長輸管道輸油工藝節能技術分析

康聯弟 李棟 何元龍 楊小東（長慶油田公司第三輸油處，陜西西安710000）

長輸管道輸油工藝節能技術分析

康聯弟 李棟 何元龍 楊小東（長慶油田公司第三輸油處，陜西西安710000）

長輸管道是輸送能源的主要設備，也是耗能大戶，如何降低油、電消耗，提高能源利用率，達到節能增效的目的，是每一位輸油企業節能工作者研究的課題。從優化輸油工藝、運用節能新技術和加強管理，提高能源利用率等方面分析了長輸管道輸油工藝中的節能技術，探討了如何提高長輸管道輸油過程中的能源利用率，可為長輸管道輸油企業在實際運行及管理方面提供借鑒。

長輸管道；原油；節能；耗能；能源利用率

引言

對于液化石油及天然氣的搬運轉移，常見的運輸方式是鐵路運輸、水路運輸、公路運輸、航空運輸和管道運輸。而在這五種運輸方式中，相對于原油、成品油和各種具有常溫狀態下呈現流體性質的各類化工產品而言，管道運輸是最佳的運輸方式，管道運輸體現了很大的優勢性，具有“安全、環保、低耗、節能，提高社會經濟效益”的特點，這是將來很長一段時間原油集輸系統與長輸管道科研不斷攻關的目標方向，這也使得原油輸送工藝技術有了前所未有的關注與重視［1-4］。

管道輸油企業是國家重點耗能單位，原油管道運輸必須要克服運輸過程中產生的摩擦阻力和散熱損失，就需要給生產運行過程中原油加壓、加熱，也就是提供動能與熱能，就會消耗巨大的電力和燃料油。怎么樣提高源利用率，降低油、電消耗，安全到達運輸目的地，成為每一位輸油企業節能工作者研究的課題。文章從優化輸油工藝、運用節能新技術和加強管理，提高能源利用率等方面分析了長輸管道輸油工藝中的節能技術，探討了如何提高長輸管道輸油過程中的能源利用率，可為長輸管道輸油企業在實際運行及管理方面提供借鑒。

一、優化輸油工藝

加熱爐和輸油泵是輸油管道系統兩種主要的耗能設備［5］，在輸油技術中把降低設備的能量損失與燃料消耗作為重點，從輸油泵和加熱爐兩方面優化了輸油工藝條件，以達到降低能耗的目的。

1.加熱爐

加熱爐在石油、化工、冶金中運用普遍，并成為熱輸原油管道的主要耗能設備，直接式加熱爐在蘇聯，美國曾大量運用，但美國還使用間接式加熱爐。熱媒爐系統自動控制與調節系統的實際使用效果好，同時采用余熱回收辦法，節能效果明顯。我國在20世紀80年代后期開始普遍采用間接式加熱爐，達到了一定的節能效果，隨著近年來，國家不斷的大力投入研究燃燒節能新技術、新設備，以及新型高效燃燒器和余熱回收裝置技術的投入研究，很好的提高了加熱爐的效率。根據多年工作經驗，在加熱爐方面認為可從以下幾方面入手提高耗能設備利用率：①加強爐管清灰和燃料計量儀表的檢驗；②強化技術人員和操作人員對加熱爐風配比的技術培訓，試驗推廣使用可增強爐膛輻射換熱的涂料；③在加熱爐大修時注意加強爐前和防爆門斷面的爐體保溫，在燃油改燃氣時，注意燃燒器對天然氣的氣壓使用范圍。

2.輸油泵

輸油泵作為液壓傳動系統，保證柴油在低壓油路環境內循環，也成為熱輸原油管道的主要耗能設備。在國外大型輸油泵通常采用電機調速控制，這種方式的節電率可達40%。而在我國國內輸油泵運行效率遠遠低于國外的技術水平，節能大概約10-20%，通常的做法采用閥門節流，這種方式看上去很有效，但是很浪費能源。同時還有相當數量的輸油泵處于部分負荷下工作，工作流量小于額定流量，而工作壓力有大于額定壓力。當前，經過多年的研究采用變頻調速技術，并在新舊管線上推廣應用，取得了很好節能效果［6］。此外在輸油泵的日常運行方面，還應注意以下幾點：①加裝無功補償裝置提高功率因數，節約電能，且在大流量生產運行時應選擇兩臺工頻輸油泵機組并聯運行；②對于節流損失較大的輸油泵，應進行拆級改造或更換形同輸量低揚程輸油泵；③建議定期進行振動故障診斷測試，避免被動停車。

