加氫化裝置能量回收透平關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、我國(guó)是一個(gè)人均資源占有量匱乏的國(guó)家。在節(jié)能減排越來(lái)越嚴(yán)峻的形勢(shì)下，國(guó)家在《國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十一個(gè)五年規(guī)劃綱要》中，明確提出要把節(jié)約資源作為基本國(guó)策。國(guó)家發(fā)改委編制的《節(jié)能技術(shù)政策大綱》第5.6.2.4條，明確提出加氫裝置節(jié)能技術(shù)采用液力透平回收壓力能。液力透平技術(shù)由于其設(shè)備投資小、體積小、安裝維護(hù)容易、操作布置方便、建造周期短等諸多優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)發(fā)展速度很快，已成為石油化工高壓能量回收的主要技術(shù)。
　　 針對(duì)合肥市自主創(chuàng)新研發(fā)

2、和消化吸收再創(chuàng)新項(xiàng)目《液力透平能量回收裝置產(chǎn)業(yè)化》的要求，對(duì)中石化金陵石化分公司百萬(wàn)噸級(jí)加氫裂化HT-101液力透平關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，設(shè)計(jì)出一臺(tái)符合其技術(shù)指標(biāo)的液力透平。液力透平是加氫裂化能量回收工程中的關(guān)鍵設(shè)備，通過(guò)回收加氫裂化工藝流程中高壓流體，將液體高壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，從而驅(qū)動(dòng)其他旋轉(zhuǎn)機(jī)械，降低能耗。所以提高液力透平的效率，探究液力透平外特性曲線以及液力透平選型的研究成為本文研究的主要目的。
　　 采用液力透平和電機(jī)共同驅(qū)

3、動(dòng)工藝泵的機(jī)組配置方式。液力透平起到補(bǔ)充動(dòng)力的作用，大約能提供機(jī)組中泵所需功率的1/3的動(dòng)力。液力透平和泵之間通過(guò)超越離合器連接，以保證不使液力透平成為負(fù)載。
　　 結(jié)合加氫裂化反應(yīng)流程和工況特點(diǎn)，對(duì)不同類型液力透平的特性進(jìn)行了分析和比較，合理選擇了高壓液力透平的結(jié)構(gòu)，即選擇一種雙殼體內(nèi)殼徑向剖分節(jié)段式高壓多級(jí)液力透平的結(jié)構(gòu)型式。
　　 依據(jù)加氫裂化裝置的工藝參數(shù)，在已有高效水力模型的基礎(chǔ)上，采用損失極值法、相似換算法、

4、水力設(shè)計(jì)軟件等方法對(duì)水力部件進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)過(guò)程中按照水泵設(shè)計(jì)，并應(yīng)用透平工況進(jìn)行校核，對(duì)影響效率的幾個(gè)關(guān)鍵水力尺寸進(jìn)行不同的優(yōu)化組合，設(shè)計(jì)了四種葉輪模型和一種導(dǎo)葉模型，組合成四組水力模型。
　　 應(yīng)用CFD軟件FLUENT對(duì)四組水力模型進(jìn)行了泵工況和透平工況的內(nèi)部流場(chǎng)流動(dòng)分析，并對(duì)四組模型進(jìn)行了性能預(yù)測(cè)。通過(guò)對(duì)液力透平水泵工況和透平工況的內(nèi)部流動(dòng)分析，總結(jié)出兩種運(yùn)行模式下具有不同的外特性曲線。挑選出符合回收功率條件和效率較高的第

5、四組方案制作成單級(jí)模型透平，進(jìn)行試驗(yàn)研究。模型透平的試驗(yàn)表明，液力透平的效率、回收功率滿足設(shè)計(jì)要求。最終選擇效率指標(biāo)為62.26％，單級(jí)回收功率為110kW的第四組模型作為實(shí)型液力透平的水力設(shè)計(jì)方案。
　　 通過(guò)理論計(jì)算和試驗(yàn)論證，總結(jié)出百萬(wàn)噸級(jí)加氫裂化用液力透平選型系數(shù)，流量系數(shù)Qc為1.3～1.5，揚(yáng)程系數(shù)Hc為1.2～1.6。該選型系數(shù)可作為工程上液力透平的選型參考。
　　 本文通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)、數(shù)值模擬、預(yù)測(cè)性能和試