特大型天然气净化装置液力透平能量回收技术优化

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1、第３２卷第７期加工利用·１·特大型天然气净化装置液力透平能量回收技术优化张立胜裴爱霞术阿杰李杨涛中国石化中原油田普光分公司天然气净化厂张立胜等．特大型天然气净化装置液力透平能量回收技术优化．天然气工业，２０１２，３２（７）：７２‐７６．摘要总结了特大型天然气净化装置利用液力透平回收富胺液进入再生塔前释放的巨大静压能的技术特点：只有液力透平转速高于电动机转速时，超速离合器才能啮合实现能量回收。针对该技术存在的能量传递效率低和液力透平驱动受工艺波动影响较大、外输功率不稳定的缺点，从仪表控制方式和工艺设计角度对液力透平进行了优化：增设了２条不同尺寸的透平

2、跨线和配套的复杂控制回路，并将一级主吸收塔底出口的DN５００mm管线设置为３路。应用结果表明，此举避免了工艺波动，稳定了液力透平输出功率，自２００９年１０月第一套液力透平机组投入运行至今，液力透平一直运行平稳，从未出现超速离合器频繁啮合和脱开现象。最后结合现场实际运行经验，提出了液力透平单机试车及联动试车操作步骤及注意事项，为该项技术在特大型天然气净化厂装置的推广应用提供了技术支持。关键词天然气净化富胺液液力透平静压能能耗电能控制优化普光气田DOI：１０．３７８７／j．issn．１０００‐０９７６．２０１２．０７．０１７利用液力透平（PowerRe

3、coveryTurbine，PRT）［１‐３］回收静压能是近年来发展起来的新兴节能技术。由于液力透平装置运行平稳，节能效果明显，已被中国［４‐６］石油长庆油田公司天然气净化厂、上海高桥石化、海南炼化、大庆石化、青岛大炼油等企业相继引进。中国石化中原油田普光分公司天然气净化厂（以下简称普光天然气净化厂）是我国高压高含硫天然气净化企业，工艺流程繁杂，自动化控制程度高，大型机图1液力透平装置结构简图组设备技术先进，共有６套联合装置，高含硫原料气处８３４理能力为１２０×１０m／a，硫磺产量为２４０×１０t／a，脱硫单元共设置液力透平１２台，回收静压能用于驱

4、动贫胺液泵，自２００９年１０月投产至今，运转良好。1液力透平技术1．1液力透平技术简介普光天然气净化厂液力透平装置由FLOWSERVE公司生产，型号为HDO‐BB５，为４级图2富胺液力透平机组示意图卧式反转泵透平。根据流体力学相似理论，透平叶轮采用离心泵叶轮的可逆式设计，其他部件与离心泵完（高压离心泵）和液力透平位于两侧外端，中间为电动全相同（图１）。机，电动机与液力透平中间设有超速离合器。贫胺液富胺液力透平机组示意图如图２所示，贫胺液泵泵采用双驱动模式，电动机为主驱动机，液力透平为第作者简介：张立胜，１９８２年生，工程师，硕士；主要从事高含硫天然

5、气净化及硫磺回收工艺、设备技术研究与应用工作。地址：（６３６１５６）四川省达州市宣汉县土主乡普光天然气净化厂生产管理中心B‐５１５。电话：１５９８２９８１９２２。E‐mail：zls１９８２０１＠１６３．com·２·天然气工业２０１２年７月二驱动装置。主驱动机设计的额定功率在无液力透平液力透平位于脱硫单元一级主吸收塔C‐１０１的下的协助下可以单独驱动贫胺液泵，液力透平与贫胺液游，富胺液自一级吸收塔底出来后进入液力透平膨胀泵组之间设有超速离合器，当液力透平的转速高于主做功，所产生的动能用以驱动贫胺液泵，做功后的低电动机的转速时，离合器闭合；当液力透平

6、的转速低于压富胺液送至闪蒸罐。液力透平的DCS流程如图３主电动机的转速时，离合器脱开。所示。图3液力透平DCS流程图1）1．2辅助系统表1液力透平主要参数表１．２．１油路系统参数参数值油路系统主要是给泵和电机的轴承提供润滑油。吸入压力／kPa最大值为９．２４５，额定值为８．２９９润滑油系统主要由油箱、润滑油主油泵（轴头泵）、辅助吐出压力／MPa１．１１０油泵、油冷却器、过滤器、电加热器等组成。压力差／MPa７．１８８１．２．２机械密封辅助冲洗系统温度／℃正常值为５９，最小值为１０液力透平采用了API６８２标准中的plan５３B冲洗汽化压力／kPa８

7、２７３２）方案，其机械密封辅助冲洗系统主要由密封罐、水冷却相对密度正常值为１．０７，最小值为１．０６器、压力表、压力远传报警装置、手动补液泵组成。密转速／r·min－１２９８０封罐在有一定压力（一般高于被密封介质压力）的条件额定功率／kW８５１下工作。如果出现压力低报警，且不能维持压力，则表效率７５．９％明机械密封出现泄漏。稳定的流量／m３·h－１５６２1．3主要参数说明注：１）介质为富胺液；２）指５９℃时的值液力透平的主要参数见表１。肥厂应用苏尔寿公司设计制造的透平能量回收系统，2液力透平技术应用与控制优化透平效率为６９％，电动机效率为９３％，超

8、速离合器效基于液力透平驱动的特点，只有液力透平转速高率为９５％，离心泵效率为７８％，能量回收总传递效率于电动机转速时，超速