液力透平技術(shù)應(yīng)用研究

那忠偉

摘要：能量回收液力透平技術(shù)及應(yīng)用對節(jié)能減排有重要意義。本文首先對液力透平技術(shù)，及其在石化行業(yè)的應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行了簡單的描述;其次，介紹了煉油研究所通過查閱文獻(xiàn)、現(xiàn)場調(diào)研、電話咨詢等方式進(jìn)行調(diào)查的情況，對液力透平技術(shù)在煉油裝置的應(yīng)用及生產(chǎn)廠家進(jìn)行了初步的評價(jià);然后，根據(jù)某公司相關(guān)裝置的實(shí)際情況，結(jié)合不同液力透平生產(chǎn)廠家給出的初步核算結(jié)果，確定了柴油加氫裝置適合應(yīng)用此技術(shù)。最后，根據(jù)自己的核算結(jié)果，給出了柴油加氫裝置應(yīng)用此技術(shù)的應(yīng)用條件。

關(guān)鍵詞：液力透平;技術(shù)應(yīng)用;高壓加氫;煉油裝置

1 液力透平技術(shù)介紹

煉油生產(chǎn)中的余壓能是可再生能源，用液力透平代替減壓閥避免了余壓能的浪費(fèi)。

液力透平是將液態(tài)工質(zhì)中蘊(yùn)有的余壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械功的裝置。其高壓液態(tài)工質(zhì)所具有的能量經(jīng)過透平時(shí)轉(zhuǎn)換為動能，基本工作原理是：流體沖擊葉片，推動葉輪轉(zhuǎn)動，從而驅(qū)動透平軸旋轉(zhuǎn)。透平軸直接或經(jīng)傳動機(jī)構(gòu)帶動其他機(jī)械輸出機(jī)械功，其動力輸出端往往驅(qū)動的是另一臺泵。

液力透平在石化行業(yè)主要用于高壓加氫流程，熱高壓分離器至熱低壓分離器降壓區(qū)的液力透平，液力透平入口油為自熱高分罐底部進(jìn)入到液力透平入口的熱高分油，由液力透平減壓后進(jìn)入熱低分罐。液力透平提供動能，驅(qū)動高壓加氫反應(yīng)進(jìn)料泵[1]。

2 液力透平應(yīng)用情況調(diào)研

為確保液力透平技術(shù)應(yīng)用的可靠性，煉油研究所對大慶石化和錦州石化兩個(gè)煉油廠的三套液力透平系統(tǒng)實(shí)際使用情況進(jìn)行了調(diào)研，調(diào)研情況如下：

（1）2005年中國石油大慶石化分公司加氫裂化裝置隨裝置建設(shè)同期使用液力透平，投用后能夠安全平穩(wěn)高效運(yùn)行，節(jié)電效果明顯，但由于目前裝置工況變化較大，不適于液力透平的投用，所以設(shè)備停用。

（2）2012年中國石油錦州石化分公司加氫裂化和柴油加氫改質(zhì)兩套裝置隨裝置建設(shè)同期使用液力透平，兩套液力透平系統(tǒng)到目前為止均運(yùn)行平穩(wěn)，節(jié)電效果明顯，其中加氫裂化裝置使用該系統(tǒng)后，據(jù)測算，加氫進(jìn)料泵每小時(shí)可節(jié)電 600 kw·h，年可節(jié)省電費(fèi)370萬元。

從調(diào)研結(jié)果來看，液力透平技術(shù)在高壓加氫裝置上的應(yīng)用效果較好，運(yùn)行平穩(wěn)、操作簡單、節(jié)電明顯，但其對工況有一定的要求，具體體現(xiàn)在工況不能大幅頻繁變化且要在設(shè)計(jì)工況下運(yùn)行。此外，這三套液力透平均為進(jìn)口設(shè)備，設(shè)備造價(jià)高，投資成本較大，其中錦州石化加氫裂化裝置液力透平投資費(fèi)用約2千萬元。

