YLR液流熱能發(fā)生器在輸油站采暖系統(tǒng)中的應用

遲經緯（勝利油田孤東采油廠新灘試采礦）

咸陽輸油站（庫區(qū)）隸屬于中國石油天然氣股份有限公司管道西安輸油氣分公司，位于咸陽市馬莊鎮(zhèn)，該輸油站供熱采暖項目為新建宿舍樓及食堂采暖及熱水供應的配套設施工程，保障油庫內新建的宿舍樓及食堂樓內的采暖及熱水供應。其供熱采暖面積約800m2。為經濟、環(huán)保及供熱需求等因素，決定引進YLR液流熱能發(fā)生器作為熱源替代常規(guī)鍋爐房采暖熱源。

1 YLR液流熱能發(fā)生器簡介

1.1 發(fā)熱原理

YLR液流熱能發(fā)生器的工作原理是將動能轉化為熱能，用水泵把供熱管網中的水（最初都是自來水）加壓至8 kg/cm2，由液流熱能發(fā)生器的進水口進入核心組件，在壓力的作用下使之產生高速旋轉運動，隨后進入減壓區(qū)形成斷流，并生成蒸汽——氣水混合的微小氣泡，攜帶微小氣泡的高速運動的水流進入高壓區(qū)，在壓力作用下，微汽泡消失，蒸汽凝結，氣體壓縮，原微氣泡中心的溫度急劇上升。液體在液流熱能發(fā)生器中，由于速度與壓力的變化，產生空穴效應，在旋轉運動中被加熱，而無需使用任何電加熱元件，這是一種全新概念的熱能獲取設備，其原理框圖見圖1。

1.2 性能特點

1.2.1 綠色環(huán)保

YLR液流熱能發(fā)生器是一種新型的熱源裝置，它不需要鍋爐及其配套設備，占地面積小，施工周期短，不需要燃煤、燃油、燃氣，不需要水處理，不存在污染，完全實現零排放。

圖1 YLR發(fā)熱原理框架圖

1.2.2 應用方便，易于實現自動化

針對不同的應用場合，在不同的環(huán)境溫度下，根據取暖面積的大小，可以選擇不同規(guī)格組合，運行費用、所需的制熱量控制十分準確，可根據客戶要求實現恒溫、恒壓、定時控制、可實現無人值守，也可以提供遙測、遙控、遙訊、遙視、人機界面控制。

1.2.3 熱效率高、節(jié)能顯著

液流熱能發(fā)生器中的水在相對封閉的水系統(tǒng)中，如果管網無漏失，系統(tǒng)是不會失水的，大大的節(jié)約了水資源，液流熱能發(fā)生器具有極高的電熱轉換效率，其效率高達96%～98%以上；而電鍋爐經過一段時間使用因產生水垢，效率會明顯降低，液流熱能發(fā)生器由于其發(fā)生原理不同，其效率不會受此因素影響，因此，大大的節(jié)約了電能。

1.2.4 維護方便

液流熱能發(fā)生器結構簡單，不結垢。只需定期維護保養(yǎng)水泵電動機的軸承、水泵機械密封及電控柜的低壓電器等，就可以實現零故障運行，從而達到零維護。

1.2.5 使用壽命長

由于不同于電鍋爐形式的電熱轉換原理。不存在電熱轉換元件燒損等問題，且工作在常壓下，故有較長的使用壽命，使用壽命達二十年以上。

1.2.6 具有消毒滅菌功能

本裝置在對液體進行加熱過程中產生“空化”狀態(tài)，對細菌具有殺滅作用。

1.2.7 不結垢

水流在流經液流熱能發(fā)生器核心組件的過程中產生了特定的物理現象：在組件的首部渦流頭中，水流由于流經阿基米德螺旋流道而產生高速旋轉運動，進入次渦流室（渦流管）之后，產生了特定的物理現象——超聲空化，即在次渦流室中產生的微氣泡高速沖擊次渦流室內表面，并在止旋器和次渦流室內表面被壓滅，發(fā)生氣蝕現象，氣蝕作用可以使金屬表面的附著物剝離以及抑制垢類沉積。更是由于水的加熱過程不是靠熱傳導獲取的，而是由水分子自身的相似與裂解、聚合放熱反應升溫，便利水中的鈣鹽等結垢物質被分離出去，沉積在排污口處，待排放處理，從而解除了系統(tǒng)中的結垢機會和可能，該過程就是軟化過程，因此不需要專用軟化處理設備。

2 應用情況分析

2013年1月，在庫區(qū)采暖泵房（7m×4.6m）內安裝了2臺45 kW液流熱能發(fā)生器，作為新建宿舍及員工食堂采暖熱源，其工藝流程見圖2。

圖2 采暖工藝流程

常規(guī)工作狀態(tài)下，2臺45 kW液流熱能發(fā)生器一主一備運行，特殊情況下2臺可同時啟動運行。液流熱能發(fā)生器出口溫度可根據需要自動調節(jié)，溫度范圍0～90℃。出口溫度設定參數有上限值、下限值和聯機啟動值等。當液流熱能發(fā)生器內被測介質溫度值高于上限設定值時，液流熱能發(fā)生器自動停止運行，保持一段時間；當液流熱能發(fā)生器內被測介質溫度值低于下限設定值時，其中一臺液流熱能發(fā)生器（主）自動運行；當液流熱能發(fā)生器內被測介質溫度值低于聯機啟動設定值時，兩臺液流熱能發(fā)生器均自動啟動運行；當被測介質溫度達到下限值以上，則其中一臺液流熱能發(fā)生器（備）停止運行。兩臺液流熱能發(fā)生器還可以根據需要設定它的啟停時間，實現定時控制。

