協(xié)助鍋爐或動(dòng)工鍋爐。在進(jìn)行蒸汽均衡計(jì)算時(shí)，依據(jù)蒸汽需求，調(diào)整鍋爐產(chǎn)汽量，同時(shí)相應(yīng)調(diào)整鍋爐給水量和排污量。除氧器石油化工廠(chǎng)中，除氧器擁有以下特色：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，除氧器一般采納壓力除氧；往?；ぱb置能夠回收一部分溫度較高、比較潔凈的蒸汽冷凝水，直接進(jìn)入除氧器，因此所采納的除

13、氧器一般為部分補(bǔ)給水式。有時(shí)化工裝置可能還有少許低壓蒸汽Fs1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+(F1+F2+Fi)+Fs1=Fv+Fout(3.4.3-1)HdFd+HsFs+(H1F1+H2F2+HiFi)+Hs1Fs1=HvFv+HoutFout(3.4.3-2)FvFdF1Fs1F2FsFiFout圖3-7除氧器計(jì)算表示圖計(jì)算過(guò)程：給定除氧器進(jìn)口、出口物料參數(shù)(壓力、溫度)、以及出口流量Fout，調(diào)整除氧器進(jìn)口水量Fd和加熱蒸汽量Fs，使上述雙方程均衡。閃蒸罐石油化工廠(chǎng)中常常有溫度較高的水(如鍋爐、廢熱鍋爐的連續(xù)排污、工藝?yán)淠?，為了回收其熱量，

14、便于用泵輸送，往常將其送到閃蒸罐，閃蒸的二次蒸汽回蒸汽管網(wǎng)，或許放空。閃蒸罐的計(jì)算公式為：Ff=Fv+FoutHfFf=HvFv+HoutFoutFvFfFout圖3-8閃蒸罐計(jì)算表示圖計(jì)算過(guò)程：給定閃蒸罐進(jìn)口、出口物料參數(shù)(壓力、溫度)、以及進(jìn)口流量Ff，按上述雙方程求得閃蒸罐的二次蒸汽量Fv和閃蒸后的水量Fout。減溫減壓器為了保證上司蒸汽母管的壓力不超出限制值，或許知足下級(jí)蒸汽母管的壓力，或許工藝要求的蒸汽參數(shù)與母管的參數(shù)不一致，或許作為有抽汽或許背壓式汽輪機(jī)事故狀況的備用設(shè)備，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)算表示圖Fsin+

15、Fwin=FsoutHsinFsin+HwinFwin=HoutFout計(jì)算過(guò)程：依據(jù)工藝要求，或許下游蒸汽管網(wǎng)溫度和壓力，確立減溫減壓器出口參數(shù)和流量Fsout，調(diào)整減溫減壓器進(jìn)口鍋爐給水流量Fwin，按上述雙方程求得減溫減壓器進(jìn)口的蒸汽流量Fsin。蒸汽母管在蒸汽系統(tǒng)中，依據(jù)參數(shù)的不一樣，分為不一樣樣級(jí)的蒸汽母管。在石油化工廠(chǎng)中，往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：固然進(jìn)入蒸汽母管的蒸汽參數(shù)可能不盡同樣，但在蒸汽均衡計(jì)算過(guò)程中，能夠簡(jiǎn)單地以為：全部出入同一級(jí)蒸汽母管的蒸汽參數(shù)同樣，這樣，對(duì)于蒸汽母管，只要保證進(jìn)、出蒸汽母管的流量相等即可。蒸汽負(fù)荷及部分系數(shù)確實(shí)定對(duì)于工

16、藝連續(xù)用汽負(fù)荷，依據(jù)工藝條件，一般取其正常用汽量。對(duì)于工藝連續(xù)用汽負(fù)荷，假如工藝提出最大用汽量，而且不一樣時(shí)出現(xiàn)，則取最大用汽量的70%；若同時(shí)出現(xiàn)，計(jì)算時(shí)采納正常用汽量，計(jì)算完成，再根據(jù)最大用汽量，核算系統(tǒng)能力。對(duì)于工藝中斷用汽負(fù)荷，依據(jù)工藝提出的間隔時(shí)間長(zhǎng)短，間隔時(shí)間較長(zhǎng)的，能夠不考慮，間隔時(shí)間較短的，能夠按用汽量的30-50%考慮。對(duì)于冬天采暖負(fù)荷，一般由暖通專(zhuān)業(yè)提出用汽負(fù)荷，假如暖通專(zhuān)業(yè)沒(méi)法提出，則可依據(jù)化工廠(chǎng)采暖面積估量，采暖負(fù)荷按70-110W/m2計(jì)算。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%考慮。蒸汽系統(tǒng)的損失主要表此刻各級(jí)蒸汽母管的均衡上，一般取母管總負(fù)荷的

