“十二五”期間油氣管道輸送系統(tǒng)設(shè)備能效監(jiān)測(cè)情況分析

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“十二五”期間油氣管道輸送系統(tǒng)設(shè)備能效監(jiān)測(cè)情況分析

2011年至2015年，管道節(jié)能監(jiān)測(cè)中心共對(duì)相關(guān)管道運(yùn)營(yíng)企業(yè)1406臺(tái)耗能設(shè)備進(jìn)行能效監(jiān)測(cè)，其中包括輸油泵638臺(tái)，加熱爐238臺(tái)，鍋爐97臺(tái)，壓縮機(jī)組432臺(tái)。本文從監(jiān)測(cè)數(shù)量、設(shè)備運(yùn)行的效率、監(jiān)測(cè)設(shè)備的合格率等方面對(duì)上述耗能設(shè)備的監(jiān)測(cè)情況進(jìn)行分析。

1 監(jiān)測(cè)設(shè)備的數(shù)量

監(jiān)測(cè)設(shè)備的數(shù)量逐年增加，“十二五”總體任務(wù)量較“十一五”增長(zhǎng)120%，2011年至2015年，監(jiān)測(cè)設(shè)備的數(shù)量逐年增加。各類(lèi)耗能設(shè)備測(cè)試結(jié)果明細(xì)見(jiàn)表1。

表1 “十二五”期間各類(lèi)耗能設(shè)備測(cè)試結(jié)果明細(xì)表

2 輸油泵機(jī)組能效監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀與分析

五年來(lái)，共測(cè)試輸油泵機(jī)組638臺(tái)，其中原油泵424臺(tái)，合格160臺(tái)，合格率37.74%。在各分項(xiàng)評(píng)價(jià)中，機(jī)組效率合格206臺(tái)，合格率48.58%；節(jié)流率合格236臺(tái)，合格率55.66%；成品油泵214臺(tái)，合格102臺(tái)，合格率47.66%。在各分項(xiàng)評(píng)價(jià)中，功率因數(shù)合格167臺(tái)，合格率78.04%；機(jī)組效率合格143臺(tái)，合格率66.82%；節(jié)流率合格186臺(tái)，合格率86.92%。主要評(píng)價(jià)指標(biāo)機(jī)組效率變化曲線分析如下圖1。

圖1 “十二五”期間輸油泵機(jī)組效率趨勢(shì)

中石化“十二五”期間泵機(jī)組平均機(jī)組效率為68.66%；其中2011年輸油泵機(jī)組效率70.40%，2012年輸油泵平均機(jī)組效率64.62%，2013年平均機(jī)組效率為67.70%。目前國(guó)內(nèi)輸油泵機(jī)組實(shí)際運(yùn)行效率維持在65%-68%。

輸油泵機(jī)組存在的主要問(wèn)題：①實(shí)際流量長(zhǎng)期比額定流量小，導(dǎo)致輸油泵運(yùn)行在低效區(qū)；②電機(jī)側(cè)的就地功率因數(shù)補(bǔ)償不到位，電機(jī)功率因數(shù)偏低；③管道輸油量偏低導(dǎo)致定速泵靠出口閥節(jié)流，造成大量的能量損失。

建議采取的措施：①技術(shù)改造時(shí)優(yōu)先選用變頻調(diào)速裝置，使節(jié)流損失基本消失，使泵機(jī)組在高效率區(qū)運(yùn)行，大大降低電能浪費(fèi)；②安裝電機(jī)無(wú)功就地補(bǔ)償柜且投入到位，并定期檢查維護(hù)。

3 加熱設(shè)備能效監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀與分析

管道直接爐額定功率范圍從2000-9000KW。五年來(lái)，共測(cè)試直接爐143臺(tái)，節(jié)能監(jiān)測(cè)合格設(shè)備75臺(tái)，合格率52.45%。在各分項(xiàng)評(píng)價(jià)中，熱效率合格90臺(tái)，合格率62.94%；排煙溫度合格104臺(tái)，合格率72.73%；空氣系數(shù)合格111臺(tái)，合格率77.63%，表面溫度合格126臺(tái)，合格率88.11%。直接爐熱效率和合格率趨勢(shì)見(jiàn)圖2。

圖2 “十二五”期間直接爐平均熱效率和合格率趨勢(shì)

中石化“十二五”期間原油直接爐平均熱效率為84.33%；其中2012年直接爐平均熱效率83.58%，2013年直接爐平均熱效率 85.19%。目前國(guó)內(nèi)管道直接爐實(shí)際運(yùn)行平均熱效率維持在83%-89%。

