1、蒸汽平衡計算導(dǎo)則1 總則1.1 編制目的 為指導(dǎo)熱工專業(yè)人員進行蒸汽平衡計算，統(tǒng)一本公司蒸汽平衡計算方法，使之更合理、更準(zhǔn)確可靠，特制訂本導(dǎo)則。1.2 適用范圍本導(dǎo)則適用于石油化工廠新建、擴建和改建工程中單套裝置或全廠的蒸汽平衡計算。由于國內(nèi)尚沒有很好的工程化的蒸汽系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的計算軟件，目前的蒸汽平衡主要以利用計算機軟件輔以手工計算為主，所以本導(dǎo)則主要用于指導(dǎo)以這種方式進行蒸汽平衡計算，同時，也可以指導(dǎo)相應(yīng)的計算機軟件開發(fā)。關(guān)于燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)，由于本公司的工程經(jīng)驗尚不豐富，所以本導(dǎo)則暫不涉及燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)。本導(dǎo)則有待于在以后的工程實踐中進一步補充、完善。1.3 術(shù)語、符號1.3.1

2、蒸汽系統(tǒng) (Steam System)1.3.2 蒸汽平衡 (Steam Balance)1.3.3 優(yōu)化 (Optimization)1.3.4 能耗 (Energy-consumption)1.3.5 蒸汽用戶 (Steam User)1.3.6 符號1.3.6.1 主要符號 Ne 汽輪機輸出軸功率，kW Fst 汽輪機入口蒸汽流量，kg/s Ht 蒸汽等熵焓降，kJ/kg Hst 蒸汽實際有效焓降，kJ/kg Hc 冷凝器焓降，kJ/kg Qc 冷凝器熱負荷，kWi 汽輪機相對內(nèi)效率，%m 汽輪機機械效率，%1.3.6.2 腳標(biāo) b 背壓 c 冷凝 d 除氧器 e 抽汽 f 閃蒸罐 in

3、 進口out 出口 s 蒸汽 v 放空 w 水2 蒸汽平衡表/圖的繪制2.1 一般蒸汽系統(tǒng)的構(gòu)成石油化工廠的生產(chǎn)工藝在熱能利用方面有以下特點：2.1.1 需要蒸汽來驅(qū)動發(fā)電機、壓縮機、泵或風(fēng)機；2.1.2 需要不同等級的蒸汽來加(伴)熱和作為生產(chǎn)原料；2.1.3 可以回收大量余熱，用以產(chǎn)生副產(chǎn)蒸汽或加熱給水；2.1.4 可以回收大量的蒸汽冷凝水；2.1.5 一些大型石油化工廠還設(shè)有自備電站，滿足裝置部分用電。石油化工廠的蒸汽系統(tǒng)一般包括以下部件：母管、鍋爐、余熱鍋爐、汽輪機、除氧器、閃蒸罐、減溫減壓器、工藝蒸汽用戶、放空消音器等。在進行蒸汽平衡計算時，由于習(xí)慣不同，一般采用蒸汽平衡表或者蒸汽平

4、衡圖，將蒸汽系統(tǒng)中的各部件表示出來。2.2 蒸汽平衡表在蒸汽平衡表中，按照不同蒸汽等級的產(chǎn)汽設(shè)備、用汽設(shè)備，分別列出其產(chǎn)汽量、用汽量，各等級蒸汽的產(chǎn)、用汽量必須相等。常用的蒸汽平衡表格式為第7章附錄中表7-1。該表只列出了一種等級蒸汽的產(chǎn)/用汽情況，對于不同等級蒸汽，應(yīng)列出不同表格。2.3 蒸汽平衡圖在蒸汽平衡圖中，需按蒸汽等級畫出各級蒸汽母管，再按照蒸汽系統(tǒng)中的各主要部件所產(chǎn)生或消耗的蒸汽參數(shù)，在相應(yīng)的蒸汽母管下畫出這些主要部件，然后經(jīng)過計算調(diào)整，使各級蒸汽母管的進出蒸汽量相等。常見的蒸汽平衡圖可參照第7章附錄中蒸汽平衡計算實例。2.4 蒸汽平衡表和蒸汽平衡圖的區(qū)別蒸汽平衡表對于各部件的產(chǎn)、

