CN101749061A - 一种汽轮机直接驱动炭黑生产用风机的方法 - Google Patents
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Abstract
一种汽轮机直接驱动炭黑生产用风机的方法，目的是生产成本低、系统运转稳定性好；本发明将炭黑炉可燃尾气送入锅炉中燃烧，将水加热成汽水混合物，经汽包汽水分离装置分离后，汽包上部空间的饱和蒸汽入过热器进一步加热成压力1.5-3.2MPa、温度150-450℃的过热蒸汽，经过蒸汽管道至汽轮机缩放型喷管，蒸汽在喷管中膨胀，由初压3.2MPa降到背压0.5MPa，将热能转变为汽流的动能，成为汽轮机转子的旋转动能。
Description
技术领域
本发明涉及一种由汽轮机直接驱动风机节能的方法。
背景技术
在炭黑生产中会产生大量富余的可燃尾气，热值一般在650-700×4.18kJ/Nm3，可用作锅炉热源产生蒸汽推动汽轮机工作，汽轮机常规的做功途径是将机械能经发电机转换为电能，再通过电动机将电能转化为动能，带动风机运行，其效率与规模成正比；对大规模的联合循环发电、热电联用等工艺较适用。背压式汽轮机是指汽轮机在大于大气压力的状态下排汽供用户或炭黑炉使用，它不同于凝汽式汽轮机的是将汽轮机排汽直接排入凝汽器，回收热水去锅炉。对于相对小的或者中等生产规模的炭黑行业，如果能够用汽轮机直接驱动风机运行，不仅能够节能，而且可以减少温室效应气体排放。
发明内容
本发明可克服上述已有技术的不足，提供一种生产成本低、系统运转稳定性好的汽轮机直接驱动炭黑生产用风机的方法。
本发明方法是：将炭黑炉可燃尾气送入锅炉中燃烧，将水加热成汽水混合物，经汽包汽水分离装置分离后，汽包上部空间的饱和蒸汽入过热器进一步加热成压力1.5-3.2Mpa、温度150-450℃的过热蒸汽，经过蒸汽管道至汽轮机缩放型喷管，蒸汽在汽轮机喷管中膨胀，由初压3.2MPa降到背压0.5Mpa，将热能转变为汽流的动能，成为汽轮机转子的旋转动能；
喷管装在汽轮机配套的汽缸上，喷管通过轴承座连接汽轮机转子，汽轮机转子由叶片、叶轮及叶轮轴组成；叶片固定在叶轮外缘，转子通过两端的叶轮轴及轴承装在汽缸内；
炭黑炉可燃尾气含有CO 13％、H2 12％、CmHn 0.5-0.8％等，热值500-700×4.18kJ/Nm3；尾气排放量13200m3/h×4；
锅炉采用SZS型系列蒸汽锅炉，额定蒸发量：20-100t/h；额定蒸汽压力：1.0-3.82MPa；额定蒸汽温度：饱和或过热蒸汽温度150-450℃。
汽轮机采用背压式，汽轮机的进气压力0-3.2MPa，进气温度0-450℃，排气压力0.50MPa，主轴转速3000-4500r/min，功率200-2250额定值，汽轮机型号：CB18-4.9/1.18/0.686；额定功率：18MW；最大功率：20MW。汽轮机缩放型喷管采用Φ30mm×8汽轮机缩放型喷管，该喷管通过隔板、螺栓及密封垫固定在汽轮机配套的汽缸上。
将汽轮机叶轮轴通过联轴器及齿轮变速器与风机连接，以汽轮机作为风机动力输入源，带动风机工作，通过变速器控制风机转速。齿轮变速器的型号为CN25，功率12MW，转速4160/8320r/min，齿轮材料18CrNiMo7。
风机采用THWF系列中的轴流式风机，型号电压2500V，功率380KW，产生的风量约800-1300m3/min，再进入炭黑炉利用，形成一个能量循环回路。
本发明利用汽轮机直接驱动炭黑生产用风机运行，既降低了生产成本，减轻了炭黑可燃尾气中的SO2、CO2等对大气环境的污染(按GB16279-1996标准方法测定)，系统运转稳定性好，安全可靠，节煤节电效果明显。
具体实施方式
