大慶油田礦區服務系統節能降耗潛力分析

汪鴻雁（大慶油田礦區服務事業部）

大慶油田礦區服務系統節能降耗潛力分析

汪鴻雁（大慶油田礦區服務事業部）

大慶油田礦區服務系統年消耗各類能源約90×104t標準煤，能源成本約12億元，能耗總量和能源成本較高。通過逐年實施建筑節能改造、多熱源環網改造、供熱系統優化運行、燃煤鍋爐節能改造、熱力站直供改間供、路燈系統節能改造等一系列措施，有效提高礦區服務系統能耗系統及設備的運行效率，提高能源利用效率，實現節能降耗的企業發展目標。

供熱系統 節能技術

1 前言

大慶油田礦區服務事業部（以下簡稱事業部）“十二五”期間經營規模將進一步擴大，一大批新建項目陸續投入建設或投產，新上項目形成的能耗增量所占比重不斷增大，能耗水平也逐步成為影響事業部能耗指標走向的重要因素。在存量方面，現有生產系統矛盾也較為突出，勢必造成能耗總量逐年增長和單耗指標下降減緩的趨勢。其中，供熱鍋爐、機泵、變壓器、車輛、路燈等重點耗能設備，隨著使用時間的增加，設備老化程度加深，運行效率逐漸下降，能耗量日益上升，對如何在現有基礎上持續改進能效和減排水平提出了新的課題和嚴峻挑戰。

2 節能狀況及分析

2.1 能耗構成情況及分析

2011年能源實物消耗耗量構成情況見表1，2011年能源消耗構成比例見圖1。

2011年，事業部各類能源消耗量中，原煤和熱力消耗量所占比例最大，共消耗原煤43.49×104t和熱力937.8×104GJ，分別占能源消耗總量的36.9%和38.02%，主要用于大型燃煤鍋爐房和集中供熱系統；重油和天然氣消耗量其次，共消耗燃油4.48×104t（其中原油9805t、渣油34950.93t）和天然氣7093.44×104m3，分別占能源消耗總量的7.59%和11.21%，主要用于區域性燃油和燃氣鍋爐房；汽柴油和電力消耗量最小，共計消耗汽油5095.33t、柴油1.4×104t和電力2.04×104kWh，分別占能源消耗總量的0.89%、2.43%和2.97%，主要用于機動車輛和耗電設備。

表1 2011年能源實物消耗量構成情況統計

圖1 2011年能源消耗構成比例圖

事業部現有3個大型熱電聯供集中供熱系統和9座大型燃煤鍋爐房，下設190座熱力站。目前制約燃煤鍋爐房和集中供熱系統能耗下降的主要因素有鍋爐燃燒效率、熱力站工藝、外網系統流程、管網失水量和保溫熱損等因素。因此應在鍋爐本體維修、鍋爐附屬系統技術改造、熱力站直供改間供、供熱管網優化等方面加大投資維修改造力度，提高供熱系統供熱效率，減少燃料煤和熱量消耗。

燃油（氣）鍋爐房34座，建設時間最近的鍋爐房為1997年，部分鍋爐房建設年限都在20年以上。目前制約燃油（氣）鍋爐房能耗下降的主要因素是鍋爐燃燒效率問題，因此應在鍋爐本體及輔機更新維修或鍋爐房燃料結構改造方面加大投資維修改造力度，改善和提高供熱系統供熱效率，替代或減少原油、重油和天然氣消耗量。

同時，汽柴油和電力消耗約占事業部耗能總量的6%，約5×104t標準煤,雖然所占比例較小，若加大車輛、路燈和耗電設備的節能改造和精細管理力度，也將取得一定的節能效果。

