采用BOO管理模式推進油田污水余熱利用

朱益飛 張純龍 張井龍

（1.勝利油田孤東采油廠；2.大慶油田有限責任公司天然氣分公司；3.大慶油田有限責任公司第一采油廠）

采用BOO管理模式推進油田污水余熱利用

朱益飛1張純龍2張井龍3

（1.勝利油田孤東采油廠；2.大慶油田有限責任公司天然氣分公司；3.大慶油田有限責任公司第一采油廠）

針對油田大量污水余熱沒有充分利用就進行回注或外排，造成了余熱資源的浪費，以及油田企業在節能減排方面存在的資金和技術不足的難題，提出采用BOO管理模式，即由技術服務商負責投資建設運營，油田購買熱量，實現油田污水余熱開發利用的解決辦法，介紹了污水余熱利用項目開發上實施BOO管理模式、熱泵型原油加熱工作原理以及項目應用情況。實踐證明，該管理模式具有創新性、可操作性和實效性，對推進油田污水余熱利用具有良好的推廣應用價值。

BOO管理模式；油田；污水；余熱利用；節能減排

引言

油田企業面對當前低油價以及節能減排的新形勢和新任務，積極開展節能管理創新，實施企業節能技術改造，解決了油田企業在節能減排方面存在的資金和技術不足的難題，降低企業自身投資風險，加快節能產業發展，已成為各油田開發企業探索的一項重要研究課題[1]。而目前勝利油田有大量的40～70℃污水余熱沒有充分利用就進行回注或外排，造成了余熱資源的浪費。同時在采出液處理過程中，又需要大量的熱能以滿足原油生產需要。為此，勝利油田對污水熱利用項目進行評價優化，按效益優化排序，項目采用BOO模式，即由技術服務商負責投資建設運營，油田購買熱量，分批實施10余個污水余熱利用項目，收到了良好的節能技術改造應用效果，為油田污水余熱的綜合利用提供了一個新思路。

2013年以來，勝利油田積極踐行中國石化集團公司“綠色低碳”戰略，在油田污水余熱資源開發利用上確定了“一年高點起步，兩年見成效，三年上規模，四年成產業，五年創品牌”的發展思路，不斷加強污水余熱利用技術研究，初步形成了適用于油田污水水質的熱泵、換熱及工藝流程優化配套技術[2]。在項目開發上實施了BOO模式，“花錢買服務”降低了投資、運營風險，實現了經濟、社會效益雙豐收。

1 BOO管理模式

BOO管理模式是為某一基礎設施項目的建設、擁有（所有）、經營。在這一模式中項目公司實際上成為建設、經營某個特定基礎設施而不轉讓項目設施財產權的純粹的私人公司。其在項目財產所有權上與一般私人公司相同，但在經營權取得、經營方式上與BOT模式有相似之處，即項目主辦人是在獲得政府特許授權、在事先約定經營方式的基礎上，從事基礎設施項目投資建設和經營的。例如，近年活躍于香港資本市場的滬杭甬高速公路公司和滬寧高速公路公司對其名下道路設施就采用了類似BOO的投資經營方式。

2 熱泵型原油加熱工作原理

熱泵型原油加熱系統工藝流程如圖1所示，系統由兩級換熱組成，一級換熱為污水直接對原油換熱；二級為熱泵機組通過污水換熱器將污水作為熱源產生高溫水（軟化水）給原油加熱，從而將原油加熱到所需溫度。其中污水來源于油田聯合站一次罐排放的70℃左右的高溫污水，原油來源于加熱爐入口進油管線，與加熱爐并聯，系統污水排放至污水站，原油加溫后送至分離器。

圖1 熱泵型原油加熱系統工藝流程

3 項目應用情況

3.1 純梁采油廠首站污水余熱代油項目

1）應用情況。該項目于2015年12月建成投產，已連續穩定運行6個月。純梁采油廠首站主要擔負著純東等8個區塊的原油處理和污水處理任務。站內總用熱負荷5562 kW，設有鍋爐3臺、加熱爐6臺，年消耗原油2350 t，天然氣85.75×104m3。站內每天污水處理量1.9×104m3，溫度52～56℃，余熱資源豐富。

