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浅议重化工时代的透平机械

浅议重化工时代的透平机械 埃利沃特
2014-02-12
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导读:前言 “重化工时代”是近来常被提到的一种说法,意思是包括化工在内的重工业倍受重视的时代。 重化工

前言

    “重化工时代”是近来常被提到的一种说法,意思是包括化工在内的重工业倍受重视的时代。

    重化工的含义没有明确的界定,目前似有两种理解:一种是广义的理解,泛指生产资料的生产,包括能源、机械、电子、化学、冶金及建筑材料等;另一种理解是以煤、气、油等为原料,从开采、提炼到生产石油化工和基本化工原料的工业过程,即过去称为“大化工”或现在“能源化工”的概念。

本文重点探讨在后一种工业过程中透平机械的一些特点,目的是分析今后的发展前景。

 透平机械的存在完全由于生产的需要

   “透平”是英语Turbine的译音,意为旋转的叶轮,是一种用作能量转换的机械,常译为涡轮或轮机,主要有风机、透平压缩机(包括离心式和轴流式)、透平膨胀机、蒸汽轮机及燃气轮机等。

    1. 我国透平机械的几个发展阶段

回顾透平机械的发展历史,不难发现透平机械的发展与重化工业的发展紧密相连。

    20世纪五六十年代,是我国透平机械发展的初期阶段,这是由于国家“一五”期间,从前苏联援建的156 项重点工程建设引起的,主要有风机及少量离心压缩机、汽轮机等。压缩机设计方法主要参考前苏联专家里斯提出的流体平面理论和经验公式进行计算,并用模型叶轮进行试验,用试验结果对计算进行修正的办法来设计制造。工业汽轮机也采用类似的模式,参照前苏联的冲动式结构。七十年代初应用在上海吴泾化工总厂国产30t/a合成氨装置中的“三机”(工艺空气压缩机、合成气压缩机和氨冷冻压缩机)和兰化4t/a砂子炉装置上的乙烯“三机”给这一时期画上圆满的句号。

    20世纪七八十年代是我国透平机械大发展的时期,其主要原因是由于石油化工行业的大发展。七十年代初,为挽救当时十分困难的经济,解决10亿人口的吃穿问题,中央酝酿建设一批以天然气(或轻油)为原料的石油化工装置。经过对国外石油化工的考察调研,1973年,国务院原则批准了《关于增加设备进口、扩大经济交流的请示报告》,因该方案计划用外汇43亿美元而称为“四三方案”。这对当年全国进出口总额只有48.4亿美元(其中进口仅为22亿美元)而言,确是一笔巨大的投资。这次大规模引进重化工成套装置为透平机械的发展带来了巨大的生机。为保障引进设备的安全运行和备件供给,特地配套引进当时具有世界先进水平的三个透平机械单项,即沈阳鼓风机厂的离心压缩机、杭州汽轮机厂的工业汽轮机和南京汽轮电机厂的燃气轮机,每个项目都购买设计软件和加工制造设备,各厂投资均在1亿元人民币以上。

    从2002年下半年开始至今已有10多年,透平机械又经历了一次高速发展的时期,年平均增长在30%上下。目前我国透平机械的产量和产值,与20世纪七十年代初相比已经增加了数百倍。其中,受世界经济的影响,发展速度有所下降,但仍处于快速、平稳的发展时期,这显然与重化工业维持快速、平稳的增长有关。

2. 透平机械维持高速发展的原因

    透平机械之所以发展如此迅速的根本原因是因为其节能的特点。以油为原料(或以天然气为原料)生产石油化工产品的成套装置能最充分地利用能源,将原料裂解所释放出来的热量转化为蒸汽,提供给高速工业汽轮机并用此驱动生产装置中主要的动力装置(离心压缩机、锅炉给水泵等),使整个工艺系统取得近乎完美的能量平衡。这种能量平衡与装置规模有很大关系,规模越大越节能。

    20世纪70年代初有关部门曾提出过一种想法:像小化肥一样,将小乙烯在全国普遍推广(兰州24t/a乙烯装置),笔者曾参加过方案的计算,因能量不能平衡而终止。但对于30t/a乙烯的厂,其废热锅炉可以生产180t/h的高压蒸汽,相当于一个4万~5kW发电站所需的蒸汽量;年产30t合成氨厂的废热锅炉可以生产150t/h以上1012MPa的高压蒸汽,加上辅助锅炉产生的蒸汽,可产生35000kW的动力,基本上解决了工厂自身的动力需要。此举几乎解决了系统所需的全部动力消耗,促进了汽轮机、离心压缩机及燃气轮机的大发展。

3. 发展中的起伏

    透平机械的发展是不平衡的,其发展速度像一条起伏的阶梯状曲线,有点像奥运会的领奖台:左边比较低, 12%左右,代表20世纪90年代的平均增长速度;中间比较高,平均30%左右,代表21世纪前10年(特别是2002~2008年);右边稍低一点,估计平均在15%左右或更高一点,是对2020年前的预测。

究其原因有如下几点:

    1)重化工业目前已进入稳定的发展阶段。许多经济学家认为:中国的工业化目前尚处于中期阶段,大概到2020年之前,中国工业重型化的趋势是不可避免的。以煤、天然气、石油为原料的能源及其下游石油、化工原材料仍处于快速增长期,主要产品的刚性需求将长期存在,作为重化工业关键设备的透平机械因此得以持续发展。

    2)透平机械也像其它制造业一样,不可避免地受到各种经济因素的冲击。例如,来自欧洲美国 “保护主义”的冲击,其实质是用各种借口来扼制中国经济发展的势头。

    3 )透平机械是一种高技术产品,在我国透平机械的发展过程中,技术主要依赖国外,关键技术自给率低,每次技术上有大的发展,不是“合作”,就是引进,这也是发展不稳定的原因之一。现在,无论从我国工业发展总体水平上还是透平机械厂自身的研制能力上都有明显的增长,已经到了自主创新的发展阶段。透平机械企业只有实现自主开发,形成自己的品牌,才能实现快速、持续、稳定的发展。

(本文未完,请点击原文阅读)

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