轉(zhuǎn)油站能耗評價(jià)與改造預(yù)測

張艷麗，華國海，王 力，張全娟

（1.蘭州城市學(xué)院培黎石油工程學(xué)院，甘肅蘭州 730070；2.中國天倫燃?xì)饪毓捎邢薰荆幽相嵵?450000；3.東北石油大學(xué)石油工程學(xué)院，黑龍江大慶 163000）

自2000年以來，我國大多數(shù)的陸上油田如大慶油田、勝利油田、遼河油田等進(jìn)入“高采出程度、高含水率”的“雙高”階段，產(chǎn)液量降低，產(chǎn)油產(chǎn)液結(jié)構(gòu)發(fā)生變化[1]。原有的油氣集輸工藝和設(shè)施都已無法滿足現(xiàn)階段各生產(chǎn)單位的要求，主要表現(xiàn)為設(shè)備運(yùn)行效率低、原油生產(chǎn)投入成本過高等[2]。為了降低生產(chǎn)能耗，全力推進(jìn)節(jié)能降耗技術(shù)，各原油生產(chǎn)單位調(diào)整改進(jìn)現(xiàn)有的集輸系統(tǒng)并取得了良好的效果。

1 轉(zhuǎn)油站工藝流程

井場來液經(jīng)計(jì)量間計(jì)量后和站場來液進(jìn)入緩沖罐混合、沉降、氣液分離，分離出來的油水混合液進(jìn)入儲(chǔ)油罐，經(jīng)外輸泵、外輸爐加壓加熱后用于外輸；分離出來的濕氣進(jìn)入氣液分離器做進(jìn)一步分離，分離后的濕氣用于外輸、站內(nèi)自用或者進(jìn)入輕烴處理裝置，經(jīng)輕烴裝置處理后的干氣則用于外輸和站內(nèi)氣體自耗。轉(zhuǎn)油站工藝流程（見圖1）。

圖1 工藝流程圖

2 轉(zhuǎn)油站能量評價(jià)模型

2.1 能量平衡模型

能量平衡分析方法是油田節(jié)能降耗評價(jià)的一種基本方法[3，4]。以遼河油田某集輸系統(tǒng)轉(zhuǎn)油站為例，根據(jù)能量守恒定律與能量轉(zhuǎn)換定律，對其建立能量平衡分析模型，即該轉(zhuǎn)油站輸入能量=輸出的能量+評價(jià)體系內(nèi)能量的轉(zhuǎn)化[5-7]。轉(zhuǎn)油站能量平衡模型（見圖2）。

圖2 能量平衡模型

轉(zhuǎn)油站能量平衡方程為：

式中：EPhin－各種介質(zhì)帶入的熱能；EPhout－各種介質(zhì)帶出的熱能；EPpin－各種介質(zhì)帶入的壓能；EPpout－各種介質(zhì)帶出的壓能；EPh－外界供給轉(zhuǎn)油站的熱能；EPe－外界供給轉(zhuǎn)油站的電能；ΔEPh－轉(zhuǎn)油站熱能損失；ΔEPp－轉(zhuǎn)油站壓力能損失。

2.2 轉(zhuǎn)油站生產(chǎn)能耗各評價(jià)指標(biāo)

2.2.1 能量利用率

（1）轉(zhuǎn)油站能量利用率：

式中：NPe－轉(zhuǎn)油站的耗電量，kW·h/h。

（2）轉(zhuǎn)油站電能利用率：

式中：ηPe－轉(zhuǎn)油站電能利用率，%。

（3）轉(zhuǎn)油站熱能利用率：

式中：ηPh－轉(zhuǎn)油站熱能利用率，%。

2.2.2 單耗

（1）轉(zhuǎn)油站的單位液量處理綜合能耗：

式中：QSC-標(biāo)準(zhǔn)煤低位發(fā)熱量；GPPL-轉(zhuǎn)油站采出液處理量，t/h。

（2）轉(zhuǎn)油站處理單位原油生產(chǎn)的綜合能耗：

式中：GPP-轉(zhuǎn)油站生產(chǎn)原油量，t/h。

（3）轉(zhuǎn)油站站場平均能量利用率：

式中：n-被評價(jià)集輸系統(tǒng)中轉(zhuǎn)油站數(shù)目。

3 評價(jià)結(jié)果

3.1 能耗計(jì)算結(jié)果

根據(jù)所建立的能量平衡分析模型，對該轉(zhuǎn)油站的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行計(jì)算分析，得到該站場各評價(jià)指標(biāo)的計(jì)算結(jié)果（見表1）。

表1 轉(zhuǎn)油站各評價(jià)指標(biāo)結(jié)果

由表1中的各指標(biāo)匯總結(jié)果可知：該轉(zhuǎn)油站在冬季運(yùn)行時(shí)能量利用率約為88.5%，熱能利用率為90.26%，電能利用率為41.51%，壓能損失579 329.73 kJ/h，熱能損失2 569 057.60 kJ/h，熱能損失占總能損的8 1.6%；夏季能量利用率約為89.95%，熱能利用率為92.67%左右，電能利用率為40.28%左右，損失壓能 706 587.85 kJ/h，損失熱能1 580 799.31 kJ/h，熱能損失占總能損的69.1%。

