“十二五”期間油氣管道輸送系統設備能效監測情況分析

?

“十二五”期間油氣管道輸送系統設備能效監測情況分析

2011年至2015年，管道節能監測中心共對相關管道運營企業1406臺耗能設備進行能效監測，其中包括輸油泵638臺，加熱爐238臺，鍋爐97臺，壓縮機組432臺。本文從監測數量、設備運行的效率、監測設備的合格率等方面對上述耗能設備的監測情況進行分析。

1 監測設備的數量

監測設備的數量逐年增加，“十二五”總體任務量較“十一五”增長120%，2011年至2015年，監測設備的數量逐年增加。各類耗能設備測試結果明細見表1。

表1 “十二五”期間各類耗能設備測試結果明細表

2 輸油泵機組能效監測現狀與分析

五年來，共測試輸油泵機組638臺，其中原油泵424臺，合格160臺，合格率37.74%。在各分項評價中，機組效率合格206臺，合格率48.58%；節流率合格236臺，合格率55.66%；成品油泵214臺，合格102臺，合格率47.66%。在各分項評價中，功率因數合格167臺，合格率78.04%；機組效率合格143臺，合格率66.82%；節流率合格186臺，合格率86.92%。主要評價指標機組效率變化曲線分析如下圖1。

圖1 “十二五”期間輸油泵機組效率趨勢

中石化“十二五”期間泵機組平均機組效率為68.66%；其中2011年輸油泵機組效率70.40%，2012年輸油泵平均機組效率64.62%，2013年平均機組效率為67.70%。目前國內輸油泵機組實際運行效率維持在65%-68%。

輸油泵機組存在的主要問題：①實際流量長期比額定流量小，導致輸油泵運行在低效區；②電機側的就地功率因數補償不到位，電機功率因數偏低；③管道輸油量偏低導致定速泵靠出口閥節流，造成大量的能量損失。

建議采取的措施：①技術改造時優先選用變頻調速裝置，使節流損失基本消失，使泵機組在高效率區運行，大大降低電能浪費；②安裝電機無功就地補償柜且投入到位，并定期檢查維護。

3 加熱設備能效監測現狀與分析

管道直接爐額定功率范圍從2000-9000KW。五年來，共測試直接爐143臺，節能監測合格設備75臺，合格率52.45%。在各分項評價中，熱效率合格90臺，合格率62.94%；排煙溫度合格104臺，合格率72.73%；空氣系數合格111臺，合格率77.63%，表面溫度合格126臺，合格率88.11%。直接爐熱效率和合格率趨勢見圖2。

圖2 “十二五”期間直接爐平均熱效率和合格率趨勢

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%。目前國內管道直接爐實際運行平均熱效率維持在83%-89%。

直接爐存在的主要問題為：①爐子設計不合理，對流室換熱面積不夠，造成排煙溫度高；②加熱爐在運行過程中沒有及時、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，去掉了空氣預熱器，雖然增加了對流室的面積，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臺爐子不夠，兩臺并聯，秋春季地溫上升熱負荷要求低，導致加熱爐負荷普遍偏低，熱效率低；⑤加熱爐煙道設定的停爐報警溫度已經把負荷率限制在80%以下。

建議采取的解決方法為：①加強對排煙處含氧量的監控，熱負荷發生變化時及時調整供風量；②按時吹灰并根據排煙處含氧量對煙道擋板的開度做適當的調節；③增加對流室換熱面積；④加強吹灰，根據情況對排煙停爐報警溫度重新調整，提高負荷率。

五年來，共測試熱媒爐96臺，節能監測合格設備57臺，合格率59.38%。在各單項評價中，熱效率合格91臺，合格率94.79%；排煙溫度合格90臺，合格率93.75%；空氣系數合格74臺，合格率77.08%，表面溫度合格91臺，合格率94.79%。熱媒爐熱效率和合格率趨勢見圖3。

圖3 “十二五”期間中熱媒爐數據趨勢

造成部分熱媒爐綜合評價不合格的主要原因是：①燃燒器的配風比例調節不當，霧化燃燒效果不好，過剩空氣系數超標；②個別設備在大負荷運行時排煙溫度較高以致超標；③部分熱媒爐的爐體保溫效果不好，爐體前、后墻及兩側面多處區域表面溫度超高。

今后運行中的建議：①維修時加強爐體內的保溫性能，改善保溫效果；②在不同負荷下適當調節燃燒器的風量配比，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，加強密封效果，排除空氣泄露現象；④定期檢定流量計等在線儀表，校正各項遠傳監控參數。

