東北管網(wǎng)新管線優(yōu)化運(yùn)行研究

劉祁 黃金萍（中國(guó)石油管道公司沈陽(yáng)調(diào)度中心）

東北管網(wǎng)新管線優(yōu)化運(yùn)行研究

劉祁 黃金萍（中國(guó)石油管道公司沈陽(yáng)調(diào)度中心）

東北管網(wǎng)各條新建管線逐步投用后，管道自然情況與運(yùn)行方式也發(fā)生了一定的變化。通過(guò)對(duì)管線沿線的溫度場(chǎng)、總傳熱系數(shù)以及管道運(yùn)行壓力等影響管線運(yùn)行的有關(guān)數(shù)據(jù)的跟蹤與分析，總結(jié)相應(yīng)運(yùn)行規(guī)律，并對(duì)管道的運(yùn)行方式不斷進(jìn)行優(yōu)化。2016年，東北管網(wǎng)共輸送原油4 454.9×104t，實(shí)現(xiàn)周轉(zhuǎn)里程287.37×108km。消耗燃料油32 459 t，與業(yè)績(jī)指標(biāo)相比節(jié)油6473 t；消耗天然氣4375×104m3，與業(yè)績(jī)指標(biāo)相比節(jié)氣358×104m3；耗電5.71×108kWh，與業(yè)績(jī)指標(biāo)相比節(jié)電1121×104kWh。

管網(wǎng)新管線；優(yōu)化運(yùn)行；運(yùn)行參數(shù)；節(jié)約能源

1 引言

東北管網(wǎng)始建于上世紀(jì)70年代，先后建成慶鐵一、二線（林源—鐵嶺）、鐵秦線（鐵嶺—秦皇島）、鐵大線（鐵嶺—大連）、鐵撫線（鐵嶺—撫順）等輸油管道。經(jīng)過(guò)40多年的連續(xù)運(yùn)行，管線出現(xiàn)了嚴(yán)重的老化、腐蝕，對(duì)安全生產(chǎn)造成了很大的威脅。為了從根本上消除老管線運(yùn)行帶來(lái)的安全風(fēng)險(xiǎn)，近年來(lái)東北管網(wǎng)進(jìn)行大幅度改造，對(duì)部分老管線進(jìn)行了掃線封存，新管線逐條投產(chǎn)運(yùn)行。新管線的投運(yùn)，提高了管線的安全系數(shù)，資源配置發(fā)生改變，打破了原有的優(yōu)化運(yùn)行方式，需要重新跟蹤運(yùn)行參數(shù)，在理論的指導(dǎo)下，實(shí)踐中不斷調(diào)配運(yùn)行工況，逐步完善運(yùn)行方式，摸索新管線不同運(yùn)行臺(tái)階下的優(yōu)化方式[1]，已達(dá)到“降本、增效”目的。

2 東北管網(wǎng)新管線的優(yōu)化運(yùn)行

2.1 鐵錦線的優(yōu)化運(yùn)行及節(jié)能效果

鐵錦線2015年9月投產(chǎn)，管線全長(zhǎng)430 km，全線為保溫管道。設(shè)計(jì)時(shí)管線按各站加熱輸送方式配置設(shè)備（熱媒爐、直接爐共13臺(tái)）。2016年初，通過(guò)對(duì)管線K值的跟蹤計(jì)算[2-4]，K值在0.5～0.75 W/（m2·℃）之間；各站過(guò)泵溫升為1.5℃/臺(tái)。利用特有的熱力條件，再加上管道全線為保溫管道，輸送排量大、運(yùn)行壓力高、各站過(guò)泵溫升較大、沿程熱損失小的特點(diǎn)，并結(jié)合鐵嶺儲(chǔ)罐油溫較高的優(yōu)勢(shì)，提出了對(duì)管線進(jìn)行不加熱輸送。

當(dāng)運(yùn)輸量大于1100 m3/h時(shí)，并利用鐵嶺慶油罐區(qū)儲(chǔ)罐35～38℃的儲(chǔ)油溫度，鐵錦線全線采用不加熱輸送方案運(yùn)行。在確保管線運(yùn)行安全的前提下，逐步停運(yùn)各站加熱爐，并對(duì)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行跟蹤。當(dāng)全線各站加熱爐均停運(yùn)后，管線運(yùn)行平穩(wěn)、溫度場(chǎng)穩(wěn)定，各站管線進(jìn)站溫度均滿足要求，見表1。

表1 鐵錦線運(yùn)行工況

2016年鐵錦線完成原油輸量920×104t，全線累計(jì)耗油量為2290 t，單耗為14.7 kg/104km；2015年鐵秦線完成輸量990×104t，全線累計(jì)耗油量為24 908 t，油單耗為65.01 kg/104km。

另外，設(shè)計(jì)中鐵錦線各站調(diào)節(jié)閥最大開度為85%，這使得管線在實(shí)際運(yùn)行中存在一定的節(jié)流損失，造成了電力能耗的浪費(fèi)。經(jīng)相關(guān)部門溝通后，將調(diào)節(jié)閥最大開度調(diào)整為100%。通過(guò)對(duì)管線運(yùn)行情況的跟蹤，管線及調(diào)節(jié)閥運(yùn)行平穩(wěn)。這一定值的改變，使得全線平均每天節(jié)電3531 k Wh，電能單耗下降了21.8 k Wh/104t·km。

