YLR液流熱能發(fā)生器在輸油站采暖系統(tǒng)中的應(yīng)用

遲經(jīng)緯（勝利油田孤東采油廠新灘試采礦）

咸陽輸油站（庫區(qū)）隸屬于中國石油天然氣股份有限公司管道西安輸油氣分公司，位于咸陽市馬莊鎮(zhèn)，該輸油站供熱采暖項目為新建宿舍樓及食堂采暖及熱水供應(yīng)的配套設(shè)施工程，保障油庫內(nèi)新建的宿舍樓及食堂樓內(nèi)的采暖及熱水供應(yīng)。其供熱采暖面積約800m2。為經(jīng)濟、環(huán)保及供熱需求等因素，決定引進(jìn)YLR液流熱能發(fā)生器作為熱源替代常規(guī)鍋爐房采暖熱源。

1 YLR液流熱能發(fā)生器簡介

1.1 發(fā)熱原理

YLR液流熱能發(fā)生器的工作原理是將動能轉(zhuǎn)化為熱能，用水泵把供熱管網(wǎng)中的水（最初都是自來水）加壓至8 kg/cm2，由液流熱能發(fā)生器的進(jìn)水口進(jìn)入核心組件，在壓力的作用下使之產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)運動，隨后進(jìn)入減壓區(qū)形成斷流，并生成蒸汽——氣水混合的微小氣泡，攜帶微小氣泡的高速運動的水流進(jìn)入高壓區(qū)，在壓力作用下，微汽泡消失，蒸汽凝結(jié)，氣體壓縮，原微氣泡中心的溫度急劇上升。液體在液流熱能發(fā)生器中，由于速度與壓力的變化，產(chǎn)生空穴效應(yīng)，在旋轉(zhuǎn)運動中被加熱，而無需使用任何電加熱元件，這是一種全新概念的熱能獲取設(shè)備，其原理框圖見圖1。

1.2 性能特點

1.2.1 綠色環(huán)保

YLR液流熱能發(fā)生器是一種新型的熱源裝置，它不需要鍋爐及其配套設(shè)備，占地面積小，施工周期短，不需要燃煤、燃油、燃?xì)猓恍枰幚恚淮嬖谖廴荆耆珜崿F(xiàn)零排放。

圖1 YLR發(fā)熱原理框架圖

1.2.2 應(yīng)用方便，易于實現(xiàn)自動化

針對不同的應(yīng)用場合，在不同的環(huán)境溫度下，根據(jù)取暖面積的大小，可以選擇不同規(guī)格組合，運行費用、所需的制熱量控制十分準(zhǔn)確，可根據(jù)客戶要求實現(xiàn)恒溫、恒壓、定時控制、可實現(xiàn)無人值守，也可以提供遙測、遙控、遙訊、遙視、人機界面控制。

1.2.3 熱效率高、節(jié)能顯著

液流熱能發(fā)生器中的水在相對封閉的水系統(tǒng)中，如果管網(wǎng)無漏失，系統(tǒng)是不會失水的，大大的節(jié)約了水資源，液流熱能發(fā)生器具有極高的電熱轉(zhuǎn)換效率，其效率高達(dá)96%～98%以上；而電鍋爐經(jīng)過一段時間使用因產(chǎn)生水垢，效率會明顯降低，液流熱能發(fā)生器由于其發(fā)生原理不同，其效率不會受此因素影響，因此，大大的節(jié)約了電能。

1.2.4 維護方便

液流熱能發(fā)生器結(jié)構(gòu)簡單，不結(jié)垢。只需定期維護保養(yǎng)水泵電動機的軸承、水泵機械密封及電控柜的低壓電器等，就可以實現(xiàn)零故障運行，從而達(dá)到零維護。

