凈化系統(tǒng)溶液壓差發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用小結(jié)

孫西英，朱 敏

(兗礦國泰化工有限公司，山東滕州 277527)

1 概述

NHD 作為溶劑進(jìn)行氣體凈化技術(shù)廣泛應(yīng)用于化工企業(yè)，在溶液能量回收與利用方面，普遍設(shè)計了富液膨脹透平機(jī)，用于拖動貧液泵節(jié)約電耗。在實際生產(chǎn)過程中，由于富液壓力不穩(wěn)及泵本身問題，富液通過自調(diào)閥減壓，閥前后壓差大，造成溶液系統(tǒng)不能穩(wěn)定運行，溶液壓差能量不能有效回收。如何在保證NHD 脫硫、脫碳系統(tǒng)穩(wěn)定運行的前提下對NHD 溶液的靜壓能回收利用，設(shè)計節(jié)能環(huán)保的先進(jìn)工藝和設(shè)備，是不斷創(chuàng)新發(fā)展的需求。

2 能量回收技術(shù)方案的確定

通過對相關(guān)技術(shù)考察，確定由高壓溶液推動透平帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電的方案，將靜壓能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?/p>

2.1 水力透平機(jī)組配置形式

水力透平機(jī)組配置方式的優(yōu)點是透平獨立設(shè)置，直接將水力透平的旋轉(zhuǎn)機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，便于輸送，便于布置管路，與工作機(jī)互不影響，對系統(tǒng)性能參數(shù)適應(yīng)性強(qiáng);機(jī)組占地面積小。它是利用系統(tǒng)中穩(wěn)定的壓力能通過水力透平葉輪轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，再由透平機(jī)主軸通過離合器將能量傳遞到發(fā)電機(jī)上，將旋轉(zhuǎn)機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能以實現(xiàn)系統(tǒng)余能的回收;把水力發(fā)電站的工作原理靈活應(yīng)用在脫硫、脫碳環(huán)節(jié)，與原泵組分別設(shè)置，杜絕了水力透平機(jī)影響泵組運行的可能性。將水電發(fā)電原理應(yīng)用于工業(yè)節(jié)能當(dāng)中對企業(yè)小網(wǎng)并網(wǎng)發(fā)電，從而節(jié)約了對大電網(wǎng)的用電需求。

2.2 NHD 脫硫脫碳溶液能量回收工藝流程設(shè)計

出濃縮塔底的富液(約129 ℃、3.5 MPa)絕大部分經(jīng)脫硫水力透平回收靜壓能發(fā)電后并低壓電網(wǎng)，壓力降至約1. 2 MPa 后進(jìn)入脫硫高壓閃蒸槽(V3004)，另一小部分經(jīng)自調(diào)閥減壓后入脫硫高壓閃蒸槽(V3004)進(jìn)行降壓閃蒸，用自調(diào)閥微調(diào)濃縮塔液位。優(yōu)化后溶液流程如圖1 所示。

2.3 儀表技術(shù)方案的設(shè)計

根據(jù)脫硫脫碳溶液能量回收透平發(fā)電機(jī)組的工藝控制要求，該機(jī)組的自動控制系統(tǒng)由美國霍尼韋爾PKS 集散控制系統(tǒng)及儀表就地控制柜組成?，F(xiàn)場設(shè)計保留了原裝置上的兩臺調(diào)節(jié)閥，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了儀控設(shè)備控制方案的改造，取消了原調(diào)節(jié)閥上的電磁閥聯(lián)鎖控制，增加了一臺小口徑直通單座閥，并通過DCS 控制系統(tǒng)實現(xiàn)濃縮塔的液位分程控制。水力透平發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)的自動化，主要包括液位調(diào)節(jié)、事故保護(hù)及故障信號的自動化。其任務(wù)是借助自動化元件(或傳感器)和DCS 裝置組成一個不間斷進(jìn)行的操作程序，從而實現(xiàn)生產(chǎn)流程的新型自動化。如圖2 所示。

2.4 電氣技術(shù)方案的設(shè)計

由水力透平機(jī)做為原動機(jī)來拖動異步電機(jī)，當(dāng)異步電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時將該機(jī)組與市電并網(wǎng)，調(diào)節(jié)原動機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過異步電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速時該電機(jī)即由電動狀態(tài)變?yōu)榘l(fā)電狀態(tài)向電網(wǎng)輸送電能。

圖1 優(yōu)化后流程圖

圖2 儀表技術(shù)方案設(shè)計圖

機(jī)組保護(hù)設(shè)計主要由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速≤2980r/min解列、超速≥3 300 r/min 跳車，電機(jī)前后軸承溫度≥75 ℃跳車等。機(jī)組控制柜控制和保護(hù)水力透平異步發(fā)電機(jī)組與市電的并網(wǎng)，當(dāng)機(jī)組在運行過程中出現(xiàn)溫度過高、機(jī)組超速、機(jī)組轉(zhuǎn)速低、以及電機(jī)出現(xiàn)短路、過流和過壓、欠壓等故障時及時降機(jī)組與市電解列。

3 結(jié)束語

該機(jī)組2011 年3 月調(diào)試安裝后，使用效率高(測算為80%以上)，運行穩(wěn)定，噪音小。成功利用系統(tǒng)中穩(wěn)定的壓力能通過水力透平葉輪轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，再由透平機(jī)主軸通過離合器將能量傳遞到發(fā)電機(jī)上，實現(xiàn)系統(tǒng)余能的回收。機(jī)組的結(jié)構(gòu)形式均為臥式，泵殼為徑向剖分的雙蝸殼形式和中心線支承兩種形式;轉(zhuǎn)速為2 950 r/min，級數(shù)少，軸向、徑向尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，裝拆比較方便，不必拆裝進(jìn)出口管路、電機(jī)。該機(jī)組在2011 年3 月工程建成投產(chǎn)試車時一次開車成功，截止目前已平穩(wěn)運行20 000 h 無大修。