李汉华
摘要：文章对武汉石油化工厂高温烟气、瓦斯、蒸汽在生产过程中发生的放空现象进行了分析，提出了优化蒸汽系统的方案和具体措施
关键词：优化蒸汽系统；高温烟气；瓦斯；蒸汽；放空；原因分析；对策
中图分类号：X773文献标识码：B
我厂有四台一氧化碳锅炉，分设在两套催化装置中，是全厂的主力锅炉。本着“以汽定产”的原则，按蒸汽消耗量，采用锅炉“开三备一”的运行方式。但暴露出一些问题，即蒸汽系统平稳供汽存在较大难度，部分高温烟气、瓦斯、蒸汽在生产过程中发生放空现象。为此，采用优化蒸汽系统及其它相应措施，较好地解决了“三气”放空问题。
一、高温烟气、瓦斯、蒸汽放空原因分析
1．高温烟气放空原因分析
(1)催化装置实际烟气量较设计值约大41%。由于CO本身是一种不易燃烧的气体燃料，为了利用催化CO再生烟气，使其中含量约3％的CO燃尽，必须掺烧一定数量的高热值液体或气体燃料，因此，单台CO锅炉利用CO烟气量是有限的。原设计催化装置CO再生烟气量7.8万m3/h，由两台炉“吃”完，而实际上一套催化装置烟气总量已达约11万m3/h，高温烟气量较原设计CO锅炉时提高了约41%，增大了锅炉燃烧调节的难度。
(2)锅炉“开三备一”，一台炉长期处于备用状态，其燃用高温烟气的能力未被利用。根据“以汽定产”原则，只需开三台炉就能满足生产。由于每套催化装置的再生烟气必须由两台炉才能“吃”完，因此，实际运行中总有一套装置的30%~50%再生烟气被放空，造成很大浪费，而且含CO的烟气还污染了大气环境。
2．瓦斯放空原因分析
我厂瓦斯量取决于炼化装置的加工量和生产组织状况，瓦斯量是个变量，但总有约2000~6000m3/h的余量。
由于锅炉“开三备一”，备用炉5~6个瓦斯嘴未被利用，减少了2000m3/h左右的瓦斯燃用量，相当于损失1.7t/h的燃料油，造成很大的浪费。
3．蒸汽放空原因及蒸汽系统稳定性分析
我厂蒸汽放空存在季节性和间断性，其根源在于蒸汽系统缺少必要的调节手段。我厂中、低压蒸汽驱动的工业透平和生产耗汽量基本上是稳定的；而生活用汽量波动较大，一般情况下，生产、生活冬季耗汽量要比夏季多30~40t/h；因蒸汽系统中没有平衡手段，在夏季，常常发生1.0MPa蒸汽放空，不但浪费，而且噪声污染严重。
从蒸汽系统压力波动来看，若3.5MPa管网压力升高，调节办法有二，一是调减锅炉产汽量或开大减温减压器，此时1.0MPa管网压力会相应降低；二是在蒸汽用户用量未增加时将多余的蒸汽放空。若3.5MPa管网压力下降，可调增锅炉产汽量或关小减温减压器，此时，1.0MPa管网压力会相应提高，在蒸汽用户用量未增加时，也会出现多余的蒸汽被迫放空。若1.0MPa管网压力升高，首先关小减温减压器直至全关（同时，锅炉减负荷），若仍未能消除压力升高，只有通过放空手段调节。若1.0MPa管网压力下降，只有开大减温减压器，增加锅炉产汽量来调节。
总之，无论是3.5MPa还是1.0MPa管网压力的波动，均会影响工业背压式透平机组的平稳运行。故必须优化蒸汽系统，消灭蒸汽放空现象。
二、对策
1．四台炉并列运行
增开一台锅炉的目的在于“吃掉”被迫放空的高温烟气和瓦斯，其效果相当显著。
2．在1.0MPa蒸汽管网上增设一台凝汽式汽轮发电机组，吸收多余的蒸汽，并平衡1.0MPa蒸汽管网压力；在3.5MPa蒸汽管网上增设一台背压式汽轮发电机组，替代原系统中的减温减压器，并平衡3.5MPa蒸汽管网压力。余热发电机组概况见表1示。
表1余热发电机组概况
根据实际情况，我们认为锅炉和余热发电机组的运行方式必须以少烧油，多用烟气和瓦斯为原则，故余热发电机组不宜追求满负荷运行。
3．四台锅炉最大产汽量确定原则及生产组织原则
根据多年运行统计经验，在保障高温烟气和瓦斯技术参数的情况下，存在下述关系。
每台炉的高温烟气约产蒸汽17~20t/h；每个瓦斯火嘴约能产蒸汽5~6t/h；每个油嘴约能产蒸汽7~8t/h。
依上述关系，四台锅炉最大产汽量可有两种结果：(1)每台炉的六个燃烧器中，保留一个安全油嘴，其余五个均燃烧瓦斯，则最大产汽量为196~232t/h；(2)每台炉的六个燃烧器全部燃烧瓦斯，则最大产汽量为188~224t/h。
生产组原则：依瓦斯量充足与否采取不同的措施。
(1)瓦期量充足情况（瓦期压力＞0.3MPa）
当全厂用汽量小于锅炉最大产汽量时，为充分回收烟气和瓦斯能量，四台锅炉应按188~224t/h产汽量组织生产，在满足装置用汽后，多余蒸汽供给余热发电机组进行平衡。
(2)瓦斯量不充足情况（瓦斯压力＜0.3MPa）
为保证锅炉安全运行，每台炉均需保留一个安全油嘴，其余五个燃烧器依瓦斯参数的变化确定投用的数量，从而确定总产汽量，不能满足生产的部分则增加投油嘴。
四台锅炉总产汽量运行下限不能低于120t/h，否则，锅炉难以安全运行。
三、效果
上述方案措施实施后，取得了很好的节能和调节效果，彻底解决了高温CO烟气放空的问题，两套催化装置的CO烟气放空水封罐全部封上，烟气能量全部回收，约折合4~4.5t/h燃料油。相对三台炉而言，燃用瓦斯的能力提高了25%~30%，大大减少了放火炬的瓦斯量。从1999年及近些年观察火炬燃烧情况看，火炬较往年明地减小了。而且蒸汽系统负荷调节的余地大大拓展，便于平稳、可靠地供汽，彻底消除了蒸汽放空现象。因此，提高了我厂能源综合利用率，主要技术经济指标如表2所示。
表2主要技术经济指标
从表2可以看出：1999年与1998年相比，虽然蒸汽产量提高了18.46%，而燃料油却减少了23.08%，说明高温烟气和瓦斯的利用率大幅提高，分别提高29.3％和41.3%，同时自发电量同比也增加了41.28%。
四、经济效益及评价
经计算，1999年实施该方案的主要经济技术指标和由此带来的经济效益显著：净效益1823万元，工程总投资2290元，静态投资回收期1.26年。
解决高温烟气、瓦斯、蒸汽放空问题是一项系统工程，除了动力系统努力之外，更离不开精心操作，只有通过各环节和多专业的共同努力，才能为企业“降本增效”做出更大贡献。
参考文献：
发电厂热电联合生产及供热.北京：水利电力出版社，1988.
能源转换理论与应用.湖北：武汉测绘科技大学出版社，1995.