1.2.5 使用壽命長

由于不同于電鍋爐形式的電熱轉(zhuǎn)換原理。不存在電熱轉(zhuǎn)換元件燒損等問題，且工作在常壓下，故有較長的使用壽命，使用壽命達(dá)二十年以上。

1.2.6 具有消毒滅菌功能

本裝置在對液體進(jìn)行加熱過程中產(chǎn)生“空化”狀態(tài)，對細(xì)菌具有殺滅作用。

1.2.7 不結(jié)垢

水流在流經(jīng)液流熱能發(fā)生器核心組件的過程中產(chǎn)生了特定的物理現(xiàn)象：在組件的首部渦流頭中，水流由于流經(jīng)阿基米德螺旋流道而產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)運動，進(jìn)入次渦流室（渦流管）之后，產(chǎn)生了特定的物理現(xiàn)象——超聲空化，即在次渦流室中產(chǎn)生的微氣泡高速沖擊次渦流室內(nèi)表面，并在止旋器和次渦流室內(nèi)表面被壓滅，發(fā)生氣蝕現(xiàn)象，氣蝕作用可以使金屬表面的附著物剝離以及抑制垢類沉積。更是由于水的加熱過程不是靠熱傳導(dǎo)獲取的，而是由水分子自身的相似與裂解、聚合放熱反應(yīng)升溫，便利水中的鈣鹽等結(jié)垢物質(zhì)被分離出去，沉積在排污口處，待排放處理，從而解除了系統(tǒng)中的結(jié)垢機會和可能，該過程就是軟化過程，因此不需要專用軟化處理設(shè)備。

2 應(yīng)用情況分析

2013年1月，在庫區(qū)采暖泵房（7m×4.6m）內(nèi)安裝了2臺45 kW液流熱能發(fā)生器，作為新建宿舍及員工食堂采暖熱源，其工藝流程見圖2。

圖2 采暖工藝流程

常規(guī)工作狀態(tài)下，2臺45 kW液流熱能發(fā)生器一主一備運行，特殊情況下2臺可同時啟動運行。液流熱能發(fā)生器出口溫度可根據(jù)需要自動調(diào)節(jié)，溫度范圍0～90℃。出口溫度設(shè)定參數(shù)有上限值、下限值和聯(lián)機啟動值等。當(dāng)液流熱能發(fā)生器內(nèi)被測介質(zhì)溫度值高于上限設(shè)定值時，液流熱能發(fā)生器自動停止運行，保持一段時間；當(dāng)液流熱能發(fā)生器內(nèi)被測介質(zhì)溫度值低于下限設(shè)定值時，其中一臺液流熱能發(fā)生器（主）自動運行；當(dāng)液流熱能發(fā)生器內(nèi)被測介質(zhì)溫度值低于聯(lián)機啟動設(shè)定值時，兩臺液流熱能發(fā)生器均自動啟動運行；當(dāng)被測介質(zhì)溫度達(dá)到下限值以上，則其中一臺液流熱能發(fā)生器（備）停止運行。兩臺液流熱能發(fā)生器還可以根據(jù)需要設(shè)定它的啟停時間，實現(xiàn)定時控制。

液流熱能發(fā)生器配置有操作性能良好的人機界面觸摸屏，可顯示循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)出口溫度、泵工作狀態(tài)、變頻運行頻率、啟停操作按鈕、參數(shù)設(shè)定值、趨勢曲線及故障報警等信息。非常方便現(xiàn)場維護人員對設(shè)備的監(jiān)測、控制及故障判斷等工作。

該裝置于2013年1月13日正式投產(chǎn)運行，2臺45 kW液流熱能發(fā)生器，出口溫度上限設(shè)定值為55℃，下限設(shè)定值為45℃時，宿舍室內(nèi)溫度可達(dá)到23～26℃；出口溫度上限設(shè)定值為52℃，下限設(shè)定值為40℃時，宿舍室內(nèi)溫度可達(dá)到20～23℃。已經(jīng)滿足所有樓內(nèi)食堂、宿舍室內(nèi)溫度不低于18℃的要求，運行狀況良好，達(dá)到了預(yù)期的效果，以下是45 kW液流熱能發(fā)生器7日內(nèi)連續(xù)監(jiān)測運行的運行情況，見表1。

表1 液流熱能發(fā)生器運行數(shù)據(jù)

3 經(jīng)濟效益分析

3.1 液流熱能發(fā)生器年耗電費用

根據(jù)運行數(shù)據(jù)，采暖期按四個月計算，液流熱能發(fā)生器（45 kW的實際耗電36.76 kW）一年耗電費用分三個階段計算：

1）不冷天（11月15日-12月15日；3月1日-3月15日）按一個半月計算，45 kW液流熱能發(fā)生器每天工作16 h，耗電量為：264 67 kWh。耗電費用為：1.323萬元。