二、運用節能新技術，降低能耗

我國生產的原油大部分為含蠟量高、凝點高、粘度高的“三高”原油，原油加熱輸送已成為管道輸油的重要途徑，但是加熱會造成大量的燃料浪費。針對“三高”原油提出的原油改性處理技術可有效降低燃料的浪費。

1.針對高凝原油，除了加熱（物理降凝法）外，還可向原油中加入降凝劑（化學降凝法），可大大改善原油的流變性。降凝劑主要有兩類，一類是以石油磺酸鹽、聚氧乙烯烷基胺和六聚三乙醇胺油酸酯為代表的表面活性劑型原油降凝劑，可通過在蠟晶表面吸附的機理，使蠟不易形成遍及整個體系的網絡結構而起降凝作用；另一類是以聚丙烯酸酯為代表的聚合物型原油降凝劑，在主鏈或支鏈上有與蠟分子共同結晶的非極性部分，也有使蠟晶晶型產生扭曲的極性部分，從而起到降凝作用。

2.針對高含蠟原油的運輸，需采取防蠟工作。蠟是C15-C70的直鏈烷烴，常溫下為固體，在管道運輸工程中，蠟易溶解在原油中，隨著壓力和溫度的降低，易引起結蠟。針對高含蠟原油，除了加熱外，還可向原油中加入防蠟劑，抑制原油中的蠟晶析出、長大和在管道表面的沉積。防蠟劑主要有三類，一類是稠油芳香烴型防蠟劑，該類防蠟劑主要是通過參與組成晶核，使晶核扭曲，不利于蠟晶的繼續生長；第二類是聚合物型防蠟劑，作用機理同聚合物型降凝劑；第三類是表面活性劑型防蠟劑，又分為油溶性和水溶性兩種，油溶性的作用機理同表面活性劑型降凝劑，水溶性的主要是通過吸附在輸油管道表面，改變管道表面的性質，使其變成極性表面并有一層水膜，不利于蠟的沉積。

3.針對高粘油的運輸，除了加熱和加入降粘劑外，還可通過改進輸油泵，實現節能控制［7］。相對低粘度流體而言，高粘原油輸送時較高的粘度會抑制葉輪出流和蝸殼內低速流動的紊流摻混，造成流體角動量不守恒，國內輸油泵通常是采取減小閥門開度來降低泵流量，這種情況下還會造成較大的節流損失，從而進一步降低泵效，使能耗加大；粘油輸送時粘性增大使得流道內摩阻升高，產生較大的水力摩擦損失。

圖2：合成脂肪族減水劑連續式制備工藝流程圖

合成脂肪族減水劑間歇式制備工藝的優勢在于其投資成本較低，設備規模較小，操作工藝簡便，組建設備耗時短，維修設備簡便，便于調整產品結構，易于提高減水劑性能。其劣勢在于與傳統制備工藝相似，需要勞動量過大；產品質量波動大，不穩定；存在高耗損與高能耗的情況。間歇式制備工藝的生產成本多樣、生產規模較小，生產過程便于控制且產品質量穩定，為小投資者的有限選擇方案。

三、結語

對合成脂肪族減水劑間歇式與連續式制備工藝進行對比分析，可以發現，目前合成脂肪族減水劑制備工藝的優化潛力非常大。當前有專家建議采取半連續式的制備工藝，對間歇式與連續式制備工藝中存在的不足進行折中處理，半連續式制備工藝與連續式制備工藝相比，投資較低，在生產品種切換上也較為簡單，而且可以生產不同類型的脂肪族減水劑，操作簡便，在原料收率方面與連續式制備工藝大致相同；與間歇式制備工藝相比，生產效益與生產規模有了一定程度的提高，此外，半連續式制備工藝的生產靈活性比較高，且產量非常客觀。

［1］王宇飛，嚴捍東，全志龍.脂肪族磺酸鹽減水劑合成方法綜述和分析［J］.材料導報.2012（19）.

