“十二五”期間油氣管道輸送系統設備能效監測分析

劉國豪管維均徐洪敏許鐵張軒翟星月趙國星

（1.中國石油管道科技研究中心油氣管道輸送安全國家工程實驗室；2.中國石油天然氣與管道分公司油氣調運處；3.中國石油西南管道分公司）

“十二五”期間油氣管道輸送系統設備能效監測分析

劉國豪1管維均2徐洪敏3許鐵1張軒1翟星月1趙國星1

（1.中國石油管道科技研究中心油氣管道輸送安全國家工程實驗室；2.中國石油天然氣與管道分公司油氣調運處；3.中國石油西南管道分公司）

通過介紹“十二五”期間油氣長輸管道系統各類主要耗能設備能效監測情況，分析了耗能設備運行效率變化趨勢和主要參數合格率，輸油泵、加熱爐、天然氣壓縮機組的平均運行效率呈現逐年上升趨勢反映了“十二五”期間能效監測工作為節能管理和節能措施的實施起到了保駕護航的作用；研究給出了主要耗能設備在運行過程中普遍存在的問題和對應采取的建議措施，為“十三五”期間節能工作有針對性地開展提供了方向和技術措施，有助于促進油氣管道系統節能運行水平的進一步提高。

油氣管道；耗能設備；節能監測

2011—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。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 輸油泵機組能效監測

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%。耗能設備測試見表1。

表1 “十二五”期間測試設備完成情況

輸油泵機組共測試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%。主要評價指標機組平均效率變化曲線分析見圖1。

圖1“十二五”期間輸油泵機組平均運行效率趨勢

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；電動機側的就地功率因數補償不到位，電動機功率因數偏低；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：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；安裝電動機無功就地補償柜，并定期檢查維護。

2 加熱設備能效監測

1）節能監測直接爐143臺，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%。直接爐平均熱效率趨勢見圖2。

圖2“十二五”期間直接爐平均熱效率趨勢

直接爐存在的主要問題為[2]：爐子設計不合理，對流室換熱面積不夠，造成排煙溫度高；加熱爐在運行過程中沒有及時、定期吹灰，換熱效率下降；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；冬季1臺爐子不夠，2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；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。

建議采取的措施：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；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；增加對流室換熱面積；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。

2）節能監測熱媒爐96臺，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%。熱媒爐平均熱效率趨勢見圖3。

圖3“十二五”期間熱媒爐平均熱效率趨勢

造成部分熱媒爐綜合評價不合格的主要原因是：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；個別設備在大負荷運行時排煙溫度較高以致超標；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。

建議采取的措施：維修時加強爐體內的保溫性能，改善保溫效果；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；檢修空氣/煙氣換熱器，加強密封效果，排除空氣泄露現象；定期檢定流量計等在線儀表，校正各項遠傳監控參數[3]。

3）節能監測鍋爐97臺，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%。鍋爐平均熱效率趨勢見圖4。

圖4“十二五”期間鍋爐平均熱效率趨勢

鍋爐運行中存在的主要問題：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；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；鍋爐前、后墻區域的表面溫度較高。

建議采取的措施：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；定期清除爐膛及煙道內的積灰與積垢，降低排煙溫度；改進爐體前后墻區域的保溫措施，提高保溫性能。

3 天然氣壓縮機組能效監測

3.1 長輸管道壓縮機組

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

圖5“十二五”期間燃氣輪機驅動離心式壓縮機組平均效率趨勢

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

圖6“十二五”期間電驅壓縮機組平均效率趨勢

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

圖7 “十二五”期間燃氣發電機驅動壓縮機組平均效率趨勢

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的天然氣換熱，加熱燃料氣，減少站場運行能耗[4]。

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。

3.2 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，正在負責起草行業標準《天然氣加氣站能耗測試和計算方法》[5]。

“十二五”期間，城市燃氣加氣站共測試電驅往復式壓縮機組122臺。各類站場平均電單耗數據趨勢見圖8。

圖8 “十二五”期間CNG加氣站加氣平均電單耗趨勢

CNG加氣站能耗方面存在的共性問題：電動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；單臺電動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；部分機型老舊、排量小、加氣時間長，存在能耗高的問題；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%。

建議采取的措施：加強無功功率就地補償，提高功率因數，減少耗電；按照標準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；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；新建母站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加裝旁通管路，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。

4 結論

“十二五”期間，長輸油氣管道系統主要耗能設備——輸油泵、加熱爐、天然氣壓縮機組的平均運行效率呈現逐年上升趨勢；原油泵機組平均效率

從2011年的63.33%提高到2015年的70.27%；直接爐平均熱效率從2011年的84.89%提高到2015年的85.67%；熱媒爐平均熱效率從2011年的88.39%提高到2015年的90.83%。節能監測工作為節能管理和節能措施的實施起到了保駕護航的作用。測試機構在文中給出了主要耗能設備在運行過程中普遍存在的問題和對應采取的建議措施，對于油氣輸送管道系統能耗管理和分析工作有一定的實踐指導意義。

[1]劉國豪，張帥，施若斯，等.長輸原油管道主要耗能設備節能測試與分析[J].石油石化節能，2013，29（3）：10-11.

[2]許鐵，許彥博，王春榮，等.加熱爐、鍋爐節能測試與分析[J].油氣儲運，2009，24（4）：56-61.

[3]劉國豪，管維均，張旭東，等.十一五油氣輸送管道系統能耗設備節能監測情況分析[J].油氣儲運，2013，32（11）：1202-1205.

[4]李云杰，趙堂玉，王春榮，等.天然氣壓縮機組運行效率的測試與分析[J].油氣儲運，2009，28（7）：55-57.

[5]劉國豪，管維均，張旭東，等.CNG加氣站電驅往復式壓縮機組節能監測分析[J].石油石化節能，2014，12（4）：15-16.

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.11.004

2016-07-25

（編輯 鞏亞清）

劉國豪，工程師，2006年7月畢業于天津大學（電氣自動化專業），從事油氣管道輸送系統耗能設備節能監測工作，E-mail：kjlgh@petrochina.com.cn，地址：河北省廊坊市金光道51號，065000。