5、供汽的平衡狀況比較直觀，蒸汽平衡圖則有利于蒸汽系統(tǒng)的設(shè)計、運行及管理人員對整個系統(tǒng)的不同工況的安全性、穩(wěn)定性、可靠性進行分析，并在系統(tǒng)設(shè)計中采取相應(yīng)的措施，或在生產(chǎn)中進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)度，以保證整個蒸汽系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、連續(xù)的運行。本公司一般采用蒸汽平衡圖，本導(dǎo)則也主要指采用蒸汽平衡圖的方式進行蒸汽平衡計算。3 蒸汽系統(tǒng)中主要部件的數(shù)學(xué)模型3.1 汽輪機汽輪機是驅(qū)動機泵和將各級蒸汽母管相互連接起來，實現(xiàn)各蒸汽母管之間能量梯級利用的重要部件。石油化工廠中采用的汽輪機的種類較多，按照型式不同，常用的汽輪機主要有背壓式、冷凝式、抽汽背壓式、抽汽冷凝式、雙抽汽背壓式、雙抽汽冷凝式，另外還有三抽汽冷凝式、抽汽注

6、汽式；按照用途不同，汽輪機可分為驅(qū)動工藝設(shè)備和驅(qū)動發(fā)電機兩種。對于驅(qū)動工藝設(shè)備的汽輪機，計算時先給定汽輪機的功率；對于發(fā)電用的汽輪機，計算時則不給定汽輪機的功率，而是根據(jù)蒸汽平衡情況，按照“以汽定電”的原則，最后計算出發(fā)電機的功率。在進行蒸汽平衡計算時，如果沒有汽輪機的性能曲線，按下述模型計算；如果有汽輪機的性能曲線，則可以直接在曲線上確定汽輪機的各管口流量，而不需按下述模型計算。常用的每種型式的汽輪機的數(shù)學(xué)模型如下(以驅(qū)動用的汽輪機為例)。3.1.1 背壓式汽輪機對于背壓式汽輪機，其計算公式為：Ne=FstHtim (3.1.1-1)i=Hst/Ht (3.1.1-2)NeFst圖3-1 背

7、壓式汽輪機計算示意圖計算過程：給定汽輪機輸出功率Ne、相對內(nèi)效率i、機械效率m和蒸汽進出口參數(shù)，調(diào)整汽輪機入口蒸汽流量Fst，使其功率Ne滿足工藝要求。3.1.2 冷凝式汽輪機對于冷凝式汽輪機，其計算公式為：冷凝器NeFst圖3-2 冷凝式汽輪機計算示意圖Ne=FstHtim (3.1.2-1)Qc=FstHc (3.1.2-2)i=Hst/Ht (3.1.2-3)計算過程：給定汽輪機輸出功率Ne、相對內(nèi)效率i、機械效率m、蒸汽進口和冷凝器出口參數(shù)，調(diào)整汽輪機入口蒸汽流量Fst，使其功率Ne滿足工藝要求，再進一步計算冷凝器熱負荷Qc。3.1.3 抽汽背壓式汽輪機對于抽汽背壓式汽輪機，其計算公式

8、為：Ne=FsteHteieme+FstbHtbibmb (3.1.3-1)Fst=Fste+Fstb (3.1.3-2)ie=Hste/Hte (3.1.3-3)ib=Hstb/Htb (3.1.3-4)FstbFsteNeFst圖3-3 抽汽背壓式汽輪機計算示意圖計算過程：給定汽輪機輸出功率Ne、相對內(nèi)效率ie和ib、機械效率me和mb、蒸汽進口、抽汽口、排汽口參數(shù)，根據(jù)蒸汽平衡情況，確定抽汽量Fste，調(diào)整汽輪機入口蒸汽流量Fst，使其功率Ne滿足工藝要求。3.1.4 抽汽冷凝式汽輪機對于抽汽冷凝式汽輪機，其計算公式為：Ne=FsteHteieme+FstcHtcicmc (3.1.4-

