節(jié)能措施在淺冷裝置中的應(yīng)用

李明志（大慶油田有限責(zé)任公司天然氣分公司）

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節(jié)能措施在淺冷裝置中的應(yīng)用

李明志（大慶油田有限責(zé)任公司天然氣分公司）

摘要：淺冷裝置在生產(chǎn)過程中伴隨著大量的能源消耗，隨著裝置運行時間的延長，設(shè)備設(shè)施逐漸老化，能源利用效率也逐步降低。為了提高能源利用率，從優(yōu)化流程的角度出發(fā)，通過采取增設(shè)表面蒸發(fā)式空冷器，改造工藝系統(tǒng)中壓降較大的部位等措施，達(dá)到節(jié)能降耗的目的，實現(xiàn)年節(jié)電94×104kWh。

關(guān)鍵詞：淺冷裝置；能源利用率；節(jié)能改造

隨著油田油氣產(chǎn)量的戰(zhàn)略性下調(diào)，加之油價的持續(xù)走低，企業(yè)的利潤空間進(jìn)一步減少。在降本增效的過程中，通過采取技術(shù)改造等手段來降低能源消耗是切實可行的辦法。圍繞淺冷裝置對工藝系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整和技術(shù)改造，實現(xiàn)節(jié)能降耗。

1　工藝系統(tǒng)現(xiàn)狀

喇二淺冷裝置主要采用先增壓后冷卻的加工工藝。天然氣壓縮機(jī)2段出口高溫氣體（120℃）采用干式空冷器和循環(huán)水冷器進(jìn)行降溫處理。隨著裝置運行時間的延長，干式空冷器內(nèi)部結(jié)垢加重，外部翅片管束臟物堵塞難于清理等問題逐步凸顯，夏季空冷出口溫度偏高，最高超過60℃；由于水冷器結(jié)垢導(dǎo)致?lián)Q熱效果降低，通過大量補(bǔ)充溫度較低的新鮮水來保證制冷溫度。

經(jīng)實際測量，裝置中多個部位存在壓降過大的問題，其中，壓縮機(jī)2段出口至機(jī)后空冷器管段降壓為41 kPa，乙二醇噴注點前后壓降為35 kPa，丙烷蒸發(fā)器入出口壓降為30 kPa。在一定程度上制約了裝置的處理能力，在產(chǎn)量相同的情況下，導(dǎo)致裝置及壓縮機(jī)組的能源消耗量增加，裝置運行的經(jīng)濟(jì)性下降。

綜上所述，喇二淺冷裝置工藝系統(tǒng)在用能過程中存在著較為突出的問題，有必要開展節(jié)能技術(shù)研究，采取針對性改造措施，降低能源消耗，提高裝置運行效益。

2　節(jié)能措施的研究和應(yīng)用

針對喇二淺冷裝置機(jī)后冷卻器冷卻效果不理想，以及工藝系統(tǒng)多處存在壓降過大等問題，分別開展節(jié)能技術(shù)研究，對裝置進(jìn)行相應(yīng)技術(shù)改造。

2.1增設(shè)表面蒸發(fā)式空冷器

直接蒸發(fā)冷卻可用于改善風(fēng)冷冷水機(jī)組性能，由于其具有結(jié)構(gòu)緊湊、系統(tǒng)簡單、節(jié)水等優(yōu)勢，得到了越來越多的應(yīng)用[1]。用直接蒸發(fā)冷卻風(fēng)冷冷凝器，從而降低冷凝溫度，提高制冷量，降低耗電量，是一種提高風(fēng)冷冷水機(jī)組性能的有效途徑[2]。在裝置中增設(shè)1臺表面蒸發(fā)式空冷器，采取單獨或與原空冷器聯(lián)合的方式運行，可以提高冷卻效率，降低能源消耗。

2.1.1工藝流程改造

喇二淺冷裝置天然氣增壓單元的主要工藝流程為：天然氣經(jīng)壓縮機(jī)增壓，然后分別進(jìn)入機(jī)后空冷器、機(jī)后水冷器，再進(jìn)入1級三相分離器進(jìn)行常溫分離，增設(shè)的表面蒸發(fā)式空冷器從工藝上與原空冷器并聯(lián)連接。

