轉(zhuǎn)油站能耗評價與改造預測

張艷麗，華國海，王 力，張全娟

（1.蘭州城市學院培黎石油工程學院，甘肅蘭州 730070；2.中國天倫燃氣控股有限公司，河南鄭州 450000；3.東北石油大學石油工程學院，黑龍江大慶 163000）

自2000年以來，我國大多數(shù)的陸上油田如大慶油田、勝利油田、遼河油田等進入“高采出程度、高含水率”的“雙高”階段，產(chǎn)液量降低，產(chǎn)油產(chǎn)液結(jié)構(gòu)發(fā)生變化[1]。原有的油氣集輸工藝和設施都已無法滿足現(xiàn)階段各生產(chǎn)單位的要求，主要表現(xiàn)為設備運行效率低、原油生產(chǎn)投入成本過高等[2]。為了降低生產(chǎn)能耗，全力推進節(jié)能降耗技術(shù)，各原油生產(chǎn)單位調(diào)整改進現(xiàn)有的集輸系統(tǒng)并取得了良好的效果。

1 轉(zhuǎn)油站工藝流程

井場來液經(jīng)計量間計量后和站場來液進入緩沖罐混合、沉降、氣液分離，分離出來的油水混合液進入儲油罐，經(jīng)外輸泵、外輸爐加壓加熱后用于外輸；分離出來的濕氣進入氣液分離器做進一步分離，分離后的濕氣用于外輸、站內(nèi)自用或者進入輕烴處理裝置，經(jīng)輕烴裝置處理后的干氣則用于外輸和站內(nèi)氣體自耗。轉(zhuǎn)油站工藝流程（見圖1）。

圖1 工藝流程圖

2 轉(zhuǎn)油站能量評價模型

2.1 能量平衡模型

能量平衡分析方法是油田節(jié)能降耗評價的一種基本方法[3，4]。以遼河油田某集輸系統(tǒng)轉(zhuǎn)油站為例，根據(jù)能量守恒定律與能量轉(zhuǎn)換定律，對其建立能量平衡分析模型，即該轉(zhuǎn)油站輸入能量=輸出的能量+評價體系內(nèi)能量的轉(zhuǎn)化[5-7]。轉(zhuǎn)油站能量平衡模型（見圖2）。

圖2 能量平衡模型

轉(zhuǎn)油站能量平衡方程為：

式中：EPhin－各種介質(zhì)帶入的熱能；EPhout－各種介質(zhì)帶出的熱能；EPpin－各種介質(zhì)帶入的壓能；EPpout－各種介質(zhì)帶出的壓能；EPh－外界供給轉(zhuǎn)油站的熱能；EPe－外界供給轉(zhuǎn)油站的電能；ΔEPh－轉(zhuǎn)油站熱能損失；ΔEPp－轉(zhuǎn)油站壓力能損失。

2.2 轉(zhuǎn)油站生產(chǎn)能耗各評價指標

2.2.1 能量利用率

（1）轉(zhuǎn)油站能量利用率：

式中：NPe－轉(zhuǎn)油站的耗電量，kW·h/h。

（2）轉(zhuǎn)油站電能利用率：

式中：ηPe－轉(zhuǎn)油站電能利用率，%。

（3）轉(zhuǎn)油站熱能利用率：

式中：ηPh－轉(zhuǎn)油站熱能利用率，%。

2.2.2 單耗

（1）轉(zhuǎn)油站的單位液量處理綜合能耗：

式中：QSC-標準煤低位發(fā)熱量；GPPL-轉(zhuǎn)油站采出液處理量，t/h。

（2）轉(zhuǎn)油站處理單位原油生產(chǎn)的綜合能耗：

式中：GPP-轉(zhuǎn)油站生產(chǎn)原油量，t/h。

（3）轉(zhuǎn)油站站場平均能量利用率：

式中：n-被評價集輸系統(tǒng)中轉(zhuǎn)油站數(shù)目。

3 評價結(jié)果

3.1 能耗計算結(jié)果

根據(jù)所建立的能量平衡分析模型，對該轉(zhuǎn)油站的實際運行參數(shù)進行計算分析，得到該站場各評價指標的計算結(jié)果（見表1）。

表1 轉(zhuǎn)油站各評價指標結(jié)果

由表1中的各指標匯總結(jié)果可知：該轉(zhuǎn)油站在冬季運行時能量利用率約為88.5%，熱能利用率為90.26%，電能利用率為41.51%，壓能損失579 329.73 kJ/h，熱能損失2 569 057.60 kJ/h，熱能損失占總能損的8 1.6%；夏季能量利用率約為89.95%，熱能利用率為92.67%左右，電能利用率為40.28%左右，損失壓能 706 587.85 kJ/h，損失熱能1 580 799.31 kJ/h，熱能損失占總能損的69.1%。

