Mit rückwärtslaufenden Pumpen Energie wirtschaftlich zurückgewinnen

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Kohlenwasserstoffverarbeitung

Ein großes brasilianisches Ölunternehmen setzt anstelle von Drosselventilen Pumpen als Turbinen ein, um Energie zurückzugewinnen. In einem Fall muss eine mit Gas beladene Flüssigkeit in einem Waschturm entspannt werden. In Zusammenarbeit mit den Ingenieuren des Ölunternehmens erarbeitete sich Sulzer ein umfassendes Verständnis des mehrphasigen Prozessstroms. Dieses Wissen bildete die Grundlage für die Konstruktion des Laufrads und Rotors der HPRT. Die Erfahrung von Sulzer Pumps in der Konstruktion von HPRTs half dabei, eine Lösung für diese anspruchsvollen Bedingungen zu finden.

Zwischen dem Eintritt und Austritt einer Turbine fällt der Druck in sehr kurzer Zeit ab. Gas, das bei hohem Druck in der Flüssigkeit gelöst ist, diffundiert aus der Flüssigkeit und bildet Gasblasen. Das Ergebnis ist ein zweiphasiger Prozessstrom. Erforderlich ist eine Druckminderung von 74,8 bar (1080 psi) auf 14,8 bar (210 psi). Eine fünfstufige Hydraulic Power Recovery Turbine mit einer Blindstufe wurde gewählt, um die zukünftige Installation einer weiteren Stufe für geringere Durchflussmengen zu ermöglichen. Die von der Entspannung zurückgewonnene kontinuierliche Leistung von 258 kW wird zur Unterstützung des 870-kW-Motors genutzt, der die Druckerhöhungspumpe antreibt. Eine als Turbine laufende Pumpe ist schwierig zu regulieren. Je nach Druckabfall und Anwendung kann ein HPRT-Durchfluss von 80 bis 90 Prozent des effektiven Durchsatzes erreicht werden. Die übrigen 10 bis 20 Prozent werden über ein Bypass-Ventil entspannt und zur Regelung des Flüssigkeitsstands im Eintrittsbehälter zur HPRT genutzt.

Beim Hochfahren der Anlage kann die Turbine keine Arbeit verrichten, sondern verbraucht möglicherweise Energie. Ist ein Motor zum Anfahren erforderlich, verhindert eine Überholkupplung, dass der Motor in dieser Phase zusätzliche Energie an die Turbine abgeben muss. Sobald die hydraulische Energie am Eintritt zur HPRT ausreicht, läuft die Turbine auf die Motordrehzahl hoch. Nun sorgt die Überholkupplung dafür, dass die HPRT nicht schneller laufen kann und ihre hydraulische Energie an den Antriebsstrang abgibt.

Fazit

In vielen industriellen Prozessen können Hydraulic Power Recovery Turbines (HPRTs) erhebliche Einsparungen mit einer kurzen Amortisationszeit ermöglichen. Dabei ist eine Rückgewinnung von über 1,5 MW nicht ungewöhnlich. Bei sorgfältiger Beachtung der Prozessbedingungen und der HPRT-Regelung ist ein zuverlässiger, nutzbringender Betrieb über viele Jahre hinweg möglich.

* R. Adam ist Leiter Präzisionswerkstatt bei Sulzer Markets and Technology AG, Winterthur/Schweiz; J. Parker ist Vice President bei Sulzer Pumps (US) Inc., Brookshire/USA.

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