天然氣凈化業(yè)務(wù)能效對(duì)標(biāo)方法探索①

茍小靜 黃朝齊 龔毅然 陳世明 王靈軍

(1.中國(guó)石油西南油氣田公司質(zhì)量安全環(huán)保處 2.中國(guó)石油西南油氣田公司重慶天然氣凈化總廠)

能效水平對(duì)標(biāo)活動(dòng)是指企業(yè)為提高能效水平，與國(guó)際國(guó)內(nèi)同行業(yè)先進(jìn)企業(yè)能效指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析，確定標(biāo)桿，通過(guò)管理和技術(shù)措施，達(dá)到標(biāo)桿或更高能效水平的節(jié)能實(shí)踐活動(dòng)[1]。

油氣田天然氣生產(chǎn)主要包括天然氣開(kāi)采、集輸、增壓、脫水脫烴、氣田水回注以及天然氣凈化等主要環(huán)節(jié)。天然氣凈化由于工藝復(fù)雜，耗能設(shè)備較多，在天然氣生產(chǎn)業(yè)務(wù)中的耗能用水中占有較大的比重。因此，開(kāi)展天然氣凈化業(yè)務(wù)的能效對(duì)標(biāo)，對(duì)提升油氣田天然氣生產(chǎn)能效水平具有積極的意義。按照中國(guó)石油勘探與生產(chǎn)分公司能效對(duì)標(biāo)工作部署，2012～2013年，中國(guó)石油西南油氣田與長(zhǎng)慶油田通過(guò)天然氣凈化業(yè)務(wù)的能效現(xiàn)狀分析，分別選取一個(gè)凈化廠開(kāi)展對(duì)標(biāo)試點(diǎn)，摸索對(duì)標(biāo)的方法，并已取得了一定的經(jīng)驗(yàn)。

1 天然氣凈化生產(chǎn)基本工藝

天然氣凈化廠主要功能是選擇性吸收并脫除天然氣中的H2S、部分CO2和水分，使天然氣得到凈化，達(dá)到國(guó)家商品氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并生產(chǎn)副產(chǎn)品硫磺。原料天然氣經(jīng)過(guò)濾分離后，經(jīng)脫硫裝置吸收、脫除天然氣中的H2S、CO2等酸性氣體。脫除酸性氣體的天然氣進(jìn)入脫水單元，脫水后的產(chǎn)品天然氣外輸至用戶(hù)。從脫硫裝置解吸的酸氣送至硫磺回收裝置回收硫磺，回收裝置尾氣焚燒處理后外排。其基本工藝流程框圖如圖1所示。

2 主要工藝特點(diǎn)及差異分析

2.1 主要工藝特點(diǎn)

參與對(duì)標(biāo)的兩個(gè)凈化廠在脫硫、脫水、硫磺回收以及公用工程等主體工藝上具有以下工藝特點(diǎn)：脫硫單元采用甲基二乙醇胺(MDEA)脫硫工藝、MDEA再生熱源為低壓蒸汽；脫水單元采用三甘醇(TEG)脫水工藝、TEG采用火管重沸器再生方式；由于原料氣中H2S含量差異較大，兩個(gè)凈化廠硫磺回收裝置分別采用冷床吸附法(CBA)和Clinsulf-DO催化氧化法工藝；公用工程系統(tǒng)部分主要包括鍋爐及軟化水處理、循環(huán)水、空氮站、污水處理及燃料氣系統(tǒng)等。

2.2 差異分析

通過(guò)開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，對(duì)兩套參與對(duì)標(biāo)的凈化廠的工藝、設(shè)備、能效現(xiàn)狀等進(jìn)行了收集、整理。通過(guò)分析，兩廠在以下幾方面存在較大差異：①裝置處理規(guī)模差異大，兩套凈化廠處理負(fù)荷相差700%左右；②原料天然氣組分差異大，長(zhǎng)慶油田某天然氣凈化廠原料天然氣中H2S含量?jī)H為西南油氣田某天然氣凈化廠原料天然氣中H2S含量的1.9%～3.9%；③硫磺回收工藝不同；④公用工程負(fù)荷差異較大，長(zhǎng)慶油田某天然氣凈化廠由于受自然環(huán)境因素的影響，公用工程系統(tǒng)配套有甲醇回收單元及供熱系統(tǒng)。

