淺析聯(lián)合站原油處理系統(tǒng)的能耗管理

趙輝 張濤（冀東油田油氣集輸公司）

淺析聯(lián)合站原油處理系統(tǒng)的能耗管理

趙輝 張濤（冀東油田油氣集輸公司）

文中介紹老爺廟聯(lián)合站原油處理系統(tǒng)能耗現(xiàn)狀及特點(diǎn)，從強(qiáng)化節(jié)能意識(shí)、明確職責(zé)入手，通過(guò)實(shí)施油氣集輸生產(chǎn)過(guò)程的能耗技術(shù)管理，加強(qiáng)工藝參數(shù)、能耗設(shè)備的動(dòng)態(tài)能耗評(píng)價(jià)及流程優(yōu)化，提出建立體系，完善制度，全員提高素質(zhì)、積極參與，使油氣集輸?shù)哪芎墓芾韺?shí)現(xiàn)規(guī)范化、精細(xì)化和科學(xué)化。

能耗 溫度 電耗 流程優(yōu)化

1 聯(lián)合站能耗狀況及特點(diǎn)

冀東油田老爺廟聯(lián)合站是一座綜合性的聯(lián)合站,主要承擔(dān)著原油處理、天然氣處理、污水處理三個(gè)方面的生產(chǎn)任務(wù)。

老爺廟聯(lián)合站原油處理系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的多級(jí)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，同時(shí)又是一個(gè)巨大的能量耗散系統(tǒng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，原油處理能耗一般占原油生產(chǎn)總能耗的30%~40%，消耗的熱能和電能是油田節(jié)能重點(diǎn)對(duì)象。

1.1 能耗構(gòu)成

根據(jù)老爺廟聯(lián)合站的具體情況，天然氣消耗全部為原油處理所用，電能消耗的84.2%為原油處理所用。而原油處理能耗主要有油氣水分離能耗、穩(wěn)定能耗、儲(chǔ)運(yùn)能耗，比例及指標(biāo)見表1。

表1 原油處理能耗比例表

1.2 能耗特點(diǎn)

1）由于冀東油田各區(qū)的地質(zhì)特點(diǎn)、采油工藝、原油天然氣物性等方面的不同，因而造成各集輸單元的工藝組合情況不同，規(guī)模大小也不同，在產(chǎn)出物的單耗指標(biāo)管理上不能統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

2）以熱能消耗為主，能耗量隨季節(jié)變化而變化的幅度較大。

1.3 同一集輸系統(tǒng)，能量消耗點(diǎn)多，差異性大，相互影響，能耗較為復(fù)雜

油氣集輸生產(chǎn)過(guò)程能耗管理存在以下問(wèn)題：

1）管理粗放，實(shí)行能耗總量控制，只是分析同比變化，控制指標(biāo)沒(méi)有針對(duì)不同系統(tǒng)的合理需求的精確論證。

2）缺乏對(duì)每一個(gè)油氣集輸單元能耗動(dòng)態(tài)分析管理制度及辦法。

3）油氣集輸各級(jí)管理人員、操作人員缺乏技術(shù)管理、精細(xì)管理能耗意識(shí)、參數(shù)控制不精細(xì)。

4）能耗計(jì)量手段不完善，不能實(shí)現(xiàn)獨(dú)立計(jì)量，能耗設(shè)備低于高效區(qū)的多。

2 能耗管理要素分析

在原油處理生產(chǎn)過(guò)程中，能量消耗主要是動(dòng)力消耗、熱力消耗和油氣蒸發(fā)損耗。聯(lián)合站的油氣蒸發(fā)損耗量較小且分散，不具備回收條件，但給環(huán)境造成一定的污染。

2.1 脫水原油含水率對(duì)系統(tǒng)能耗的影響

油氣水分離過(guò)程以熱力為主，溫度直接影響脫水質(zhì)量。

由于水的比熱是原油比熱的二倍,加熱脫水原油時(shí),在溫升相同的情況下,原油含水率越高,熱能損耗越大,有效負(fù)荷越小;在處理純?cè)土肯嗤那闆r下,脫水原油含水率增加導(dǎo)致被加熱原油的流量增加,而且增加的熱負(fù)荷主要用于加熱污水,導(dǎo)致系統(tǒng)能耗的增加、熱能的有效利用率降低。

