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1、蒸汽动力系统模型建立及评估优化技术报告福建省龙岩金叶复烤有限责任公司2016年12月目 录一、项目背景及意义3二、项目主要研究内容4三、技术路线及技术关键4四、项目主要经济技术指标5五、结果与分析5（一）蒸汽动力系统系统模拟可行性分析51蒸汽动力系统系统模拟方法研究52蒸汽动力系统图像模型研究与建立73蒸汽动力系统数学模型研究与建立16（二）蒸汽动力系统评估方法建立与应用191蒸汽动力系统评估方法建立192蒸汽动力系统评估优化20六、结论37七、创新点37421、 项目背景及意义公司现有两台20T/H循环流化床锅炉,产生的蒸汽主要作为热源来完成生产中所需要的真空回潮、润叶、片烟复烤和梗复烤等工
2、序的各种加热过程。根据公司2015年度用能情况统计，蒸汽动力系统是公司能量流最大的交换平台，贯穿于蒸汽的产生、输送、使用、回收等环节，面广点多，环环相扣，因此如何快速、准确、有效掌握蒸汽动力系统运行状况，提高其运行效率是公司节能降耗的关键点。我们知道，蒸汽热力系统是由蒸汽转换系统(锅炉)、输送系统(供汽管网)、利用系统(用汽设备)及蒸汽余热(冷凝水、乏汽等)回收系统共同组成。但由于蒸汽是在密闭的空间内流动，且具有专业性强、输送线长、用汽点多等特点，造成蒸汽动力系统在运行过程中存在诸多“盲点”。一是公司蒸汽动力系统仅有总体流向示意图，缺乏系统能流图、用汽设备能流图等，对系统内能量流动不明确，导致
3、部分作业人员对蒸汽回路不熟悉，容易引起误操作；二是未建立蒸汽动力系统配置清单，维修人员对系统配置数量、具体位置、使用寿命等基础技术信息不明确，系统出现故障时，维修作业较多采用直接更换配件方式，未能从整个蒸汽动力系统分析可能存在问题，从而无法从根本上解决问题；三是公司将于2017年启用燃气锅炉，吨蒸汽成本进一步上升，未建立蒸汽动力系统评估方法，不利于有效挖掘系统节能潜力、提高系统运行效率和节约系统运行成本。基于实际蒸汽网络建立蒸汽动力系统模型，可以将分散的蒸汽管线、产/用汽设备、减温减压系统和冷凝水系统等蒸汽管网内设备进行集成，完成物料及热力学的平衡，实现对蒸汽动力系统的模拟，明晰现场作业层面，
4、优化系统操作，提高系统运行效率；通过运行和分析模型，建立蒸汽动力系统评估方法，可以直观地了解蒸汽系统的运行情况、了解全部放空点及总的放空流量，通过运行模型，了解锅炉、用汽设备的热负荷及运行效率等多项性能，对特定案例进行运行分析，对案例效果进行评估，从而深度挖掘系统节能潜力，对今后的节能改造提出改进建议和解决方案。2、 项目主要研究内容1、构建蒸汽动力系统模型：蒸汽动力系统模型由图像模型和数学模型构成，主要从绘制蒸汽动力系统、用能设备能流图，编制蒸汽动力系统配置（疏水阀）清单和设计系统数学模型三个方面构建蒸汽动力系统模型。2、建立蒸汽动力系统评估方法：根据蒸汽动力系统模型，结合系统设计、运行控制
5、、维护保养等多个方面建立蒸汽动力系统评估方法，科学合理评估系统现状，发现系统存在缺陷和不足，提出节能改造改进建议和解决方案。3、 技术路线及技术关键1、技术路线蒸汽动力系统模型模型建立及评估优化2、技术关键2.1 蒸汽动力系统模拟方法研究，确定蒸汽动力系统模拟方法。 2.2 蒸汽动力系统数学模型设计，绘制用能设备能流图，编制蒸汽动力系统配置（疏水阀）清单，完成蒸汽动力系统模型建立。2.3 蒸汽动力系统评估方法建立，开展系统评估，提出改进建议和解决方案。4、 项目主要经济技术指标1、建立一套蒸汽动力系统模型和评估方法，直观系统运行现状，提高作业效率。2、通过进行蒸汽动力系统评估，提出35个节能改