進(jìn)一步分析可以看出，轉(zhuǎn)油站不管是在冬季工作還是在夏季工作，其熱能損耗的值大于壓能損耗，該站場的能量損耗設(shè)備主要是機(jī)泵和加熱爐。同時(shí)也可以看出夏季的熱能利用率要大于冬季的熱能利用率，這是因?yàn)槎鞙囟鹊?，散熱量大所引起的?/p>

3.2 能耗設(shè)備存在問題

該站場冬季運(yùn)行2臺(tái)外輸爐，1臺(tái)采暖爐，1臺(tái)機(jī)泵；夏季運(yùn)行加熱爐和機(jī)泵各1臺(tái)。通過以上的分析計(jì)算可知該站場存在的問題有：

（1）1#外輸爐夏季過剩空氣系數(shù)與排煙溫度過高，不符合生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。

（2）2#外輸爐除了冬季過?？諝庀禂?shù)較高不符合生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)之外，與1#外輸爐的負(fù)荷相差較大。

（3）4#采暖爐冬季運(yùn)行時(shí)沒有達(dá)到集團(tuán)公司要求的加熱爐平均運(yùn)行效率85%。

（4）2#、3#外輸泵運(yùn)行時(shí)機(jī)組效率、負(fù)荷率偏低。

4 改造措施與效果預(yù)測

4.1 改造措施

提高站內(nèi)能耗設(shè)備的運(yùn)行效率，增強(qiáng)站內(nèi)保溫設(shè)施，是提高能量利用率、降低能量損耗的關(guān)鍵。針對該轉(zhuǎn)油站的實(shí)際能耗情況，分別對其所轄的加熱爐和機(jī)泵提出了改進(jìn)措施。

4.1.1 加熱爐改進(jìn)措施

（1）2#外輸爐：增加空燃比多參數(shù)串級(jí)反饋聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)空燃比，合理調(diào)整配風(fēng)量，優(yōu)化分配1#、2#外輸爐的運(yùn)行負(fù)荷。

（2）1#外輸爐：更換與加熱爐功率相匹配的全自動(dòng)配風(fēng)燃燒器，增加空燃比多參數(shù)串級(jí)反饋聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)燃燒器實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)空燃比，保證實(shí)時(shí)最佳燃燒，采用可編程序控制器為核心的自控系統(tǒng)進(jìn)行集中操控，可確保系統(tǒng)穩(wěn)定。

（3）4#采暖爐：加強(qiáng)加熱爐的運(yùn)行管理工作，安裝氧量自動(dòng)控制配風(fēng)裝置。

4.1.2 機(jī)泵改進(jìn)措施 機(jī)泵運(yùn)行時(shí)機(jī)組效率較低的主要原因是負(fù)荷率偏低，改造方案是更換合適的離心泵。

4.2 改造結(jié)果測算

經(jīng)過此次改造，該轉(zhuǎn)油站無論是冬季運(yùn)行還是夏季運(yùn)行，其能量利用率、電能利用率和熱能利用率都有一定的提高（見圖3、圖4）。

圖3 冬季改造前后能量利用情況對比

圖4 夏季改造前后能量利用情況對比

由圖3、圖4可知該轉(zhuǎn)油站經(jīng)采用上述措施改造之后冬季運(yùn)行時(shí)熱能利用率提高了1.25%，電能利用率提高了1.67%，能量利用率提高了1.31%，單位液量處理氣耗下降約3.55%，單位原油生產(chǎn)電耗下降約24.77%；而夏季運(yùn)行時(shí)熱能利用率提高了1.11%左右，電能利用率提高了1.34%左右，能量利用率提高了1.18%左右，單位液量處理氣耗降低3.35%，單位原油生產(chǎn)電耗降低24.58%。年節(jié)氣、節(jié)電量預(yù)測表（見表 2）。

表2 轉(zhuǎn)油站改造后年節(jié)電量和節(jié)氣量預(yù)測表

由表2可知轉(zhuǎn)油站經(jīng)改造之后年節(jié)氣5.58×104m3，年節(jié)電 9.29×104kW·h，按當(dāng)時(shí)遼寧省物價(jià)局所規(guī)定的工業(yè)用天然氣價(jià)3.3元/立方米，電價(jià)0.44元/千瓦時(shí)進(jìn)行計(jì)算，預(yù)計(jì)該轉(zhuǎn)油站每年可節(jié)約2.25×105元。

5 結(jié)論

（1）以遼河油田集輸系統(tǒng)某轉(zhuǎn)油站為評價(jià)對象，介紹其工藝流程，根據(jù)能量守恒和能量轉(zhuǎn)換定律建立能量平衡模型；

（2）結(jié)合轉(zhuǎn)油站現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)運(yùn)用所建立的模型進(jìn)行計(jì)算分析，找出該站場實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)各能耗設(shè)備存在的問題；

（3）針對存在的問題提出相應(yīng)的改造方案并對改造結(jié)果進(jìn)行測算，改造后年節(jié)氣5.58×104m3，年節(jié)電9.29×104kW·h，每年可節(jié)約 2.25×105元。