浅析联合站原油处理系统的能耗管理

赵辉 张涛（冀东油田油气集输公司）

浅析联合站原油处理系统的能耗管理

赵辉 张涛（冀东油田油气集输公司）

文中介绍老爷庙联合站原油处理系统能耗现状及特点，从强化节能意识、明确职责入手，通过实施油气集输生产过程的能耗技术管理，加强工艺参数、能耗设备的动态能耗评价及流程优化，提出建立体系，完善制度，全员提高素质、积极参与，使油气集输的能耗管理实现规范化、精细化和科学化。

能耗 温度 电耗 流程优化

1 联合站能耗状况及特点

冀东油田老爷庙联合站是一座综合性的联合站,主要承担着原油处理、天然气处理、污水处理三个方面的生产任务。

老爷庙联合站原油处理系统是一个复杂的多级网络系统，同时又是一个巨大的能量耗散系统。据统计，原油处理能耗一般占原油生产总能耗的30%~40%，消耗的热能和电能是油田节能重点对象。

1.1 能耗构成

根据老爷庙联合站的具体情况，天然气消耗全部为原油处理所用，电能消耗的84.2%为原油处理所用。而原油处理能耗主要有油气水分离能耗、稳定能耗、储运能耗，比例及指标见表1。

表1 原油处理能耗比例表

1.2 能耗特点

1）由于冀东油田各区的地质特点、采油工艺、原油天然气物性等方面的不同，因而造成各集输单元的工艺组合情况不同，规模大小也不同，在产出物的单耗指标管理上不能统一标准。

2）以热能消耗为主，能耗量随季节变化而变化的幅度较大。

1.3 同一集输系统，能量消耗点多，差异性大，相互影响，能耗较为复杂

油气集输生产过程能耗管理存在以下问题：

1）管理粗放，实行能耗总量控制，只是分析同比变化，控制指标没有针对不同系统的合理需求的精确论证。

2）缺乏对每一个油气集输单元能耗动态分析管理制度及办法。

3）油气集输各级管理人员、操作人员缺乏技术管理、精细管理能耗意识、参数控制不精细。

4）能耗计量手段不完善，不能实现独立计量，能耗设备低于高效区的多。

2 能耗管理要素分析

在原油处理生产过程中，能量消耗主要是动力消耗、热力消耗和油气蒸发损耗。联合站的油气蒸发损耗量较小且分散，不具备回收条件，但给环境造成一定的污染。

2.1 脱水原油含水率对系统能耗的影响

油气水分离过程以热力为主，温度直接影响脱水质量。

由于水的比热是原油比热的二倍,加热脱水原油时,在温升相同的情况下,原油含水率越高,热能损耗越大,有效负荷越小;在处理纯原油量相同的情况下,脱水原油含水率增加导致被加热原油的流量增加,而且增加的热负荷主要用于加热污水,导致系统能耗的增加、热能的有效利用率降低。

2.2 原油处理能量转换设备的能量消耗

集输过程使用的能耗设备主要是机泵与加热炉。在减少能耗设备能量损失的技术措施中，首先条件是选用高效设备。但是油田开发地下状况很复杂，开发规模不可能确定的很精确，而且集输系统运行负荷的波动也比较大，若要求设备完全在高效区运行，就不能保证系统应急运行。因为，只有系统的运行负荷与设备高效运行条件相匹配才是合理的。集输系统的负荷与油井产液有关，并非完全可以人为控制。所以，单纯地追求设备在高效区运行，不考虑系统实际工况，尽管在技术上集输能耗设备在高效区运行，能量转换过程的损失比较小，但是设备在高效区运行所获得的节能效益弥补不了因不合理运行所消耗的无功能耗损失。

2.2.1 机泵

联合站原油处理系统中储运过程以外输油泵、稳前稳后泵为主。在储运过程是以动力为主、热力为动力服务，是油田产品的移送过程；稳前稳后泵随来液量的变化而泵的频率呈现不稳定。因此在能耗管理上，稳前稳后泵应以提高系统进液平稳度和降低进液含水率为主，能耗指标动态管理，降低单耗。原油外输油泵应以控制外输原油的温度，降低原油的黏度为主，降低原油外输时的能耗。

2.2.2 加热炉

联合站的热能利用率主要取决于系统的热损失，系统的热损失越大，热能利用率越低。加热炉系统的效率越高，加热炉的热损失越小，提供给加热介质的热能越多，联合站的热能利用率就越高。通过对加热炉进行工艺改造，提高加热炉的效率，对提高联合站的热能利用率有很大影响。

