淺析聯合站原油處理系統的能耗管理

趙輝 張濤（冀東油田油氣集輸公司）

淺析聯合站原油處理系統的能耗管理

趙輝 張濤（冀東油田油氣集輸公司）

文中介紹老爺廟聯合站原油處理系統能耗現狀及特點，從強化節能意識、明確職責入手，通過實施油氣集輸生產過程的能耗技術管理，加強工藝參數、能耗設備的動態能耗評價及流程優化，提出建立體系，完善制度，全員提高素質、積極參與，使油氣集輸的能耗管理實現規范化、精細化和科學化。

能耗 溫度 電耗 流程優化

1 聯合站能耗狀況及特點

冀東油田老爺廟聯合站是一座綜合性的聯合站,主要承擔著原油處理、天然氣處理、污水處理三個方面的生產任務。

老爺廟聯合站原油處理系統是一個復雜的多級網絡系統，同時又是一個巨大的能量耗散系統。據統計，原油處理能耗一般占原油生產總能耗的30%~40%，消耗的熱能和電能是油田節能重點對象。

1.1 能耗構成

根據老爺廟聯合站的具體情況，天然氣消耗全部為原油處理所用，電能消耗的84.2%為原油處理所用。而原油處理能耗主要有油氣水分離能耗、穩定能耗、儲運能耗，比例及指標見表1。

表1 原油處理能耗比例表

1.2 能耗特點

1）由于冀東油田各區的地質特點、采油工藝、原油天然氣物性等方面的不同，因而造成各集輸單元的工藝組合情況不同，規模大小也不同，在產出物的單耗指標管理上不能統一標準。

2）以熱能消耗為主，能耗量隨季節變化而變化的幅度較大。

1.3 同一集輸系統，能量消耗點多，差異性大，相互影響，能耗較為復雜

油氣集輸生產過程能耗管理存在以下問題：

1）管理粗放，實行能耗總量控制，只是分析同比變化，控制指標沒有針對不同系統的合理需求的精確論證。

2）缺乏對每一個油氣集輸單元能耗動態分析管理制度及辦法。

3）油氣集輸各級管理人員、操作人員缺乏技術管理、精細管理能耗意識、參數控制不精細。

4）能耗計量手段不完善，不能實現獨立計量，能耗設備低于高效區的多。

2 能耗管理要素分析

在原油處理生產過程中，能量消耗主要是動力消耗、熱力消耗和油氣蒸發損耗。聯合站的油氣蒸發損耗量較小且分散，不具備回收條件，但給環境造成一定的污染。

2.1 脫水原油含水率對系統能耗的影響

油氣水分離過程以熱力為主，溫度直接影響脫水質量。

由于水的比熱是原油比熱的二倍,加熱脫水原油時,在溫升相同的情況下,原油含水率越高,熱能損耗越大,有效負荷越小;在處理純原油量相同的情況下,脫水原油含水率增加導致被加熱原油的流量增加,而且增加的熱負荷主要用于加熱污水,導致系統能耗的增加、熱能的有效利用率降低。

2.2 原油處理能量轉換設備的能量消耗

集輸過程使用的能耗設備主要是機泵與加熱爐。在減少能耗設備能量損失的技術措施中，首先條件是選用高效設備。但是油田開發地下狀況很復雜，開發規模不可能確定的很精確，而且集輸系統運行負荷的波動也比較大，若要求設備完全在高效區運行，就不能保證系統應急運行。因為，只有系統的運行負荷與設備高效運行條件相匹配才是合理的。集輸系統的負荷與油井產液有關，并非完全可以人為控制。所以，單純地追求設備在高效區運行，不考慮系統實際工況，盡管在技術上集輸能耗設備在高效區運行，能量轉換過程的損失比較小，但是設備在高效區運行所獲得的節能效益彌補不了因不合理運行所消耗的無功能耗損失。

2.2.1 機泵

聯合站原油處理系統中儲運過程以外輸油泵、穩前穩后泵為主。在儲運過程是以動力為主、熱力為動力服務，是油田產品的移送過程；穩前穩后泵隨來液量的變化而泵的頻率呈現不穩定。因此在能耗管理上，穩前穩后泵應以提高系統進液平穩度和降低進液含水率為主，能耗指標動態管理，降低單耗。原油外輸油泵應以控制外輸原油的溫度，降低原油的黏度為主，降低原油外輸時的能耗。

2.2.2 加熱爐

聯合站的熱能利用率主要取決于系統的熱損失，系統的熱損失越大，熱能利用率越低。加熱爐系統的效率越高，加熱爐的熱損失越小，提供給加熱介質的熱能越多，聯合站的熱能利用率就越高。通過對加熱爐進行工藝改造，提高加熱爐的效率，對提高聯合站的熱能利用率有很大影響。