6、进建议和解决方案。3、通过理论分析，节约5%能源使用量。5、 结果与分析（1） 蒸汽动力系统模拟可行性分析随着世界范围内能源危机的出现，如何有效利用能源已经成为现代工业生产的一个重要课题。蒸汽动力系统是过程工业企业的重要组成部分, 其设计水平、运行和控制性能对过程工业的能量利用效率和经济性具有重要影响, 在过去的 30 多年里, 蒸汽动力系统的研究一直是国内外学者研究的热点。近年来，国内许多大型的石化企业对其蒸汽动力系统开展建模研究和系统优化，取得了一定效益。因此，如何学习借鉴石化企业建模经验，结合公司蒸汽动力系统实际，科学建立蒸汽动力系统模型是一个值得进一步研究的课题。本项目通过对蒸汽动力系
7、统的模拟，旨在为明晰现场作业层面提供基础资料，为优化系统操作，提高系统运行效率提供理论依据，达到蒸汽动力系统经济可靠运行的目的。1 蒸汽动力系统模拟方法研究蒸汽动力系统是一种过程系统，过程系统主要有三种基本模拟方法：序贯模块法、面向方程法和联立模块法。1.1 序贯模块法序贯模块法是目前最常用的流程模拟方法，其模拟方式是按照由各种单元模块组成的过程系统的结构，序贯的对各单元模块进行计算，从而完成该过程系统的模拟计算。序贯模块法的优点主要有：与实际过程的直观联系强；模拟系统软件的建立、维护和扩充都很方便，易于通用化；计算出错时易于诊断出错位置。序贯模块法的主要缺点是计算效率低，不适合动态连续运行模
8、拟。1.2 面向方程法 面向方程法是将整个流程的各个单元过程的数学模型方程组联立成一个大型总体方程组，然后一次同时求解的模拟方法。面向方程法的优点是各种约束条件方程循环流的迭代计算不再存在，因而计算速度大为提高。但由于复杂流程的整体数学模型涉及大量的非线性方程组，而这种大型非线性方程组的解算方法尚欠成熟，往往难以保证求解成功。1.3 联立模块法联立模块法是介于序贯模块法和面向方程法之间的一种模拟方法。与序贯模拟法相比，在求解设计型、优化型问题时，具有更大的灵活性和较高的计算效率；与联立方程法相比，由于它只流程水平的简化方程组，因而能处理更大规模的问题。但该方法需先建立简化模型，需通过多次严格模
9、型对其进行修正。1.4 研究确定模拟方法公司蒸汽动力系统涉及锅炉、蒸汽管路、真空回潮机、润叶机、复烤机和冷凝水回收系统等，运行工况较为稳定，流程较为明确，易于划分。本项目蒸汽动力系统模拟目的是建立系统静态模型，了解蒸汽动力系统能源分布，对特定问题进行分析，寻找系统优化空间。综上三种模拟方法，决定采用序贯模块法，具有流程明确，关联性强，易于发现问题等优点，有利于系统有效真实的模拟。2 蒸汽动力系统图像模型研究与建立蒸汽动力系统图像模型主要由系统流程图和配置清单构成，图像模型是蒸汽动力系统模型的重要组成部分，目的是明确系统流程，清晰现场作业，为系统数学模型建立提供基础资料。2.1 蒸汽动力系统流程
10、图蒸汽动力系统流程图分为系统总能流图和各子模块流程图。基于实际蒸汽网络，我们通过查阅系统施工图、现场比对等方法，研究车间各用汽设备工作原理及现场走向，对蒸汽动力系统进行了划分，共绘制1张系统总能流图和锅炉系统、冷凝水系统、A线一润&二润等共10张子系统流程图，具体如下：图1 蒸汽动力系统能流图图2 锅炉系统流程图图3 冷凝水系统流程图图4 A线一润&二润流程图图5 A线叶复烤机干燥区流程图图6 A线叶复烤机回潮区流程图图7 A线梗复烤机&碎叶复烤机流程图图8 B线叶复烤机干燥区流程图图9 B线叶复烤机回潮区流程图图10 B线梗复烤机&碎叶复烤机流程图图11 把梗一润&二润流程图2.2 蒸汽动力