通过对老爷庙联合站系统的用能状况分析，可以得到如下结论：

加热炉热负荷都随季节的变化而变化，加热炉的热损失有：气体不完全燃烧热损失、排烟热损失、加热炉散热损失。

联合站目前使用的加热炉燃烧器都是高效节能燃烧器，并逐步实施自动控制。因此在化学能向热能转化上，损失较小。加热炉的散热损失在炉体表面积和保温材料不变的情况下，散热总量基本不变，不随负荷变化而变化，因此加热炉不宜在低负荷下运行，负荷低相对有效负荷所占比例低。

排烟损失主要受排烟温度和空气过剩系数影响。而这二项参数在现场操作中不具备监测条件更难以控制。因此，在加热炉的运行能耗控制中应完善技术手段。原油处理生产用加热炉的燃料为天然气燃料，现场管理只监测加热炉的加热单耗（即每平方液体每千瓦时耗气量）来衡量加热炉能耗状况。

预脱水器的分水效率、加热炉效率和站内设备的保温是影响处理系统能耗的主要环节，其次是输油泵的泵效。提高加热炉效率无论是从提高站原油处理效率，还是从降低能耗角度，都具有正效应。

3 能耗技术管理措施

3.1 对空冷器流程进行改造，焊接一条管线，使原稳塔出来的气体，可以同时进入空冷器的原稳和天然气部分，增加了空冷器的使用效率，降低了运行频率，从而降低了耗电量见图1。

3.2 对稳后泵的水冷流程进行了改造，使给泵冷却形式发生了变化，从循环水变成自来水直接冷却。同时，冷却塔和循环泵也停止运行，减少了不必要的能耗见图2。

3.3 对站内的保温进行了更换和填补，减低了热损耗。

3.4 编制站原油处理系统各个部分的热力参数控制标准，对于每个单元都有准确定量，方便执行和监督。同时严格执行控制标准的力度，无论是回油温度、加热炉出口温度还是输油温度，都必须做到准确平稳。同时，加强化验班组的管理，确保各个环节的含水率的准确性，对不同状况都进行精确确定。

3.5 加强岗位员工节能意识的培养和业务素质的提高。通过及时对岗位员工进行新型能耗设备的操作培训，使之熟练掌握操作方法，才能确保设备的高效运行。

3.6 在站内建立能耗的动态评价机制，及时分析能耗变化趋势，对能耗指标变差的系统，及时制定应对方案，采取措施，优化系统运行。

4 整改效果

2010年全年老爷庙联合站电耗。3月份经过稳后泵的改造以后，随后的3个月用电量和电损耗逐月降低，到了7月份投用2台稳定器压缩机以后，用电量相对4、5、6月有所提高，直到10月份空冷器的改造后在电耗上又有了明显减低，但由于进入冬季，采暖炉的投入使用，致使电耗有所上升。总的来说，经过不断的优化，老爷庙的原油处理系统能耗有了明显降低见图3。

5 下步打算

根据上述的对老爷庙联合站能耗情况的分析，下一步打算从以下三方面进行深入研究：

1）导热油的热能利用率不足，原稳需要的导热油的热量仅占10%~20%之间，对提高导热油的热能利用率方面进行研究。

2）加强对高能耗建立节能设施的维护保养制度，精心维护和充分利用节能设施。加强对变频器、自动控制设备的管理。加热炉由于其连续运行，控制环节多，如果不实施定期维护，长期运行后必然故障率升高，节能效果变差。

3）高能耗设备的监测力度和实时性不足，加强设备的监测力度。能耗设备的运行状况直接影响能耗的有效利用率。目前监测周期不能满足精细管理的要求，不能实现在实际应用中对各种节能设备进行对比、评价。必须增加运行效率测试频次。同时增强基层管理单位的测试能力，以便及时发现问题，及时整改。

6 结论

集输系统的能耗管理一个系统的工程，通过技术分析，采取技术手段来指导原油处理系统能耗的管理是发展的必然方向。集输系统能耗的管理应随着新技术的发展不断创新和完善，使油气集输的能耗管理不断走上规范化、精细化和科学化的轨道。

10.3969/j.issn.2095-1493.2012.05.017

赵辉，2007年毕业于俄罗斯人民友谊大学，现在冀东油田油气集输公司，从事油气储运管理工作，E-mail：feiyunxin123@163.com，地址：河北唐山市唐海悬冀东油田油气集输公司老爷庙联合站，063200。

2012-01-18）