2.2 能耗變化情況及分析

2006—2011年能耗情況見表2，2006—2011年能耗變化圖見圖2。

表2 2006—2011年能耗情況統計

圖2 2006—2011年能耗變化圖

事業部能耗總量中，供熱系統能耗量占90%以上，因此供熱系統能耗量決定了事業部能耗的發展趨勢。影響供熱系統能耗的因素主要有供暖期室外平均氣溫、供熱面積、燃料結構、供熱模式、系統工藝、熱用戶建筑類型、燃料質量和運行管理水平等幾方面。

從鄰年能耗總量對比分析中可以看出，供熱面積增加、供暖期溫度升降、燃料質量優劣等因素對供熱系統能耗總量有著不同程度的影響，但供熱系統燃料結構、熱源配給方式、供熱運行方式等硬件改造，對供熱系統能耗量有著非常重要的影響。2007年較2006年相比，在供熱面積增加了141× 104m2前提下，由于讓乘集中供熱系統進行了大規模改造，供熱系統能耗量有明顯減少（這里不排除2007年供暖期室外溫度升高導致供熱系統能耗量減少的因素）。2008—2010年，在供熱系統沒有進行較大規模改造的情況下，隨著供熱面積逐年增加和供暖期室外氣溫下降等因素，供熱系統能耗量呈逐年上升趨勢。2011年，通過加大供熱系統硬件改造力度和科學優化運行管理方式雙管齊下，再伴隨溫度上升的有利因素，供熱系統能耗量有明顯下降。

因此，對供熱系統的熱源、熱網和熱用戶三個重要環節，加大投資改造力度，科學優化供熱運行管理方式，是事業部未來供熱生產運行和節能管理的發展方向，也是事業部節能挖潛和降本增效的重要舉措。

2.3 各種燃料結構供熱系統單耗情況及分析

燃料結構供熱系統能耗情況見表3。

表3 2011年各種燃料結構供熱系統單耗情況統計

以上各種燃料結構供熱系統的單耗計算，為了反映各種燃料結構供熱系統真實單耗，在單耗統計計算過程中，將登峰、銀浪兩座調峰鍋爐房消耗的14.05×104t煤(登峰鍋爐房8.57×104t，銀浪鍋爐房5.48×104t)，納入集中供熱系統進行統計計算。

從統計計算結果可以看出，事業部的各種燃料結構中，集中供熱單耗最低、燃煤居中、燃油（氣）最高。由于西城區集中供熱系統主熱源宏偉電廠供熱能力不足，供熱高峰期需啟動兩座燃煤和五座燃油調峰鍋爐房，才能滿足供熱需求，增加了集中供熱系統單耗。若電廠熱源供熱能力充足，取消調峰鍋爐房運行，集中供熱單耗還將有明顯下降。也就是說，在事業部供熱系統中，集中供熱系統是最經濟、最節能的供熱方式，也是未來供熱系統的發展趨勢和方向。

2.4 供熱系統綜合單耗變化情況及分析

2006—2011年供熱系統綜合單耗情況見表4。2006—2011年供熱系統綜合單耗變化情況見圖3。

表4 2006-2011年供熱系統綜合單耗情況統計表

圖3 供熱系統綜合單耗

事業部供熱系統綜合單耗指的是以年度為時間周期，在供熱生產運行過程中消耗的煤、重油、天然氣、熱、電等各類能耗量的總和與供熱面積的比值，由于其定義和計算特性，與供熱面積的增減沒有關系。影響供熱系統綜合單耗的因素主要有供暖期室外平均氣溫、燃料結構、供熱模式、系統工藝、熱用戶建筑類型、燃料質量和運行管理水平等幾方面。

3 節能工作開展情況

從1999—2004年，大慶油田累計投資幾十億元，先后對乘銀、讓龍、東風地區進行了熱電聯供集中供熱工程改造，對火炬、圖強、紅崗、八百坰、杏南、慶新、創業、朝陽地區進行了燃煤集中供熱鍋爐房改造。2007又投資7億元，新建銀浪、登峰兩座燃煤鍋爐房。同年，又投資248萬元，實施了天然氣鍋爐替代重油鍋爐改造。以上種種舉措，共取消區域小型燃油鍋爐房111座，停運425臺燃油鍋爐，總計替代燃料油40.28×104t。經過燃料結構調整，目前已形成以熱電聯供、燃煤集中供熱為主，以燃油、燃氣供熱為輔的供熱格局。