直接爐存在的主要問(wèn)題為：①爐子設(shè)計(jì)不合理，對(duì)流室換熱面積不夠，造成排煙溫度高；②加熱爐在運(yùn)行過(guò)程中沒(méi)有及時(shí)、定期吹灰，換熱效率下降；③部分直接爐更換了比例式燃燒機(jī)，去掉了空氣預(yù)熱器，雖然增加了對(duì)流室的面積，但是換熱面積仍偏小，造成部分爐子排煙溫度偏高，合格率下降；④冬季1臺(tái)爐子不夠，兩臺(tái)并聯(lián)，秋春季地溫上升熱負(fù)荷要求低，導(dǎo)致加熱爐負(fù)荷普遍偏低，熱效率低；⑤加熱爐煙道設(shè)定的停爐報(bào)警溫度已經(jīng)把負(fù)荷率限制在80%以下。

建議采取的解決方法為：①加強(qiáng)對(duì)排煙處含氧量的監(jiān)控，熱負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)及時(shí)調(diào)整供風(fēng)量；②按時(shí)吹灰并根據(jù)排煙處含氧量對(duì)煙道擋板的開(kāi)度做適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)；③增加對(duì)流室換熱面積；④加強(qiáng)吹灰，根據(jù)情況對(duì)排煙停爐報(bào)警溫度重新調(diào)整，提高負(fù)荷率。

五年來(lái)，共測(cè)試熱媒爐96臺(tái)，節(jié)能監(jiān)測(cè)合格設(shè)備57臺(tái)，合格率59.38%。在各單項(xiàng)評(píng)價(jià)中，熱效率合格91臺(tái)，合格率94.79%；排煙溫度合格90臺(tái)，合格率93.75%；空氣系數(shù)合格74臺(tái)，合格率77.08%，表面溫度合格91臺(tái)，合格率94.79%。熱媒爐熱效率和合格率趨勢(shì)見(jiàn)圖3。

圖3 “十二五”期間中熱媒爐數(shù)據(jù)趨勢(shì)

造成部分熱媒爐綜合評(píng)價(jià)不合格的主要原因是：①燃燒器的配風(fēng)比例調(diào)節(jié)不當(dāng)，霧化燃燒效果不好，過(guò)剩空氣系數(shù)超標(biāo)；②個(gè)別設(shè)備在大負(fù)荷運(yùn)行時(shí)排煙溫度較高以致超標(biāo)；③部分熱媒爐的爐體保溫效果不好，爐體前、后墻及兩側(cè)面多處區(qū)域表面溫度超高。

今后運(yùn)行中的建議：①維修時(shí)加強(qiáng)爐體內(nèi)的保溫性能，改善保溫效果；②在不同負(fù)荷下適當(dāng)調(diào)節(jié)燃燒器的風(fēng)量配比，保持良好的燃燒效果，提高燃燒效率；③檢修空氣/煙氣換熱器，加強(qiáng)密封效果，排除空氣泄露現(xiàn)象；④定期檢定流量計(jì)等在線儀表，校正各項(xiàng)遠(yuǎn)傳監(jiān)控參數(shù)。

五年來(lái)，共測(cè)試鍋爐97臺(tái)，節(jié)能監(jiān)測(cè)合格設(shè)備41臺(tái)，合格率42.27%。在各分項(xiàng)評(píng)價(jià)中，熱效率合格50臺(tái)，合格率51.55%；排煙溫度合格75臺(tái)，合格率77.32%；空氣系數(shù)合格80臺(tái)，合格率82.47%，表面溫度合格90臺(tái)，合格率92.78%。鍋爐熱效率和合格率趨勢(shì)見(jiàn)圖4。

圖4 “十二五”期間鍋爐數(shù)據(jù)趨勢(shì)

鍋爐運(yùn)行中存在的主要問(wèn)題：①個(gè)別進(jìn)口燃燒器的配風(fēng)比例調(diào)節(jié)不當(dāng)，鍋爐因助燃風(fēng)量過(guò)大或不足，氣體不完全燃燒熱損失較大；②部分鍋爐的排煙溫度超高，排煙熱損失較大，從而導(dǎo)致熱效率不能達(dá)標(biāo)；③鍋爐前、后墻區(qū)域的表面溫度較高。

在今后運(yùn)行中的建議：①對(duì)于進(jìn)口燃燒器，應(yīng)定期調(diào)節(jié)其油（氣）風(fēng)配比，使助燃風(fēng)量保持適量；②定期清除爐膛及煙道內(nèi)的積灰與積垢，降低排煙溫度；③改進(jìn)爐體前后墻區(qū)域的保溫措施，提高保溫性能。

4 天然氣壓縮機(jī)組能效監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀與分析

4.1 長(zhǎng)輸管道壓縮機(jī)組

五年來(lái)，共測(cè)試燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)離心式壓縮機(jī)組170臺(tái)，合格167臺(tái)，合格率98.24%。每年測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)圖5。

圖5 燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)組“十二五”數(shù)據(jù)趨勢(shì)

共測(cè)試管道站場(chǎng)電驅(qū)離心式壓縮機(jī)組95臺(tái)，合格87臺(tái)，合格率91.58%。每年測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)圖6。

