試分析聯合站原油外輸溫度的節能優化方法與控制

夏明海 郭俊龍 王莉

摘要：聯合站在進行原油外輸的過程中，會消耗一定量能源，主要是由熱量與摩阻所致，其中原油外輸期間，溫度是其經濟運行的主要參數。為此，需要采取有效措施對原油外輸溫度進行有效的控制，并在此基礎上對其實施全面控制，這在較大程度上是經濟運行的關鍵所在，這就需要對溫度實施有效的節能優化。

關鍵詞：聯合站;原油外輸;溫度;節能

前言：油氣集輸系統是耗能的主要環節，其中該系統是原油生產過程中總耗能的40%左右，消耗的能量是油田節能的重點環節。聯合站油氣集輸系統組成重要環節，耗能組成主要有外輸過程耗能、脫水耗能以及污水耗能等，但是該系統具有一定的不穩定性，導致溫度發生變化。為此，需要采取有效措施對外輸溫度進行實時性調節，以此實現對節能的有效控制。

1 油田聯合站原油外輸現狀

目前，我國油田聯合站數量較多，尤其集輸系統處理的原油主要有重、中、輕質原油等，其耗能各不相同，一般情況下以燃料與電力消耗為主，其中電力消耗主要有污水泵、外輸泵以及壓縮機等;燃料消耗主要有外輸加熱爐、脫水加熱爐以及穩定加熱爐等，其耗能是總耗能的1/3。比如，我國勝利油田孤東四號聯合站外輸油量為48.86 t/h，燃油消耗量為129 kg/h，電能消耗量為4.47 kw/h，由此可以看出，耗能量對整個集輸系統能耗水平有較大影響，具體數據見表1^[1]。

2 聯合站原油外輸經濟溫度的目標函數

2.1 聯合站原油外輸能耗費用的計算

聯合站原油外輸能耗費用S主要是由燃料費用與動力費用構成，主要表現在以下等式中^[2]：

其中，S：為能源費用;S_R：燃料費用;S_P：動力費用;C_P：原油平均比熱容;B_O：燃料油比值;H：摩阻損失;l_R：為加熱站間距;：加熱爐熱效率;：泵機組效率;T_R：原油出站溫度;T_Z：輸送末端溫度;e_y：燃料油價格;e_d：電力價格。

2.2 動力費用的計算

3 聯合站原油外輸經濟溫度節能優化的應用實例

以我國勝利油田為例進行研究，勝利油田臨盤采油廠四凈站外輸油量為83.8 m³/h，其中書友管道外徑為219 mm，內徑為203 mm，站間距為26.8 km，低溫為15度。若油溫48度的情況下，原油年度為76.2*10^-6m²/s;原油溫度在20度的情況下，其密度為898.36 kg/m³;年度指數為0.065;加熱爐效率為0.85;泵機組效率為0.71;燃料油價格為每噸為3000元;燃料有熱值為42.00 kJ/kg^[3]。

4 聯合站原油外輸溫度的節能控制

4.1 聯合站原油外輸溫度節能控制系統簡介

聯合站原油外輸主要是采用外輸加熱爐完成加熱任務，在此過程中輸出的溫度與優化計算溫度相比相對較高，由此可以看出，實際溫度與計算溫度之間的差值叫做無功能量，隨著無功能量的增加，能源浪費也較嚴重，為此提出了節能控制系統。其中，定溫加熱技術能夠對加熱爐負荷進行有效的調節，以此避免無功能量的產生。熱效率自尋優節能控制系統可對加熱爐實施優化，并且在此基礎上熱效率不會降低^[4]。

此系統主要有加熱爐本體、出口溫度計以及進氣管道等，在運行的過程中，物流出口溫度計能夠對物流出口溫度實施有效測量，溫度電信號向定溫控制器進行傳送，定溫控制器會對溫度實施判斷，再輸出指令對燃料調節器做一定的指揮工作，以此使溫度得到全面控制。在對溫度控制的過程中，人效率自尋優儀會接受中心控制器發出的指令，根據指令在一定負荷環境中實施自尋優。首先使用熱效率對加熱爐進行測量，主要是測量在一定負荷下的熱效率，在對其實施有效判斷，再向風門發出的相關指令，風門出現一定動作并執行指令，以此完成自尋優控制。

4.2 聯合站使用原油外輸節能控制系統的效益預測

首先，對加熱爐輸出溫度實施控制，這在較大程度上可使耗能有不同程度的降低，比如額定功率為1750Kw的燃氣加熱爐，熱效率為80%，其加熱介質為原油，加熱量主要是200 m³/h工藝溫度為57.5度，入口溫度為45度。在沒有使用此系統之前，爐子出口溫度為62度，加熱爐燃料氣耗量為165.8 m³/h，其無功熱能消耗的燃氣量為47m³/h。其次，該系統能夠對加熱爐進行優化，優化后可將熱效率提升5個百分點，能夠有效節約10.4m³/h。

結語：

綜上所述，由于聯合站外輸原油是耗能的主要環節，較為重要的是對耗能實施有效的降低，這是相關技術人員較為關注的問題。為此，需要對溫度節能采取有效的優化方法，并對其實施全面控制。此外，應構建的溫度目標函數，以此對聯合站實施有效計算，能夠對外輸溫度進行有效的控制，以此使外輸原油耗能合理、有效降低。

參考文獻：

[1]馬宏福.喇二聯合站優化電場管理降低原油含水率措施研究[J].化學工程與裝備，2017（12）：115-116.

[2]王樹好，趙昕銘，鄒曉燕，等.板橋聯合站原油脫水工藝優化研究[J].油氣田地面工程，2018（2）：33-37.

[3]秦雷.油田開發后期聯合站的節能降耗探討[J].化工管理，2017（15）：1-2.

[4]張柱，劉斌.油田聯合站運行過程中的節能降耗措施優化[J].科學與信息化，2017（16）：187-187.

作者簡介：

夏明海，男，1974年12月，漢族，在大港油田采油五廠從事集輸工作，聯系地址：大港油田第五采油廠