該項目采用BOO模式建設，為確保項目安全、穩定、高效運行，污水余熱資源開發項目部和純梁采油廠對技術方案及關鍵設備進行了嚴格審核，最終確定采用“單、雙效吸收式熱泵+能量回收系統”技術，提取污水余熱替代站內原有鍋爐和加熱爐。針對用熱溫度不同，設計了單效高溫熱泵和雙效中溫熱泵2套機組，實現了能量梯級利用，開創了雙效吸收式熱泵在油田污水余熱利用中的應用先例；針對油田污水對設備腐蝕、結垢、堵塞問題，設計配備了換熱器自動清洗裝置。同時，通過換熱器定距柱的優化進一步提高了換熱效率。

2）實施效果。項目實施后，該站內原油加熱、冬季采暖全部由污水余熱系統提供，原加熱爐和鍋爐全部停運，年替代原油2350 t，節約標煤3396 t，實現年減排二氧化碳8591 t，節約用工9人，創效392萬元，實現了節能、減排、減人、增效。

3.2 石油開發中心超稠油處理站污水余熱代油項目

1）應用情況。該項目于2016年4月建成投產，已連續穩定運行2個月。石油開發中心超稠油處理站擔負著超稠油集中處理和污水處理任務，每天處理污水600～800 m3，年處理液量58.4×104m3，余熱資源豐富。采用2臺1750 kW相變加熱爐給稀油升溫和混合液加熱，年消耗原油1500 t。

該項目采用BOO模式建設，為確保項目安全、穩定、高效運行，污水余熱資源開發項目部和石油開發中心專門組織開展了項目經濟效益預評價，科學規范指導項目經濟運行，確保了項目運營質量和效益。同時，積極尋求污水余熱節能減排和降本增效潛力點，針對超稠油處理站特殊生產工藝特點，采用“吸收式熱泵+高效換熱”技術，提取污水余熱，變廢為寶替代站內原油加熱爐。

2）實施效果。該項目工程順利投運后，站內原稀油加熱爐停運，可實現年替代原油500 t，節約標煤710 t，實現年減排二氧化碳1500 t，成本節約率為40%。另外，該稠油站污水提取余熱后溫度降低到60℃左右，緩解了高溫污水對污水處理和注水系統管網設備的腐蝕問題，降低了系統阻力和管輸壓力，同時減少了系統能耗和維修維護費用。

3.3 東辛采油廠永一聯合站污水余熱代氣供熱項目

1）應用情況。該項目于2015年12月建成投產，已連續穩定運行6個月。東辛采油廠永一聯合站擔負著永安、新立、鹽家3個油田的原油處理和污水處理任務，站內設有4臺燃氣加熱爐和1臺鍋爐，主要為來油、原油外輸加熱和站內設施采暖，年耗天然氣352×104m3，站內污水處理量1.45× 104m3/d，溫度40～45℃。

該項目為2015年勝利油田污水余熱利用示范項目。采用BOO模式建設，利用“換熱+熱泵”技術，提取污水余熱替代燃氣加熱爐和鍋爐。該項目由油田污水余熱項目部組織實施，東辛采油廠推進項目實施。

2）實施效果。該項目投入運行后，站內原油加熱、采暖將全部由污水余熱系統提供，原加熱爐和鍋爐全部停運。每年可替代天然氣352×104m3，節約標煤1923 t，實現年減排二氧化碳4865 t，減少崗位用工7人，創效460余萬元。

3.4 現河采油廠郝現聯合站污水余熱代氣供熱項目

1）應用情況。該項目于2015年10月建成投產，已連續穩定運行8個月。現河采油廠郝現聯合站日輸油1400 t，每天需要燃燒4300 m3天然氣給原油加熱。即便如此，輸油溫度仍不夠高。郝現聯合站最理想的原油穩定溫度是105℃，既能保證原油穩定系統輕烴拔出率，又能確保外輸溫度，實現效益最大化。單純通過天然氣加熱，加熱爐溫度過低，原油溫度僅能提升至90℃左右，脫水效果也不理想。

該項目采用BOO模式建設，利用“換熱+熱泵”技術，提取污水余熱替代燃氣加熱爐和鍋爐。

2）實施效果。該項目運行后，站內原油加熱、采暖將全部由污水余熱系統提供，原加熱爐和鍋爐全部停運。污水余熱的這一利用，不但使得天然氣使用量大幅度降低，又將90℃的原油溫度提升至105℃左右。無論冬夏，這樣的溫度既能保證輕烴產量，又能保障原油的儲運安全。經過計算，這一改造使得該站日節約燃氣780 m3。溫度的提高使得該站日增輕烴產量達10 t，經濟效益顯著。更大的效益是環保的效益，溫度提高使得原油破乳效果提升，并且該站的污水指標明顯向好，水中含油下降到1.2 mg/L，遠遠低于油田對該站要求的5 mg/L的標準。據計算，該站每年可節約燃氣138×104m3，可實現效益290萬元左右。

