YLR液流热能发生器在输油站采暖系统中的应用

迟经纬（胜利油田孤东采油厂新滩试采矿）

咸阳输油站（库区）隶属于中国石油天然气股份有限公司管道西安输油气分公司，位于咸阳市马庄镇，该输油站供热采暖项目为新建宿舍楼及食堂采暖及热水供应的配套设施工程，保障油库内新建的宿舍楼及食堂楼内的采暖及热水供应。其供热采暖面积约800m2。为经济、环保及供热需求等因素，决定引进YLR液流热能发生器作为热源替代常规锅炉房采暖热源。

1 YLR液流热能发生器简介

1.1 发热原理

YLR液流热能发生器的工作原理是将动能转化为热能，用水泵把供热管网中的水（最初都是自来水）加压至8 kg/cm2，由液流热能发生器的进水口进入核心组件，在压力的作用下使之产生高速旋转运动，随后进入减压区形成断流，并生成蒸汽——气水混合的微小气泡，携带微小气泡的高速运动的水流进入高压区，在压力作用下，微汽泡消失，蒸汽凝结，气体压缩，原微气泡中心的温度急剧上升。液体在液流热能发生器中，由于速度与压力的变化，产生空穴效应，在旋转运动中被加热，而无需使用任何电加热元件，这是一种全新概念的热能获取设备，其原理框图见图1。

1.2 性能特点

1.2.1 绿色环保

YLR液流热能发生器是一种新型的热源装置，它不需要锅炉及其配套设备，占地面积小，施工周期短，不需要燃煤、燃油、燃气，不需要水处理，不存在污染，完全实现零排放。

图1 YLR发热原理框架图

1.2.2 应用方便，易于实现自动化

针对不同的应用场合，在不同的环境温度下，根据取暖面积的大小，可以选择不同规格组合，运行费用、所需的制热量控制十分准确，可根据客户要求实现恒温、恒压、定时控制、可实现无人值守，也可以提供遥测、遥控、遥讯、遥视、人机界面控制。

1.2.3 热效率高、节能显著

液流热能发生器中的水在相对封闭的水系统中，如果管网无漏失，系统是不会失水的，大大的节约了水资源，液流热能发生器具有极高的电热转换效率，其效率高达96%～98%以上；而电锅炉经过一段时间使用因产生水垢，效率会明显降低，液流热能发生器由于其发生原理不同，其效率不会受此因素影响，因此，大大的节约了电能。

1.2.4 维护方便

液流热能发生器结构简单，不结垢。只需定期维护保养水泵电动机的轴承、水泵机械密封及电控柜的低压电器等，就可以实现零故障运行，从而达到零维护。

1.2.5 使用寿命长

由于不同于电锅炉形式的电热转换原理。不存在电热转换元件烧损等问题，且工作在常压下，故有较长的使用寿命，使用寿命达二十年以上。

1.2.6 具有消毒灭菌功能

本装置在对液体进行加热过程中产生“空化”状态，对细菌具有杀灭作用。

1.2.7 不结垢

水流在流经液流热能发生器核心组件的过程中产生了特定的物理现象：在组件的首部涡流头中，水流由于流经阿基米德螺旋流道而产生高速旋转运动，进入次涡流室（涡流管）之后，产生了特定的物理现象——超声空化，即在次涡流室中产生的微气泡高速冲击次涡流室内表面，并在止旋器和次涡流室内表面被压灭，发生气蚀现象，气蚀作用可以使金属表面的附着物剥离以及抑制垢类沉积。更是由于水的加热过程不是靠热传导获取的，而是由水分子自身的相似与裂解、聚合放热反应升温，便利水中的钙盐等结垢物质被分离出去，沉积在排污口处，待排放处理，从而解除了系统中的结垢机会和可能，该过程就是软化过程，因此不需要专用软化处理设备。

2 应用情况分析

2013年1月，在库区采暖泵房（7m×4.6m）内安装了2台45 kW液流热能发生器，作为新建宿舍及员工食堂采暖热源，其工艺流程见图2。

图2 采暖工艺流程

常规工作状态下，2台45 kW液流热能发生器一主一备运行，特殊情况下2台可同时启动运行。液流热能发生器出口温度可根据需要自动调节，温度范围0～90℃。出口温度设定参数有上限值、下限值和联机启动值等。当液流热能发生器内被测介质温度值高于上限设定值时，液流热能发生器自动停止运行，保持一段时间；当液流热能发生器内被测介质温度值低于下限设定值时，其中一台液流热能发生器（主）自动运行；当液流热能发生器内被测介质温度值低于联机启动设定值时，两台液流热能发生器均自动启动运行；当被测介质温度达到下限值以上，则其中一台液流热能发生器（备）停止运行。两台液流热能发生器还可以根据需要设定它的启停时间，实现定时控制。