3 天然氣凈化業(yè)務(wù)對(duì)標(biāo)技術(shù)難點(diǎn)與解決思路

天然氣凈化業(yè)務(wù)能效對(duì)標(biāo)存在指標(biāo)選擇、標(biāo)桿目標(biāo)值的確定、基礎(chǔ)資料和能耗數(shù)據(jù)收集困難等技術(shù)難點(diǎn)。因此，開(kāi)展能效對(duì)標(biāo)，應(yīng)首先針對(duì)技術(shù)難點(diǎn)，提出相應(yīng)的解決思路。

3.1 天然氣凈化業(yè)務(wù)對(duì)標(biāo)技術(shù)難點(diǎn)

(1) 對(duì)標(biāo)指標(biāo)參數(shù)的選擇困難。對(duì)于天然氣凈化專(zhuān)業(yè)，由于區(qū)域地質(zhì)條件差異的限制，受原料天然氣含硫含碳量、壓力等級(jí)、處理能力、公用工程的配置方式等諸多因素的影響，天然氣處理廠橫向?qū)?biāo)的相似可比條件較難確定。因此，如何科學(xué)、合理并對(duì)工作有實(shí)際指導(dǎo)意義地開(kāi)展對(duì)標(biāo)指標(biāo)參數(shù)的選擇，是天然氣凈化專(zhuān)業(yè)對(duì)標(biāo)工作的技術(shù)難點(diǎn)之一。

(2) 缺乏標(biāo)桿目標(biāo)參數(shù)。天然氣凈化業(yè)務(wù)橫向?qū)?biāo)工作目前尚屬開(kāi)展初期，沒(méi)有可采用或可供參考的標(biāo)桿目標(biāo)參數(shù)。

(3) 能效水平差異分析所需基礎(chǔ)資料、數(shù)據(jù)的收集困難。能效水平差異分析是確定標(biāo)桿目標(biāo)值、制定能效提升措施的重要基礎(chǔ)活動(dòng)。該活動(dòng)的開(kāi)展需要標(biāo)桿單位詳細(xì)的設(shè)計(jì)資料、技術(shù)改造資料、相對(duì)周期范圍內(nèi)的工藝參數(shù)和能耗數(shù)據(jù)等，以滿(mǎn)足能效水平差異分析的要求，而實(shí)際工作中，相關(guān)的信息不易得到較為全面的收集。

(4) 能效數(shù)據(jù)收集困難。由于能源計(jì)量器具的配置不足或由于其運(yùn)行維護(hù)管理不到位造成數(shù)據(jù)偏差的問(wèn)題客觀存在，導(dǎo)致獲取較準(zhǔn)確、真實(shí)的能效對(duì)標(biāo)數(shù)據(jù)困難。

3.2 解決對(duì)標(biāo)技術(shù)難點(diǎn)的思路

(1) 按照“細(xì)分單元、分級(jí)對(duì)比”的方式選擇能效對(duì)標(biāo)指標(biāo)。即分層次確定全廠綜合性能效對(duì)標(biāo)指標(biāo)、重點(diǎn)耗能單元能效對(duì)標(biāo)指標(biāo)、關(guān)鍵能耗設(shè)備能效對(duì)標(biāo)指標(biāo)[2-3]。在全廠綜合性能效指標(biāo)不可比的情況下，可以采取重點(diǎn)耗能單元或關(guān)鍵能耗設(shè)備的能效指標(biāo)進(jìn)行對(duì)標(biāo)，推動(dòng)對(duì)標(biāo)工作的實(shí)施，達(dá)到系統(tǒng)整體能效水平提升的目的。

(2) 標(biāo)桿目標(biāo)值的確定方式。通過(guò)采取與標(biāo)桿單位能耗數(shù)據(jù)對(duì)比分析確定標(biāo)桿目標(biāo)值，或通過(guò)節(jié)能挖潛措施節(jié)能量預(yù)測(cè)值作為對(duì)標(biāo)的目標(biāo)值，以推動(dòng)對(duì)標(biāo)工作的開(kāi)展。

(3) 開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，與標(biāo)桿單位進(jìn)行充分溝通，對(duì)確立的標(biāo)桿目標(biāo)所波及的相關(guān)設(shè)計(jì)資料、技術(shù)改造資料、相對(duì)周期范圍內(nèi)的工藝參數(shù)和能耗數(shù)據(jù)等進(jìn)行深入了解，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研的方式獲取相關(guān)基礎(chǔ)資料。

