張文千，張本峰，張寶珠

(河南心連心化肥有限公司， 河南新鄉(xiāng) 453731)

在煤化工行業(yè)中，常利用減溫減壓裝置來(lái)獲得不同品位的蒸汽；然而，當(dāng)由高品位蒸汽減溫減壓成低品位蒸汽時(shí)，盡管該過(guò)程是一個(gè)等焓過(guò)程，卻也帶來(lái)可用能的損失?，F(xiàn)根據(jù)河南心連心化肥有限公司(以下簡(jiǎn)稱心連心化肥)的實(shí)際使用情況，分析高品位蒸汽在使用減溫減壓裝置時(shí)可用能的損失，尋求獲得較低品位蒸汽的替代方法，以減少可用能的損失。

1 可用能與無(wú)用能

任何能量E均由Ex()和An()兩部分所組成，即E=Ex+An。當(dāng)系統(tǒng)由一任意狀態(tài)可逆地變化到與給定環(huán)境相平衡的狀態(tài)時(shí)[1-2]，理論上可以無(wú)限轉(zhuǎn)換為任何其他能量形式的那部分能量，稱為Ex()。與此相對(duì)應(yīng)，一切不能轉(zhuǎn)換為的能量，稱為An()。

2 可用能的近似計(jì)算

心連心化肥目前擁有高壓鍋爐(9.8 MPa)和次高壓鍋爐(5.3 MPa)。為實(shí)現(xiàn)蒸汽資源互相支持和共享，在最大程度上起到減少開(kāi)車成本和污染的目的，于9.8 MPa高壓鍋爐與5.3 MPa次高壓鍋爐之間增加1個(gè)減溫減壓裝置。高品位蒸汽減溫減壓前、后可用能計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 高品位蒸汽減溫減壓前后可用能計(jì)算結(jié)果

根據(jù)目前蒸汽使用情況，約有80 t/h的S98高壓過(guò)熱蒸汽減溫減壓至S53次高壓過(guò)熱蒸汽。S98實(shí)際運(yùn)行參數(shù)：9.2 MPa(表壓)、530 ℃；S53實(shí)際運(yùn)行參數(shù)：4.74 MPa(表壓)、468 ℃。根據(jù)減溫減壓前后質(zhì)量守恒和焓守恒，80 t/h的9.2 MPa(表壓)、530 ℃的過(guò)熱蒸汽在減溫減壓器中加入2.769 995 7 t/h的15 MPa(表壓)、132 ℃的鍋爐減溫水后，成為82.769 995 7 t/h的4.74 MPa(表壓)、468 ℃的過(guò)熱蒸汽，出入口流量差為0，焓差為0，但是可用能()之差不為0，可用能損耗為2 070.1316 kW，此值約占焓值的2.678%。因此，使用減溫減壓器的過(guò)程是一個(gè)消耗能量的過(guò)程，表面上高品位蒸汽減溫減壓與低品位蒸汽的焓值相等，但實(shí)際的可用能卻在減少。

3 減少可用能損失的方法

根據(jù)以上計(jì)算，80 t/h S98過(guò)熱蒸汽減溫減壓至S53過(guò)熱蒸汽的可用能損耗2 070.131 6 kW。如果將9.2 MPa(表壓)、530 ℃的過(guò)熱蒸汽以80 t/h的流量進(jìn)入(絕熱)蒸汽透平機(jī)，蒸汽透平機(jī)出口壓力4.74 MPa(表壓)、出口溫度 468 ℃，若此過(guò)程視為理想過(guò)程，等熵效率為65%，則透平機(jī)輸出功率為：

N=G·ΔHs·η/3 600

(1)

式中：N——透平機(jī)輸出功率，kW；

G——蒸汽流量，kg/h；

ΔHs——等熵焓降，kJ/kg；

η——等熵效率，%。

計(jì)算得：

ΔHs≈3 459.29-3 361.8=

97.49(kJ/kg)

N=80×1 000×97.49×65%÷3 600=

1 408.19(kW)

按平均含稅電價(jià)0.57元/(kW·h)，年生產(chǎn)時(shí)間7 200 h計(jì)，則年經(jīng)濟(jì)效益為5 779 211元。增加1臺(tái)背壓式汽輪發(fā)電機(jī)組設(shè)備費(fèi)用、土建費(fèi)用和安裝費(fèi)用合計(jì)3 000萬(wàn)元，需5年3個(gè)月即可回收成本。

綜上所述，增加1臺(tái)蒸汽透平機(jī)后，既實(shí)現(xiàn)了獲得次高壓蒸汽的目的，又避免了使用減溫減壓裝置時(shí)可用能的損失。

4 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)代火電廠對(duì)鍋爐蒸汽參數(shù)的要求越來(lái)越高，從亞臨界到超臨界乃至超超臨界，無(wú)論是水蒸氣溫度還是壓力都越來(lái)越高，現(xiàn)在的超超臨界蒸汽參數(shù)壓力為50 MPa以上，溫度在650 ℃以上，參數(shù)越高，可用能越高，蒸汽做功能力越大。

現(xiàn)代鍋爐參數(shù)越來(lái)越高是為了提高蒸汽對(duì)外的做功能力，高品位蒸汽在使用減溫減壓裝置時(shí)也就減少了可用能，這與選擇高參數(shù)鍋爐的目的是背道而馳的。因此，盡管減溫減壓裝置在生產(chǎn)中起著關(guān)鍵性作用，但是在選擇使用時(shí)也應(yīng)當(dāng)考慮有無(wú)替代方案，盡可能減少高品位蒸汽可用能的損失。