［2］陳小路，方云輝，溫慶如，蔣卓君，柯余良，郭秋容，林添興.脂肪族高效減水劑的合成與性能［J］.商品混凝土.2011（05）.

［3］歐陽新平，李嘉，邱學青.混凝土減水劑的發展與綠色化［J］.世界科技研究與發展.2006（02）.

［4］趙暉，傅文彥，王毅，李克亮.脂肪族高效減水劑的合成及其分散性能研究［J］.新型建筑材料.2005（09）［5］張華，歐陽新平，龐煜霞，邱學青.脂肪族羥基磺酸鹽高效減水劑的合成及應用性能研究［J］.化學建材.2005（01）.

針對以上高粘造成耗能上升的現象，可從以下幾方面展開改進措施，以降低能耗。①對過流部件進行拋光、打磨并涂抹貝爾左鈉高分子涂料，提高泵整體效率；②改變管路特性和離心泵性能曲線，調整泵運行工況，管路特性一般無法改變，但是可通過對輸油泵進行葉輪切削處理和增設變頻裝置，提高泵效和經濟效益；③合理確定泵的型號，做到梯級匹配，實現泵機組合理啟運搭配，實現節能降耗；④優化工藝，精心調度，合理控制高粘油的輸送溫度，在滿足工藝的情況下實現高效配送。

三、加強管理，科學合理用能，提高能源利用率

科學合理用能是節能的根本途徑，科學合理用能除了以上優化輸油工藝以及運用節能新技術以外，加強科學管理也可提高能源的利用率。

1.加強節能教育和宣傳，明確要求，完善管理體制。

管道輸油企業應當從實際情況出發，有計劃地開展專題節能培訓，樹立全民的節能意識和“節約能源，人人有責”的責任感。節能管理體系應當進一步完善，要做到“人不散、線不斷、網不破”。將節能工作與降低輸油能耗、增加企業經濟效益掛鉤，加強節能的科學化、現代化管理。

2.堅持科學用能監督和監測。

在當前市場經濟條件下，充分利用現有的《節約能源法》、《重點用能單位節能管理辦法》、《電力法》的法律法規，監督和約束用能企業的用能和耗能狀況，取締非法用能戶，堅持按標準收費，避免能源流失。通過節能監測，對輸油設備存在的能源浪費現象查找原因，搞清重點耗能設備的耗能狀況及能源利用率，有的放矢的對耗能設備進行維修、檢修或節能技術改造，充分提高企業能源的利用率。

四、結語

通過對長輸管道輸油工藝節能技術進行分析，長輸系統的節能降耗應從工藝優化及運用新工藝新技術和加強科學管理方面入手，建立健全安全可靠低耗能的長輸管道輸油系統，降低能耗水平，在一定程度上減少系統的運營成本和能源浪費，為現場長輸管道的安全經濟運行提供依據。目前，就油氣長輸管道輸送工藝方法本身而言，國內與國外的水平相當，但在管道的運行管理和主要輸送設備的有效利用水平上還存在著一定的差距，在管道輸送的節能降耗方面，應進一步向國外學習，開發并利用新的節能技術，將是油氣長輸管道節能降耗發展的方向。

參考文獻：

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［3］陳李斌.原油輸送工藝技術發展現狀及其研究新進展［J］.新疆石油科技，2005，15（1）：63-68.

［4］李克強.原油集輸系統的節能潛力［J］.油氣田地面工程，1996，15（3）：15-17.

［5］劉國豪，張帥，施若思，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，（7）：10-11.

［6］曾茹，王本漢，周灌中.黃島油庫輸油泵技術改造［J］.石油規劃改造，2005，16（5）44-47.

［7］王峰，吳昌，李志勤，等.高粘油輸油泵的節能控制［J］.安全、健康和環境，2013，13（9）：33-35.