原油流量計檢定加熱系統(tǒng)節(jié)能改造探析

齊鐵鋒 李成鑄（大慶石油管理局有限公司技術監(jiān)督中心）

油氣水計量檢定站原油流量計檢定加熱系統(tǒng)由熱源（鍋爐房）、輸送管網、儲油罐和工作車間組成。主要功能是由鍋爐產生的蒸汽為儲油罐內的原油、工作車間（檢定間、體積管間、泵房）室內加熱及不定時流量計維修和洗衣房設備供熱。

1 系統(tǒng)運行現(xiàn)狀分析

1.1 熱源

熱源由2 臺額定蒸發(fā)量2 t/h 的燃氣蒸汽鍋爐組成，1 用1 備。存在的主要問題：鍋爐班有5 人自2020—2023年將退休，屆時不能滿足24 h倒班人數(shù)要求；鍋爐未實現(xiàn)自動運行[1]，鍋爐出力人工手動調整，調整較為困難，一般在一年四季調整到固定幾個負荷檔運行，不再調整，同時，在夏季油氣水計量檢定站車間室溫控制采用電話溝通，未做到按需要自動供熱；通過測算，鍋爐冬季最大負荷為60%左右，夏季最小負荷為40%左右，由于低負荷運行，鍋爐全年運行效率比設計效率估算差5%左右；供熱成本較高，估算鍋爐房生產蒸汽的綜合成本512元/t，遠高于一般市場價格。

1.2 蒸汽管網

主管網長度262.86 m，分支管網長度343.61 m，保溫材料為巖棉。存在的主要問題：管道腐蝕較大，由于夏季采用間歇供熱，蒸汽管道內冷凝水對管道腐蝕較大，增加了熱量損失。

1.3 儲油罐

單體設有2座500 m3的油罐，1用1備，作為檢定、標定油源儲罐。選用巖棉做為保溫材料，罐內有蒸汽盤管對原油加熱。

存在的主要問題：現(xiàn)兩個儲油罐每罐1 個溫度和1 個液位檢測點，由于溫度檢測點較少，無法實現(xiàn)原油溫度精確控制；根據(jù)原油流量計檢定記錄，冬季最冷的3 個月（12—2 月）檢定工作量只占全年的14.2%，但用氣量占全年41.6%，應根據(jù)檢定需求，確定合理的檢定工作時間，不檢定時油罐采用保溫運行，即能減少散熱損失，同時減少輕組分揮發(fā)。

1.4 泵房

建筑年份為1985 年，設計溫度為40 ℃，供熱方式為蒸汽供熱，設計負荷97.02 kW。泵房常用設備為8臺輸油泵。

存在的主要問題：經測算，泵房室溫為40 ℃時的極限熱損失為110 kW（按室外-30 ℃計算），占鍋爐輸入功率的11.5%；在冬季，當油管線內原油溫度較低時，有時出現(xiàn)輸油泵啟動因難的情況；輸油泵啟動放空時，有部分原油通過污油管線流到污油缸內，現(xiàn)污油管線由蒸汽拌熱；部分輸油泵使用填料盤根密封，需用原油降溫、潤滑，必須保證室內溫度高于原油凝固點，使?jié)櫥湍芰骰匚塾凸迌取?/p>

1.5 檢定間

建筑年份為1985 年，設計溫度為40 ℃，供熱方式為蒸汽供熱，設計負荷166.69 kW。存在的主要問題：經測算，檢定間室溫為40 ℃時的極限熱損失為221 kW（按室外-30 ℃計算），占鍋爐輸入功率的22.5%，建筑熱損失較大，檢定用儀表臺位未進行保溫處理，按3 個臺位同時運行時，散熱損失約為23.36 kW。