9、1)Fst=Fste+Fstc (3.1.4-2)Qc= FstcHc (3.1.4-3)ie=Hste/Hte (3.1.4-4)ic=Hstc/Htc (3.1.4-5)FstcFsteNeFst冷凝器圖3-4 抽汽冷凝式汽輪機計算示意圖計算過程：給定汽輪機輸出功率Ne、相對內(nèi)效率ie和ic、機械效率me和mc、蒸汽進口、抽汽口、冷凝器出口參數(shù)，根據(jù)蒸汽平衡情況，確定抽汽量Fste，調(diào)整汽輪機入口蒸汽流量Fst，使其功率Ne滿足工藝要求。3.1.5 雙抽汽背壓式汽輪機對于雙抽汽背壓式汽輪機，其計算公式為：Ne=Fste1Hte1ie1me1+Fste2Hte2ie2me2+FstbHtbi

10、bmb (3.1.5-1) Fst=Fste1+Fste2+Fstb (3.1.5-2)ie1=Hste1/Hte1 (3.1.5-3)ie2=Hste2/Hte2 (3.1.5-4)ib=Hstb/Htb (3.1.5-5)FstbFste2Fste1NeFst圖3-5 雙抽汽背壓式汽輪機計算示意圖計算過程：給定汽輪機輸出功率Ne、相對內(nèi)效率ie1、ie2和ib、機械效率me1、me2和mb、蒸汽進口、兩級抽汽口、出口參數(shù)，根據(jù)蒸汽平衡情況，確定抽汽量Fste1和Fste2，調(diào)整汽輪機入口蒸汽流量Fst，使其功率Ne滿足工藝要求。3.1.6 雙抽汽冷凝式汽輪機對于雙抽汽冷凝式汽輪機，其計算公

11、式為：Ne=Fste1Hte1ie1me1+Fste2Hte2ie2me2+FstcHtcicmc (3.1.6-1)Fst=Fste1+Fste2+Fstc (3.1.6-2)Qc= FstcHc (3.1.6-3)ie1=Hste1/Hte1 (3.1.6-4)ie2=Hste2/Hte2 (3.1.6-5)ic=Hstc/Htc (3.1.6-6)計算過程：給定汽輪機輸出功率Ne、相對內(nèi)效率ie1、ie2和ic、機械效率me1、me2和mc、蒸汽進口、兩級抽汽口、出口參數(shù)，根據(jù)蒸汽平衡情況，確定抽汽量Fste1和Fste2，調(diào)整汽輪機入口蒸汽流量Fst，使其功率Ne滿足工藝要求。并計算冷

12、凝器熱負荷Qc。FstcFste2Fste1NeFst冷凝器圖3-6 雙抽汽冷凝式汽輪機計算示意圖3.2 廢熱鍋爐廢熱鍋爐用于回收工藝余熱，接收鍋爐給水，產(chǎn)生過熱蒸汽，并入蒸汽管網(wǎng)。對于一種操作工況，廢熱鍋爐的產(chǎn)汽量是一定的，因此，在做相應(yīng)工況的蒸汽平衡計算時，其產(chǎn)汽量、鍋爐給水量、排污量按工藝條件的數(shù)值，計算過程中不變。有的工藝廢熱鍋爐帶有補燃設(shè)施，可以根據(jù)需要改變蒸汽產(chǎn)量，此時的蒸汽平衡，就要與工藝專業(yè)相互配合，共同完成計算。3.3 鍋爐石油化工廠中，鍋爐的主要作用有三點：一是在廢熱鍋爐的產(chǎn)汽量不足以供化工裝置時，鍋爐作為補充汽源；二是在化工裝置開、停車過程中，廢熱鍋爐不能滿足蒸汽需求，需

