陆上终端的节能设计

中海油研究总院大庆油田设计院

陆上终端的节能设计

宁淑芬1李建平2徐敏航11中海油研究总院2大庆油田设计院

海上油气田陆上终端是中海油的耗能大户，终端节能工作面临着一系列的难题。节能、低碳、标准化将是未来陆上终端发展趋势。针对终端节能领域，从工艺设计到设备选型实现节能方式的标准化，是降低陆上终端能耗，实现高效终端的重要方式之一；针对生产区和生活区供热系统、采光照明系统及建筑围护结构系统进行了一系列节能设计。

陆上终端；节能设计；措施；设备选型

海上油气田陆上终端是中海油的耗能大户，终端节能工作面临着一系列的难题。节能、低碳、标准化将是未来陆上终端发展趋势。针对终端节能领域，从工艺设计到设备选型实现节能方式的标准化，是降低陆上终端能耗，实现高效终端的重要方式之一；针对生产区和生活区供热系统、采光照明系统及建筑围护结构系统进行了一系列节能设计。

1 工艺及设备选型的节能设计

针对终端节能领域，从工艺设计到设备选型实现节能方式的标准化，是降低陆上终端能耗，实现高效终端的重要方式之一。

（1）轻烃回收。目前中海油轻烃回收装置绝大部分新建终端多采用膨胀机+DHX工艺，可合理利用能量、提高装置C3+收率。DHX工艺的关键是轻组分分馏塔采用吸收汽化制冷，吸收剂为来自脱乙烷塔塔顶气C1和C2的低温凝液，吸收质为膨胀机出口气中C3+组分。脱乙烷塔顶气先经过与重接触塔顶低温气体换冷，将气体中绝大部分C3吸收冷凝下来，再进入重接触塔顶部与膨胀机出口低温气体在塔内逆流接触，同时进行传质传热，通过换热闪蒸出凝液中大量C1、C2等轻组分。由于凝液中C1、C2等轻组分的汽化制冷，因此重接触塔塔顶气相及塔底液相温度均比进料温度低，不仅回收了脱乙烷塔塔顶气中绝大部分C3组分，同时也增加了膨胀机出口气中C3冷凝量，既降低了脱乙烷塔的气相负荷，又提高了装置C3收率，目前大部分新建终端C3+收率都可以达到98%以上。

（2）冷换设备。冷箱是制冷系统的主要设备，目前国内冷箱生产厂家技术水平可以满足要求。天然气制冷装置比较典型的冷换设备是板翅式换热器，该设备采用铝制材质，可实现纯逆流换热。该装置具有体积小、重量轻、换热面积大、对介质的适应性强、换热温差小等优点。高效板翅式换热器传热效率高，在轻烃回收装置中通过高效板翅式换热器可充分回收低温干气的冷量，减少装置的冷量损失。

（3）塔器。在天然气处理终端中，重接触塔、脱乙烷塔、脱丙烷塔、脱丁烷塔多采用填料塔。填料塔具有整体性强、耐腐蚀、操作弹性大等优点。为保证进料分布均匀，填料塔进料口一般都采用了进液分布管，在分布管下方设置了槽盘式气液分布器，可使液体均布整个塔径以提高传质效果，气体通过槽盘的气体流道上升，可避免沟流、壁流现象，提高填料传质效率。

（4）变频。陆上终端中主要机泵、闪蒸气压缩机、膨胀压缩机、空冷器风机等采用变频控制。变频技术就是通过改变用电设备的供电频率，控制设备输出功率，从而达到节约能源的目的。

（5）废热回收。国内余热节能锅炉的设计和开发已经逐渐成熟，随着社会的发展，余热锅炉得到客户的普遍认可。以某终端为例，燃气轮机做功后排放的烟气仍具有比较高的温度，约为500℃以上，回收这部分烟气的热能，可以提高整个终端的热效率，也可以供应脱碳装置。

（6）其他。陆上终端工艺节能措施还有：①充分优化换冷流程，梯级利用天然气及凝液的冷量，降低能耗；②闪蒸气的充分利用，可减少事故或生产时天然气放空量，事故状态下可立即关断进出站紧急切断阀，有效减少天然气的放空；③提高自控水平，减少工艺过程能耗；④采用高效绝热材料进行保温、保冷，减少设备、管道的能量损失，节约能源；⑤尽量采用空冷器，降低装置冷却水用量；⑥热媒炉采用全自动比例调节燃烧器，燃烧效率＞99%，合理配风，在满足燃烧效率前提下降低过量空气系数，使燃烧达到最佳风气比，实现热媒炉高效的运行。