17、%，對(duì)于母管總負(fù)荷較大、參數(shù)較高的系統(tǒng)，取較小值。除氧器的蒸汽放空量按考慮，容量大的取較大值。對(duì)于石油化工廠(chǎng)中參數(shù)較高的廢熱鍋爐和高壓鍋爐，其排污率按%考慮，參數(shù)較低的，按2-5%考慮；如有工藝條件或鍋爐廠(chǎng)資料，則按其選用排污率。對(duì)于新建的化工廠(chǎng)或裝置，在蒸汽均衡計(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(chǎng)或裝置，即便各級(jí)母管能夠均衡，也應(yīng)試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。在計(jì)算蒸汽均衡時(shí)，一般還沒(méi)有汽輪體制造廠(chǎng)的詳細(xì)資料，其相對(duì)內(nèi)效率可按表4-1選用。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)

18、功率(kW)均勻內(nèi)效率(%)功率(kW)均勻內(nèi)效率(%)10-15030-4910-15030-51151-75050-65151-75052-66751-350066-75751-350067-753501-2000076-793501-2000076-80汽輪機(jī)的機(jī)械效率可按表4-2選用，假如有調(diào)速齒輪箱，還應(yīng)計(jì)及變速效率，一般取。汽輪機(jī)機(jī)械效率與軸功率的關(guān)系表4-2序號(hào)軸功率(kW)機(jī)械效率(%)125000在沒(méi)有汽輪機(jī)廠(chǎng)家的資料以前，冷凝式汽輪機(jī)的排汽干度一般按考慮。為了保證汽輪機(jī)的末段冷卻和防備汽輪機(jī)喘振，全部汽輪機(jī)的背壓排汽量或許冷凝量均有一個(gè)最小值，在沒(méi)有汽輪機(jī)廠(chǎng)家的資料以前，固

19、然冷凝量越小，系統(tǒng)的能耗越低，但一般一定保證汽輪機(jī)的背壓排汽量或許冷凝量不小于汽輪機(jī)進(jìn)汽量的10-12%。蒸汽均衡計(jì)算方法蒸汽均衡圖的初步制定在制定蒸汽均衡圖時(shí)，一定依據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)定和文件要求。蒸汽均衡圖中應(yīng)表現(xiàn)的內(nèi)容和所作的準(zhǔn)備工作包含：確立蒸汽系統(tǒng)的級(jí)數(shù)，即確立系統(tǒng)中蒸汽母管的壓力等級(jí)數(shù)。確立蒸汽系統(tǒng)的初參數(shù)依據(jù)系統(tǒng)容量大小和用汽參數(shù)確立初參數(shù)。對(duì)于大系統(tǒng)，應(yīng)選用高參數(shù)，對(duì)于中小型系統(tǒng)，一般可采納次高壓、中壓或次中壓參數(shù)，特別需要時(shí)，也可選高參數(shù)。確立中間和末級(jí)母管的蒸汽參數(shù)，依據(jù)工藝用汽要求，在其同意的最低壓力基礎(chǔ)上，相應(yīng)增添管道阻力、調(diào)理閥阻力等，即為母管壓力。為此，需將各蒸汽用戶(hù)提出

20、的參數(shù)要求進(jìn)行必需的等級(jí)區(qū)分和歸類(lèi)。確立汽輪機(jī)在母管間的地點(diǎn)依據(jù)“以汽定電”的原則和安全要求，確立用汽輪機(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)理方便及化工裝置開(kāi)車(chē)前、泊車(chē)后的蒸汽合理利用，可安排適合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)母管之間，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)在蒸汽均衡計(jì)算過(guò)程中不停作出調(diào)整，最后達(dá)到全系統(tǒng)的均衡。此中調(diào)理要素主要依靠各級(jí)冷凝量的大小。確立減溫減壓器、放空閥、安全閥在各級(jí)母管間的設(shè)置，使系統(tǒng)擁有適應(yīng)開(kāi)、泊車(chē)及事故辦理、工況改動(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)安全運(yùn)行。