液流熱能發(fā)生器配置有操作性能良好的人機界面觸摸屏，可顯示循環(huán)水系統(tǒng)進出口溫度、泵工作狀態(tài)、變頻運行頻率、啟停操作按鈕、參數設定值、趨勢曲線及故障報警等信息。非常方便現場維護人員對設備的監(jiān)測、控制及故障判斷等工作。

該裝置于2013年1月13日正式投產運行，2臺45 kW液流熱能發(fā)生器，出口溫度上限設定值為55℃，下限設定值為45℃時，宿舍室內溫度可達到23～26℃；出口溫度上限設定值為52℃，下限設定值為40℃時，宿舍室內溫度可達到20～23℃。已經滿足所有樓內食堂、宿舍室內溫度不低于18℃的要求，運行狀況良好，達到了預期的效果，以下是45 kW液流熱能發(fā)生器7日內連續(xù)監(jiān)測運行的運行情況，見表1。

表1 液流熱能發(fā)生器運行數據

3 經濟效益分析

3.1 液流熱能發(fā)生器年耗電費用

根據運行數據，采暖期按四個月計算，液流熱能發(fā)生器（45 kW的實際耗電36.76 kW）一年耗電費用分三個階段計算：

1）不冷天（11月15日-12月15日；3月1日-3月15日）按一個半月計算，45 kW液流熱能發(fā)生器每天工作16 h，耗電量為：264 67 kWh。耗電費用為：1.323萬元。

2）稍冷天（12月15日-1月15日，2月15日-3月1日）按一個半月計算，白天10 h啟動45 kW液流熱能發(fā)生器工作8.5 h，晚上14 h啟動45 kW液流熱能發(fā)生器工作12 h，耗電量為：33 911.1 kWh。耗電費用為：1.696萬元。

3）冷天（1月15日-2月15日）按一個月算，白天10 h啟動2臺45 kW液流熱能發(fā)生器工作9 h，晚上14 h啟動1臺45 kW液流熱能發(fā)生器工作12 h，耗電量為：33 119 kWh。耗電費用為：1.656萬元。

故液流熱能發(fā)生器一年耗電量為：93 497.1 kWh。液流熱能發(fā)生器一年耗電費用為：4.675萬元。

3.2 其他采暖耗電費用

1）集中供熱采暖熱力費用：熱力費用每平方米按84元計算，輸油站的熱力費用為6.72萬元。

2）電采暖年耗電費用：由于電暖氣功率可調，實際電能消耗為設計功率的2/3，年耗電量為：84.32×104kWh。年耗電費用為：42.16萬元。

3.3 經濟效益對比

按照集中供熱采暖（包括熱網改造，需繳納熱力費用）、電采暖與液流熱能發(fā)生器作為采暖熱源進行了對比，結果見表2。

表2 幾種采暖方式經濟效益對比

從表2中可以看出，三種采暖方式投資情況，液流熱能發(fā)生器的投資最少為38.75萬元，集中供熱采暖的投資為44.79萬元，電采暖的投資為46.1萬元。而每運行一年，液流熱能發(fā)生器作為采暖熱源比集中供熱采暖收取熱力費用節(jié)約2.045萬元，比電采暖節(jié)約37.485萬元。液流熱能發(fā)生器作為采暖熱源，經濟效益是非?？捎^的。

液流熱能發(fā)生器不但運行平穩(wěn)，采暖效果好，而且完全消除了鍋爐改造熱網后對重大易燃易爆油氣場所帶來的安全隱患，技術上是可行的。

4 結論及認識

1）采暖效果。由于液流熱能發(fā)生器采暖用戶端也是通過熱水進行散熱，故采暖效果與熱水鍋爐采暖同樣具有溫暖、舒適、自然、空氣濕潤不干燥的特點，而且無電采暖、輻射采暖的烤灼感，采暖效果好。

2）經濟效益。通過對應用情況和經濟效益的分析，利用液流熱能發(fā)生器作為采暖熱源，不但采暖效果好，而且與建鍋爐房相比施工周期短，有良好的經濟效益和社會效益。

3）創(chuàng)新科技。YLR液流熱能發(fā)生器是一種新型熱源裝置，它不存在高壓容器的安全問題，不存在結垢，不存在燃料渣堆放，完全地實現零排放、零污染的新型“鍋爐”。它是一種不需要鍋爐、不需要鍋爐房、不需要鍋爐工人、不需要水處理、不需要燃料而實現液體加熱的創(chuàng)新技術。

4）適用于各種需要熱源的場合。由于液流熱能發(fā)生器具有占地面積小，施工周期短，安裝維護方便等特點，可以用于工藝拌熱，獨立施工點采暖、工作區(qū)采暖，游泳池、洗浴中心以及娛樂場所的加熱，滅菌消毒等。尤其是用在比較偏遠的地方，在沒有氣源只有電源和水源的情況下。

5）前景。液流熱能發(fā)生器是由俄羅斯引進的新技術，是把俄羅斯軍事航天技術引伸拓展到工業(yè)領域中應用，在提倡科技、環(huán)保、實現綠色開發(fā)的石油工業(yè)中，YLR液流熱能發(fā)生器以其科技含量高、原理新奇、電熱轉換率高，易于實現自動化、零維護、無污染、零排放等獨具的特點，具有較好的經濟效益和社會效益，為我國供熱技術開辟了一條新的途徑。