3.5 魯勝集輸總站污水余熱代氣供熱項目

1）應用情況。該項目于2013年11月建成投產[3]，已連續穩定運行30多個月。魯勝集輸總站的日污水量有6300 t，其中有1000 t是80℃的污水，5300 t是45℃的污水。每日需要燃燒6000 m3的天然氣和外購150 t的蒸汽，花費高額成本來為工藝流程中的管輸來液、卸車油、外輸原油等環節進行加熱。

該項目采用BOO模式建設，利用“換熱+熱泵”技術，提取污水余熱替代燃氣加熱爐和鍋爐。該項目采用引進了1臺熱泵機組和3臺高溫換熱器、6臺低溫換熱器，替代了傳統的燃氣加熱爐和部分熱蒸汽用量。1000 t的高溫污水利用換熱器直接與原油進行換熱，為管輸來液、卸車油和外輸原油提供熱量。4660 t的低溫污水通過高溫熱泵回收熱量，然后將回收的熱量為原油加熱。

2）實施效果。該項目運行后，光是蒸汽一天至少節約80 t，如果按照市場價每噸228元計算，一年節省成本700萬元，節約天然氣219×104m3，減少崗位用工7人，每年至少節約1000萬元。同時，每年可減少二氧化碳排放1.16×104t，減少了環境污染，減輕了工人的勞動強度。

3.6 景苑西區污水余熱冬季供暖項目

1）應用情況。該項目于2014年11月建成投產，已連續穩定2個采暖季節。該項目為勝利油田首例利用采油污水余熱來進行民用供暖的示范項目。景苑西區為油田2013年新建住宅小區，采暖面積約35×104m2，供暖用戶1900余戶。目前，熱電聯供系統熱源供暖能力不足，冬季供暖期仍需投運燃油鍋爐，年消耗原油約3000 t，燃油成本1264萬元，供暖成本高，環保壓力大。與此同時，勝利采油廠坨四污水處理站有著豐富的污水余熱資源，該站日處理污水量3.3×104m3，污水溫度達到43～47℃，污水余熱能夠滿足景苑西區供暖負荷。

該項目主要內容為鋪設坨四礦聯合站至景苑西區增壓泵站的熱力管線，管線工程總長度2000 m，在地下5 m處實施管線穿越。為了充分利用采油污水余熱資源，變廢為寶，達到降低供熱成本、節能降耗的目的，該項目采用BOO模式建設，利用熱泵換熱技術，提取污水余熱替代燃油鍋爐。

2）實施效果。該項目的成功試運投產，為勝利油田首個利用污水余熱實現民用供暖的項目。與傳統燃油鍋爐和燃煤鍋爐供暖方式相比，污水余熱供暖節能、低碳、可再生、低成本的優勢突出，可實現年節約標煤3653 t，減排二氧化碳9243 t。

4 結束語

提高能源利用效率，開展節能減排，建設資源節約型、環境友好型社會是我們國家的一項長期基本國策。油田具有豐富的污水余熱資源和資源開發應用潛力，污水余熱的開發利用對于油田節能減排、降本減費增效將發揮重要作用。實踐證明，采用BOO管理模式實現污水余熱開發利用具有企業節能管理創新性、可操作性和實效性，油田高溫污水通過兩級換熱的利用方式在技術上是可行的，經濟效益和社會效益是可觀的，對推進油田污水余熱利用具有良好的推廣應用價值。

[1]黃麗卓.推進油田企業合同能源管理的幾點思考[J].石油石化節能，2015，（5）：33-35.

[2]朱益飛.勝利油田熱泵技術應用現狀及對策應用[J].電力需求側管理，2012，14（1）：31-33.

[3]朱益飛.勝利油田實施綠色低碳戰略[J].石油石化節能，2015，（2）：34-35.

10.3969/j.issn.2095-1493.2017.03.004

2016-06-30

（編輯 杜麗華）

朱益飛，高級工程師，1989年畢業于華東石油學院（生產過程自動化專業），從事油田計量與節能新技術新工藝的研究開發與推廣應用工作，E-mail：zhuyifei112.slyt@sinopec.com，地址：山東省東營市河口區仙河鎮勝利油田孤東采油廠技術質量監督中心，257237。