嵯崗轉油站輸油運行優化方案研究

宿東明

（大慶油田儲運銷售分公司，黑龍江 大慶 163000）

1 問題的提出

蘇嵯管線全長89km，負責海拉爾油田原油管輸及外運工作，設計最大輸量為100萬t/年。蘇嵯管線輸油工藝流程如下：呼倫貝爾油田原油由蘇一首站輸油泵加壓、加熱爐加溫輸送到中間熱泵站，中間熱泵站加熱爐加溫后輸送到嵯崗末站（具體流程見圖1），原油在末站通過鐵路裝車外運。

圖1 嵯崗轉油站輸油總流程圖

2014年7月起，大量外蒙塔木察格原油通過汽車運到海拉爾油田，外蒙和海拉爾原油在蘇131作業區混合后輸送到蘇一首站，由于外蒙原油進入，蘇一首站來油量由1200t/d激增到2200t/d，蘇一首站原油的外輸量也由60m3/h增加到110m3/h。原油管輸量的增加，管線原油溫降也發生了明顯變化，以蘇一首站到中間熱泵站管線為例，外輸量為60m3/h時，管線原油溫降為33~38℃；外輸量為110m3/h時，管線原油溫降為18~24℃。混合原油是先通過天然氣公司裝置脫輕烴后輸送到蘇一首站，處理后原油溫度在65℃以上，高時可達到70℃，首站儲罐溫度也達到54℃以上，而混合原油的凝點最大值為29℃，通過以上分析并結合生產實際，在保證管線安全運行的情況下，對停運蘇一首站加熱爐及停運中間站加熱爐做了研究，并得出相應管線運行的優化方案，既降低了輸油能耗，同時減少了加熱爐等設備的損耗。

2 輸油優化主要內容

2.1 優化內容

在塔木察格和海拉爾原油混輸的情況下，結合本站實際，對本站輸油運行方案進行優化，達到節能降耗、減少設備損耗目的。

根據管線運行數據進行理論計算，分析停運加熱爐的可行性。

（1）通過GB/T510-1983《石油產品凝點測定法》委托東北石油大學測得輸送混合原油的最大凝點為29℃，依據《SY/T 5920-2007 原油及輕烴站(庫)運行管理規范》原油運輸溫度高于原油凝點3~5℃，故原油進站溫度高于32~34℃。

（2）現蘇嵯管線輸油油量為110m3/h，利用公式（1）可計算出蘇一首站到中間熱泵站輸油和中間熱泵站到蘇一首站的輸油時間。

其中:

L—蘇一首站到中間站的距離42km，中間熱泵站到嵯崗末站距離47km；

Q—為原油的平均流量，110m3/h；

D—為原油管線直徑，0.219m；

d—為輸油管線的厚度，0.0056m。

通過計算得到在輸量為110m3/h條件下，由蘇一首站到中間熱泵站輸油時間大約為12h57min，由中間熱泵站到嵯崗末站輸油時間大約為14h30min。

（3）根據計算時間調取在不同流量下蘇一首站出站溫度及12h57min后，中間熱泵站的進站溫度和出站溫度，以及27h27min后嵯崗末站進站溫度，利用蘇霍夫公式管線熱傳導系數K。

其中：TS—管道計算段起點流體溫度，單位℃；

T0—管道外土壤溫度，本文取8℃；

TZ—管道沿線任意點的流體溫度，單位℃；

e—自然對數底數，本文取2.718；

K—管線傳熱系數；

D—管道外徑，單位m；

L—管道長度，單位m；

G—原油的質量流量，單位kg/s；

C—原油平均比熱容，本文取2000J/(Kg.℃)。

每隔2h調取一個生產數據，共調取30個生產數據，利用公式（2）計算蘇一首站到中間熱泵站、中間熱泵站到嵯崗末站管線熱傳導系數，得出蘇一首站到中間熱泵站平均管線熱傳導系數K為0.601，中間熱泵站到嵯崗末站平均管線熱傳導系數K為0.606。