13、要鍋爐供應(yīng)蒸汽；三是利用鍋爐所產(chǎn)蒸汽，驅(qū)動汽輪發(fā)電機，為石油化工廠提供所需的電力。所以，在石油化工廠中，鍋爐通常被稱為輔助鍋爐或開工鍋爐。在進行蒸汽平衡計算時，按照蒸汽需求，調(diào)整鍋爐產(chǎn)汽量，同時相應(yīng)調(diào)整鍋爐給水量和排污量。3.4 除氧器石油化工廠中，除氧器具有以下特點：3.4.1 鍋爐及廢熱鍋爐的參數(shù)一般較高，要求鍋爐給水的殘留溶解氧低，所以，除氧器一般采用壓力除氧；3.4.2 通?；ぱb置可以回收一部分溫度較高、比較干凈的蒸汽冷凝水，直接進入除氧器，因而所采用的除氧器一般為部分補給水式。3.4.3 有時化工裝置可能還有少量低壓蒸汽Fs1可直接回收到除氧器，其數(shù)量一般為定值。除氧器的計算公式為

14、：Fd+Fs+(F1+F2+Fi)+Fs1=Fv+Fout (3.4.3-1) HdFd+ HsFs+(H1F1+H2F2+ HiFi)+Hs1Fs1=HvFv+HoutFout (3.4.3-2) FiF2F1FsFs1FdFoutFv圖3-7 除氧器計算示意圖計算過程：給定除氧器入口、出口物料參數(shù)(壓力、溫度)、以及出口流量Fout，調(diào)整除氧器入口水量Fd和加熱蒸汽量Fs，使上述兩方程平衡。3.5 閃蒸罐石油化工廠中經(jīng)常有溫度較高的水(如鍋爐、廢熱鍋爐的連續(xù)排污、工藝冷凝水等)，為了回收其熱量，便于用泵輸送，通常將其送到閃蒸罐，閃蒸的二次蒸汽回蒸汽管網(wǎng)，或者放空。閃蒸罐的計算公式為：Ff=

15、Fv+Fout (3.5-1)HfFf=HvFv+HoutFout (3.5-2)FoutFfFv圖3-8 閃蒸罐計算示意圖計算過程：給定閃蒸罐入口、出口物料參數(shù)(壓力、溫度)、以及入口流量Ff，按上述兩方程求得閃蒸罐的二次蒸汽量Fv和閃蒸后的水量Fout。3.6 減溫減壓器為了保證上級蒸汽母管的壓力不超過限定值，或者滿足下級蒸汽母管的壓力，或者工藝要求的蒸汽參數(shù)與母管的參數(shù)不一致，或者作為有抽汽或者背壓式汽輪機事故狀況的備用設(shè)施，均需要設(shè)置減溫減壓器。減溫減壓器的計算公式為：FwinFsoutFsin圖3-9 減溫減壓器計算示意圖Fsin+ Fwin=Fsout (3.6-1)HsinFsi

16、n+HwinFwin=HoutFout (3.6-2)計算過程：根據(jù)工藝要求，或者下游蒸汽管網(wǎng)溫度和壓力，確定減溫減壓器出口參數(shù)和流量Fsout，調(diào)整減溫減壓器入口鍋爐給水流量Fwin，按上述兩方程求得減溫減壓器入口的蒸汽流量Fsin。3.7 蒸汽母管在蒸汽系統(tǒng)中，按照參數(shù)的不同，分為不同等級的蒸汽母管。在石油化工廠中，通常蒸汽母管分為三至四級，有些復(fù)雜的系統(tǒng)有五級。計算過程：雖然進入蒸汽母管的蒸汽參數(shù)可能不盡相同，但在蒸汽平衡計算過程中，可以簡單地認為：所有進出同一級蒸汽母管的蒸汽參數(shù)相同，這樣，對于蒸汽母管，只需保證進、出蒸汽母管的流量相等即可。4 蒸汽負荷及部分系數(shù)的確定4.1 對于工藝

