摘　要：目前石油化工企业生产过程中，由于氧化裂解反应大多数属放热反应，为了保证反应和裂解过程连续进行，必须将该热量移走。通常aaa用，这一过程不仅造成减压工作时产生大量的压差能量浪费，蒸汽没有进行合理的梯级利用，同时也给企业带来了运营成本的上升。鉴于上述情况采用以旁路形式接入螺杆膨胀动力机既可实现减温减压，又能利用原减压阀的压差蒸汽驱动螺杆膨胀动力机做功，带动发电机进而进行发电或输出动力带动机泵运转，衍生节能效益。
　　一、螺杆膨胀机的市场分析与产品竞争力
　　新能源与低温热能回收发电在我国乃至世界仍处于初级发展阶段，成长空间巨大。工业余热、废热与发电利用，在国家节能减排政策的推动下，前景非常广阔。螺杆膨胀机在该领域的应用及其产生的节能效益尤为明显，螺杆膨胀机的研究及发展为我国的节能事业有着重要应用。目前双螺杆膨胀动力机已成功应用于钢铁冶金、石油化工、热电电力、制药及食品等行业，由于其压差发电要求供汽参数低、适应性广、节能效益显著，在较多领域建立了节能减排平台，在推动落实国家节能减排目标、提高能源利用率、推动循环经济发展方面取得了积极的环境效益和社会效益。其主要应用实例详见下表：主要应用实例表
　　二、螺杆膨胀机简介
　　螺杆膨胀动力机是一种既可实现减温减压又能同时输出动力的先进设备，利用石化工业中产生的蒸汽、热水等热力源，将热能转换为热力，直接驱动发电机发电，或驱动风机、水泵、压缩机、磨煤机、制粉机等机械设备运转，替代电动机，使用螺杆膨胀动力机驱动发电机组能够较好回收这些余热、余能并将其转化成电能或机械能。
　　1.结构特征
　　螺杆膨胀动力机的基本构造由一对阴阳转子、支撑轴承、冷却水套、机械密封和机壳体组成。
　　2.工作原理
　　蒸汽、热水等热力介质首先进入膨胀机内螺杆齿槽，推动螺杆转动，随着螺杆转动，膨胀机容积不断增大，蒸汽降压、降温膨胀、闪蒸做功，最后排出气体，从主轴阳转子螺杆输出动力，驱动发电机或机泵，实现能量转换做功。
　　3.技术特点
　　螺杆膨胀动力机可无级调速。机体内流速较低，因而可获较高的内效率，比同功率汽轮机的效率高。当工质或负荷、余热、余压参数发生变化时也能维持稳定的高效率，运转依然平稳、安全、可靠。结构及原理不同于汽轮机，能适应多种不同的品质流体，是当今国内唯一能够同时适用于过热蒸汽、饱和蒸汽、汽水两相、热水及高盐热流体的热动力机。
　　螺杆膨胀动力机具有自动除垢能力，对工质要求不高。在工质进入机体前，无须经过任何热力工程处理（如内蒸扩容器、汽水分离器等）。螺杆膨胀动力机操作简单且维护方便，螺杆转子粗大坚实，可长期不大修，小修简单易行，运行维护费用低廉，无需专用技术人员。
　　三、节能改造
　　现以抚顺某石化公司蒸汽节能改造工程项目为例进行分析
　　1.改造前状况
　　企業原汽机车间蒸汽供应方式为：原有3台减压阀组，参数为1.0MPa减至0.2MPa。阀前蒸汽取自厂区1.0MPa高压蒸汽管网，温度300℃。需减压蒸汽量40~90t/h（季节不同导致需要减压的量不同），每台减压阀的蒸汽流量最大为30t/h。减压后蒸汽去往0.2MPa低压蒸汽管网，减压阀后设置减温水装置，将阀后蒸汽温度降为适用的155℃，以满足后续系统的需要。该运行方式没有充分利用1.0MPa高参数蒸汽所含的内能，而是将高品位蒸汽直接减温减压后使用，蒸汽梯级利用不充分，能源没有合理利用，造成能源浪费，降低企业经济效益，节能改造势在必行。
　　2.改造方案
　　项目在企业厂区内实施，热电厂部分建设在原汽机车间内，利旧汽机车间废弃的一号机组设施不仅可节省空间且可充分依托原公用工程等设施。由于本改建项目电力、蒸汽、软化水和循环水没有量的增加，只是利用高压蒸汽压差进行发电，因此，原有供应系统供应量完全满足本次改建的要求，能源供应可靠、有保障，且可避免重复建设。
　　3.改造工艺技术