21、在開(kāi)發(fā)蒸汽均衡計(jì)算優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件時(shí)，減溫減壓器的流量應(yīng)當(dāng)設(shè)為自變量，由軟件自動(dòng)求解。將系統(tǒng)中可能回收的冷凝水，在有檢測(cè)和監(jiān)督系統(tǒng)的狀況下，予以回收。在系統(tǒng)中還應(yīng)表示出增補(bǔ)脫鹽水的根源和數(shù)目。副產(chǎn)蒸汽的參數(shù)、數(shù)目應(yīng)依據(jù)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根源則。所以，副產(chǎn)蒸汽的參數(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)人員共同磋商確立。依據(jù)工程規(guī)定的燃料品種和工藝生產(chǎn)的特別要求，初步選用鍋爐的型式及容量大小。蒸汽均衡計(jì)算步驟第一查出系統(tǒng)中各樣參數(shù)的蒸汽和水(包含增補(bǔ)脫鹽水、蒸汽冷凝水、鍋爐給水等)的焓值。依據(jù)第3章中的數(shù)學(xué)模型，對(duì)蒸汽系統(tǒng)中的各

22、零件進(jìn)行初步計(jì)算。對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)，依據(jù)從低壓到高壓的次序，逐級(jí)進(jìn)行均衡計(jì)算，第一需假設(shè)除氧器的用汽量，直至假設(shè)值與計(jì)算值十分靠近為止。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)是同樣的。對(duì)于比較大的系統(tǒng)，此計(jì)算過(guò)程迭代的次數(shù)可能會(huì)比許多，為了減少工作量，能夠?qū)⑿枰?jì)算確立的各變量設(shè)為未知數(shù)，按各零件的數(shù)學(xué)模型成立方程組，利用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)其求解。不一樣工況的蒸汽均衡蒸汽均衡計(jì)算的主要工況為使蒸汽系統(tǒng)擁有較大的靈巧性和適應(yīng)性，應(yīng)付生產(chǎn)系統(tǒng)可能出現(xiàn)的工況進(jìn)行驗(yàn)算。這類(lèi)可能出現(xiàn)的工況多達(dá)數(shù)十種。一般狀況，在項(xiàng)當(dāng)先期階段和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)階段，只做夏天和冬天正常工況兩種蒸汽均衡計(jì)算，在詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，按工藝條件

23、，需做兩到六種工況的蒸汽均衡計(jì)算。往常狀況下，下述工況若能知足均衡計(jì)算要求，系統(tǒng)就能長(zhǎng)周期正常運(yùn)行。開(kāi)車(chē)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)一定知足這一特定要求。正常生產(chǎn)工況往常是指設(shè)計(jì)工況，此時(shí)生產(chǎn)最理想，運(yùn)行時(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)作詳細(xì)計(jì)算。冬天生產(chǎn)工況此時(shí)系統(tǒng)生產(chǎn)能力最大。因?yàn)榇髿鉁囟群退疁鼐^低，帶冷凝的汽輪機(jī)功率增添，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添。蒸汽系統(tǒng)在此種工況下的負(fù)荷最大。夏天生產(chǎn)工況這類(lèi)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)仍是處于正常生產(chǎn)。正常泊車(chē)工況此時(shí)要保證系統(tǒng)能安全泊車(chē)及泊車(chē)后的保護(hù)，工廠(chǎng)