17、連續(xù)用汽負荷，按照工藝條件，一般取其正常用汽量。4.2 對于工藝連續(xù)用汽負荷，如果工藝提出最大用汽量，并且不同時出現(xiàn)，則取最大用汽量的70%；若同時出現(xiàn)，計算時采用正常用汽量，計算完畢，再根據(jù)最大用汽量，核算系統(tǒng)能力。4.3 對于工藝間斷用汽負荷，按照工藝提出的間隔時間長短，間隔時間較長的，可以不考慮，間隔時間較短的，可以按用汽量的30-50%考慮。4.4 對于冬季采暖負荷，一般由暖通專業(yè)提出用汽負荷，如果暖通專業(yè)無法提出，則可根據(jù)化工廠采暖面積估算，采暖負荷按70-110W/m2計算。4.5 對于換熱器、減溫減壓器、閃蒸罐、除氧器等設(shè)備的熱損失按2%考慮。4.6 蒸汽系統(tǒng)的損失主要體現(xiàn)在各級

18、蒸汽母管的平衡上，一般取母管總負荷的0.5-2%，對于母管總負荷較大、參數(shù)較高的系統(tǒng)，取較小值。4.7 除氧器的蒸汽放空量按0.3-0.8t/h考慮，容量大的取較大值。4.8 對于石油化工廠中參數(shù)較高的廢熱鍋爐和高壓鍋爐，其排污率按1.5-2%考慮，參數(shù)較低的，按2-5%考慮；若有工藝條件或鍋爐廠資料，則按其選取排污率。4.9 對于新建的化工廠或裝置，在蒸汽平衡計算時，減溫減壓器及放空閥流量應(yīng)為零；對于改造或擴建的化工廠或裝置，即使各級母管可以平衡，也應(yīng)考慮減溫減壓器在熱備用狀態(tài)時的漏汽量，一般對于參數(shù)高的可取3-5t/h，參數(shù)低的可取1-3t/h。4.10 在計算蒸汽平衡時，一般還沒有汽輪機

19、制造廠的詳細資料，其相對內(nèi)效率可按表4-1選取。 汽輪機功率和相對內(nèi)效率的關(guān)系 表4-1冷凝式汽輪機非冷凝式汽輪機功率 (kW)平均內(nèi)效率 (%)功率 (kW)平均內(nèi)效率 (%)10-15030-4910-15030-51151-75050-65151-75052-66751-350066-75751-350067-753501-2000076-793501-2000076-804.11 汽輪機的機械效率可按表4-2選取，如果有調(diào)速齒輪箱，還應(yīng)計及變速效率，一般取0.98-0.985。 汽輪機機械效率與軸功率的關(guān)系 表4-2序號軸功率 (kW)機械效率 (%)1<10080-882100

20、-30088-923301-75092-944751-300094-9653001-600096-9766001-1200097-98712001-2500098-998>2500099.54.12 在沒有汽輪機廠家的資料之前，冷凝式汽輪機的排汽干度一般按0.9-0.92考慮。4.13 為了保證汽輪機的末段冷卻和防止汽輪機喘振，所有汽輪機的背壓排汽量或者冷凝量均有一個最小值，在沒有汽輪機廠家的資料之前，雖然冷凝量越小，系統(tǒng)的能耗越低，但一般必須保證汽輪機的背壓排汽量或者冷凝量不小于汽輪機進汽量的10-12%。5 蒸汽平衡計算方法5.1 蒸汽平衡圖的初步擬定在擬定蒸汽平衡圖時，必須遵循有關(guān)