進一步分析可以看出，轉(zhuǎn)油站不管是在冬季工作還是在夏季工作，其熱能損耗的值大于壓能損耗，該站場的能量損耗設備主要是機泵和加熱爐。同時也可以看出夏季的熱能利用率要大于冬季的熱能利用率，這是因為冬天溫度低，散熱量大所引起的。

3.2 能耗設備存在問題

該站場冬季運行2臺外輸爐，1臺采暖爐，1臺機泵；夏季運行加熱爐和機泵各1臺。通過以上的分析計算可知該站場存在的問題有：

（1）1#外輸爐夏季過剩空氣系數(shù)與排煙溫度過高，不符合生產(chǎn)標準。

（2）2#外輸爐除了冬季過?？諝庀禂?shù)較高不符合生產(chǎn)標準之外，與1#外輸爐的負荷相差較大。

（3）4#采暖爐冬季運行時沒有達到集團公司要求的加熱爐平均運行效率85%。

（4）2#、3#外輸泵運行時機組效率、負荷率偏低。

4 改造措施與效果預測

4.1 改造措施

提高站內(nèi)能耗設備的運行效率，增強站內(nèi)保溫設施，是提高能量利用率、降低能量損耗的關(guān)鍵。針對該轉(zhuǎn)油站的實際能耗情況，分別對其所轄的加熱爐和機泵提出了改進措施。

4.1.1 加熱爐改進措施

（1）2#外輸爐：增加空燃比多參數(shù)串級反饋聯(lián)動控制系統(tǒng)，實時自動調(diào)節(jié)空燃比，合理調(diào)整配風量，優(yōu)化分配1#、2#外輸爐的運行負荷。

（2）1#外輸爐：更換與加熱爐功率相匹配的全自動配風燃燒器，增加空燃比多參數(shù)串級反饋聯(lián)動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)燃燒器實時自動調(diào)節(jié)空燃比，保證實時最佳燃燒，采用可編程序控制器為核心的自控系統(tǒng)進行集中操控，可確保系統(tǒng)穩(wěn)定。

（3）4#采暖爐：加強加熱爐的運行管理工作，安裝氧量自動控制配風裝置。

4.1.2 機泵改進措施 機泵運行時機組效率較低的主要原因是負荷率偏低，改造方案是更換合適的離心泵。

4.2 改造結(jié)果測算

經(jīng)過此次改造，該轉(zhuǎn)油站無論是冬季運行還是夏季運行，其能量利用率、電能利用率和熱能利用率都有一定的提高（見圖3、圖4）。

圖3 冬季改造前后能量利用情況對比

圖4 夏季改造前后能量利用情況對比

由圖3、圖4可知該轉(zhuǎn)油站經(jīng)采用上述措施改造之后冬季運行時熱能利用率提高了1.25%，電能利用率提高了1.67%，能量利用率提高了1.31%，單位液量處理氣耗下降約3.55%，單位原油生產(chǎn)電耗下降約24.77%；而夏季運行時熱能利用率提高了1.11%左右，電能利用率提高了1.34%左右，能量利用率提高了1.18%左右，單位液量處理氣耗降低3.35%，單位原油生產(chǎn)電耗降低24.58%。年節(jié)氣、節(jié)電量預測表（見表 2）。

表2 轉(zhuǎn)油站改造后年節(jié)電量和節(jié)氣量預測表

由表2可知轉(zhuǎn)油站經(jīng)改造之后年節(jié)氣5.58×104m3，年節(jié)電 9.29×104kW·h，按當時遼寧省物價局所規(guī)定的工業(yè)用天然氣價3.3元/立方米，電價0.44元/千瓦時進行計算，預計該轉(zhuǎn)油站每年可節(jié)約2.25×105元。

5 結(jié)論

（1）以遼河油田集輸系統(tǒng)某轉(zhuǎn)油站為評價對象，介紹其工藝流程，根據(jù)能量守恒和能量轉(zhuǎn)換定律建立能量平衡模型；

（2）結(jié)合轉(zhuǎn)油站現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)運用所建立的模型進行計算分析，找出該站場實際生產(chǎn)運行時各能耗設備存在的問題；

（3）針對存在的問題提出相應的改造方案并對改造結(jié)果進行測算，改造后年節(jié)氣5.58×104m3，年節(jié)電9.29×104kW·h，每年可節(jié)約 2.25×105元。