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

　　表1 104-J/JA機(jī)組性能參數(shù)表項(xiàng)目入口壓力MPa出口壓力MPa設(shè)計(jì)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(jì)功率kW夕卜鍋爐給水泵驅(qū)動(dòng)機(jī)改用電動(dòng)機(jī)后電動(dòng)才287850//www.cnki.netbookmark2 2臺(tái)鍋爐給水泵整套設(shè)備隨主體生產(chǎn)裝置一同引進(jìn)，目前已投用20余年，轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備固有特性一機(jī)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(dòng)蒸汽輪機(jī)效率較低，蒸汽耗量較高，生產(chǎn)運(yùn)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(gè)矛盾顯得尤為突出。目前，國(guó)家工業(yè)供電情況大為好轉(zhuǎn)，平均電價(jià)已低至0.28元/kWh，而天然氣價(jià)格則漲至0.65元/m3，并且天然氣近年內(nèi)很可能還要漲價(jià)，兩項(xiàng)比較，電能相對(duì)便宜。鍋爐給水泵驅(qū)動(dòng)機(jī)是繼續(xù)使用蒸汽輪機(jī)還是改用電動(dòng)機(jī)，有必要對(duì)其經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行深入細(xì)致的研究。

　　2改造的可行性考慮在斷電時(shí)能保證生產(chǎn)裝置安全運(yùn)行的目的，因此2臺(tái)鍋爐給水泵至少應(yīng)保留1臺(tái)蒸汽輪機(jī)。節(jié)能改造的目標(biāo)是將另1臺(tái)泵由蒸汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)改為電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)（簡(jiǎn)稱鍋爐給水泵“汽改電”節(jié)能改造），并作為常開泵使用，以實(shí)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(dòng)機(jī)會(huì)因晃電跳車而對(duì)生產(chǎn)正常運(yùn)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(dòng)機(jī)啟動(dòng)對(duì)電力網(wǎng)沖擊較大，而且可能會(huì)引起工藝波動(dòng)及管道振動(dòng)，給工藝操作和調(diào)整帶來不便。

　　為確保設(shè)備安全正常運(yùn)行，必須對(duì)設(shè)備充分動(dòng)用和配置各種先進(jìn)監(jiān)控技術(shù)、儀器、新型設(shè)備。首先，將電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、設(shè)備故障報(bào)警、潤(rùn)滑油壓力等參數(shù)引入總控DCS系統(tǒng)，將電動(dòng)機(jī)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(zhǔn)確直觀顯示，使操作人員在最短的時(shí)間內(nèi)判明設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，以便迅速處理故障。其次，先進(jìn)成熟的電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速控制技術(shù)可以很好地解決電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)對(duì)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(diǎn)在于：可以按工藝要求整定電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)速率曲線，啟動(dòng)電流小，減小甚至消除電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)瞬間對(duì)電網(wǎng)和工藝造成的沖擊；同時(shí)對(duì)設(shè)備負(fù)荷調(diào)整更為方便快捷和準(zhǔn)確，不用到現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)泵出口閥門開度，只需在總控DCS上調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速即可，比普通定速電動(dòng)機(jī)可節(jié)能5%以上，但產(chǎn)品價(jià)格高達(dá)200余萬元。此外，還可以采用機(jī)械變頻的方式，即利用在工業(yè)上得到成功應(yīng)用的機(jī)械式液力團(tuán)有限責(zé)任公司機(jī)械動(dòng)力處從事設(shè)備管理工作，目前就讀于西南偶合器在電動(dòng)機(jī)和泵之間實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。最后，應(yīng)對(duì)操作人員嚴(yán)格培訓(xùn)教育，強(qiáng)化安全意識(shí)，加強(qiáng)巡檢，提高事故處理能力；要定時(shí)、定期、定點(diǎn)對(duì)設(shè)備進(jìn)行振動(dòng)測(cè)試監(jiān)控，做好設(shè)備預(yù)知維修工作，嚴(yán)格按照設(shè)備使用規(guī)范進(jìn)行維護(hù)，保證設(shè)備運(yùn)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(jì)效益分析由于設(shè)備年均檢修費(fèi)用、備件消耗等費(fèi)用與運(yùn)行費(fèi)用相比，可以忽略不計(jì)，所以104J*汽改電“改造的經(jīng)濟(jì)效益主要從設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用方面來核算評(píng)定。由于日常生產(chǎn)中104-JT為常開、104-JAT備用，為準(zhǔn)確評(píng)估節(jié)能改造的經(jīng)濟(jì)效益，因此蒸汽輪機(jī)的年均運(yùn)行費(fèi)用應(yīng)根據(jù)104-JT的性能參數(shù)來核算。

