专利名称：一种汽轮机直接驱动炭黑生产用风机的方法
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650-700X4. 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150-45(TC的过热蒸汽，经过蒸汽管道至汽轮机縮放型喷管，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 500-700X4. 18kJ/Nm3 ;尾气排放量13200mVhX4 ; 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°C。 汽轮机采用背压式，汽轮机的进气压力0-3.2MPa，进气温度0-45(TC，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18丽；最大功率20丽。汽轮机縮放型喷管采用 ①30mmX8汽轮机縮放型喷管，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12丽，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YWF 0 350，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S02、 C02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。
具体实施例方式
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 一 机械功 一 电能 一 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 840mVmin，风机压力只能达到55KPa。其中第l条生产线主供风机450kw/h，风量175mVmin， 风压55kpa ;第2条生产线主供风机280kw/h，风量140mVmin，风压55kpa ;第3条生产线主 供风机560kw/h，风量245mVmin，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°C ，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2090X8000 = 167. 2X105kw'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41(TC，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18丽、最大功率20丽的汽轮机直接驱动电压2500V、功 率380KW的YWF 0350外转子轴流风机工作，以风量13147mVh、热值680X4. 18kJ/Nm3的 第4条炭黑生产线尾气为例，风量1000mVmin，为技改前的1. 3倍；风压130kpa，为技改前的 2. 37倍；节煤13147X680X8000/7000X0. 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10217X4吨；节电83133X4kw h。节煤节电效 果十分明显。
权利要求
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°C。
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18丽；最大功率20丽；汽轮机的进 气压力0-3. 2MPa，进气温度0-45(TC，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 0 350，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500-700X4. 18kJ/Nm3。
全文摘要
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。
文档编号F01K11/00GK101749061SQ20101011138
公开日2010年6月23日 申请日期2010年2月11日 优先权日2010年2月11日
发明者刘东玉, 刘东良, 刘正龙, 周霞萍, 张巍 申请人:山西永东化工股份有限公司