2）稍冷天（12月15日-1月15日，2月15日-3月1日）按一個半月計算，白天10 h啟動45 kW液流熱能發(fā)生器工作8.5 h，晚上14 h啟動45 kW液流熱能發(fā)生器工作12 h，耗電量為：33 911.1 kWh。耗電費用為：1.696萬元。

3）冷天（1月15日-2月15日）按一個月算，白天10 h啟動2臺45 kW液流熱能發(fā)生器工作9 h，晚上14 h啟動1臺45 kW液流熱能發(fā)生器工作12 h，耗電量為：33 119 kWh。耗電費用為：1.656萬元。

故液流熱能發(fā)生器一年耗電量為：93 497.1 kWh。液流熱能發(fā)生器一年耗電費用為：4.675萬元。

3.2 其他采暖耗電費用

1）集中供熱采暖熱力費用：熱力費用每平方米按84元計算，輸油站的熱力費用為6.72萬元。

2）電采暖年耗電費用：由于電暖氣功率可調(diào)，實際電能消耗為設(shè)計功率的2/3，年耗電量為：84.32×104kWh。年耗電費用為：42.16萬元。

3.3 經(jīng)濟效益對比

按照集中供熱采暖（包括熱網(wǎng)改造，需繳納熱力費用）、電采暖與液流熱能發(fā)生器作為采暖熱源進(jìn)行了對比，結(jié)果見表2。

表2 幾種采暖方式經(jīng)濟效益對比

從表2中可以看出，三種采暖方式投資情況，液流熱能發(fā)生器的投資最少為38.75萬元，集中供熱采暖的投資為44.79萬元，電采暖的投資為46.1萬元。而每運行一年，液流熱能發(fā)生器作為采暖熱源比集中供熱采暖收取熱力費用節(jié)約2.045萬元，比電采暖節(jié)約37.485萬元。液流熱能發(fā)生器作為采暖熱源，經(jīng)濟效益是非常可觀的。

液流熱能發(fā)生器不但運行平穩(wěn)，采暖效果好，而且完全消除了鍋爐改造熱網(wǎng)后對重大易燃易爆油氣場所帶來的安全隱患，技術(shù)上是可行的。

4 結(jié)論及認(rèn)識

1）采暖效果。由于液流熱能發(fā)生器采暖用戶端也是通過熱水進(jìn)行散熱，故采暖效果與熱水鍋爐采暖同樣具有溫暖、舒適、自然、空氣濕潤不干燥的特點，而且無電采暖、輻射采暖的烤灼感，采暖效果好。

2）經(jīng)濟效益。通過對應(yīng)用情況和經(jīng)濟效益的分析，利用液流熱能發(fā)生器作為采暖熱源，不但采暖效果好，而且與建鍋爐房相比施工周期短，有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

3）創(chuàng)新科技。YLR液流熱能發(fā)生器是一種新型熱源裝置，它不存在高壓容器的安全問題，不存在結(jié)垢，不存在燃料渣堆放，完全地實現(xiàn)零排放、零污染的新型“鍋爐”。它是一種不需要鍋爐、不需要鍋爐房、不需要鍋爐工人、不需要水處理、不需要燃料而實現(xiàn)液體加熱的創(chuàng)新技術(shù)。

4）適用于各種需要熱源的場合。由于液流熱能發(fā)生器具有占地面積小，施工周期短，安裝維護方便等特點，可以用于工藝拌熱，獨立施工點采暖、工作區(qū)采暖，游泳池、洗浴中心以及娛樂場所的加熱，滅菌消毒等。尤其是用在比較偏遠(yuǎn)的地方，在沒有氣源只有電源和水源的情況下。

5）前景。液流熱能發(fā)生器是由俄羅斯引進(jìn)的新技術(shù)，是把俄羅斯軍事航天技術(shù)引伸拓展到工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用，在提倡科技、環(huán)保、實現(xiàn)綠色開發(fā)的石油工業(yè)中，YLR液流熱能發(fā)生器以其科技含量高、原理新奇、電熱轉(zhuǎn)換率高，易于實現(xiàn)自動化、零維護、無污染、零排放等獨具的特點，具有較好的經(jīng)濟效益和社會效益，為我國供熱技術(shù)開辟了一條新的途徑。