陸上終端的節能設計

中海油研究總院大慶油田設計院

陸上終端的節能設計

寧淑芬1李建平2徐敏航11中海油研究總院2大慶油田設計院

海上油氣田陸上終端是中海油的耗能大戶，終端節能工作面臨著一系列的難題。節能、低碳、標準化將是未來陸上終端發展趨勢。針對終端節能領域，從工藝設計到設備選型實現節能方式的標準化，是降低陸上終端能耗，實現高效終端的重要方式之一；針對生產區和生活區供熱系統、采光照明系統及建筑圍護結構系統進行了一系列節能設計。

陸上終端；節能設計；措施；設備選型

海上油氣田陸上終端是中海油的耗能大戶，終端節能工作面臨著一系列的難題。節能、低碳、標準化將是未來陸上終端發展趨勢。針對終端節能領域，從工藝設計到設備選型實現節能方式的標準化，是降低陸上終端能耗，實現高效終端的重要方式之一；針對生產區和生活區供熱系統、采光照明系統及建筑圍護結構系統進行了一系列節能設計。

1 工藝及設備選型的節能設計

針對終端節能領域，從工藝設計到設備選型實現節能方式的標準化，是降低陸上終端能耗，實現高效終端的重要方式之一。

（1）輕烴回收。目前中海油輕烴回收裝置絕大部分新建終端多采用膨脹機+DHX工藝，可合理利用能量、提高裝置C3+收率。DHX工藝的關鍵是輕組分分餾塔采用吸收汽化制冷，吸收劑為來自脫乙烷塔塔頂氣C1和C2的低溫凝液，吸收質為膨脹機出口氣中C3+組分。脫乙烷塔頂氣先經過與重接觸塔頂低溫氣體換冷，將氣體中絕大部分C3吸收冷凝下來，再進入重接觸塔頂部與膨脹機出口低溫氣體在塔內逆流接觸，同時進行傳質傳熱，通過換熱閃蒸出凝液中大量C1、C2等輕組分。由于凝液中C1、C2等輕組分的汽化制冷，因此重接觸塔塔頂氣相及塔底液相溫度均比進料溫度低，不僅回收了脫乙烷塔塔頂氣中絕大部分C3組分，同時也增加了膨脹機出口氣中C3冷凝量，既降低了脫乙烷塔的氣相負荷，又提高了裝置C3收率，目前大部分新建終端C3+收率都可以達到98%以上。

（2）冷換設備。冷箱是制冷系統的主要設備，目前國內冷箱生產廠家技術水平可以滿足要求。天然氣制冷裝置比較典型的冷換設備是板翅式換熱器，該設備采用鋁制材質，可實現純逆流換熱。該裝置具有體積小、重量輕、換熱面積大、對介質的適應性強、換熱溫差小等優點。高效板翅式換熱器傳熱效率高，在輕烴回收裝置中通過高效板翅式換熱器可充分回收低溫干氣的冷量，減少裝置的冷量損失。

（3）塔器。在天然氣處理終端中，重接觸塔、脫乙烷塔、脫丙烷塔、脫丁烷塔多采用填料塔。填料塔具有整體性強、耐腐蝕、操作彈性大等優點。為保證進料分布均勻，填料塔進料口一般都采用了進液分布管，在分布管下方設置了槽盤式氣液分布器，可使液體均布整個塔徑以提高傳質效果，氣體通過槽盤的氣體流道上升，可避免溝流、壁流現象，提高填料傳質效率。

（4）變頻。陸上終端中主要機泵、閃蒸氣壓縮機、膨脹壓縮機、空冷器風機等采用變頻控制。變頻技術就是通過改變用電設備的供電頻率，控制設備輸出功率，從而達到節約能源的目的。

（5）廢熱回收。國內余熱節能鍋爐的設計和開發已經逐漸成熟，隨著社會的發展，余熱鍋爐得到客戶的普遍認可。以某終端為例，燃氣輪機做功后排放的煙氣仍具有比較高的溫度，約為500℃以上，回收這部分煙氣的熱能，可以提高整個終端的熱效率，也可以供應脫碳裝置。

（6）其他。陸上終端工藝節能措施還有：①充分優化換冷流程，梯級利用天然氣及凝液的冷量，降低能耗；②閃蒸氣的充分利用，可減少事故或生產時天然氣放空量，事故狀態下可立即關斷進出站緊急切斷閥，有效減少天然氣的放空；③提高自控水平，減少工藝過程能耗；④采用高效絕熱材料進行保溫、保冷，減少設備、管道的能量損失，節約能源；⑤盡量采用空冷器，降低裝置冷卻水用量；⑥熱媒爐采用全自動比例調節燃燒器，燃燒效率＞99%，合理配風，在滿足燃燒效率前提下降低過量空氣系數，使燃燒達到最佳風氣比，實現熱媒爐高效的運行。