圖6 電驅(qū)壓縮機(jī)組“十二五”數(shù)據(jù)趨勢(shì)

共測(cè)試儲(chǔ)氣庫(kù)燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)組45臺(tái)，合格39臺(tái)，合格率86.67%。每年測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)圖7。

目前壓縮機(jī)銘牌效率僅為38%~44%，大部分能量以熱能的形式散發(fā)，造成能源的浪費(fèi)。各燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)的壓氣站，可以通過(guò)加裝余熱鍋爐，利用燃?xì)廨啓C(jī)排出的高溫?zé)煔饧訜崴?，除提供站?chǎng)生活需要外，還通過(guò)換熱器將熱水與燃料氣橇進(jìn)口天然氣換熱，加熱燃料氣，減少站場(chǎng)運(yùn)行能耗。

對(duì)較大規(guī)模的燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)站場(chǎng)，開(kāi)展余熱發(fā)電可行性研究和試點(diǎn)應(yīng)用，利用燃機(jī)尾氣通過(guò)余熱鍋爐產(chǎn)生高溫蒸汽，通過(guò)蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組發(fā)電，提高燃機(jī)整體的能源利用效率。

4.2 城市燃?xì)釩NG加氣站電驅(qū)往復(fù)式壓縮機(jī)組

目前國(guó)內(nèi)沒(méi)有合適的能耗指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，因此主要工作是將各臺(tái)設(shè)備加氣電單耗測(cè)試結(jié)果列出，提出相應(yīng)能耗建議。管道節(jié)能監(jiān)測(cè)中心根據(jù)業(yè)務(wù)需求，向節(jié)能專(zhuān)標(biāo)委提出的起草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《CNG/LNG加氣站能耗測(cè)試和計(jì)算方法》的前期研究已經(jīng)在2015年9月份年會(huì)上獲得通過(guò)。

“十二五”期間，城市燃?xì)夤矞y(cè)試電驅(qū)往復(fù)式壓縮機(jī)組122臺(tái)。各類(lèi)站場(chǎng)三年來(lái)的平均電單耗數(shù)據(jù)為表2，趨勢(shì)見(jiàn)圖8。

表2 近三年CNG加氣站電單耗測(cè)試結(jié)果

圖8 “十二五”CNG加氣站電單耗趨勢(shì)

CNG加氣站能耗方面存在的共性問(wèn)題：①電機(jī)側(cè)實(shí)際功率因數(shù)很低，距離額定功率因數(shù)較遠(yuǎn)，電能沒(méi)有充分做有用功；②單臺(tái)電機(jī)均沒(méi)有安裝單獨(dú)的電表，無(wú)法實(shí)現(xiàn)單臺(tái)能耗計(jì)量和統(tǒng)計(jì)分析；③部分機(jī)型老舊、排量小加氣時(shí)間長(zhǎng)，存在能耗高的問(wèn)題；④進(jìn)站壓力對(duì)加氣電單耗的影響很大，進(jìn)站壓力高，最高能節(jié)省一半的耗電，一般節(jié)電20-30%。

今后運(yùn)行中的建議：①加強(qiáng)無(wú)功功率就地補(bǔ)償，提高功率因數(shù)，減少耗電。②按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17167-2006《用能單位能源計(jì)量器具配備和管理通則》、GB/T 20901-2007《石油石化行業(yè)能源計(jì)量器具配備和管理要求》，從加強(qiáng)能耗管理的角度，為壓縮機(jī)組加裝單臺(tái)電計(jì)量表；③在經(jīng)濟(jì)和安裝空間允許的情況下，電機(jī)加裝變頻調(diào)速裝置（或者將軟啟動(dòng)裝置換成變頻裝置，效果更好）。加裝變頻調(diào)速裝置使加氣過(guò)程更加平穩(wěn)、對(duì)電機(jī)和壓縮機(jī)的機(jī)械沖擊更小，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命、提高功率因數(shù)，減少機(jī)組總體耗電；④在資金可行的前提下更換新型排氣量大的壓縮機(jī)，減少電耗；⑤新建母站上游和長(zhǎng)輸管道高壓分輸站相連，可以直接利用長(zhǎng)輸管道分輸站高壓管線壓力給槽車(chē)充氣至平壓后再啟動(dòng)壓縮機(jī)加壓；對(duì)已經(jīng)運(yùn)行的站場(chǎng)在設(shè)計(jì)允許的情況下進(jìn)行進(jìn)站管線改造，直接利用長(zhǎng)輸管道分輸站高壓管線壓力給槽車(chē)充氣，減少耗電。

劉國(guó)豪、趙國(guó)星、許鐵、黃曉真、李建良、張?chǎng)?、張軒管道科技研究中心測(cè)試所本文內(nèi)容及相關(guān)數(shù)據(jù)未經(jīng)允許不得轉(zhuǎn)載