改造流程見圖1，圖中實線部分為裝置原有管線和設(shè)備，虛線部分為后改造和增加的管線設(shè)備。

圖1　冷卻器改造流程示意圖

新增設(shè)的表面蒸發(fā)式空冷器可以跨過原空氣冷卻器和水冷卻器單獨運行，也可以與原水冷卻器串聯(lián)運行，根據(jù)季節(jié)變化靈活切換流程，主要有以下幾種運行方式：冬季，表面蒸發(fā)式空冷器單獨運行，停運軟化水噴淋；春、秋兩季，表面蒸發(fā)式空冷器單獨運行，啟運軟化水噴淋；夏季，表面蒸發(fā)式空冷器運行，啟運軟化水噴淋，機(jī)后水冷卻器運行。

2.1.2改造前后效果分析

改造前后的運行數(shù)據(jù)來自9月10日—11日生產(chǎn)指揮系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)以及崗位運行報表。裝置的設(shè)計工況是80×104m3/d，考核工況為（90±2）× 104m3/d。同期環(huán)境溫度分別是15~26℃、16~26℃。

表1　冷卻器改造前后工藝參數(shù)及能耗對比

改造前后機(jī)后空冷器及水冷器出口天然氣溫度變化趨勢見圖2。圖5改造

圖2　冷卻器改造前后天然氣溫度變化對比

表2　冷卻器改造前后天然氣溫度變化對比

從表1、表2和圖2可以看出，改造后的表面蒸發(fā)式空冷器補(bǔ)水量與原水冷器耗水量基本相當(dāng)（900 kg/h左右）。在環(huán)境溫度、處理氣量相同的情況下，改造后的機(jī)后空冷溫度由43.3℃降低到28.9℃，比改造前降低了14.4℃，并比改造前水冷器出口溫度還要低0.5℃；改造前，夏季，機(jī)后空冷溫度高達(dá)60.1℃，水冷器出口溫度達(dá)到39.9℃，運行3臺11 kW風(fēng)機(jī)進(jìn)行冷卻，冷卻104m3氣耗電為8.8 kWh；改造后機(jī)后天然氣溫度為28.9℃，由6臺3 kW冷卻器風(fēng)機(jī)和1臺5.5 kW水泵進(jìn)行冷卻，冷卻104m3氣耗電為6.3 kWh，比改造前冷卻104m3氣耗電減少28%。在提高裝置輕烴收率的同時，進(jìn)一步降低了電量消耗。

2.2改造工藝系統(tǒng)壓降較大的部位

更換壓降較大的管線設(shè)備，提高能源利用效率，在裝置產(chǎn)量相同的情況下節(jié)約壓縮機(jī)組耗電量。

2.2.1改造壓縮機(jī)2段出口管線

在裝置原有的工藝流程中，壓縮機(jī)2段出口為DN250管線，天然氣先分2路，匯合后進(jìn)入機(jī)后空冷器。其中:1路為帶有DN100調(diào)節(jié)閥的直通管線；另1路為進(jìn)入輕烴閃蒸罐的DN100管線，為閃蒸輕烴提供熱源。在裝置運行中，2路管線壓力均存在一定程度的節(jié)流損耗。考慮當(dāng)前閃蒸輕烴的熱源可以用具有節(jié)能效果的烴氣換熱器取代，可將壓縮機(jī)2級出口到機(jī)后空冷器之間的管線進(jìn)行改造，按照優(yōu)化的最短路由直接相連，全部采用DN250的管線。改造流程見圖3，圖中實線部分為裝置原有管線和設(shè)備，虛線部分為后改造和增加的管線設(shè)備。

圖3　壓縮機(jī)2段出口管線改造示意圖

改造后，消除了管線縮徑和調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)產(chǎn)生的壓降，直接連接的優(yōu)化路由使管線比原來縮短32 m，進(jìn)一步減少了壓降。經(jīng)實際測算，該部位改造后壓降減少35 kPa。

2.2.2更換乙二醇混合器填料

裝置運行中乙二醇混合器正常的壓降應(yīng)在10 kPa左右，喇二淺冷裝置的乙二醇混合器前后壓降多數(shù)時超過20 kPa，最高達(dá)到35 kPa。主要原因是混合器填料結(jié)構(gòu)復(fù)雜，易于堵塞，不便清洗。利用裝置檢修期，通過對波紋板式填料進(jìn)行重新改造調(diào)整和裝填，有效解決了壓降過大問題。目前，運行中的壓降在8 kPa左右，對該部位的改造降低壓降27 kPa。