21、設(shè)計規(guī)定和文件要求。蒸汽平衡圖中應(yīng)體現(xiàn)的內(nèi)容和所作的準(zhǔn)備工作包括：5.1.1 確定蒸汽系統(tǒng)的級數(shù)，即確定系統(tǒng)中蒸汽母管的壓力等級數(shù)。5.1.2 確定蒸汽系統(tǒng)的初參數(shù)根據(jù)系統(tǒng)容量大小和用汽參數(shù)確定初參數(shù)。對于大系統(tǒng)，應(yīng)選取高參數(shù)，對于中小型系統(tǒng)，一般可選用次高壓、中壓或次中壓參數(shù)，特殊需要時，也可選高參數(shù)。5.1.3 確定中間和末級母管的蒸汽參數(shù)，根據(jù)工藝用汽要求，在其允許的最低壓力基礎(chǔ)上，相應(yīng)增加管道阻力、調(diào)節(jié)閥阻力等，即為母管壓力。為此，需將各蒸汽用戶提出的參數(shù)要求進行必要的等級劃分和歸類。5.1.4 確定汽輪機在母管間的位置根據(jù)“以汽定電”的原則和安全要求，確定用汽輪機直接驅(qū)動的機泵并安排

22、在各級母管間。為了調(diào)節(jié)方便及化工裝置開車前、停車后的蒸汽合理利用，可安排適當(dāng)容量的抽汽冷凝式發(fā)電機組。一般主力機組放在1-2級或1-3級母管之間，小功率機組放在壓力等級較低的母管之間。兩級母管間汽輪機的總功率及臺數(shù)，應(yīng)在蒸汽平衡計算過程中不斷作出調(diào)整，最后達到全系統(tǒng)的平衡。其中調(diào)節(jié)因素主要依賴各級冷凝量的大小。5.1.5 確定減溫減壓器、放空閥、安全閥在各級母管間的設(shè)置，使系統(tǒng)具有適應(yīng)開、停車及事故處理、工況變動的需要，在非正常工況下運行時，所產(chǎn)生的損失最小，保證蒸汽系統(tǒng)安全運行。在開發(fā)蒸汽平衡計算優(yōu)化設(shè)計軟件時，減溫減壓器的流量應(yīng)該設(shè)為自變量，由軟件自動求解。5.1.6 將系統(tǒng)中可能回收的冷

23、凝水，在有檢測和監(jiān)視系統(tǒng)的情況下，予以回收。5.1.7 在系統(tǒng)中還應(yīng)表示出補充脫鹽水的來源和數(shù)量。5.1.8 副產(chǎn)蒸汽的參數(shù)、數(shù)量應(yīng)遵循高位余熱用于副產(chǎn)高壓蒸汽，中位余熱用于加熱給水，低位余熱用于加熱脫鹽水的基本原則。因此，副產(chǎn)蒸汽的參數(shù)和用途并入哪一級母管的選擇，應(yīng)由熱工設(shè)計人員與工藝設(shè)計人員共同協(xié)商確定。5.1.9 根據(jù)工程規(guī)定的燃料品種和工藝生產(chǎn)的特殊要求，初步選取鍋爐的型式及容量大小。5.2 蒸汽平衡計算步驟5.2.1 首先查出系統(tǒng)中各種參數(shù)的蒸汽和水(包括補充脫鹽水、蒸汽冷凝水、鍋爐給水等)的焓值。5.2.2 按照第3章中的數(shù)學(xué)模型，對蒸汽系統(tǒng)中的各部件進行初步計算。5.2.3 對于

24、整個系統(tǒng)，按照從低壓到高壓的順序，逐級進行平衡計算，首先需假定除氧器的用汽量，直至假定值與計算值十分接近為止。相反，也有人習(xí)慣從高壓到低壓進行計算，其結(jié)果應(yīng)是一樣的。對于比較大的系統(tǒng)，此計算過程迭代的次數(shù)可能會比較多，為了減少工作量，可以將需要計算確定的各變量設(shè)為未知數(shù)，按各部件的數(shù)學(xué)模型建立方程組，利用計算機軟件對其求解。6 不同工況的蒸汽平衡6.1 蒸汽平衡計算的主要工況為使蒸汽系統(tǒng)具有較大的靈活性和適應(yīng)性，應(yīng)對生產(chǎn)系統(tǒng)可能出現(xiàn)的工況進行驗算。這種可能出現(xiàn)的工況多達數(shù)十種。一般情況，在項目前期階段和基礎(chǔ)設(shè)計階段，只做夏季和冬季正常工況兩種蒸汽平衡計算，在詳細設(shè)計階段，按工藝條件，需做兩到六