（4）根據計算所得管線熱傳導系數K，設定中間熱泵站、嵯崗末站進站溫度分別為32℃與34℃，根據實際生產需要，利用公式（2）反推蘇一首站、中間熱泵站在流量分別為110m3/h、105m3/h、100m3/h運行輸油時出站平均溫度，具體情況見表1、表2。

表1 不同流量下中間站進站溫度與蘇一首站出站溫度對應表

表2 不同流量下嵯崗末站進站溫度與中間站、蘇一首站出站溫度對應表

（5）通過對表1、表2分析得到：當流量為110m3/h，蘇一首站出站溫度只需在41.73~45.54℃以上，停運蘇一首站加熱爐，就能確保中間熱泵站進站溫度32~34℃以上；蘇一首站出站溫度在55.72~59.67℃以上、中間熱泵站進站溫度在42.55~45.43℃以上，同時停運蘇一首站、中間熱泵站加熱爐，可確保嵯崗末站進站溫度在32~34℃以上。依次可得流量為105m3/h、100m3/h時，確保安全平穩輸油，停運蘇一首站或同時停運蘇一首站、中間熱泵站時，蘇一首站及中間熱泵站所需出站溫度，具體見表3。

表3 滿足不同流量、不同運行方案蘇一首站及中間熱泵站出站溫度表

2.2 現場試驗階段

（1）本站實際生產情況為，混合原油通過天然氣分公司裝置脫輕烴后原油溫度在65℃以上，高時可達到70℃，但是蘇一首站儲罐溫度只能穩定在54℃左右，蘇一首站出站溫度只能保證54℃，蘇一首站加熱爐損壞率要高于中間熱泵站加熱爐，中間熱泵站加熱爐燃料油系統有燃料油罐對燃料油進行沉降這一現狀，綜合考慮后本站采用停運首站加熱爐這一管線輸油運行方案進行試運行。

（2）根據實際生產狀況，流量為110m3/h進行試運行，在試運行期間對蘇一首站出站溫度及對應中間熱泵站進站溫度進行監測；同時根據中間熱泵站進站溫度利用公式（2）反推蘇一首站出站溫度，得到蘇一首站出站溫度理論計算值；對理論值與實際值對比，具體情況見圖2。

圖2 蘇一首站出站溫度理論計算值與實際值對比圖

通過圖2可發現，蘇一首站實際出站溫度與理論計算值基本吻合，在溫度較低時理論計算值高于實際值，誤差在-4.22~3.62℃之間，平均誤差為0.79℃，故在實際生產中，在滿足理論值情況下即可停運蘇一首站加熱爐，既節約能源，又可降低設備損耗。

2.3 確定停運首站加熱爐時間

利用公式（2）計算得到不同月份輸油管道的平均熱傳導系數，具體見表4。

表4 蘇嵯管線首站到中間站總傳熱系數K不同月份數值表 單位：W/(m2·℃）

利用公式（2）計算所得管道傳熱系數反推出滿足蘇一首站停運加熱爐最低極限出站溫度，具體見表5。

表5 首站停運加熱爐最低極限出站溫度 單位：℃

蘇一首站儲油罐溫度高于首站加熱爐最低極限出站溫度時，便可停運首站加熱爐，2015年運行經驗為7~10月期間可停運。

2.4 主要技術指標

（1）嵯崗末站進站溫度高于34℃。

（2）中間站進站溫度高于34℃。

（3）首站出站壓力不高于4.7MPa，保證安全平穩輸油。

3 應用情況

3.1 應用范圍及數量

嵯崗轉油站蘇嵯管線輸油。

3.2 應用效果及效益

蘇一首站加熱爐革新前每月損耗90t左右，革新后不再消耗燃料油；中間熱泵站燃料油損耗革新前每月約70t燃料油，革新后每月損耗90t左右，故革新后本站每月可節約90+70-90=70t。每年7~10月停運首站加熱爐，每年可節約燃料油約280t，節約金額約39萬元。