合成氨装置锅炉给水泵节能改造

合成氨装置锅炉给水泵节能改造

　合成氨装置锅炉给水泵节能改造谭勇（贵州赤天化集团公司，贵州赤水，564707）1设备现状贵州赤天化集团公司合成氨系统设有2台锅炉给水泵（104-J/JA），均系美国PACIFIC公司生产的多级卧式侧面单吸式离心泵，其中J泵由1台曰常生产中，J泵常开，JA泵作备用泵使用，泵和蒸汽轮机的主要性能参数如表1所示。

　　表1 104-J/JA机组性能参数表项目入口压力MPa出口压力MPa设计流量m3°h1正常流量m3°h1蒸汽耗量tDh1正常蒸汽耗量/额定功率kW正常功率设计功率kW夕卜锅炉给水泵驱动机改用电动机后电动才287850//www.cnki.netbookmark2 2台锅炉给水泵整套设备随主体生产装置一同引进，目前已投用20余年，转动设备固有特性一机械磨损以及多次解体拆装损伤，使设备完好程度下降，故障逐年增加。特别是驱动蒸汽轮机效率较低，蒸汽耗量较高，生产运行成本居高不下。随着企业节能降耗工作的开展和深入，这个矛盾显得尤为突出。目前，国家工业供电情况大为好转，平均电价已低至0.28元/kWh，而天然气价格则涨至0.65元/m3，并且天然气近年内很可能还要涨价，两项比较，电能相对便宜。锅炉给水泵驱动机是继续使用蒸汽轮机还是改用电动机，有必要对其经济效益进行深入细致的研究。

　　2改造的可行性考虑在断电时能保证生产装置安全运行的目的，因此2台锅炉给水泵至少应保留1台蒸汽轮机。节能改造的目标是将另1台泵由蒸汽轮机驱动改为电动机驱动（简称锅炉给水泵“汽改电”节能改造），并作为常开泵使用，以实现节能降耗。

　　锅炉给水泵“汽改电”，从技术角度分析难度不大，主要难题在于设备改造投用后的生产安全问题。贵州赤水属于雷雨多发地区，每年夏季常因雷雨发生晃电现象，在此情况下，电动机会因晃电跳车而对生产正常运行造成直接重大威胁。另自身没有调速功能，在倒泵过程中，电动机启动对电力网冲击较大，而且可能会引起工艺波动及管道振动，给工艺操作和调整带来不便。

　　为确保设备安全正常运行，必须对设备充分动用和配置各种先进监控技术、仪器、新型设备。首先，将电动机运行状态、设备故障报警、润滑油压力等参数引入总控DCS系统，将电动机和泵的轴承温度、定子线圈温度、油温采用数字式温度指示仪准确直观显示，使操作人员在最短的时间内判明设备运转状况，以便迅速处理故障。其次，先进成熟的电动机变频调速控制技术可以很好地解决电动机启动对电网和工艺造成的不利影响，在工业生产上已得到广泛的应用，其最大的优点在于：可以按工艺要求整定电动机启动速率曲线，启动电流小，减小甚至消除电动机启动瞬间对电网和工艺造成的冲击；同时对设备负荷调整更为方便快捷和准确，不用到现场调节泵出口阀门开度，只需在总控DCS上调节电动机转速即可，比普通定速电动机可节能5%以上，但产品价格高达200余万元。此外，还可以采用机械变频的方式，即利用在工业上得到成功应用的机械式液力团有限责任公司机械动力处从事设备管理工作，目前就读于西南偶合器在电动机和泵之间实现无级调速。最后，应对操作人员严格培训教育，强化安全意识，加强巡检，提高事故处理能力；要定时、定期、定点对设备进行振动测试监控，做好设备预知维修工作，严格按照设备使用规范进行维护，保证设备运转正常。综合来看，改造的安全问题是能够通过以上多方面措施得以解决的。

　　3经济效益分析由于设备年均检修费用、备件消耗等费用与运行费用相比，可以忽略不计，所以104J*汽改电“改造的经济效益主要从设备运行费用方面来核算评定。由于日常生产中104-JT为常开、104-JAT备用，为准确评估节能改造的经济效益，因此蒸汽轮机的年均运行费用应根据104-JT的性能参数来核算。

　　现用蒸汽轮机年均运行费用从表1可知，104-JT蒸汽轮机的正常蒸汽耗量为9.5t/h，每生产1t中压蒸汽需耗天然气85m3左右，设备年均运行时间按低限8000h计算其年均运行费用419.9万元。

　　改用电动机驱动的年均运行费用按改造设想，104J*汽改电“节能改造实施后，电动机驱动的泵将常开，而蒸汽轮机驱动的泵为备用泵。根据J泵蒸汽轮机的设计功率1251kW，为新电动泵选配安全系数1. 1的电动机，则需配置输出功率为1400kW的电动机。目前工业用电平均电价为0. 28元/kWh，按电动机平均运行负荷系数0.9计算，其年均运行费用为以上测算结果显示，锅炉给水泵104J*汽改电”项目实施后，可年均降低生产运行成本140万元，经济效益非常可观。对于节约天然气消耗，降低生产成本必将起到积极的促进作用。

　　4改造方案根据以上情况，决定实施锅炉给水泵104J，驱动机由蒸汽轮机改为电动机的“汽改电”节能改造。自合成氨装置投产以来，104-JA作为备用泵几乎从未长时间投入生产运行，设备的基本情况较好、完好程度较高，可继续使用；另外，锅炉给水泵运行好坏关系到整个生产装置的安全生产，必须确保改造后机组正常运行的可靠性。故提出2种改造方案。

　　保留现用锅炉给水泵104JA另配置1台功率匹配的全封闭型电动机作为驱动机；由于电动机额定转速小于泵的额定转速，因而在电动机与泵之间需加装1台增速箱使泵增速运行达到工艺参数要求，整套设备配置简图见。

　　方案1设备配置简图此方案无需更换泵，泵的进、出口工艺管路也不改动，只需增设齿轮增速箱及附属油泵、油冷器，可节约一定设备购置费及安装材料费用。同时，整个节能技术改造的工程量较小。

　　方案2为更大程度提高锅炉给水泵“汽改电”节能技术改造后设备安全运行的可靠性，根据工艺参数的要求，新增1套全新电动泵机组，整套设备包括电动机、液力偶合器、高压锅炉给水泵，整套设备配置简图见。

　　方案2新增加了一套设备，实现了设备更新，而且可以实现电动机零负载启动以及调速运行，大大提高了锅炉给水泵运行的安全性和可靠性。

　　相应设备购置费以及安装材料费用较方案1有所增加，而且整个节能改造的工程量相应增大。

　　5改造效果以上2种节能改造方案，各有优点。经过仔开究比较和综合论证评定，采纳了方案22002年1月，合成锅炉给水泵“汽改电”节能技术改造结束，新增电动泵机组，104-JB，至9月已正常运行9个多月时间（编者注）。与以往采用蒸汽轮机相比，锅炉给水泵实际降低设备运行成本50余万元，如此一年即可创造150万元以上的经济效益，节能降耗效果十分明显。