2.2 鐵撫線優(yōu)化運(yùn)行及節(jié)能效果

鐵撫線2015年9月全線貫通投產(chǎn)。管線改造后，管段為保溫管線，且取消了柴家堡加熱站。

通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行數(shù)據(jù)分析：管道在輸量相對(duì)較小的情況下，利用管線保溫及儲(chǔ)罐原油溫度較高的熱力條件，停運(yùn)鐵嶺站加熱爐，就能滿足撫順站進(jìn)站溫度。與此同時(shí)，啟運(yùn)撫順站加熱設(shè)備來(lái)滿足東洲站進(jìn)站溫度要求。雖然只是1臺(tái)加熱設(shè)備在運(yùn)行，因配置的調(diào)整，使得燃料油的日消耗由鐵嶺站的8 t降至撫順站的4 t，全月可節(jié)約燃料油32 t。

在動(dòng)力方面，撫順輸油站換熱器進(jìn)出口壓差較大，對(duì)全線的輸量有一定的影響。在全線只運(yùn)行鐵嶺1臺(tái)輸油泵的情況下，撫順站冷熱摻混閥開度為45%時(shí)，全線最大輸量為1050 m3/h，當(dāng)任務(wù)輸量大于該輸量時(shí)，需要撫順站啟運(yùn)輸油泵。當(dāng)全線輸量較大時(shí)，撫順站利用管線的熱力優(yōu)勢(shì)，停運(yùn)加熱設(shè)備，并將冷、熱摻混閥的開度調(diào)整為83%，在保證換熱器油流流動(dòng)的同時(shí)，減少了換熱器前后壓差。經(jīng)測(cè)試，全線最大輸量提升至1200 m3/h，不僅提高了管線的輸送力能，而且避免了撫順站在運(yùn)輸量為1050～1200 m3/h工況下啟運(yùn)輸油泵，這一設(shè)置參數(shù)的改變，每日可節(jié)約用電約12 000 k Wh，見表2。

2.3 慶鐵四線的優(yōu)化運(yùn)行及節(jié)能分析

慶鐵四線2014年投產(chǎn)以來(lái)，不同輸量的最優(yōu)化運(yùn)行工況一直處于摸索中。對(duì)于輸送介質(zhì)為俄油的慶鐵四線，探討了3種運(yùn)行方式：

1）間歇輸送：在庫(kù)容允許情況下，全線最大量運(yùn)行，完成計(jì)劃后，全線停輸。

2）不同輸量梯度差輸送。

3）利用調(diào)速電動(dòng)機(jī)全線輸量按計(jì)劃量輸送。通過(guò)對(duì)能耗情況的對(duì)比、分析、得到以下運(yùn)行規(guī)律，見表3。

表2 鐵撫線運(yùn)行工況

表3 不同輸量對(duì)應(yīng)的輸送方式

以輸量1750 m3/h為例，對(duì)不同運(yùn)行方式的能耗進(jìn)行對(duì)比，見表4。

表4 不同運(yùn)行方式能耗對(duì)比

通過(guò)對(duì)比可以看出，采用不同運(yùn)行方式，管線運(yùn)行能耗相差較大。差量輸送比均量輸送，全月節(jié)約耗電量為46.4×104kWh，差量輸送比間歇輸送全月節(jié)約電量264.14×104kWh。

2.4 調(diào)整不合理資源配置，控制庫(kù)區(qū)儲(chǔ)油罐的溫度

鐵嶺14#、15#罐，原來(lái)儲(chǔ)備大慶油。受伴熱管網(wǎng)末端伴熱回水循環(huán)不好的影響，需要經(jīng)常排水，使能源浪費(fèi)。因俄油不需要伴熱，可以規(guī)避這個(gè)缺點(diǎn)。在運(yùn)行中，將14#、15#罐儲(chǔ)存油品改為俄油，有效提高了冷凝水的回收率，根據(jù)季節(jié)變化及下游運(yùn)行方式的安排，對(duì)儲(chǔ)油罐溫度進(jìn)行有效控制與調(diào)節(jié)，例如利用慶油儲(chǔ)油溫度參與保溫管線系統(tǒng)運(yùn)行；2016年控制儲(chǔ)油罐在37℃左右，比2015年下降3℃。2016年鐵嶺庫(kù)區(qū)鍋爐燃料油消耗比上年減少728.3 t，耗氣減少105.77×104m3。

[1]許景偉，孟振虎，張時(shí)良.熱油管道運(yùn)行優(yōu)化技術(shù)研究進(jìn)展[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)，2010，29（3）：161-164．

[2]楊筱蘅.輸油管道設(shè)計(jì)與管理[M].東營(yíng)：中國(guó)石油大學(xué)出版社，2006：30-35.

[3]王凱，李清平，宮敬，等.淺埋管道總傳熱系數(shù)的計(jì)算[J].油氣田地面工程，2011，3（12）：16-18.

[4]蔣紅，朱聰，雷利.土壤導(dǎo)熱系數(shù)法測(cè)定魏荊輸油管道總傳熱系數(shù)[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)，2006，25（6）：48-51.

10.3969/j.issn.2095-1493.2017.05.015

2016-12-25

（編輯 杜麗華）

劉祁，工程師，2005年畢業(yè)于遼寧石油化工大學(xué)（油氣儲(chǔ)運(yùn)專業(yè)），從事長(zhǎng)輸原油管線調(diào)度控制與運(yùn)行工作，E-mail：liuqi3000@163.com，地址：遼寧省沈陽(yáng)市皇姑區(qū)岐山中路39號(hào)東油大廈12樓，110031。