在山西永东化工股份有限公司共有四条炭黑生产线，两条年产2万吨硬质炭黑生产线，两条年产2万吨软质炭黑生产线，可燃尾气以汽轮机热能--机械功--电能--机械功的常规模式运行。其配套使用的4台风机电机消耗功率为2090kw/h，产生的风量却只有840m3/min，风机压力只能达到55KPa。其中第1条生产线主供风机450kw/h，风量175m3/min，风压：55kpa；第2条生产线主供风机280kw/h，风量140m3/min，风压55kpa；第3条生产线主供风机560kw/h，风量245m3/min，风压55kpa；第4条生产线主供风机800kw/h，风量280m3/min，风压55kpa。汽轮机进气压力2.95MPa，进气温度415℃，排气压力0.50MPa，主轴转速4160r/min，功率2050额定值。经过N3-24汽轮发电机组发电过程有10％的能耗损失(减速机效率97％；发电机效率93.5％)和电机20％的能量损失，按8000小时生产时间计算，全年消耗电能2090×8000＝167.2×105kw·h/年，按照0.1229/kW·h电当量值与标准煤的换算(GB/T 2589-2008《综合能耗计算通则》)，折合成标准煤，4条炭黑生产线全年消耗燃煤量205万吨。
按照GB5578-97标准检测后，汽轮机进气压力2.92MPa，进气温度410℃，排气压力0.48，MPa主轴转速4160r/min，功率2030额定值，对炭黑生产富余的可燃尾气，使用型号CB18-4.9/1.18/0.686、额定功率18MW、最大功率20MW的汽轮机直接驱动电压2500V、功率380KW的
外转子轴流风机工作，以风量13147m3/h、热值680×4.18kJ/Nm3的第4条炭黑生产线尾气为例，风量1000m3/min，为技改前的1.3倍；风压130kpa，为技改前的2.37倍；节煤13147×680×8000/7000×0.001＝10217吨，相当于节电83133kw·h/年。若以4条炭黑生产线计算，全年可以节煤10217×4吨；节电83133×4kw·h。节煤节电效果十分明显。
Claims (5)
1.一种汽轮机直接驱动炭黑生产用风机的方法，其特征是将炭黑炉可燃尾气送入锅炉中燃烧，将水加热成汽水混合物，经汽包汽水分离装置分离后，汽包上部空间的饱和蒸汽入过热器进一步加热成压力1.5-3.2Mpa、温度150-450℃的过热蒸汽，经过蒸汽管道至汽轮机缩放型喷管，蒸汽在喷管中膨胀，由初压3.2MPa降到背压0.5Mpa，将热能转变为汽流的动能，成为汽轮机转子的旋转动能；汽轮机缩放型喷管采用φ30mm×8汽轮机缩放型喷管，该喷管通过隔板、螺栓及密封垫固定在汽轮机配套的汽缸上。
2.如权利要求1所述的汽轮机直接驱动炭黑生产用风机的方法，其特征是锅炉采用SZS型系列蒸汽锅炉，额定蒸发量：20-100t/h；额定蒸汽压力：1.0-3.82MPa；额定蒸汽温度：饱和或过热蒸汽温度150-450℃。
3.如权利要求1所述的汽轮机直接驱动炭黑生产用风机的方法，其特征是汽轮机采用背压式，汽轮机型号CB18-4.9/1.18/0.686；额定功率18MW；最大功率20MW；汽轮机的进气压力0-3.2MPa，进气温度0-450℃，排气压力0.50MPa，主轴转速3000-4500r/min，功率200-2250额定值。
4.如权利要求1所述的汽轮机直接驱动炭黑生产用风机的方法，其特征是风机采用THWF系列中的轴流式风机，型号YWF 
350，电压2500V，功率380KW。
5.如权利要求1所述的汽轮机直接驱动炭黑生产用风机的方法，其特征是炭黑炉可燃尾气含有CO 13％、H2 12％、CmHn 0.5-0.8％，热值500-700×4.18kJ/Nm3。
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