　　現(xiàn)用蒸汽輪機(jī)年均運(yùn)行費(fèi)用從表1可知，104-JT蒸汽輪機(jī)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(yùn)行時(shí)間按低限8000h計(jì)算其年均運(yùn)行費(fèi)用419.9萬元。

　　改用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的年均運(yùn)行費(fèi)用按改造設(shè)想，104J*汽改電“節(jié)能改造實(shí)施后，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的泵將常開，而蒸汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的泵為備用泵。根據(jù)J泵蒸汽輪機(jī)的設(shè)計(jì)功率1251kW，為新電動(dòng)泵選配安全系數(shù)1. 1的電動(dòng)機(jī)，則需配置輸出功率為1400kW的電動(dòng)機(jī)。目前工業(yè)用電平均電價(jià)為0. 28元/kWh，按電動(dòng)機(jī)平均運(yùn)行負(fù)荷系數(shù)0.9計(jì)算，其年均運(yùn)行費(fèi)用為以上測(cè)算結(jié)果顯示，鍋爐給水泵104J*汽改電”項(xiàng)目實(shí)施后，可年均降低生產(chǎn)運(yùn)行成本140萬元，經(jīng)濟(jì)效益非�？捎^。對(duì)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(jìn)作用。

　　4改造方案根據(jù)以上情況，決定實(shí)施鍋爐給水泵104J，驅(qū)動(dòng)機(jī)由蒸汽輪機(jī)改為電動(dòng)機(jī)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(zhǎng)時(shí)間投入生產(chǎn)運(yùn)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(yùn)行好壞關(guān)系到整個(gè)生產(chǎn)裝置的安全生產(chǎn)，必須確保改造后機(jī)組正常運(yùn)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(tái)功率匹配的全封閉型電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)機(jī)；由于電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速小于泵的額定轉(zhuǎn)速，因而在電動(dòng)機(jī)與泵之間需加裝1臺(tái)增速箱使泵增速運(yùn)行達(dá)到工藝參數(shù)要求，整套設(shè)備配置簡(jiǎn)圖見。

　　方案1設(shè)備配置簡(jiǎn)圖此方案無需更換泵，泵的進(jìn)、出口工藝管路也不改動(dòng)，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(fèi)及安裝材料費(fèi)用。同時(shí)，整個(gè)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(yùn)行的可靠性，根據(jù)工藝參數(shù)的要求，新增1套全新電動(dòng)泵機(jī)組，整套設(shè)備包括電動(dòng)機(jī)、液力偶合器、高壓鍋爐給水泵，整套設(shè)備配置簡(jiǎn)圖見。

　　方案2新增加了一套設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備更新，而且可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)零負(fù)載啟動(dòng)以及調(diào)速運(yùn)行，大大提高了鍋爐給水泵運(yùn)行的安全性和可靠性。

　　相應(yīng)設(shè)備購置費(fèi)以及安裝材料費(fèi)用較方案1有所增加，而且整個(gè)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(diǎn)。經(jīng)過仔開究比較和綜合論證評(píng)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(dòng)泵機(jī)組，104-JB，至9月已正常運(yùn)行9個(gè)多月時(shí)間（編者注）。與以往采用蒸汽輪機(jī)相比，鍋爐給水泵實(shí)際降低設(shè)備運(yùn)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(jì)效益，節(jié)能降耗效果十分明顯。