雷明华
中石油云南石化有限公司，云南昆明，650300
摘 要： 对某石油化工渣油加氢脱硫装置中采用的液力透平装置在高压加氢装置中的应用及节能性能进行了分析研究，液力透平投用生产后，对装置降低能耗，减少生产运行成本有很好的的促进作用。
关键词： 液力透平 节能 能量回收 效益
近年来，国家和企业都十分重视节能减排，尤其在石化行业液力透平在加氢装置中的应用越来越广泛。在以前石化行业里高压液体通过调节阀减压或者经过孔板后泄压能量被白白浪费掉。随着技术的发展，这些高压液体可以通过液力透平做功，将介质的压力能转换为液力透平的机械能，以轴功率的形式输达到回收能量的目的，有效的利用压降降低装置的能耗。根据液力透平在装置中的平稳高效应用情况，节能降耗效果显著，经济效益提升明显。
1 透平的工作原理及应用
1.1 液力透平工作原理
液力透平是将液态流体中蕴含的压力势能转换为机械功。渣油加氢高压贫胺液泵液力透平的基本工作原理是：以循环氢脱硫塔底部出口高压流动的富胺液为介质，从透平的吸入口喷入，从透平排出口流出，通过透平中关键部位多级叶轮流体介质所就有的能量在流过叶轮时冲击叶片，推动叶轮旋转，将流体介质的压力能转换为动能，从而驱动透平轴旋转，透平轴经过转动机构（联轴器和单向离合器）带动泵轴旋转，持续输出机械功，降低泵的驱动电机电流，实现节约电能的目的。透平与泵的链接方式（见图1）
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1.2 液力透平在加氢装置中的应用
在高压加氢装置总存在多余压力的位置是液相物流从高压流至低压的位置。对于渣油加氢装置而言，可以应用液力透平的主要有两个位置：一个是热高压离心分离器液相物流降压后进入热低压分离器的压降区，该位置工艺介质参数设计为：16MPa，温度360℃左右，降压至2.9MPa、流量210t/h左右；另一处是高压循环氢脱硫塔塔底富胺液至富胺液闪蒸罐的压降区，该位置工艺介质参数设计为：15.4MPa降压至1.2MPa、温度65℃、流量280t/h左右。
针对上述两个位置，高压加氢装置液力透平应用也有两种类型：一种为热液力透平，主要用于流出介质温度高的地方，如热高压分离器至热低压分离器降压区的热液力透平应用。另一种为冷液力透平，用于高压循环氢脱硫塔的降压区的冷液力透平的应用。富胺液自高压循环氢脱硫塔底部进入到液力透平入口，由液力透平减压后进入收集罐在送出装置。
由于项目建设控制资金原因，渣油加氢装置只在循环氢脱硫塔底部富胺液至富胺液闪蒸罐的压降区设计并应用了冷液力透平。如果液力透平在小流量情况下操作，透平的效率下降很快，因此选择液力透平流量时，要选额定流量的85%作为设计流量，效率曲线平坦，可以保证液力透平长期在高效率点进行平稳的操作。（见图2）。
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2 液力透平的选型
本着长周期、稳定回收能量，提高节能降耗的原则，结合多家石化企业在应用中的经验，综合考虑，最终选用了由苏尔寿德国工厂设计、制造，由苏尔寿苏州工厂组装并成套供货。
选用型号：BB5型GSG B2B 80-260型号的液力透平。
采购成本费用：每台液力透平的采购单价约228万元
设计操作参数：介质富胺液，密度1015kg/m3，操作温度65℃，流量170m3/h--210m3/h，入口压力15.4MPa，出口压力1.25MPa，额定回收功率564KW，效率71%。
3 液力透平的经济效益及投资回收情况
本装置高压贫胺液泵驱动电机电流是100A左右， 纯电机带动一年电费计算如下：
M=U×I×φ×√3×h×c
=10000V×100A××0.7×1.732×8000×0.4元/ KW﹒h
= 388万元
投用液力透平之后的驱动电机电流降到80A左右，节约20A电流，节约电费计算如下：
M=U×I×φ×√3×h×c
=10000V×20A×0.7×1.732×8000h×0.4元/ KW﹒h
=77.6万元
式中：U—驱动电机额定电压（V）
I—节约电流（A）
φ—功率因素，额定工况取值0.85，非额定工况取值0.7
h—运行时间，每年按8000h统计
c—电费单价，按0.4元/ KW﹒h统计
综上所述，投用液力透平后，每年节约电费约77.6万元，经济性能方面：回收年限约3年左右，回收全部的投资成本，对装置节能降耗，减少生产运行成本有显著作用。
4 注意事项
液力透如长期停车，应将进出口管线盲板盲死，机体完全倒空，并接临时胶管线充N2保护，防止机体，管线锈蚀。
为防止高压流体瞬间对透平和管线的冲击而造成事故，液力透平投用时先将紧急切断阀复位，再开入口流量控制阀的前后手阀，最后根据工艺平稳情况缓慢开流量控制阀调整富胺液的流量至透平运行达到节能效果即可。
5 存在及可能出现的问题
液力透平现在存的主要问题是：输送高温高压，富胺液含硫化氢气体的介质，运行时间长容易产生结焦，损坏机械密封寿命，例如中石化海南炼油310万吨/年渣油加氢装置对液力透平的国产机械密封进行了第二次改造，运行效果明显得到改善，机械密封运行寿命延长到一年，最长可达16个月。从而实现了透平的长期稳定运行[4]。而进口密封价格贵，订货周期长，国产机械密封效果不是很理想，因此，应对可能会出现的机械密封故障，制定相应的密封选型和改造就很重要。
6 结束语
渣油加氢高压贫胺夜泵液力透平自开工投入运行以来，持续平稳运行约3年，未进行任何零部件维修和更换，实现了设备长周期运行，稳定能量回收，对装置的节能降耗效果显著，投资回报率很理想。
参考文献
[1]徐秀生.液力透平在石化行业中的应用[J].通用机械，2013（3）：23-32.
[2]刁望升.高压加氢装置应用液力透平可行性研究[J].炼油技术与工程，2008（07）：33-35.
[3]渣油加氢装置设计资料和随机资料.
[4]张伟东.渣油加氢专职液力透平机械密封改造[J].石油和化工设备，2013（4）：69-71
雷明华，（1984.10）汉，甘肃兰州，大专，研究方向，石油炼制，单位中石油云南石化有限公司， 650300