空分装置汽轮机凝汽器的选型

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1、施工应用空分装置汽轮机凝汽器的选型王艳虹(中石化宁波工程有限公司,浙江宁波315103)摘要：本文以两套不同建设地的空分装置（以下称1#空分电价元/kW.h0.590.54装置和2#空分装置）为研究对象，分析了空冷凝汽器和水冷凝注：蒸汽规格：10MPaG，508℃。汽器两种空分汽轮机乏汽冷却方案，对比了两种凝汽器装置的2压缩系统工艺要求、能量消耗设备投资和维护、总图布置等因素。结果空分装置中的压缩机组由汽轮机拖动。若氧气收率以表明：空冷凝器和水冷器均能满足汽轮机乏汽冷凝的工艺要95%计算，基于ProⅡ模拟1#空分装置

2、和2#空分装置的压缩系求；空冷凝器受气温影响明显，占地面积大，适用于建设地气温统。1#空分装置压缩系统功率模拟结果为16816kW，2#空分装低、冷却水价格高且占地大的空分装置；水冷凝器操作维护费置压缩系统功率模拟结果为23569kW。受冷却水价格影响明显，适用于建设地冷却水价格低的空分3凝汽器的设计与选型分析装置。[1]3.1汽轮机选型关键词：空分；汽轮机；压缩机；水冷凝汽器；空冷凝汽器通常汽轮机可选用背压式、中抽凝汽式和全凝式，全背压空分装置的压缩系统功率较高，汽轮机拖动比电机拖动具式汽轮机不需要设置凝汽器。有明

3、显的节能优势。一般锅炉和热网条件允许时，空分装置的功率一定时，背压式耗汽量随排汽背压的升高呈迅速增空压机和增压机均采用汽轮机拖动，提高全厂经济性。加，排汽压力为5.0MPaG时，其耗汽量为全凝式耗汽量的5倍。汽轮机乏汽需冷凝形成并维持负压而增加汽轮机做功推中抽凝汽式耗汽量随排汽背压的升高而缓慢增加，并可根据全动力，增加高压蒸汽利用效率；冷凝同时产出具有一定过冷度厂热网需要外供一定量低品位的蒸汽。的透平凝液，避免凝液泵发生气蚀，方便回收输送。凝汽设备本文中汽轮机均选用全凝式汽轮机.以功率为20000kW的是凝汽式汽轮机

4、的主要设备，其工作性能直接影响整个汽轮机汽轮机为例，动力蒸汽采用10MPaG、508℃，全凝式汽轮机排汽的功、热效率和运行可靠性。乏汽凝汽器常用的形式有空冷凝工作点，排汽压力为12kPaA，蒸汽耗量为70.5t/h。汽器和水冷凝汽器。空冷凝汽器利用电机拖动风机以增强空3.2凝汽器操作参数气对流并与换热管另一侧的蒸汽进行换热，主要消耗为电能；3.2.1蒸汽介质操作参数的选取水冷凝汽器利用循环冷却水与换热管另一侧的蒸汽进行换热，汽轮机末级叶片的前后压差达到临界压力比时，末级叶片主要能耗为循环水消耗，水冷凝汽器耗水量约占空

5、分装置总耗排气压力达到极限真空值。在极限真空值以内，降低排汽压力水量的60%左右，故选用水冷凝汽器时需保证空分装置有足够可以提高蒸汽循环热效率，提高整体经济性，而排气压力低于的循环水供应。[2]此值的蒸汽焓降不能用于做功。空分规模、气象条件、汽轮机选型、蒸汽参数、电价、水价、饱和水蒸汽性质曲线如图3-1所示。由P-V曲线可知：随厂区面积等因素均能影响凝汽器的选型。本文以两套不同建着体积压力的上升，饱和水蒸汽摩尔体积先是迅速下降，而后设地的空分装置为研究对象，基于公用工程条件满足空分装置趋于平缓，转折处压力约为10-2

6、0kPaA。排汽压力取值过低，此需要的前提下，分析了上述因素对凝汽器的选型的影响，为空时需提供较大的做功空间和冷凝换热面积，设备尺寸增大，造分装置的方案选取提供了一定的理论依据。价增高；同时，末级叶片直径增加，容易引起振动。排汽压力取1地域条件值过高，同时动力蒸汽焓降降低，蒸汽利用率低。1#空分装置建设地位于内蒙古自治区，制氧规模为由P-T曲线可以看出：低排汽压力乏汽对应饱和温度较325000Nm/h；2#空分装置建设地位于浙江省，制氧规模为低，凝汽器所需冷却介质的温度越低。故，汽轮机排汽压力受335000Nm/h。

7、建设地气候与公用工程条件见表1-1。凝汽器换热介质参数限制。表1-1建设地气候与公用工程条件表水冷凝汽器和空冷凝汽器一般取值分别为12kPaA、1#空分装置2#空分装置20kPaA，对应饱和蒸汽温度为50℃、60℃。为防止凝液泵汽蚀，年平均气温7.116.3常将泵低点安装并将凝液冷却至过冷，过冷度以2℃计算，水冷最热月平均气温℃22.527.8凝汽器和空冷凝汽器热流体出口温度分别为48℃和58℃。最高气温℃34.739最低气温℃-28.3-6.6由表1-1可知：1#和2#空分装置循环水上水温度分别为蒸汽价格元/吨10

8、010833℃，均小于48℃，水冷凝汽器存在换热推动力；1#和2#空分装循环水价格元/吨10.19置年最高气温分别为34.7℃和39.0℃，均小于58℃，空冷凝汽器362017年08月施工应用2存在换热推动力。故两种凝汽器均能满足两套空分装置汽轮2720m。对比表3-2可知，设计温度越高，空冷凝汽器的经济性机乏汽冷凝工艺要求。越差。[5]3.2