(4) 完善能量計(jì)量器具的配置，加強(qiáng)其運(yùn)行維護(hù)管理，滿(mǎn)足對(duì)標(biāo)數(shù)據(jù)采集的需要，并重視對(duì)標(biāo)數(shù)據(jù)的核查。對(duì)標(biāo)數(shù)據(jù)的偏差會(huì)直接影響能效水平差異分析結(jié)果，由于計(jì)量誤差或數(shù)據(jù)采集方式等因素的影響，在對(duì)標(biāo)實(shí)踐中，對(duì)標(biāo)數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)據(jù)間可能出現(xiàn)偏離，因此應(yīng)重視對(duì)標(biāo)數(shù)據(jù)的核查。

4 對(duì)標(biāo)方法

4.1 對(duì)標(biāo)范圍分析

通過(guò)裝置差異分析可知，反應(yīng)裝置整體能效水平的指標(biāo)不具備相似可比性。按照“細(xì)分單元、分級(jí)對(duì)比”的方式，在全廠綜合性能效指標(biāo)不可比的情況下，可以采取重點(diǎn)耗能單元或關(guān)鍵能耗設(shè)備的能效指標(biāo)進(jìn)行對(duì)標(biāo)。

天然氣凈化廠涉及的重點(diǎn)耗能單元有脫硫、脫水、硫磺回收、鍋爐、循環(huán)水單元；關(guān)鍵能耗設(shè)備包括鍋爐、燃燒爐、風(fēng)機(jī)和泵類(lèi)，其能源消耗量占生產(chǎn)能源消耗總量的85%左右。開(kāi)展能效對(duì)標(biāo)的目標(biāo)是推動(dòng)企業(yè)實(shí)施節(jié)能技術(shù)改造和加強(qiáng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行管理，提高企業(yè)能源利用效率[2]，而開(kāi)展主要耗能單元和耗能設(shè)備的能效對(duì)標(biāo)，能夠達(dá)到對(duì)標(biāo)的目的。同時(shí)，為了促進(jìn)裝置節(jié)能挖潛，雖然參與對(duì)標(biāo)的凈化裝置間差異很大，反應(yīng)裝置整體能效水平的指標(biāo)，如單位產(chǎn)品天然氣(或硫磺)綜合能耗[2]指標(biāo)沒(méi)有可比性，但全廠綜合能耗標(biāo)桿目標(biāo)值可以通過(guò)采取節(jié)能挖潛措施節(jié)能量預(yù)測(cè)值進(jìn)行確定。同理，對(duì)于差異較大的重點(diǎn)耗能單元也可以采取以上方法確定相關(guān)的標(biāo)桿目標(biāo)值。

因此，本次能效對(duì)標(biāo)范圍確定為全廠綜合能耗、脫硫單元、脫水單元、硫磺回收單元、鍋爐單元以及主要耗能設(shè)備。

4.2 能效對(duì)標(biāo)指標(biāo)選擇分析及標(biāo)桿目標(biāo)值的確定

能效對(duì)標(biāo)指標(biāo)選擇分析及標(biāo)桿目標(biāo)參數(shù)的確定詳見(jiàn)表1。

表1 能效對(duì)標(biāo)指標(biāo)選擇分析及標(biāo)桿目標(biāo)參數(shù)的確定

中國(guó)石油西南油氣田公司某天然氣凈化廠根據(jù)生產(chǎn)情況，開(kāi)展節(jié)能挖潛分析，結(jié)合管理措施和節(jié)能挖潛技術(shù)措施節(jié)能量的預(yù)測(cè)值，分別確定了單位產(chǎn)品天然氣電耗、單位產(chǎn)品天然氣氣耗、脫硫單元單位產(chǎn)品硫磺電耗、脫水單元單位產(chǎn)品氣燃料氣消耗、單位產(chǎn)品蒸汽鍋爐單元燃料氣消耗以及鍋爐熱效率共6項(xiàng)能效目標(biāo)的標(biāo)桿值。

4.3 對(duì)標(biāo)實(shí)踐

4.3.1實(shí)施節(jié)能技術(shù)措施

西南油氣田公司某凈化廠根據(jù)確定的能效目標(biāo)標(biāo)桿值，確定并實(shí)施了節(jié)能改造，主要措施有：脫硫溶液循環(huán)泵變頻技術(shù)改造、硫磺回收裝置富余風(fēng)量回收利用、主燃燒爐儀表吹掃保護(hù)氣工藝調(diào)整、太陽(yáng)能與市電雙控?zé)艟咭约癓ED綠色照明的應(yīng)用、計(jì)量器具完善、節(jié)能節(jié)水目視化管理、裝置節(jié)能經(jīng)濟(jì)運(yùn)行管理等能效提升措施。