25、種工況的蒸汽平衡計算。通常情況下，下述工況若能滿足平衡計算要求，系統(tǒng)就能長周期正常運轉(zhuǎn)。6.1.1 開車工況此時工藝生產(chǎn)剛開始，余熱資源由小變大，蒸汽系統(tǒng)必須滿足這一特定要求。6.1.2 正常生產(chǎn)工況通常是指設(shè)計工況，此時生產(chǎn)最理想，運轉(zhuǎn)時間最長，產(chǎn)品能耗較低。平衡計算時，對此工況應(yīng)作詳盡計算。6.1.3 冬季生產(chǎn)工況此時系統(tǒng)生產(chǎn)能力最大。因為大氣溫度和水溫均較低，帶冷凝的汽輪機功率增加，同時，生產(chǎn)、生活區(qū)用于采暖的蒸汽量也有較大幅度的增加。蒸汽系統(tǒng)在此種工況下的負荷最大。6.1.4 夏季生產(chǎn)工況這種工況較正常工況時的負荷較小，大氣環(huán)境有較大的變化，但系統(tǒng)還是處于正常生產(chǎn)。6.1.5 正常停車

26、工況此時要保證系統(tǒng)能安全停車及停車后的保護，工廠和生活區(qū)的采暖、居民生活用汽必須保證。6.1.6 事故情況下的各種工況6.1.6.1 主要化工裝置低負荷運行。6.1.6.2 汽輪機及其驅(qū)動的工藝設(shè)備跳車。6.1.6.3 電源中斷，要能使系統(tǒng)安全停車。6.1.6.4 當(dāng)石油化工廠中的輔助裝置突然停車時，蒸汽系統(tǒng)應(yīng)能采取措施，維持主裝置的正常生產(chǎn)、減負荷或安全停車。6.2 蒸汽平衡系統(tǒng)的優(yōu)化蒸汽平衡系統(tǒng)的優(yōu)化是以降低投資和提高能量利用率為目標(biāo)。影響蒸汽系統(tǒng)投資的主要因素是鍋爐和汽輪機的選型，而影響能量利用率的因素則為汽輪機的冷凝量、減溫減壓蒸汽量、蒸汽放空量。優(yōu)化的蒸汽系統(tǒng)應(yīng)在降低投資的基礎(chǔ)上，使

27、各種工況下減溫減壓蒸汽量和蒸汽放空量達到最小值，從而降低化工裝置的能耗。7 附錄7.1 常用的蒸汽平衡表格式見表7-1。蒸汽平衡表 表 7-1蒸汽參數(shù)： 壓力 (MPa(G) 溫度 ()產(chǎn)/用汽設(shè)備名稱流 量 (t/h)備 注產(chǎn)汽合 計用汽合 計7.2 典型程序簡介我公司于1994年與清華大學(xué)合作開發(fā)了大型石化廠蒸汽系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計軟件，該軟件是在系統(tǒng)工程理論的指導(dǎo)下，運用大系統(tǒng)自動建模的技術(shù)完成的。在調(diào)查國內(nèi)外大型石油化工廠蒸汽系統(tǒng)構(gòu)成的基礎(chǔ)上，根據(jù)系統(tǒng)中可能采用的各種部件和不同構(gòu)成歸納出通用的蒸汽系統(tǒng)，接著建立各種部件的數(shù)學(xué)模型，選用了一種求解有約束非線性規(guī)劃問題的優(yōu)化算法，即轉(zhuǎn)動坐標(biāo)軸直接搜