2.2 原油處理能量轉(zhuǎn)換設(shè)備的能量消耗

集輸過(guò)程使用的能耗設(shè)備主要是機(jī)泵與加熱爐。在減少能耗設(shè)備能量損失的技術(shù)措施中，首先條件是選用高效設(shè)備。但是油田開發(fā)地下狀況很復(fù)雜，開發(fā)規(guī)模不可能確定的很精確，而且集輸系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷的波動(dòng)也比較大，若要求設(shè)備完全在高效區(qū)運(yùn)行，就不能保證系統(tǒng)應(yīng)急運(yùn)行。因?yàn)椋挥邢到y(tǒng)的運(yùn)行負(fù)荷與設(shè)備高效運(yùn)行條件相匹配才是合理的。集輸系統(tǒng)的負(fù)荷與油井產(chǎn)液有關(guān)，并非完全可以人為控制。所以，單純地追求設(shè)備在高效區(qū)運(yùn)行，不考慮系統(tǒng)實(shí)際工況，盡管在技術(shù)上集輸能耗設(shè)備在高效區(qū)運(yùn)行，能量轉(zhuǎn)換過(guò)程的損失比較小，但是設(shè)備在高效區(qū)運(yùn)行所獲得的節(jié)能效益彌補(bǔ)不了因不合理運(yùn)行所消耗的無(wú)功能耗損失。

2.2.1 機(jī)泵

聯(lián)合站原油處理系統(tǒng)中儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程以外輸油泵、穩(wěn)前穩(wěn)后泵為主。在儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程是以動(dòng)力為主、熱力為動(dòng)力服務(wù)，是油田產(chǎn)品的移送過(guò)程；穩(wěn)前穩(wěn)后泵隨來(lái)液量的變化而泵的頻率呈現(xiàn)不穩(wěn)定。因此在能耗管理上，穩(wěn)前穩(wěn)后泵應(yīng)以提高系統(tǒng)進(jìn)液平穩(wěn)度和降低進(jìn)液含水率為主，能耗指標(biāo)動(dòng)態(tài)管理，降低單耗。原油外輸油泵應(yīng)以控制外輸原油的溫度，降低原油的黏度為主，降低原油外輸時(shí)的能耗。

2.2.2 加熱爐

聯(lián)合站的熱能利用率主要取決于系統(tǒng)的熱損失，系統(tǒng)的熱損失越大，熱能利用率越低。加熱爐系統(tǒng)的效率越高，加熱爐的熱損失越小，提供給加熱介質(zhì)的熱能越多，聯(lián)合站的熱能利用率就越高。通過(guò)對(duì)加熱爐進(jìn)行工藝改造，提高加熱爐的效率，對(duì)提高聯(lián)合站的熱能利用率有很大影響。

通過(guò)對(duì)老爺廟聯(lián)合站系統(tǒng)的用能狀況分析，可以得到如下結(jié)論：

加熱爐熱負(fù)荷都隨季節(jié)的變化而變化，加熱爐的熱損失有：氣體不完全燃燒熱損失、排煙熱損失、加熱爐散熱損失。

聯(lián)合站目前使用的加熱爐燃燒器都是高效節(jié)能燃燒器，并逐步實(shí)施自動(dòng)控制。因此在化學(xué)能向熱能轉(zhuǎn)化上，損失較小。加熱爐的散熱損失在爐體表面積和保溫材料不變的情況下，散熱總量基本不變，不隨負(fù)荷變化而變化，因此加熱爐不宜在低負(fù)荷下運(yùn)行，負(fù)荷低相對(duì)有效負(fù)荷所占比例低。

排煙損失主要受排煙溫度和空氣過(guò)剩系數(shù)影響。而這二項(xiàng)參數(shù)在現(xiàn)場(chǎng)操作中不具備監(jiān)測(cè)條件更難以控制。因此，在加熱爐的運(yùn)行能耗控制中應(yīng)完善技術(shù)手段。原油處理生產(chǎn)用加熱爐的燃料為天然氣燃料，現(xiàn)場(chǎng)管理只監(jiān)測(cè)加熱爐的加熱單耗（即每平方液體每千瓦時(shí)耗氣量）來(lái)衡量加熱爐能耗狀況。

預(yù)脫水器的分水效率、加熱爐效率和站內(nèi)設(shè)備的保溫是影響處理系統(tǒng)能耗的主要環(huán)節(jié)，其次是輸油泵的泵效。提高加熱爐效率無(wú)論是從提高站原油處理效率，還是從降低能耗角度，都具有正效應(yīng)。

3 能耗技術(shù)管理措施

3.1 對(duì)空冷器流程進(jìn)行改造，焊接一條管線，使原穩(wěn)塔出來(lái)的氣體，可以同時(shí)進(jìn)入空冷器的原穩(wěn)和天然氣部分，增加了空冷器的使用效率，降低了運(yùn)行頻率，從而降低了耗電量見圖1。

3.2 對(duì)穩(wěn)后泵的水冷流程進(jìn)行了改造，使給泵冷卻形式發(fā)生了變化，從循環(huán)水變成自來(lái)水直接冷卻。同時(shí)，冷卻塔和循環(huán)泵也停止運(yùn)行，減少了不必要的能耗見圖2。