通過對老爺廟聯合站系統的用能狀況分析，可以得到如下結論：

加熱爐熱負荷都隨季節的變化而變化，加熱爐的熱損失有：氣體不完全燃燒熱損失、排煙熱損失、加熱爐散熱損失。

聯合站目前使用的加熱爐燃燒器都是高效節能燃燒器，并逐步實施自動控制。因此在化學能向熱能轉化上，損失較小。加熱爐的散熱損失在爐體表面積和保溫材料不變的情況下，散熱總量基本不變，不隨負荷變化而變化，因此加熱爐不宜在低負荷下運行，負荷低相對有效負荷所占比例低。

排煙損失主要受排煙溫度和空氣過剩系數影響。而這二項參數在現場操作中不具備監測條件更難以控制。因此，在加熱爐的運行能耗控制中應完善技術手段。原油處理生產用加熱爐的燃料為天然氣燃料，現場管理只監測加熱爐的加熱單耗（即每平方液體每千瓦時耗氣量）來衡量加熱爐能耗狀況。

預脫水器的分水效率、加熱爐效率和站內設備的保溫是影響處理系統能耗的主要環節，其次是輸油泵的泵效。提高加熱爐效率無論是從提高站原油處理效率，還是從降低能耗角度，都具有正效應。

3 能耗技術管理措施

3.1 對空冷器流程進行改造，焊接一條管線，使原穩塔出來的氣體，可以同時進入空冷器的原穩和天然氣部分，增加了空冷器的使用效率，降低了運行頻率，從而降低了耗電量見圖1。

3.2 對穩后泵的水冷流程進行了改造，使給泵冷卻形式發生了變化，從循環水變成自來水直接冷卻。同時，冷卻塔和循環泵也停止運行，減少了不必要的能耗見圖2。

3.3 對站內的保溫進行了更換和填補，減低了熱損耗。

3.4 編制站原油處理系統各個部分的熱力參數控制標準，對于每個單元都有準確定量，方便執行和監督。同時嚴格執行控制標準的力度，無論是回油溫度、加熱爐出口溫度還是輸油溫度，都必須做到準確平穩。同時，加強化驗班組的管理，確保各個環節的含水率的準確性，對不同狀況都進行精確確定。

3.5 加強崗位員工節能意識的培養和業務素質的提高。通過及時對崗位員工進行新型能耗設備的操作培訓，使之熟練掌握操作方法，才能確保設備的高效運行。

3.6 在站內建立能耗的動態評價機制，及時分析能耗變化趨勢，對能耗指標變差的系統，及時制定應對方案，采取措施，優化系統運行。

4 整改效果

2010年全年老爺廟聯合站電耗。3月份經過穩后泵的改造以后，隨后的3個月用電量和電損耗逐月降低，到了7月份投用2臺穩定器壓縮機以后，用電量相對4、5、6月有所提高，直到10月份空冷器的改造后在電耗上又有了明顯減低，但由于進入冬季，采暖爐的投入使用，致使電耗有所上升。總的來說，經過不斷的優化，老爺廟的原油處理系統能耗有了明顯降低見圖3。

5 下步打算

根據上述的對老爺廟聯合站能耗情況的分析，下一步打算從以下三方面進行深入研究：

1）導熱油的熱能利用率不足，原穩需要的導熱油的熱量僅占10%~20%之間，對提高導熱油的熱能利用率方面進行研究。

2）加強對高能耗建立節能設施的維護保養制度，精心維護和充分利用節能設施。加強對變頻器、自動控制設備的管理。加熱爐由于其連續運行，控制環節多，如果不實施定期維護，長期運行后必然故障率升高，節能效果變差。

3）高能耗設備的監測力度和實時性不足，加強設備的監測力度。能耗設備的運行狀況直接影響能耗的有效利用率。目前監測周期不能滿足精細管理的要求，不能實現在實際應用中對各種節能設備進行對比、評價。必須增加運行效率測試頻次。同時增強基層管理單位的測試能力，以便及時發現問題，及時整改。

6 結論

集輸系統的能耗管理一個系統的工程，通過技術分析，采取技術手段來指導原油處理系統能耗的管理是發展的必然方向。集輸系統能耗的管理應隨著新技術的發展不斷創新和完善，使油氣集輸的能耗管理不斷走上規范化、精細化和科學化的軌道。

10.3969/j.issn.2095-1493.2012.05.017

趙輝，2007年畢業于俄羅斯人民友誼大學，現在冀東油田油氣集輸公司，從事油氣儲運管理工作，E-mail：feiyunxin123@163.com，地址：河北唐山市唐海懸冀東油田油氣集輸公司老爺廟聯合站，063200。

2012-01-18）