3.1 熱力站直供改間供

大慶油田礦區1999年實現了東湖、乘風地區集中供熱，2002年通過系統擴容，實現了紅衛、銀浪地區集中供熱。2007年以前一直采用直供混水方式運行，存在熱網平衡調節困難、系統失水量大、耗電量高等問題。2007年，投資6760萬元，實施了乘銀集中供熱系統直供改間供工程。2007-2008年采暖期投入運行后，見到明顯效果，與上一采暖期相比，電耗和水耗顯著降低，年節約用電量877.7×104kWh，系統失水量下降56.76×104m3，節約綜合成本800多萬元。

3.2 多熱源聯網運行技術改造

2007年，在乘銀集中供熱系統應用多熱源聯網運行技術，將乘銀集中供熱系統與新建銀浪燃煤鍋爐房成功聯網，形成了由宏偉熱電廠與銀浪燃煤鍋爐房兩個熱源聯合向42座熱力站供熱的模式。通過調節，保證兩個熱源均能滿負荷運行，不僅提高了系統運行的安全性和穩定性，同時有效節約能源。據統計，2007—2008年采暖期總計聯網運行188d，熱量消耗比去年同期下降了11.14×104GJ，節約能源成本334.2萬元。2008年，進一步完善優化了乘銀熱網聯網運行調度方案；2010年，將八百晌燃煤鍋爐房并入該系統，實現了三熱源聯網運行；2011年，制定了讓龍熱網與登峰燃煤鍋爐房及5座調峰燃油鍋爐房聯網運行調度方案。

3.3 燃煤鍋爐房自動控制技術應用

燃煤鍋爐房應用DCS集中控制技術，實現了燃煤鍋爐房的自動控制燃燒和遠程監控，實現鍋爐燃燒自動控制，系統優化運行。2007年，投資91萬元，在新建銀浪燃煤鍋爐房應用了DCS集中控制技術，實現了整個供熱系統的自動化控制，通過2007—2008年采暖期運行，鍋爐熱效率提高近5%，節煤1166.4t，節約資金51萬元

3.4 污水回收再利用技術

2006年前，事業部十座燃煤鍋爐房日排放污水量達14.28×104m3。因此，在事業部范圍內大力推廣應用污水回收再利用技術。建回收池，將鍋爐房除渣水及附機冷卻水回收再利用，2007年，銀浪、紅崗和八百坰三座燃煤鍋爐房的節水率均達1.7%以上，收到了很好的經濟效益和社會效益。

3.5 設備節能監測

針對主要耗能設備能耗大的實際情況，堅持聘請專業機構進行節能監測。2005年，專門聘請黑龍江省電力科學院對16臺燃煤鍋爐進行了性能測試，經測試給出了每臺鍋爐最佳經濟運行方案。實際運行中，結合各采暖期運行數據不斷對其進行修正。2008—2009年采暖期，事業部針對杏南鍋爐房鍋爐爐效及熱網散熱損失大的問題，聘請專業機構對杏南鍋爐房鍋爐及熱網保溫情況進行檢測，并根據檢測結果制定了合理的改造方案。

4 潛力分析及發展方向

1）推進供熱方式向熱電聯供和燃煤集中供熱方向發展

從大慶礦區現狀看，1999—2007年，油田累計投資幾十億實施燃料結構調整，取消了100多座區域性小型燃油（氣）鍋爐房，實現了熱電聯供和燃煤集中供熱。熱電聯供和燃煤集中供熱系統占礦區總供熱面積的70%，耗能量占礦區供熱系統耗能總量的85%，形成比較科學合理的供熱格局。目前，礦區服務事業部偏遠地區仍有30多座小型燃油（氣）鍋爐房在用運行，每年約消耗重油和天然氣約8.5×104t標準煤，是未來燃料結構調整和供熱系統改造的重點。