11、系统配置清单通过查阅资料、现场比对等方法，对蒸汽动力系统配置进行了现场测试、编号挂牌，设计编制蒸汽动力系统配置（疏水阀）清单，清单涵盖吊牌编号、位置、设备、口径、品牌、型号、类型、疏水阀选型、压力、状态等，配置清单如下表：蒸汽动力系统配置清单编号位置设备口径品牌型号类型疏水阀选型压力状态备注ST001锅炉房分汽缸40Ari未知浮球不合适9泄漏原因：疏水阀选型过大 改进措施：更换为 DN25 FT14-14 ST002锅炉房除氧器蒸汽管道底部25Ari未知浮球合适9泄漏其他问题：疏水阀后无止回阀；改进措施：更换为 DN20 FT14-14；安装DN25 DCV3 止回阀ST003室外蒸汽管道32
12、国产未知浮球合适9排水不畅原因：疏水管道已腐蚀生锈 改进措施：更换疏水阀组（DN20 BSA2T*3+DN20 TD16F + DN20 DCV3)ST004室外闪蒸汽管道32国产未知浮球合适0.2排水不畅原因：疏水管道已腐蚀生锈 改进措施：更换疏水阀组（DN20 BSA2T*3+DN20 TD16F + DN20 DCV3)或移除现有闪蒸汽管路ST005冷凝水站1#分汽缸50Ari未知浮球不合适8.7泄漏原因：疏水阀选型过大 改进措施：更换为 DN25 FT14-14ST006冷凝水站2#分汽缸50Ari未知浮球不合适8.7泄漏原因：疏水阀选型过大 改进措施：更换为 DN25 FT14-14
13、ST007A线复烤机回潮2区蒸汽管道末端20Ari未知浮球合适6正常其他问题：疏水阀后无止回阀；改进措施：安装DN20 DCV3 止回阀ST008A线复烤机1#干燥区50Gestra未知浮球合适1.2正常其他问题：疏水阀后无止回阀；改进措施：安装DN50 DCV3 止回阀ST009A线复烤机1#干燥区50SpiraxFT43-14浮球合适1.2正常其他问题：疏水阀后无止回阀；改进措施：安装DN50 DCV3 止回阀ST010A线复烤机2#干燥区40SpiraxFT43-10浮球合适1.2正常其他问题：疏水阀后无止回阀；改进措施：安装DN40 DCV3 止回阀ST011A线复烤机2#干燥区40S
14、piraxFT43-10浮球合适1.2正常其他问题：疏水阀后无止回阀；改进措施：安装DN40 DCV3 止回阀ST012A线复烤机3#干燥区40SpiraxFT43H-14浮球合适1排水不畅原因：疏水阀失流；其他问题：疏水阀后无止回阀；改进措施：安装DN40 DCV3 止回阀ST013A线复烤机3#干燥区25SpiraxFT43-14浮球合适1排水不畅原因：疏水阀失流；其他问题：疏水阀后无止回阀；改进措施：安装DN25 DCV3 止回阀ST014A线复烤机4#干燥区25SpiraxFT43-14浮球合适2正常其他问题：疏水阀后无止回阀；改进措施：安装DN25 DCV3 止回阀ST015A线复烤机4#干燥区25SpiraxFT43-14浮球合适2正常其他问题：疏水阀后无止回阀；改进措施：安装DN25 DCV3 止回阀ST016A线复烤机5#干燥区25SpiraxFT43-10浮球合适1排水不畅原因：疏水阀失流；其他问题：疏水阀后无止回阀；改进措施：安