五年來，共測試鍋爐97臺，節能監測合格設備41臺，合格率42.27%。在各分項評價中，熱效率合格50臺，合格率51.55%；排煙溫度合格75臺，合格率77.32%；空氣系數合格80臺，合格率82.47%，表面溫度合格90臺，合格率92.78%。鍋爐熱效率和合格率趨勢見圖4。

圖4 “十二五”期間鍋爐數據趨勢

鍋爐運行中存在的主要問題：①個別進口燃燒器的配風比例調節不當，鍋爐因助燃風量過大或不足，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，從而導致熱效率不能達標；③鍋爐前、后墻區域的表面溫度較高。

在今后運行中的建議：①對于進口燃燒器，應定期調節其油（氣）風配比，使助燃風量保持適量；②定期清除爐膛及煙道內的積灰與積垢，降低排煙溫度；③改進爐體前后墻區域的保溫措施，提高保溫性能。

4 天然氣壓縮機組能效監測現狀與分析

4.1 長輸管道壓縮機組

五年來，共測試燃氣輪機驅動離心式壓縮機組170臺，合格167臺，合格率98.24%。每年測試數據見圖5。

圖5 燃氣輪機驅動壓縮機組“十二五”數據趨勢

共測試管道站場電驅離心式壓縮機組95臺，合格87臺，合格率91.58%。每年測試數據見圖6。

圖6 電驅壓縮機組“十二五”數據趨勢

共測試儲氣庫燃氣發動機驅動壓縮機組45臺，合格39臺，合格率86.67%。每年測試數據見圖7。

目前壓縮機銘牌效率僅為38%~44%，大部分能量以熱能的形式散發，造成能源的浪費。各燃氣輪機驅動的壓氣站，可以通過加裝余熱鍋爐，利用燃氣輪機排出的高溫煙氣加熱水，除提供站場生活需要外，還通過換熱器將熱水與燃料氣橇進口天然氣換熱，加熱燃料氣，減少站場運行能耗。

對較大規模的燃氣輪機驅動站場，開展余熱發電可行性研究和試點應用，利用燃機尾氣通過余熱鍋爐產生高溫蒸汽，通過蒸汽輪機發電機組發電，提高燃機整體的能源利用效率。

4.2 城市燃氣CNG加氣站電驅往復式壓縮機組

目前國內沒有合適的能耗指標和標準進行評價，因此主要工作是將各臺設備加氣電單耗測試結果列出，提出相應能耗建議。管道節能監測中心根據業務需求，向節能專標委提出的起草行業標準《CNG/LNG加氣站能耗測試和計算方法》的前期研究已經在2015年9月份年會上獲得通過。

“十二五”期間，城市燃氣共測試電驅往復式壓縮機組122臺。各類站場三年來的平均電單耗數據為表2，趨勢見圖8。

表2 近三年CNG加氣站電單耗測試結果

圖8 “十二五”CNG加氣站電單耗趨勢

CNG加氣站能耗方面存在的共性問題：①電機側實際功率因數很低，距離額定功率因數較遠，電能沒有充分做有用功；②單臺電機均沒有安裝單獨的電表，無法實現單臺能耗計量和統計分析；③部分機型老舊、排量小加氣時間長，存在能耗高的問題；④進站壓力對加氣電單耗的影響很大，進站壓力高，最高能節省一半的耗電，一般節電20-30%。

今后運行中的建議：①加強無功功率就地補償，提高功率因數，減少耗電。②按照標準GB/T 17167-2006《用能單位能源計量器具配備和管理通則》、GB/T 20901-2007《石油石化行業能源計量器具配備和管理要求》，從加強能耗管理的角度，為壓縮機組加裝單臺電計量表；③在經濟和安裝空間允許的情況下，電機加裝變頻調速裝置（或者將軟啟動裝置換成變頻裝置，效果更好）。加裝變頻調速裝置使加氣過程更加平穩、對電機和壓縮機的機械沖擊更小，延長設備使用壽命、提高功率因數，減少機組總體耗電；④在資金可行的前提下更換新型排氣量大的壓縮機，減少電耗；⑤新建母站上游和長輸管道高壓分輸站相連，可以直接利用長輸管道分輸站高壓管線壓力給槽車充氣至平壓后再啟動壓縮機加壓；對已經運行的站場在設計允許的情況下進行進站管線改造，直接利用長輸管道分輸站高壓管線壓力給槽車充氣，減少耗電。

劉國豪、趙國星、許鐵、黃曉真、李建良、張鑫、張軒管道科技研究中心測試所本文內容及相關數據未經允許不得轉載