2 供熱系統及空調系統的節能設計

2.1供熱系統

（1）鍋爐選型。陸上終端的節能要依據不同氣候區采取不同的措施。在寒冷地區，以供熱系統為主；而在夏熱冬冷地區和夏熱冬暖地區則要以空調系統為主。如果終端沒有集中供熱，則要采取鍋爐供熱。鍋爐選型為燃煤鍋爐和燃氣鍋爐兩種，燃煤鍋爐要根據燃料的種類不同而選用不同爐型，且鍋爐的容量要適當，一般要根據其負擔的計算熱負荷，并考慮管網輸送損耗熱量以及管網不平衡等熱損失，綜合考慮鍋爐的裝機容量。對于陸上終端，可以利用其自身優勢，使用燃氣鍋爐。燃氣鍋爐相對于燃煤鍋爐有以下優點：節約用地；節約燃煤鍋爐的除塵、除渣等的輔助用水；燃氣鍋爐輔助設備少、功率低，所以耗電低，節約成本；噪音低、污染小。因此，從節能環保的角度，陸上終端選擇燃氣鍋爐應該是行之有效的，也能提高鍋爐的熱效率。

（2）降低供熱管網熱損失設計措施。降低供熱管網的熱損失措施要通過增加外網保溫層的厚度，提高絕熱材料的質量來實現，一般保溫材料選用巖棉或礦棉管殼、玻璃棉管殼、聚氨酯硬質泡沫保溫等。供熱節能措施還需要通過供熱管網水力平衡來實現，這需要安裝一種既具有良好的流量調節性能，又能夠定量地顯示出環路流量的一種平衡閥。平衡閥清晰、準確的閥門開度指示，為系統準確控制流量創造了有利條件，也是供熱節能措施的重要手段。

2.2 空調系統

陸上終端的空調系統節能措施要依據空調系統的種類不同而采取不同措施。用于終端的空調系統可分為集中式和分散式兩種。空調節能主要涉及空調設備技術、安裝運行技術及建筑物熱工狀態等一系列技術因素。目前現代化辦公廣泛應用的空調方式是新風機組加末端風機盤管機組，這種空調的最大特點是靈活性大，可根據不同朝向房間就地控制，不使用空調的房間可以關閉。分散式空調只有正確選用空調的容量大小和合理地布置安裝以及合理地使用，才能真正做到降本節能。

3 采光與照明的節能設計

（1）采光節能。充分利用天然光照明，是對自然資源的最有效利用，是建筑節能的重要方面。因而在陸上終端的生產建筑和生活建筑中，選擇合理的采光方式，滿足采光系數要求。在采光質量上，為了減少眩光，作業區應減少和避免直射陽光；工作人員的視覺背景不宜為窗口；降低窗亮度和減少天空視域等。采光方法要注意光的方向性，避免對作業面產生遮擋和不利的陰影。對于需要識別顏色的場所，盡量采用不改變天然光光色的材料。

（2）照明節能。照明在陸上終端的能耗中，所占比例也是很大的，因而有著很大的節能潛力。照明方式分為一般照明、局部照明和混合照明等。所以選擇合理的照明方式，對改善照明質量，提高經濟效益和節約能源等都有很重要的作用。根據照明的實際情況，合理選擇照明的控制方式，可采取分區控制，增加開關點和節電開關，如定時開關、調光開關等，能夠靈活掌握分區燈光的開關，做到節電控制和照明智能控制。

4 圍護結構的節能設計

（1）墻體節能設計措施。采暖耗熱量主要是通過圍護結構的傳熱量構成，所以改善墻體的傳熱耗熱將明顯提高建筑的節能效果。墻體保溫類型主要有單一材料保溫墻體、單設保溫層復合保溫墻體。外墻外保溫不僅適用于新建工程，同樣適用于舊樓的節能改造，也是墻體節能設計的主要措施。

（2）屋頂節能設計措施。屋頂作為圍護結構的組成部分，主要的節能措施是外保溫和隔熱，為了提高屋面保溫效果，屋面保溫多數為外保溫構造。目前常用的屋面保溫材料有膠粉EPS顆粒、硬質聚氨酯泡沫塑料、聚苯乙烯泡沫塑料等。而屋頂隔熱的節能措施主要是采用減小當量溫度、通風隔熱屋頂、蓄水隔熱屋頂、種植隔熱屋頂等來實現。

（3）門窗節能設計措施。門窗的節能依據部位不同，節能設計措施也不同。門窗具有滿足防盜、視覺、采光、通風、日照的功能，作為圍護結構的組成部分，它的保溫隔熱性能指標，同樣是節能的主要措施。在不同地域、不同氣候條件下，不同的使用功能對門窗的要求是有差別的：控制各朝向的窗墻面積比；采取措施降低窗的傳熱能耗。

（4）地面節能設計措施。地面的節能分為周邊地面和非周邊地面兩部分。周邊地面采取的保溫措施是：在室內地坪以下垂直墻面外側加50～70mm聚苯板，以及從外墻內側算起2.0m范圍內的地面下部加鋪70mm聚苯板，比較好的材料是擠塑聚苯板，它具有一定的抗壓強度、吸濕性較小的優點。另外夏熱冬冷地區和夏熱冬暖地區的底層地面，除保溫外，還要有必要的防潮技術措施，減少由于濕空氣產生的地面結露現象。

（欄目主持 張秀麗）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.1.014