合成氨裝置鍋爐給水泵節(jié)能改造

合成氨裝置鍋爐給水泵節(jié)能改造譚勇（貴州赤天化集團公司，貴州赤水，564707）1設(shè)備現(xiàn)狀貴州赤天化集團公司合成氨系統(tǒng)設(shè)有2臺鍋爐給水泵（104-J/JA），均系美國PACIFIC公司生產(chǎn)的多級臥式側(cè)面單吸式離心泵，其中J泵由1臺曰常生產(chǎn)中，J泵常開，JA泵作備用泵使用，泵和蒸汽輪機的主要性能參數(shù)如表1所示。

　　表1 104-J/JA機組性能參數(shù)表項目入口壓力MPa出口壓力MPa設(shè)計流量m3°h1正常流量m3°h1蒸汽耗量tDh1正常蒸汽耗量/額定功率kW正常功率設(shè)計功率kW夕卜鍋爐給水泵驅(qū)動機改用電動機后電動才287850//www.cnki.netbookmark2 2臺鍋爐給水泵整套設(shè)備隨主體生產(chǎn)裝置一同引進，目前已投用20余年，轉(zhuǎn)動設(shè)備固有特性一機械磨損以及多次解體拆裝損傷，使設(shè)備完好程度下降，故障逐年增加。特別是驅(qū)動蒸汽輪機效率較低，蒸汽耗量較高，生產(chǎn)運行成本居高不下。隨著企業(yè)節(jié)能降耗工作的開展和深入，這個矛盾顯得尤為突出。目前，國家工業(yè)供電情況大為好轉(zhuǎn)，平均電價已低至0.28元/kWh，而天然氣價格則漲至0.65元/m3，并且天然氣近年內(nèi)很可能還要漲價，兩項比較，電能相對便宜。鍋爐給水泵驅(qū)動機是繼續(xù)使用蒸汽輪機還是改用電動機，有必要對其經(jīng)濟效益進行深入細致的研究。

　　2改造的可行性考慮在斷電時能保證生產(chǎn)裝置安全運行的目的，因此2臺鍋爐給水泵至少應(yīng)保留1臺蒸汽輪機。節(jié)能改造的目標(biāo)是將另1臺泵由蒸汽輪機驅(qū)動改為電動機驅(qū)動（簡稱鍋爐給水泵“汽改電”節(jié)能改造），并作為常開泵使用，以實現(xiàn)節(jié)能降耗。

　　鍋爐給水泵“汽改電”，從技術(shù)角度分析難度不大，主要難題在于設(shè)備改造投用后的生產(chǎn)安全問題。貴州赤水屬于雷雨多發(fā)地區(qū)，每年夏季常因雷雨發(fā)生晃電現(xiàn)象，在此情況下，電動機會因晃電跳車而對生產(chǎn)正常運行造成直接重大威脅。另自身沒有調(diào)速功能，在倒泵過程中，電動機啟動對電力網(wǎng)沖擊較大，而且可能會引起工藝波動及管道振動，給工藝操作和調(diào)整帶來不便。

　　為確保設(shè)備安全正常運行，必須對設(shè)備充分動用和配置各種先進監(jiān)控技術(shù)、儀器、新型設(shè)備。首先，將電動機運行狀態(tài)、設(shè)備故障報警、潤滑油壓力等參數(shù)引入總控DCS系統(tǒng)，將電動機和泵的軸承溫度、定子線圈溫度、油溫采用數(shù)字式溫度指示儀準確直觀顯示，使操作人員在最短的時間內(nèi)判明設(shè)備運轉(zhuǎn)狀況，以便迅速處理故障。其次，先進成熟的電動機變頻調(diào)速控制技術(shù)可以很好地解決電動機啟動對電網(wǎng)和工藝造成的不利影響，在工業(yè)生產(chǎn)上已得到廣泛的應(yīng)用，其最大的優(yōu)點在于：可以按工藝要求整定電動機啟動速率曲線，啟動電流小，減小甚至消除電動機啟動瞬間對電網(wǎng)和工藝造成的沖擊；同時對設(shè)備負荷調(diào)整更為方便快捷和準確，不用到現(xiàn)場調(diào)節(jié)泵出口閥門開度，只需在總控DCS上調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)速即可，比普通定速電動機可節(jié)能5%以上，但產(chǎn)品價格高達200余萬元。此外，還可以采用機械變頻的方式，即利用在工業(yè)上得到成功應(yīng)用的機械式液力團有限責(zé)任公司機械動力處從事設(shè)備管理工作，目前就讀于西南偶合器在電動機和泵之間實現(xiàn)無級調(diào)速。最后，應(yīng)對操作人員嚴格培訓(xùn)教育，強化安全意識，加強巡檢，提高事故處理能力；要定時、定期、定點對設(shè)備進行振動測試監(jiān)控，做好設(shè)備預(yù)知維修工作，嚴格按照設(shè)備使用規(guī)范進行維護，保證設(shè)備運轉(zhuǎn)正常。綜合來看，改造的安全問題是能夠通過以上多方面措施得以解決的。