3.3 對(duì)站內(nèi)的保溫進(jìn)行了更換和填補(bǔ)，減低了熱損耗。

3.4 編制站原油處理系統(tǒng)各個(gè)部分的熱力參數(shù)控制標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于每個(gè)單元都有準(zhǔn)確定量，方便執(zhí)行和監(jiān)督。同時(shí)嚴(yán)格執(zhí)行控制標(biāo)準(zhǔn)的力度，無(wú)論是回油溫度、加熱爐出口溫度還是輸油溫度，都必須做到準(zhǔn)確平穩(wěn)。同時(shí)，加強(qiáng)化驗(yàn)班組的管理，確保各個(gè)環(huán)節(jié)的含水率的準(zhǔn)確性，對(duì)不同狀況都進(jìn)行精確確定。

3.5 加強(qiáng)崗位員工節(jié)能意識(shí)的培養(yǎng)和業(yè)務(wù)素質(zhì)的提高。通過(guò)及時(shí)對(duì)崗位員工進(jìn)行新型能耗設(shè)備的操作培訓(xùn)，使之熟練掌握操作方法，才能確保設(shè)備的高效運(yùn)行。

3.6 在站內(nèi)建立能耗的動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)機(jī)制，及時(shí)分析能耗變化趨勢(shì)，對(duì)能耗指標(biāo)變差的系統(tǒng)，及時(shí)制定應(yīng)對(duì)方案，采取措施，優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行。

4 整改效果

2010年全年老爺廟聯(lián)合站電耗。3月份經(jīng)過(guò)穩(wěn)后泵的改造以后，隨后的3個(gè)月用電量和電損耗逐月降低，到了7月份投用2臺(tái)穩(wěn)定器壓縮機(jī)以后，用電量相對(duì)4、5、6月有所提高，直到10月份空冷器的改造后在電耗上又有了明顯減低，但由于進(jìn)入冬季，采暖爐的投入使用，致使電耗有所上升?？偟膩?lái)說(shuō)，經(jīng)過(guò)不斷的優(yōu)化，老爺廟的原油處理系統(tǒng)能耗有了明顯降低見圖3。

5 下步打算

根據(jù)上述的對(duì)老爺廟聯(lián)合站能耗情況的分析，下一步打算從以下三方面進(jìn)行深入研究：

1）導(dǎo)熱油的熱能利用率不足，原穩(wěn)需要的導(dǎo)熱油的熱量?jī)H占10%~20%之間，對(duì)提高導(dǎo)熱油的熱能利用率方面進(jìn)行研究。

2）加強(qiáng)對(duì)高能耗建立節(jié)能設(shè)施的維護(hù)保養(yǎng)制度，精心維護(hù)和充分利用節(jié)能設(shè)施。加強(qiáng)對(duì)變頻器、自動(dòng)控制設(shè)備的管理。加熱爐由于其連續(xù)運(yùn)行，控制環(huán)節(jié)多，如果不實(shí)施定期維護(hù)，長(zhǎng)期運(yùn)行后必然故障率升高，節(jié)能效果變差。

3）高能耗設(shè)備的監(jiān)測(cè)力度和實(shí)時(shí)性不足，加強(qiáng)設(shè)備的監(jiān)測(cè)力度。能耗設(shè)備的運(yùn)行狀況直接影響能耗的有效利用率。目前監(jiān)測(cè)周期不能滿足精細(xì)管理的要求，不能實(shí)現(xiàn)在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)各種節(jié)能設(shè)備進(jìn)行對(duì)比、評(píng)價(jià)。必須增加運(yùn)行效率測(cè)試頻次。同時(shí)增強(qiáng)基層管理單位的測(cè)試能力，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)整改。

6 結(jié)論

集輸系統(tǒng)的能耗管理一個(gè)系統(tǒng)的工程，通過(guò)技術(shù)分析，采取技術(shù)手段來(lái)指導(dǎo)原油處理系統(tǒng)能耗的管理是發(fā)展的必然方向。集輸系統(tǒng)能耗的管理應(yīng)隨著新技術(shù)的發(fā)展不斷創(chuàng)新和完善，使油氣集輸?shù)哪芎墓芾聿粩嘧呱弦?guī)范化、精細(xì)化和科學(xué)化的軌道。

10.3969/j.issn.2095-1493.2012.05.017

趙輝，2007年畢業(yè)于俄羅斯人民友誼大學(xué)，現(xiàn)在冀東油田油氣集輸公司，從事油氣儲(chǔ)運(yùn)管理工作，E-mail：feiyunxin123@163.com，地址：河北唐山市唐海懸冀東油田油氣集輸公司老爺廟聯(lián)合站，063200。

2012-01-18）