1.6 體積管間

建筑年份為1985 年，設計溫度為40 ℃，供熱方式為蒸汽供熱，設計負荷134.28 kW。體積管間主要設備為3套體積管。

存在的主要問題：經估算體積管間室溫為40 ℃時的極限熱損失為126 kW（按室外-30 ℃計算），占鍋爐輸入功率的13%，體積管熱損失較大，因體積管未進行保溫處理，本身相當于散熱器，經計算，3 臺體積管同時運行，在不同室內溫度時的散熱損失為143.68（室溫20 ℃）、95.79（室溫30 ℃）、47.89 kW（室溫40 ℃）；設計室內溫度偏高，主要是200 mm 體積管下球彎管處存在死油區(qū)，引起下球因難，影響流量計檢定，因此需要較高的室內溫度融化原油，體積管間室內溫度在冬季和夏季檢定時間內維持在40 ℃以上。

1.7 油管線

油管線的大部分管線架空地面，室外管線采用電熱帶伴熱，并用巖棉進行保溫。存在的主要問題：由于室外油管未安裝溫度測試點，不能實時監(jiān)控管內油溫，做到低溫報警，防止管內凝油。

1.8 維修間、洗衣房

維修間后安裝了2 組暖氣片，接出蒸汽放空接頭不定期清洗需修理的原油流量計。

洗衣房現(xiàn)有主要設備4 臺，洗衣房2 臺洗衣機每周運行4 天，每天各洗1 車；烘干機每周運行4天，每天運行1 h；熨平機每周運行1 天，每天洗1.5 h。洗衣房每周耗用蒸汽合計1 654 kg。

1.9 原油物性

原油是一種混合烴類，它的組成很復雜，一般認為它所含的烴類組分從C1到C23左右。習慣上把C1到C5的組分稱為輕組分[2]。

一般檢定時原油溫度控制在50 ℃左右，隨著檢定用原油時間的增加，輕組分揮發(fā)，原油物性有一定變化。罐內原油一般是2 年置換一次，以2016年換油為例，來油為采油一廠西部供輸油站，原油物性指標是：20 ℃密度為863.7 kg/m3、凝點為32 ℃、50 ℃運動黏度為 25.15 mm2/s；2018 年 5 月罐內原油的物性指標：20 ℃密度變?yōu)?79.3 kg/m3、凝點為39 ℃、45 ℃運動黏度為109.9 mm2/s，原油凝固點和黏度有所上升，流動性變差，為提高流動性，需進一步提高原油溫度。

1.10 掃線

掃線是指使用氣體將管道內的原油吹掃回儲油罐的操作。原油檢定忙季一般每天將體積管前管線原油掃回儲油罐，長時間不檢定時將管線和體積管的原油全部掃回儲油罐[3]。

當使用壓縮空氣向大罐掃線時，大量壓縮空氣快速進入大罐，以目前油氣水計量標定站的設備配置，空氣壓縮機的工作壓力為0.6 MPa，每分鐘的壓縮空氣排量為6 m3，進入罐內后，由于壓力降低，立即就變成了36 m3，這就相當于每小時有2 160 m3的體積增量，這么大的增量單靠呼吸閥調節(jié)是不可能的。于是就有了液壓呼吸閥內的液體（變壓器油）被全部吹跑，大罐上部空間的輕組分油品蒸汽被全部吹跑的現(xiàn)象。

同時，由于操作人員時常直接從工作管道掃線（不走掃線口），大量的壓縮空氣通過大罐底部的回油管道快速進入大罐，造成罐內所有油品的沸騰狀態(tài)，大量的微小油滴隨著高速流動的氣泡全部跑到大氣中去了，一方面浪費了油品，也污染了環(huán)境。同時，由于罐內的劇烈沸騰，造成大罐劇烈的振動，其振動頻率和振幅都很大，對大罐的安全是不利的，直接威脅大罐的使用壽命。規(guī)范的掃線操作是保證大罐正常使用的重要手段，但是，應該盡量少用掃線的方法特別是不要使用不規(guī)范的操作方法進行掃線！

2 節(jié)能改造建議及效果評估

為有效解決上述系統(tǒng)中存在的問題，減少能源消耗、人力消耗和維護費用，在保證原油流量計檢定正常運行的情況下，結合有關標準規(guī)范，建議采取以下措施，達到降本增效的目的。