24、和生活區(qū)的采暖、居民生活用汽一定保證。事故狀況下的各樣工況主要化工裝置低負(fù)荷運(yùn)行。汽輪機(jī)及其驅(qū)動(dòng)的工藝設(shè)備跳車(chē)。電源中止，要能使系統(tǒng)安全泊車(chē)。當(dāng)石油化工廠(chǎng)中的協(xié)助裝置忽然泊車(chē)時(shí)，蒸汽系統(tǒng)應(yīng)能采納措施，保持主裝置的正常生產(chǎn)、減負(fù)荷或安全泊車(chē)。6.2蒸汽均衡系統(tǒng)的優(yōu)化蒸汽均衡系統(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)投資的主要要素是鍋爐和汽輪機(jī)的選型，而影響能量利用率的要素則為汽輪機(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)在降低投資的基礎(chǔ)上，使各樣工況下減溫減壓蒸汽量和蒸汽放空量達(dá)到最小值，進(jìn)而降低化工裝置的能耗。附錄7.1常用的蒸汽均衡表格式見(jiàn)表7-1。蒸汽均衡表表

25、7-1蒸汽參數(shù)：產(chǎn)/用汽壓力設(shè)備名稱(chēng)(MPa(G)流量(t/h)溫度()備注產(chǎn)汽合計(jì)用汽合計(jì)7.2典型程序簡(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(chǎng)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)達(dá)成的。在檢查國(guó)內(nèi)外大型石油化工廠(chǎng)蒸汽系統(tǒng)組成的基礎(chǔ)上，依據(jù)系統(tǒng)中可能采用的各樣零件和不一樣組成概括出通用的蒸汽系統(tǒng)，接著成立各樣零件的數(shù)學(xué)模型，采納了一種求解有拘束非線(xiàn)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(DSFD法)，并對(duì)它進(jìn)行了改良，以減少尋優(yōu)次數(shù)和時(shí)間，最后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

26、功能為：通用的、能自動(dòng)建模的軟件，合用于蒸汽母管級(jí)數(shù)為2-5級(jí)的、各樣零件和各樣組合方式的大中型乙烯廠(chǎng)和合成氨廠(chǎng)等的蒸汽系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在已知生產(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，經(jīng)過(guò)軟件運(yùn)算可獲得系統(tǒng)在綜合能耗最低的狀況下的最正確參數(shù)配合，也可用于蒸汽系統(tǒng)非優(yōu)化的均衡計(jì)算。擁有蒸汽系統(tǒng)圖形顯示和連機(jī)輸出最優(yōu)結(jié)果的功能，便于剖析。生產(chǎn)過(guò)程的工況變化，致使對(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)算可獲得變工況下蒸汽系統(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)觀察蒸汽系統(tǒng)對(duì)變工況的適應(yīng)能力，在工廠(chǎng)運(yùn)行時(shí)可對(duì)蒸汽系統(tǒng)的最優(yōu)調(diào)動(dòng)作出指導(dǎo)。

27、在進(jìn)行蒸汽系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，能夠選定多個(gè)方案，分別用該軟件計(jì)算得到各自的優(yōu)化結(jié)果，并對(duì)其進(jìn)行剖析，以幫助確立最正確的蒸汽系統(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%；在另一工程中，對(duì)外商供給的蒸汽均衡進(jìn)行了核算，結(jié)果基本與外商一致?？墒?，因?yàn)樵撥浖嬖谝恍┤秉c(diǎn)，當(dāng)前尚不可以推行使用。7.3蒸汽均衡計(jì)算實(shí)例以中原乙烯改造工程冬天蒸汽均衡為例。為了方便計(jì)算，在計(jì)算過(guò)程中，一些單位仍采納工程單位制，如流量單位為t/h，焓值單位為kcal/kg，功率則為kW。在此后的工程計(jì)算中，應(yīng)采納法定計(jì)量單位。依據(jù)工藝提出的蒸汽耗費(fèi)及冷凝水回收狀況，畫(huà)出蒸汽均衡圖，見(jiàn)圖7-1。在蒸汽均衡圖標(biāo)出已知的蒸汽及冷凝水流量，對(duì)需要經(jīng)過(guò)計(jì)算才能確立的流量設(shè)定未知數(shù)X1到X9，依據(jù)蒸汽及冷凝水的條件，計(jì)算各級(jí)蒸汽及冷凝水的焓值。因?yàn)樵摴こ桃延蠩-GT201的性能曲線(xiàn)，在考慮原有冷凝器還能知足改造后工況的狀況下，先按性能曲線(xiàn)確立E-GT201的進(jìn)汽及抽汽量。再依據(jù)減溫減壓的數(shù)學(xué)模型，確立由SS至HS之間的減溫減壓量。依據(jù)