液力透平技术应用研究

那忠伟

摘要：能量回收液力透平技术及应用对节能减排有重要意义。本文首先对液力透平技术，及其在石化行业的应用领域进行了简单的描述;其次，介绍了炼油研究所通过查阅文献、现场调研、电话咨询等方式进行调查的情况，对液力透平技术在炼油装置的应用及生产厂家进行了初步的评价;然后，根据某公司相关装置的实际情况，结合不同液力透平生产厂家给出的初步核算结果，确定了柴油加氢装置适合应用此技术。最后，根据自己的核算结果，给出了柴油加氢装置应用此技术的应用条件。

关键词：液力透平;技术应用;高压加氢;炼油装置

1 液力透平技术介绍

炼油生产中的余压能是可再生能源，用液力透平代替减压阀避免了余压能的浪费。

液力透平是将液态工质中蕴有的余压能转换为机械功的装置。其高压液态工质所具有的能量经过透平时转换为动能，基本工作原理是：流体冲击叶片，推动叶轮转动，从而驱动透平轴旋转。透平轴直接或经传动机构带动其他机械输出机械功，其动力输出端往往驱动的是另一台泵。

液力透平在石化行业主要用于高压加氢流程，热高压分离器至热低压分离器降压区的液力透平，液力透平入口油为自热高分罐底部进入到液力透平入口的热高分油，由液力透平减压后进入热低分罐。液力透平提供动能，驱动高压加氢反应进料泵[1]。

2 液力透平应用情况调研

为确保液力透平技术应用的可靠性，炼油研究所对大庆石化和锦州石化两个炼油厂的三套液力透平系统实际使用情况进行了调研，调研情况如下：

（1）2005年中国石油大庆石化分公司加氢裂化装置随装置建设同期使用液力透平，投用后能够安全平稳高效运行，节电效果明显，但由于目前装置工况变化较大，不适于液力透平的投用，所以设备停用。

（2）2012年中国石油锦州石化分公司加氢裂化和柴油加氢改质两套装置随装置建设同期使用液力透平，两套液力透平系统到目前为止均运行平稳，节电效果明显，其中加氢裂化装置使用该系统后，据测算，加氢进料泵每小时可节电 600 kw·h，年可节省电费370万元。

从调研结果来看，液力透平技术在高压加氢装置上的应用效果较好，运行平稳、操作简单、节电明显，但其对工况有一定的要求，具体体现在工况不能大幅频繁变化且要在设计工况下运行。此外，这三套液力透平均为进口设备，设备造价高，投资成本较大，其中锦州石化加氢裂化装置液力透平投资费用约2千万元。

通过查阅相关文献和报道，发现近年来国内厂家生产的液力透平也有较多成功投用案例，其中国内液力透平厂家主要是大连深蓝泵业有限公司和沈阳格瑞德泵业集团。

炼油研究所对部分使用国产液力透平装置的技术人员进行了电话咨询，了解设备运行是否平稳、节电效果等情况，具体信息见下表：

从咨询结果来看，国产液力透平，如大连深蓝和沈阳格瑞德生产的液力透平，其运行可靠性和节电效果都是比较理想的，较进口设备差别不大。

3 某公司应用透平的应用研究

某公司现有高压加氢装置3套，分别为柴油加氢装置、柴油加氢改质装置、异构脱蜡装置。它们的高低分罐之间现均使用减压阀，若增加液力透平系统，就可回收一部分能量提供给反应进料泵，从而降低进料泵电机功率消耗，达到节能目的。

从反馈信息来看，加氢改质装置和异构脱蜡装置应用液力透平时，由于流量小造成回收功率和透平效率较低，工程投资回收期长，所以目前不建议应用液力透平技术[2]。

对比两个厂家反馈数据，发现回收功率差异较大，需要对两个厂家提供的计算结果进行核对。

炼油研究所利用流程模拟软件petro-sim，建立柴油加氢装置精制柴油物流模型，输入化验分析数据及操作条件，计算结果：按照设计流量202t/h计算，透平入口6.64Mpa时介质所具有的能量为-99430KJ/S，透平出口1.50Mpa时介质所具有的能量为-99610KJ/S，能量差为180KJ/S，即180KW。按回收效率65%计算，可回收功率为117KW，与大连深蓝提供数据相差70KW，与沈阳格瑞德提供数据相差326KW，可以认为大连深蓝提供的数据较为接近实际值，所以投资费可用按其提供值计算，但投用透平的效益使用模拟软件计算结果。

4 结论

（1）从目前国内炼油厂液力透平使用情况来看，液力透平具备投资成本回收快，节能效果明显等优点。

（2）依据厂家提供的液力透平的投资费用和投资回报周期的信息，以及炼油所计算的结果，认为公司柴油加氢装置在较高负荷时（负荷达到80%及以上），投资回报率较高，较为适合应用液力透平技术。

（3）目前柴油加氢装置根据柴油市场质量需求情况，仅以50%负荷运行，且工况不稳定，投资回报期3.79年较长，不建議应用。

参考文献

[1] 李振明.液力透平在炼油板块的应用[J].机械研究与应用，2011.5.

[2] 郑学鹏.炼油装置液力透平的设计探析[J].石油化工设计，2012，29（1～4）.