2.1 爐房搬遷

原來中心的鍋爐房既承擔院內熱水供暖又承擔原油標定系統(tǒng)伴熱的任務。隨著采暖流程由物業(yè)的換熱器完成，鍋爐房則成為原油標定系統(tǒng)的一個重要組成部分，從長遠規(guī)劃的角度考慮，為了更有效、科學地管理熱能的利用，可考慮鍋爐房搬遷，以減少管線熱損失、減少管線維修工作量。可將鍋爐房搬遷至油氣水計量標定站維修間位置，預計可減少蒸汽主管線200 m，可減少管線熱損失15 kW左右。

2.2 安裝原油流量計檢定供熱溫度自動測試系統(tǒng)

在罐內、管線和工作間內安裝溫度傳感器，實時測試各點溫度，為精確供熱，減少熱損失打下良好基礎[4]。建議溫度傳感器安裝數(shù)量：儲油罐為6 個測點（每罐2個油溫測點、1個上部空間溫度測點）；油管線為5 個測點（泵房來油管線1 個測點，檢定間3條來油管線各1個測點，1條油罐回油管線1 個測點）；工作間為3 個測點（泵房、檢定間、體積管間各1個測點）。

測試系統(tǒng)采用防爆型無線溫度變送器，投資約9 萬元。在蒸汽分水間安裝蒸汽控制裝置，按需給各個工作場所及儲油罐供熱。

2.3 降低車間熱負荷

對3 個生產車間（泵房、檢定間、體積管間）的有關溫度要求進行了收集[5-7]。根據(jù)各項要求及油田生產現(xiàn)場實際情況，在解決體積管下球及泵房污油管線拌熱問題后，建議各車間運行溫度如下，見表1。同時，建議3 個車間加強保溫措施：一是再增加一層塑鋼窗（總面積434 m2），投資約30 萬元；二是根據(jù)需要進行外墻和屋面保溫改造。

表1 建議工作車間溫度

2.4 加強管線保溫，減少散熱損失

對檢定間儀表臺位及體積管增加保溫措施，或對體積管進行電加熱保溫，進一步減少散熱損失。經估算，通過以上措施最大可減少原油散熱損失111 kW[8]（同時檢定3臺流量計）。

2.5 適當降低鍋爐容量

適當降低鍋爐容量，提高鍋爐運行效率[9]。現(xiàn)在鍋爐額定蒸發(fā)量為2 t/h（1.4 MW），根據(jù)測算目前工作最大負荷為990 kW 左右。新購入鍋爐額定蒸發(fā)量可調整為1.5 t/h（1.05 MW），基本能滿足運行最大負荷需求，可與現(xiàn)有鍋爐搭配使用，在遇到極端情況時可啟用備用鍋爐。

2018 年節(jié)能中心測試鍋爐在47%負荷率時熱效率為85.11%，現(xiàn)在燃氣蒸汽鍋爐設計熱效率在95%以上，降低容量后，隨著負荷率提高，鍋爐平均運行熱效率可提高5個百分點左右。

2.6 嘗試性改變掃線流程

增加1 臺強制循環(huán)泵，使原油在管線中保持與大罐中原油平衡穩(wěn)定，較少甚至取消掃線流程，既避免原油凝固，又保持原油的物性，降低大罐換油頻率。

2.7 進一步優(yōu)化加熱運行方式

主要采取以下措施：一是不檢定時盡量保持罐內原油低溫儲存，減少散熱損失；二是定期化驗罐內原油物性，設定適合的原油保存溫度；三是根據(jù)環(huán)境溫度精確控制鍋爐出力[10]。

3 結束語

通過節(jié)能改造，可以節(jié)省人力資源，提高供熱精細化管理水平，降低系統(tǒng)各環(huán)節(jié)熱量損失，減少系統(tǒng)運行的能源消耗。能夠實現(xiàn)節(jié)能降耗，降本增效的目標。但提出的建議對檢定運行方式改變較大，具體措施需要做更多的試驗驗證。