　　3經(jīng)濟效益分析由于設(shè)備年均檢修費用、備件消耗等費用與運行費用相比，可以忽略不計，所以104J*汽改電“改造的經(jīng)濟效益主要從設(shè)備運行費用方面來核算評定。由于日常生產(chǎn)中104-JT為常開、104-JAT備用，為準確評估節(jié)能改造的經(jīng)濟效益，因此蒸汽輪機的年均運行費用應(yīng)根據(jù)104-JT的性能參數(shù)來核算。

　　現(xiàn)用蒸汽輪機年均運行費用從表1可知，104-JT蒸汽輪機的正常蒸汽耗量為9.5t/h，每生產(chǎn)1t中壓蒸汽需耗天然氣85m3左右，設(shè)備年均運行時間按低限8000h計算其年均運行費用419.9萬元。

　　改用電動機驅(qū)動的年均運行費用按改造設(shè)想，104J*汽改電“節(jié)能改造實施后，電動機驅(qū)動的泵將常開，而蒸汽輪機驅(qū)動的泵為備用泵。根據(jù)J泵蒸汽輪機的設(shè)計功率1251kW，為新電動泵選配安全系數(shù)1. 1的電動機，則需配置輸出功率為1400kW的電動機。目前工業(yè)用電平均電價為0. 28元/kWh，按電動機平均運行負荷系數(shù)0.9計算，其年均運行費用為以上測算結(jié)果顯示，鍋爐給水泵104J*汽改電”項目實施后，可年均降低生產(chǎn)運行成本140萬元，經(jīng)濟效益非常可觀。對于節(jié)約天然氣消耗，降低生產(chǎn)成本必將起到積極的促進作用。

　　4改造方案根據(jù)以上情況，決定實施鍋爐給水泵104J，驅(qū)動機由蒸汽輪機改為電動機的“汽改電”節(jié)能改造。自合成氨裝置投產(chǎn)以來，104-JA作為備用泵幾乎從未長時間投入生產(chǎn)運行，設(shè)備的基本情況較好、完好程度較高，可繼續(xù)使用；另外，鍋爐給水泵運行好壞關(guān)系到整個生產(chǎn)裝置的安全生產(chǎn)，必須確保改造后機組正常運行的可靠性。故提出2種改造方案。

　　保留現(xiàn)用鍋爐給水泵104JA另配置1臺功率匹配的全封閉型電動機作為驅(qū)動機；由于電動機額定轉(zhuǎn)速小于泵的額定轉(zhuǎn)速，因而在電動機與泵之間需加裝1臺增速箱使泵增速運行達到工藝參數(shù)要求，整套設(shè)備配置簡圖見。

　　方案1設(shè)備配置簡圖此方案無需更換泵，泵的進、出口工藝管路也不改動，只需增設(shè)齒輪增速箱及附屬油泵、油冷器，可節(jié)約一定設(shè)備購置費及安裝材料費用。同時，整個節(jié)能技術(shù)改造的工程量較小。

　　方案2為更大程度提高鍋爐給水泵“汽改電”節(jié)能技術(shù)改造后設(shè)備安全運行的可靠性，根據(jù)工藝參數(shù)的要求，新增1套全新電動泵機組，整套設(shè)備包括電動機、液力偶合器、高壓鍋爐給水泵，整套設(shè)備配置簡圖見。

　　方案2新增加了一套設(shè)備，實現(xiàn)了設(shè)備更新，而且可以實現(xiàn)電動機零負載啟動以及調(diào)速運行，大大提高了鍋爐給水泵運行的安全性和可靠性。

　　相應(yīng)設(shè)備購置費以及安裝材料費用較方案1有所增加，而且整個節(jié)能改造的工程量相應(yīng)增大。

　　5改造效果以上2種節(jié)能改造方案，各有優(yōu)點。經(jīng)過仔開究比較和綜合論證評定，采納了方案22002年1月，合成鍋爐給水泵“汽改電”節(jié)能技術(shù)改造結(jié)束，新增電動泵機組，104-JB，至9月已正常運行9個多月時間（編者注）。與以往采用蒸汽輪機相比，鍋爐給水泵實際降低設(shè)備運行成本50余萬元，如此一年即可創(chuàng)造150萬元以上的經(jīng)濟效益，節(jié)能降耗效果十分明顯