2.2.3改造丙烷蒸發(fā)器天然氣流程

喇二淺冷丙烷蒸發(fā)器于2005年投入運行，原設(shè)計采用雙管程結(jié)構(gòu)，1組用于天然氣制冷，換熱面積為206 m2；1組用于吸收油制冷，換熱面積為20 m2。目前與之配套的貧油吸收設(shè)備設(shè)施均已報廢拆除，導(dǎo)致20 m2的換熱面積處于閑置狀態(tài)；同時，由于其占用部分蒸發(fā)空間，使天然氣流經(jīng)蒸發(fā)器時壓降進(jìn)一步增加，利用裝置檢修期，通過改造，將這部分管程用于冷卻天然氣。

改造流程見圖4，圖中虛線部分為后改造增加的管線設(shè)備。

圖4　丙烷蒸發(fā)器天然氣流程改造示意圖

改造后，不但增加了10%的有效換熱面積，同時還降低了蒸發(fā)器入出口壓降，目前運行壓降在24 kPa左右，通過該項改造降低壓降6 kPa。

通過對裝置3個部位的局部改造，累計降低系統(tǒng)壓降68 kPa。經(jīng)測算，在裝置產(chǎn)量相同的情況下，壓縮機(jī)組年可節(jié)電94×104kWh。

3　結(jié)論

1）喇二淺冷裝置存在機(jī)后空冷器冷卻效果不良、部分管段和設(shè)備壓降較大的問題，通過開展針對性的技術(shù)改造，達(dá)到了節(jié)能降耗的目的。

2）在開展降本增效、節(jié)能挖潛工作中，要堅持以問題為導(dǎo)向，圍繞存在的瓶頸和難點，開展研究和攻關(guān)。從專業(yè)的角度，大到裝置整體、小到單體設(shè)備，系統(tǒng)思考，重點突破。

3）增設(shè)表面蒸發(fā)式空冷器，改造工藝系統(tǒng)中壓降較大的部位等措施，可以為同類裝置的節(jié)能挖潛工作提供一定的借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1]張旭，陳沛霖.風(fēng)冷冷水機(jī)組與DEC聯(lián)用系統(tǒng)性能及應(yīng)用前景[J].暖通空調(diào)，1999，29(6)：71-73．

[2]由世俊，張歡，劉光浩，等．蒸發(fā)式空氣加濕冷卻的性能及其在風(fēng)冷冷水機(jī)組中的應(yīng)用[J].暖通空調(diào)，1999，29(5)：41-43．

（編輯王艷）

吉林油田啟動實施“零散氣回收”項目

吉林油田公司始終把老油氣田穩(wěn)產(chǎn)、新油田建設(shè)視為創(chuàng)效之源、生存之本，認(rèn)為提質(zhì)增效是油田持續(xù)發(fā)展的必由之路。結(jié)合零散天然氣資源情況和分布特點，綜合考慮市場形勢和需求，吉林油田積極創(chuàng)新零散氣回收工藝，全面實施零散氣回收項目。不僅降低投資和成本，而且實現(xiàn)有效節(jié)能。2015年上半年，累計回收零散氣16 30.1×104m3，完成全年指標(biāo)的54.3%。

偏遠(yuǎn)井伴生氣資源在油田勘探開發(fā)過程中占有較大比例，而以往對伴生氣的處理是就地放空，造成了能源的浪費和環(huán)境的污染。針對這一實際，吉林油田公司在對不同井分門別類制定不同方案，進(jìn)行研究探索的基礎(chǔ)上，于2013年下半年全面啟動實施了“回收零散氣”項目。其中，積極采用“帶料加工”和購買設(shè)備等形式，并利用小型撬裝裝置體積小、開停靈活、轉(zhuǎn)移方便優(yōu)勢，及時進(jìn)行天然氣處理和加工。

據(jù)悉，截至2015年8月，已順利實施了龍深305壓縮站、龍深2壓縮站、龍深3天然氣處理站、長春采油廠雙伊聯(lián)合站伴生氣回收處理站、新立采油廠聯(lián)合站伴生氣脫硫工程等5個項目。該項目作為管道天然氣的“延伸”，不僅大大降低了投資和運行成本，減少環(huán)境污染，而且能有效節(jié)約能源，創(chuàng)造較大經(jīng)濟(jì)效益，對吉林油田實現(xiàn)有質(zhì)量有效益可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

來源：中國石油網(wǎng)付亞榮供稿

收稿日期2015-12-12

作者簡介：李明志，2004年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院，從事生產(chǎn)技術(shù)管理工作，E-mail：tlimz@petrochina.com.cn，地址：大慶市讓胡路區(qū)慶新二村，163155。

DOI:10.3969/j.issn.2095-1493.2016.02.007