全厂热力系统应用特点分析

摘　要：热力系统是指使热力设备和设施依据热力循环的步骤，将管道与附件连接构成的有机整体。这个系统一般分为三个大的步骤--回热加热，辅助热力，对外供热。在我国计划经济时期，全程热力系统的建设较为落后，改革开放以来，伴随技术的进步，热力系统的建设取得了长足的进步。与此同时，经济的发展和人们生活水平的提高对于热力系统的设计与功能提出了更高的要求。本文以天然气净化技术为重点，分析全厂热力系统的应用特点。

关键词：全厂热力系统　天然气净化　特点

全场热力系统是一个有机的整体，将其细分，可得到若干子系统，各个子系统间的协调合作是热力系统正常运行的保证。下文将对全厂热力系统运行过程中的各种方法应用进行分析，着重介绍热力系统运行中的天然气净化技术。

一、热力系统概述

1.热力系统的组成

锅炉，汽轮机设备，发电机设施，主蒸汽及其管道，再热蒸汽管道系统，给水热力系统，锅炉排污系统，补水系统，对外供热系统。热力系统图由两部分组成——原则热力系统图，全面热力系统图。原则热力系统图的特色在于其简洁、清晰、明确。它的意义在于决定了系统组成，决定了系统的热经济。全面热力系统图。这个系统包括所有热力设备，管道及其附件，主、辅两方面的设备，机组启停机，正常运行与故障备用，保护及低负荷运行的管线都要在图上进行反映（所有设备均要标出）

2.天然气净化

厂进行天然气的净化，目前已经发展出多种技术手段，在全厂的热力系统中得到了广泛应用。进行天然气的净化首先要进行物理性的分离，去除气体内夹杂的各种杂质，比如水分、硫化物、芳香族化合物、汞等。目前在实际生产中，人们应用固体吸附法和溶剂吸收法进行气体的脱烃处理；应用生物脱硫技术进行气体的脱硫处理。在全厂热力系统中，人们构建起蒸汽系统，回收利用天然气的净化过程中产生的高热蒸汽。

二、天然气的净化

天然气的净化是一个脱硫脱水脱烃的过程。天然气是热力系统中液化装置所需的原料气，在天然气投入使用前，系统需要对其进行净化，目前常用的技术是LNG处理。技术流程为，采用技术设备，将天然气液化，脱除原气中的杂质，去除在深冷环节中易于结晶的杂质，即是去除天然气原气中的硫化氢与二氧化碳等杂质，另外水分与汞也要去掉。只有有效进行天然气的净化，才可保障全厂热力系统的正常运行。

1.分离器处理

LNG即为液化天然气。通过对天然气进行预处理，使之达到可以被系统利用的洁净程度。天然气净化时要首先分离固体杂质和液相夹带，脱硫脱水脱烃。分离固体杂质和液相夹带，可以选取常规分离器进行，这是一个简单的物理过程。

2.天然气脱烃处理

对天然气进行脱烃处理，本质上是去除天然气内夹杂的酸性物质与水分。进行脱烃处理的常见方法有两种：固体吸附法和溶剂吸收法。利用固体吸附法进行脱烃处理时，选取硅胶、活性氧化铝或者4A/5A分子筛进行脱水处理，选取AW-500，Zeolon-500,AW-300,13X或者Zeolon-300分子筛进行脱酸处理；使用溶剂吸收法进行脱烃处理时，选用氯化钙水溶液或者四甘醇、三甘醇、二甘醇等进行脱水处理，选取烷基醇胺、热钾碱、冷甲醇、环丁砜或者碳酸丙烯酯等进行脱酸处理。

3.天然气的生物脱硫技术

随着科学技术的进展，近些年国外开发出生物脱硫技术，应用于LNG过程中。生物脱硫技术分为两种，分别是在酸性条件与碱性条件下进行的。

3.1酸性条件下的生物脱硫

这一过程应用氧化亚铁硫杆菌进行间接氧化，利用硫酸铁去除天然气内夹杂的硫化氢，在这一步提纯之后，利用T.F菌氧化亚铁，将其变为三价铁。由于T.F菌的嗜酸特性，该反应的环境要求是酸性的，pH值一般控制在1.2～1.8之间。这一工艺的特点是没有溶液降解，也没有废物处理步骤。在操作中，仅需少量补充硫酸与氨，消耗的化学品相对较少，在反应过程中不会出现盐类物质。与此同时，由于反应要在强酸环境下进行，所以选用的设备在内层需要加覆橡胶层。在管道的阀门处需要添加塑材进行保护。

3.2碱性条件下的生物脱硫

这一过程的基本原理是设置碱性环境，使用脱氮硫杆菌去除天然气内的硫化氢杂质。脱氮硫杆菌的特点是在有氧、无氧环境下均能生存。进行脱硫时，利用碱液吸收硫化氢，随后移至正常压强条件下，利用脱氮硫杆菌将硫化氢氧化，得出硫。当硫化氢的含量较低时，也可以跳过碱液吸收的步骤，直接将天然气送入生物反应器中进行脱硫处理。氧化得出的硫有着亲水性，不易结块，利于仪器处理。然而，反应过程中同样也会形成一定的硫酸盐，其结块性较高，为防止聚集堵塞，反应器运行时要不断引出少量物料，使脱硫过程顺利进行。此外，针对产生的硫酸盐，选取硫代硫酸盐氧化菌将其转化为多硫化物，并送回生物反应器继续利用。此工艺选取的气体上升循环法，有效地降低了碱液的耗量，节约了材料成本。

4.天然气净化的蒸汽系统

天然气的净化过程中，人们利用硫磺单元发生的克劳斯反应，将其热量收集起来构建起蒸汽系统，这个系统借助是热能副产高压蒸汽来运行。全厂的蒸汽系统选取三个不同的压力等级，分类为：低压过热系统，压强为0.4MPa；中压饱和系统，3.5MPa；中压过热系统，3.5MPa。三个系统的不同配置与运行职能如下所示：

4.1低压过热系统

这一蒸汽系统的蒸汽来源一般包括：硫磺冷凝器、动力站降温降压器以及全厂的蒸汽透平设备。系统运行时产生的冷凝水经过回收，由凝结水站进行处理，再经过输送，水分并入除盐水系统。此系统的用户一般指天然气净化设备中的液硫管线伴热、胺液重沸器和动力站除氧器等。低压过热系统的温度为190摄氏度，控压0.4MPa。

4.2中压饱和系统

中压饱和系统控压为3.5MPa,其用户包括两级克劳斯反应器、TEG重沸器与有机水解预热器。此系统使用的蒸汽一般来自克劳斯炉，克劳斯炉是进行硫磺回收单元反应的反应器。

4.3中压过热系统

此系统的控压与中压饱和系统一致，也是3.5MPa，系统温度为390摄氏度。汽驱透平设备运行后，产生低压蒸汽，这部分蒸汽最终并入全厂的低压蒸汽系统。中压过热系统的蒸汽来源是天然气净化装置中进行尾气回收的动力站与过热单元的锅炉。中压过热系统的用户主要是三种汽驱设备，分别是克劳斯风机、空气压缩机以及半富胺液透平。

三、总结

全厂热力系统内部进行着多变的能力转换与转化，是一个复杂系统。伴随机组参数的增大和新技术、新配置的使用，全厂热力系统日趋复杂，天然气净化技术得到不断的更新，这向热力系统的设计、运营和维护工作者提出更高的要求。在这个领域内，工作人员，要积极探索天然气净化的技术，结合实际，在借鉴国内外优秀热力设计的基础上，继往开来，勇于创新。

参考文献

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