28、索可行方向法(DSFD法)，并對它進行了改進，以減少尋優(yōu)次數(shù)和時間，最終編制出了通用的蒸汽系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計軟件。該軟件以蒸汽系統(tǒng)綜合能耗最低為目標(biāo)函數(shù)，其主要功能為：7.2.1 通用的、能自動建模的軟件，適用于蒸汽母管級數(shù)為2-5級的、各種部件和各種組合方式的大中型乙烯廠和合成氨廠等的蒸汽系統(tǒng)設(shè)計。7.2.2 在已知生產(chǎn)過程對熱和驅(qū)動動力的需求、以及各處可回收的工藝余熱的條件下構(gòu)置蒸汽系統(tǒng)后，通過軟件運算可得到系統(tǒng)在綜合能耗最低的情況下的最佳參數(shù)配合，也可用于蒸汽系統(tǒng)非優(yōu)化的平衡計算。7.2.3 具有蒸汽系統(tǒng)圖形顯示和連機輸出最優(yōu)結(jié)果的功能，便于分析。7.2.4 生產(chǎn)過程的工況變化，導(dǎo)致對熱和驅(qū)動

29、動力的需求變化，以及各處可回收的工藝余熱變化，運用該軟件計算可得到變工況下蒸汽系統(tǒng)的最優(yōu)參數(shù)配合。這說明在設(shè)計時可用該軟件來考察蒸汽系統(tǒng)對變工況的適應(yīng)能力，在工廠運行時可對蒸汽系統(tǒng)的最優(yōu)調(diào)度作出指導(dǎo)。7.2.5 在進行蒸汽系統(tǒng)設(shè)計時，可以選定多個方案，分別用該軟件計算得到各自的優(yōu)化結(jié)果，并對其進行分析，以幫助確定最佳的蒸汽系統(tǒng)。本公司利用該軟件，對某工程的蒸汽系統(tǒng)進行了優(yōu)化計算，其結(jié)果比手工計算所得能耗降低了2.2%；在另一工程中，對外商提供的蒸汽平衡進行了核算，結(jié)果基本與外商一致。但是，由于該軟件存在一些缺陷，目前尚不能推廣使用。7.3 蒸汽平衡計算實例以中原乙烯改造工程冬季蒸汽平衡為例。為

30、了方便計算，在計算過程中，一些單位仍采用工程單位制，如流量單位為t/h，焓值單位為kcal/kg，功率則為kW。在以后的工程計算中，應(yīng)采用法定計量單位。7.3.1 按照工藝提出的蒸汽消耗及冷凝水回收情況，畫出蒸汽平衡圖，見圖7-1。7.3.2 在蒸汽平衡圖標(biāo)出已知的蒸汽及冷凝水流量，對需要通過計算才能確定的流量設(shè)定未知數(shù)X1到X9，7.3.3 按照蒸汽及冷凝水的條件，計算各級蒸汽及冷凝水的焓值。7.3.4 由于該工程已有E-GT201的性能曲線，在考慮原有冷凝器仍能滿足改造后工況的情況下，先按性能曲線確定E-GT201的進汽及抽汽量。再根據(jù)減溫減壓的數(shù)學(xué)模型，確定由SS至HS之間的減溫減壓量。7.3.5 根據(jù)閃蒸罐的數(shù)學(xué)模型，計算閃蒸罐E-FA124、E-FA903的閃蒸蒸汽量。7.3.6 根據(jù)開工鍋爐的參數(shù)，設(shè)定鍋爐排污率為2%，計算出閃蒸罐E-FA905的閃蒸蒸汽量為0.004519*X1。7.3.7 對于汽輪機E-GT501，機械效率按0.97選取，第一段內(nèi)效率按74.5%選取(對應(yīng)的抽汽溫度為288，焓值為722kcal/kg)，排汽壓力為0.012MPaA。先建立如下方程：(X8-X9)*1000/3600*(755-575)+X9*1000/3600*(755- 722)*4.18*0.97=4973 (7.3.7-1)7.3.8 對于第