通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)和報(bào)道，發(fā)現(xiàn)近年來國內(nèi)廠家生產(chǎn)的液力透平也有較多成功投用案例，其中國內(nèi)液力透平廠家主要是大連深藍(lán)泵業(yè)有限公司和沈陽格瑞德泵業(yè)集團(tuán)。

煉油研究所對部分使用國產(chǎn)液力透平裝置的技術(shù)人員進(jìn)行了電話咨詢，了解設(shè)備運(yùn)行是否平穩(wěn)、節(jié)電效果等情況，具體信息見下表：

從咨詢結(jié)果來看，國產(chǎn)液力透平，如大連深藍(lán)和沈陽格瑞德生產(chǎn)的液力透平，其運(yùn)行可靠性和節(jié)電效果都是比較理想的，較進(jìn)口設(shè)備差別不大。

3 某公司應(yīng)用透平的應(yīng)用研究

某公司現(xiàn)有高壓加氫裝置3套，分別為柴油加氫裝置、柴油加氫改質(zhì)裝置、異構(gòu)脫蠟裝置。它們的高低分罐之間現(xiàn)均使用減壓閥，若增加液力透平系統(tǒng)，就可回收一部分能量提供給反應(yīng)進(jìn)料泵，從而降低進(jìn)料泵電機(jī)功率消耗，達(dá)到節(jié)能目的。

從反饋信息來看，加氫改質(zhì)裝置和異構(gòu)脫蠟裝置應(yīng)用液力透平時(shí)，由于流量小造成回收功率和透平效率較低，工程投資回收期長，所以目前不建議應(yīng)用液力透平技術(shù)[2]。

對比兩個(gè)廠家反饋數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)回收功率差異較大，需要對兩個(gè)廠家提供的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行核對。

煉油研究所利用流程模擬軟件petro-sim，建立柴油加氫裝置精制柴油物流模型，輸入化驗(yàn)分析數(shù)據(jù)及操作條件，計(jì)算結(jié)果：按照設(shè)計(jì)流量202t/h計(jì)算，透平入口6.64Mpa時(shí)介質(zhì)所具有的能量為-99430KJ/S，透平出口1.50Mpa時(shí)介質(zhì)所具有的能量為-99610KJ/S，能量差為180KJ/S，即180KW。按回收效率65%計(jì)算，可回收功率為117KW，與大連深藍(lán)提供數(shù)據(jù)相差70KW，與沈陽格瑞德提供數(shù)據(jù)相差326KW，可以認(rèn)為大連深藍(lán)提供的數(shù)據(jù)較為接近實(shí)際值，所以投資費(fèi)可用按其提供值計(jì)算，但投用透平的效益使用模擬軟件計(jì)算結(jié)果。

4 結(jié)論

（1）從目前國內(nèi)煉油廠液力透平使用情況來看，液力透平具備投資成本回收快，節(jié)能效果明顯等優(yōu)點(diǎn)。

（2）依據(jù)廠家提供的液力透平的投資費(fèi)用和投資回報(bào)周期的信息，以及煉油所計(jì)算的結(jié)果，認(rèn)為公司柴油加氫裝置在較高負(fù)荷時(shí)（負(fù)荷達(dá)到80%及以上），投資回報(bào)率較高，較為適合應(yīng)用液力透平技術(shù)。

（3）目前柴油加氫裝置根據(jù)柴油市場質(zhì)量需求情況，僅以50%負(fù)荷運(yùn)行，且工況不穩(wěn)定，投資回報(bào)期3.79年較長，不建議應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 李振明.液力透平在煉油板塊的應(yīng)用[J].機(jī)械研究與應(yīng)用，2011.5.

[2] 鄭學(xué)鵬.煉油裝置液力透平的設(shè)計(jì)探析[J].石油化工設(shè)計(jì)，2012，29（1～4）.