　　本次热电厂蒸汽系统优化节能改造工程项目，装置布置在高、低压蒸汽管网之间，采用旁路方式（相对于原减压阀）接入2台螺杆膨胀动力机进行改造。在满足原工艺蒸汽要求的同时，梯级利用原减压阀的压差蒸汽驱动螺杆膨胀动力机做功而输出动力，分别拖动2台单机功率1180kW的低压（400V）发电机发电，产生发电效益，节能增效。发电通过并网联络柜并入企业内部电网，用于驱动内网用电设备。通过这一技改措施，在保持原工艺要求的蒸汽压力、温度及流量都不变的前提下，既可实现减温减压，又可实现压差能量的回收。
　　4.改造设备
　　4.1主要设备及参数
　　热电厂项目选用螺杆膨胀机、相关设备及参数如下表：主要设备表
　　4.2主要参数
　　螺杆膨胀动力机和三相同步发电机参数见下表：螺杆膨胀动力机参数表三相同步发电机参数（单台套）
　　5.电气控制
　　5.1控制设备采用PLC，开关量输入及输出必须加继电器隔离。
　　5.2采用嵌入式机柜触摸屏（HMI），功能包括：动态参数显示、动力机开/停操作和运行状态显示、报警功能设定及报警状态显示。
　　5.3通过分布在动力机各点的变送器，对压力、转速、温度的模拟信号进行采集，通过PLC的内部运算，转化为相应的数据进行显示或参与控制。输出的4~20mA的电流信号对阀门开度进行调节控制，通过调节进汽阀门开度的大小，调整动力机进汽量的大小，从而达到控制调节动力机转速的目的，减少或增加动力机做功能力。
　　5.4通讯接口：PLC系统中提供MPI、Profibus-DP两个通讯接口，若与DCS通讯接口不匹配，可根据用户方要求转换。
　　5.5手/自控制方式，可实现无扰动相互切换。
　　四、节电效果
　　1.热电厂综合能指标
　　本项目为热电厂部分装置蒸汽节能改造工程项目，年工作按7200小时计算，综合能指标如下表：改造前、后热电厂能耗表
　　2.节能量
　　2.1改造前年综合能耗
　　改造年前综合能耗M＝改造前小时能耗tce/h×项目年运行时间h/年
　　＝1.08tce/h×7200h/年
　　＝7776tce/年
　　2.2改造后年综合能耗
　　改造后年综合能耗N＝改造后小时能耗tce/h×项目年运行时间h/年
　　＝0.327tce/h×7200h/年
　　＝2354.4tce/年
　　2.3改造后年节能量
　　改造后年节能量E＝改造前年综合能耗M–改造后年综合能耗N
　　＝7776tce/年–2354.4tce/年
　　＝5421.6tce/年
　　即，项目实施改造后年发电1670.4万kWh，扣除冷却循环水、发电机组自用电所消耗的能源后，年节能量折合标准煤5421.6t,节能效果较好，同时利用机组排汽还可满足低压蒸汽管网的用汽需求，一举两得。
　　2.4节能效益
　　本项目实施后年节约能源折合标准煤5421.6t，标准煤按1200元/吨计算，年节能效益G测算如下：
　　G＝5421.6t×1200元/吨
　　＝650.6万元
　　即，通过新上螺杆膨胀动力机发电机组项目，在满足工艺用蒸汽的前提下，利用高品位蒸汽参数压差发电年可实现经济效益650.6万元，节能效益可观。
　　五、结束语
　　节能减排、节能微排、节能增效是我国基本国策，特别是在当今能源危机的大背景下，如何合理利用现有能源，提高能源使用效率更是当务之急。我国作为石油消耗的大国，其石油50%以上依赖进口，针对许多大中型的炼油厂，如何合理利用炼油工艺过程中产生大量的工艺热源，提高其利用率，也是对石油资源最好的再利用，并有利于节能降耗。本项目利用蒸气压差新上螺杆膨胀动力机进行发电，能够很好回收工艺生产过程中产生的余热、余能并将其转化成电能，给企业带来良好的经济效益同时，也具有一定的节能示范作用。参考文献[1]《综合能耗计算通则》（GB/T2589-2008）.[2]沈维道 郑佩芝 蒋淡安 工程热力学 上海 高等教育出版社 1983年；[3]高顺庆 胡亮光 蒸气压差螺杆膨胀机在集中供热中的应用[J]煤气与热力，2000，20（5）.[4]《石油化工设计能耗计算标准》（GB/T50441-2007）.