液力透平技術應用研究

那忠偉

摘要：能量回收液力透平技術及應用對節能減排有重要意義。本文首先對液力透平技術，及其在石化行業的應用領域進行了簡單的描述;其次，介紹了煉油研究所通過查閱文獻、現場調研、電話咨詢等方式進行調查的情況，對液力透平技術在煉油裝置的應用及生產廠家進行了初步的評價;然后，根據某公司相關裝置的實際情況，結合不同液力透平生產廠家給出的初步核算結果，確定了柴油加氫裝置適合應用此技術。最后，根據自己的核算結果，給出了柴油加氫裝置應用此技術的應用條件。

關鍵詞：液力透平;技術應用;高壓加氫;煉油裝置

1 液力透平技術介紹

煉油生產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。

液力透平是將液態工質中蘊有的余壓能轉換為機械功的裝置。其高壓液態工質所具有的能量經過透平時轉換為動能，基本工作原理是：流體沖擊葉片，推動葉輪轉動，從而驅動透平軸旋轉。透平軸直接或經傳動機構帶動其他機械輸出機械功，其動力輸出端往往驅動的是另一臺泵。

液力透平在石化行業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的液力透平，液力透平入口油為自熱高分罐底部進入到液力透平入口的熱高分油，由液力透平減壓后進入熱低分罐。液力透平提供動能，驅動高壓加氫反應進料泵[1]。

2 液力透平應用情況調研

為確保液力透平技術應用的可靠性，煉油研究所對大慶石化和錦州石化兩個煉油廠的三套液力透平系統實際使用情況進行了調研，調研情況如下：

（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同期使用液力透平，投用后能夠安全平穩高效運行，節電效果明顯，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兩套裝置隨裝置建設同期使用液力透平，兩套液力透平系統到目前為止均運行平穩，節電效果明顯，其中加氫裂化裝置使用該系統后，據測算，加氫進料泵每小時可節電 600 kw·h，年可節省電費370萬元。

從調研結果來看，液力透平技術在高壓加氫裝置上的應用效果較好，運行平穩、操作簡單、節電明顯，但其對工況有一定的要求，具體體現在工況不能大幅頻繁變化且要在設計工況下運行。此外，這三套液力透平均為進口設備，設備造價高，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用約2千萬元。

通過查閱相關文獻和報道，發現近年來國內廠家生產的液力透平也有較多成功投用案例，其中國內液力透平廠家主要是大連深藍泵業有限公司和沈陽格瑞德泵業集團。

煉油研究所對部分使用國產液力透平裝置的技術人員進行了電話咨詢，了解設備運行是否平穩、節電效果等情況，具體信息見下表：

從咨詢結果來看，國產液力透平，如大連深藍和沈陽格瑞德生產的液力透平，其運行可靠性和節電效果都是比較理想的，較進口設備差別不大。

3 某公司應用透平的應用研究

某公司現有高壓加氫裝置3套，分別為柴油加氫裝置、柴油加氫改質裝置、異構脫蠟裝置。它們的高低分罐之間現均使用減壓閥，若增加液力透平系統，就可回收一部分能量提供給反應進料泵，從而降低進料泵電機功率消耗，達到節能目的。

從反饋信息來看，加氫改質裝置和異構脫蠟裝置應用液力透平時，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，所以目前不建議應用液力透平技術[2]。

對比兩個廠家反饋數據，發現回收功率差異較大，需要對兩個廠家提供的計算結果進行核對。

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，輸入化驗分析數據及操作條件，計算結果：按照設計流量202t/h計算，透平入口6.64Mpa時介質所具有的能量為-99430KJ/S，透平出口1.50Mpa時介質所具有的能量為-99610KJ/S，能量差為180KJ/S，即180KW。按回收效率65%計算，可回收功率為117KW，與大連深藍提供數據相差70KW，與沈陽格瑞德提供數據相差326KW，可以認為大連深藍提供的數據較為接近實際值，所以投資費可用按其提供值計算，但投用透平的效益使用模擬軟件計算結果。

4 結論

（1）從目前國內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，節能效果明顯等優點。

（2）依據廠家提供的液力透平的投資費用和投資回報周期的信息，以及煉油所計算的結果，認為公司柴油加氫裝置在較高負荷時（負荷達到80%及以上），投資回報率較高，較為適合應用液力透平技術。

（3）目前柴油加氫裝置根據柴油市場質量需求情況，僅以50%負荷運行，且工況不穩定，投資回報期3.79年較長，不建議應用。

參考文獻

[1] 李振明.液力透平在煉油板塊的應用[J].機械研究與應用，2011.5.

[2] 鄭學鵬.煉油裝置液力透平的設計探析[J].石油化工設計，2012，29（1～4）.