2）應用先進技術，推進運行模式向多熱源環網供熱方向發展

目前，事業部乘銀地區和讓龍地區集中供熱系統分別實現了多熱源環網供熱，但只是初步實現了“一熱電一熱源環網供熱系統”。未來的研究和發展方向是根據地域和技術的可能性，以乘銀、讓龍、東風三大集中供熱系統為骨架，以登峰、銀浪、圖強、八百坰、慶新等燃煤鍋爐房為調峰熱源，逐步建成一個大型“多熱電多熱源環網供熱系統”，從根本上提高供熱系統的先進性、安全性和經濟性，成為國內一流的供熱系統。

3）加強自主創新，推進供熱系統向自動化和智能化方向發展

應用先進控制技術，實現熱網的自動化、智能化運行是確保優質、安全、經濟供熱的關鍵。目前，國內外先進供熱企業都采用了PLC可編程控制技術，不僅實現了數據監測和顯示，而且能夠通過應用控制技術實現指導供熱系統的經濟運行。

4）實施熱網平衡優化技術，推進熱網系統向最佳經濟運行方向發展

供熱系統管網平衡是供熱系統節能措施的基本手段。供熱系統的平衡包括一級網平衡、二級網分支的平衡、樓前的平衡、單元的平衡和戶內的平衡。任何一個環節流量失調，都會產生用戶室內溫度冷熱不均。據權威部門統計，全國供熱系統由于水力失調，導致熱網不平衡造成的熱量損失占總消耗熱量的20%~30%。

5）推進油田礦區非節能型建筑向節能型建筑方向發展

事業部管理范圍內，非節能型建筑1500×104m2，每年采暖方面消耗能源47×104t標準煤，若逐年進行建筑節能改造，按照國家規定既有建筑節能改造達到50%的節能效果計算，全部完成改造后每年可節約能源24×104t標準煤，節約成本約3億多元。由此可見，建筑節能改造是供熱企業降本增效重點，同時應當充分考慮到熱源和熱網的配套改造，從整體方面提高系統經濟性。

6）推進熱費由按面積計費向按熱量計費方向發展

按熱量計費是供熱市場化發展的必然，也是落實節能減排國策的一項基本措施。集團公司礦區服務工作部明確提出要積極穩妥地推進礦區能源福利制度改革，即在保持礦區各類群體利益格局基本不變的前提下，改革現行能源福利制度，變“暗補”為“明補”，實行市場化收費。

7）推進能源利用種類向新能源、可再生能源和清潔能源方向發展

針對事業部耗能系統和設備的使用和運行特點，可考慮在路燈系統上應用太陽能和風能技術、在供熱系統上應用多源熱泵和地熱能技術、在垃圾場應用生物能源技術等方面進行嘗試，通過對新能源、可再生能源和清潔能源的應用，為事業部未來能源管理和節能工作的發展和創新提供理論數據積累和實踐經驗借鑒。

5 結束語

綜上所述，礦區系統作為油田耗能大戶，想要在節能減排方面有所突破和發展，必須以供熱系統為重點，突出熱源、熱網、熱用戶三個重點環節，推廣應用先進節能技術、工藝和設備，加大系統節能改造力度，引進科學節能管理技術和模式，克服逐年供熱規模擴大、燃料價格上漲、供熱標準提高等不利因素，深層挖掘節能潛力，降低供熱系統單耗指標，提高能源和資源利用效率，才能真正實現節能減排社會效益和降本增效企業效益雙豐收。

10.3969/j.issn.2095-1493.2012.07.004

2012-04-28）

汪鴻雁，2009年6月畢業于哈爾濱理工大學，從事質量節能工作，E-mail：wanghongy001@cnpc.com.cn，地址：黑龍江省大慶油田礦區服務事業部安全環保質量節能處，163453。