液流热能发生器配置有操作性能良好的人机界面触摸屏，可显示循环水系统进出口温度、泵工作状态、变频运行频率、启停操作按钮、参数设定值、趋势曲线及故障报警等信息。非常方便现场维护人员对设备的监测、控制及故障判断等工作。

该装置于2013年1月13日正式投产运行，2台45 kW液流热能发生器，出口温度上限设定值为55℃，下限设定值为45℃时，宿舍室内温度可达到23～26℃；出口温度上限设定值为52℃，下限设定值为40℃时，宿舍室内温度可达到20～23℃。已经满足所有楼内食堂、宿舍室内温度不低于18℃的要求，运行状况良好，达到了预期的效果，以下是45 kW液流热能发生器7日内连续监测运行的运行情况，见表1。

表1 液流热能发生器运行数据

3 经济效益分析

3.1 液流热能发生器年耗电费用

根据运行数据，采暖期按四个月计算，液流热能发生器（45 kW的实际耗电36.76 kW）一年耗电费用分三个阶段计算：

1）不冷天（11月15日-12月15日；3月1日-3月15日）按一个半月计算，45 kW液流热能发生器每天工作16 h，耗电量为：264 67 kWh。耗电费用为：1.323万元。

2）稍冷天（12月15日-1月15日，2月15日-3月1日）按一个半月计算，白天10 h启动45 kW液流热能发生器工作8.5 h，晚上14 h启动45 kW液流热能发生器工作12 h，耗电量为：33 911.1 kWh。耗电费用为：1.696万元。

3）冷天（1月15日-2月15日）按一个月算，白天10 h启动2台45 kW液流热能发生器工作9 h，晚上14 h启动1台45 kW液流热能发生器工作12 h，耗电量为：33 119 kWh。耗电费用为：1.656万元。

故液流热能发生器一年耗电量为：93 497.1 kWh。液流热能发生器一年耗电费用为：4.675万元。

3.2 其他采暖耗电费用

1）集中供热采暖热力费用：热力费用每平方米按84元计算，输油站的热力费用为6.72万元。

2）电采暖年耗电费用：由于电暖气功率可调，实际电能消耗为设计功率的2/3，年耗电量为：84.32×104kWh。年耗电费用为：42.16万元。

3.3 经济效益对比

按照集中供热采暖（包括热网改造，需缴纳热力费用）、电采暖与液流热能发生器作为采暖热源进行了对比，结果见表2。

表2 几种采暖方式经济效益对比

从表2中可以看出，三种采暖方式投资情况，液流热能发生器的投资最少为38.75万元，集中供热采暖的投资为44.79万元，电采暖的投资为46.1万元。而每运行一年，液流热能发生器作为采暖热源比集中供热采暖收取热力费用节约2.045万元，比电采暖节约37.485万元。液流热能发生器作为采暖热源，经济效益是非常可观的。

液流热能发生器不但运行平稳，采暖效果好，而且完全消除了锅炉改造热网后对重大易燃易爆油气场所带来的安全隐患，技术上是可行的。

4 结论及认识

1）采暖效果。由于液流热能发生器采暖用户端也是通过热水进行散热，故采暖效果与热水锅炉采暖同样具有温暖、舒适、自然、空气湿润不干燥的特点，而且无电采暖、辐射采暖的烤灼感，采暖效果好。

2）经济效益。通过对应用情况和经济效益的分析，利用液流热能发生器作为采暖热源，不但采暖效果好，而且与建锅炉房相比施工周期短，有良好的经济效益和社会效益。

3）创新科技。YLR液流热能发生器是一种新型热源装置，它不存在高压容器的安全问题，不存在结垢，不存在燃料渣堆放，完全地实现零排放、零污染的新型“锅炉”。它是一种不需要锅炉、不需要锅炉房、不需要锅炉工人、不需要水处理、不需要燃料而实现液体加热的创新技术。

4）适用于各种需要热源的场合。由于液流热能发生器具有占地面积小，施工周期短，安装维护方便等特点，可以用于工艺拌热，独立施工点采暖、工作区采暖，游泳池、洗浴中心以及娱乐场所的加热，灭菌消毒等。尤其是用在比较偏远的地方，在没有气源只有电源和水源的情况下。

5）前景。液流热能发生器是由俄罗斯引进的新技术，是把俄罗斯军事航天技术引伸拓展到工业领域中应用，在提倡科技、环保、实现绿色开发的石油工业中，YLR液流热能发生器以其科技含量高、原理新奇、电热转换率高，易于实现自动化、零维护、无污染、零排放等独具的特点，具有较好的经济效益和社会效益，为我国供热技术开辟了一条新的途径。