通過(guò)節(jié)能挖潛，西南油氣田公司某凈化廠單位產(chǎn)品天然氣電耗、單位產(chǎn)品天然氣氣耗、脫硫單元單位產(chǎn)品硫磺電耗、脫水單元單位產(chǎn)品氣燃料氣消耗、單位產(chǎn)品蒸汽鍋爐單元燃料氣消耗均達(dá)到了確定的能效目標(biāo)標(biāo)桿值，分別較節(jié)能技術(shù)措施實(shí)施前下降了5.7%、3.6%、5.9%、3.3%和4.8%。通過(guò)對(duì)標(biāo)實(shí)踐，進(jìn)一步挖掘了企業(yè)節(jié)能潛力、提高了能源綜合利用率。

4.3.2在對(duì)標(biāo)實(shí)踐中存在的問(wèn)題及解決思路

在對(duì)標(biāo)實(shí)踐中，目前還沒(méi)有成熟的、可借鑒的最佳節(jié)能實(shí)踐。最佳節(jié)能實(shí)踐是指導(dǎo)能效對(duì)標(biāo)標(biāo)桿值的選擇、確立以及制定能效提升措施有效的途徑之一。每輪對(duì)標(biāo)實(shí)踐完成后，應(yīng)開(kāi)展經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，并形成最佳節(jié)能實(shí)踐。

鍋爐熱效率沒(méi)有達(dá)到確立的能效目標(biāo)標(biāo)桿值。鍋爐熱效率的提升，目前已確立了安裝省煤器或增加空氣預(yù)熱器等提升方案，還需要進(jìn)一步開(kāi)展提效的系統(tǒng)性研究，將在下步實(shí)施。

5 結(jié)論與建議

5.1 結(jié) 論

(1) 能效水平對(duì)標(biāo)是挖掘企業(yè)節(jié)能潛力、提高能源利用率、降低能源消耗水平的一種有效手段。

(2) 通過(guò)天然氣凈化業(yè)務(wù)能效對(duì)標(biāo)實(shí)踐，“細(xì)分單元、分級(jí)對(duì)比”的對(duì)標(biāo)方法是可行的。該方法可克服裝置之間的差異性，消除不可比因素的影響程度，為油氣田生產(chǎn)上游業(yè)務(wù)能效對(duì)標(biāo)的開(kāi)展提供了一種可行思路。

(3) 標(biāo)桿參數(shù)的選擇。在缺乏標(biāo)桿目標(biāo)值或與標(biāo)桿單元不具備相似可比的情況下，采取通過(guò)節(jié)能挖潛措施節(jié)能量預(yù)測(cè)值作為標(biāo)桿目標(biāo)值，以推進(jìn)能效對(duì)標(biāo)工作的開(kāi)展。

(4) 能效水平對(duì)標(biāo)是一項(xiàng)長(zhǎng)期的、持續(xù)開(kāi)展的工作，應(yīng)按照PDCA(策劃、實(shí)施、循環(huán)、改進(jìn))的方式推進(jìn)，不能急于求成。

5.2 建 議

(1) 裝置的能效指標(biāo)值不應(yīng)作為唯一的標(biāo)桿選擇依據(jù)。由于天然氣凈化業(yè)務(wù)的特點(diǎn)，橫向可比性差，建議將對(duì)標(biāo)重點(diǎn)方向放在開(kāi)展最佳節(jié)能實(shí)踐的總結(jié)和推廣、強(qiáng)化節(jié)能先進(jìn)管理和技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的學(xué)習(xí)和應(yīng)用方面。

(2) 建立中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司內(nèi)部的信息交流平臺(tái)和交流機(jī)制，提供能效對(duì)標(biāo)相關(guān)信息處理、查詢(xún)的平臺(tái)以作為能效對(duì)標(biāo)基礎(chǔ)信息管理的主要支撐方式。

參考文獻(xiàn)

[1] 國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)資源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)司.重點(diǎn)耗能行業(yè)能效對(duì)標(biāo)指南[M].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社,2009.

[2] 張德元,戴忠,陸劍波,等.能效對(duì)標(biāo)指標(biāo)體系建立的基本思路與探討[J].石油與天然氣化工,2011,40(6):642-645.

[3] 張德元,文涵靈,張余,等.能效對(duì)標(biāo)網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)的開(kāi)發(fā)與構(gòu)建[J].石油與天然氣化工,2012,41(3):349-352,362.