2 供热系统及空调系统的节能设计

2.1供热系统

（1）锅炉选型。陆上终端的节能要依据不同气候区采取不同的措施。在寒冷地区，以供热系统为主；而在夏热冬冷地区和夏热冬暖地区则要以空调系统为主。如果终端没有集中供热，则要采取锅炉供热。锅炉选型为燃煤锅炉和燃气锅炉两种，燃煤锅炉要根据燃料的种类不同而选用不同炉型，且锅炉的容量要适当，一般要根据其负担的计算热负荷，并考虑管网输送损耗热量以及管网不平衡等热损失，综合考虑锅炉的装机容量。对于陆上终端，可以利用其自身优势，使用燃气锅炉。燃气锅炉相对于燃煤锅炉有以下优点：节约用地；节约燃煤锅炉的除尘、除渣等的辅助用水；燃气锅炉辅助设备少、功率低，所以耗电低，节约成本；噪音低、污染小。因此，从节能环保的角度，陆上终端选择燃气锅炉应该是行之有效的，也能提高锅炉的热效率。

（2）降低供热管网热损失设计措施。降低供热管网的热损失措施要通过增加外网保温层的厚度，提高绝热材料的质量来实现，一般保温材料选用岩棉或矿棉管壳、玻璃棉管壳、聚氨酯硬质泡沫保温等。供热节能措施还需要通过供热管网水力平衡来实现，这需要安装一种既具有良好的流量调节性能，又能够定量地显示出环路流量的一种平衡阀。平衡阀清晰、准确的阀门开度指示，为系统准确控制流量创造了有利条件，也是供热节能措施的重要手段。

2.2 空调系统

陆上终端的空调系统节能措施要依据空调系统的种类不同而采取不同措施。用于终端的空调系统可分为集中式和分散式两种。空调节能主要涉及空调设备技术、安装运行技术及建筑物热工状态等一系列技术因素。目前现代化办公广泛应用的空调方式是新风机组加末端风机盘管机组，这种空调的最大特点是灵活性大，可根据不同朝向房间就地控制，不使用空调的房间可以关闭。分散式空调只有正确选用空调的容量大小和合理地布置安装以及合理地使用，才能真正做到降本节能。

3 采光与照明的节能设计

（1）采光节能。充分利用天然光照明，是对自然资源的最有效利用，是建筑节能的重要方面。因而在陆上终端的生产建筑和生活建筑中，选择合理的采光方式，满足采光系数要求。在采光质量上，为了减少眩光，作业区应减少和避免直射阳光；工作人员的视觉背景不宜为窗口；降低窗亮度和减少天空视域等。采光方法要注意光的方向性，避免对作业面产生遮挡和不利的阴影。对于需要识别颜色的场所，尽量采用不改变天然光光色的材料。

（2）照明节能。照明在陆上终端的能耗中，所占比例也是很大的，因而有着很大的节能潜力。照明方式分为一般照明、局部照明和混合照明等。所以选择合理的照明方式，对改善照明质量，提高经济效益和节约能源等都有很重要的作用。根据照明的实际情况，合理选择照明的控制方式，可采取分区控制，增加开关点和节电开关，如定时开关、调光开关等，能够灵活掌握分区灯光的开关，做到节电控制和照明智能控制。

4 围护结构的节能设计

（1）墙体节能设计措施。采暖耗热量主要是通过围护结构的传热量构成，所以改善墙体的传热耗热将明显提高建筑的节能效果。墙体保温类型主要有单一材料保温墙体、单设保温层复合保温墙体。外墙外保温不仅适用于新建工程，同样适用于旧楼的节能改造，也是墙体节能设计的主要措施。

（2）屋顶节能设计措施。屋顶作为围护结构的组成部分，主要的节能措施是外保温和隔热，为了提高屋面保温效果，屋面保温多数为外保温构造。目前常用的屋面保温材料有胶粉EPS颗粒、硬质聚氨酯泡沫塑料、聚苯乙烯泡沫塑料等。而屋顶隔热的节能措施主要是采用减小当量温度、通风隔热屋顶、蓄水隔热屋顶、种植隔热屋顶等来实现。

（3）门窗节能设计措施。门窗的节能依据部位不同，节能设计措施也不同。门窗具有满足防盗、视觉、采光、通风、日照的功能，作为围护结构的组成部分，它的保温隔热性能指标，同样是节能的主要措施。在不同地域、不同气候条件下，不同的使用功能对门窗的要求是有差别的：控制各朝向的窗墙面积比；采取措施降低窗的传热能耗。

（4）地面节能设计措施。地面的节能分为周边地面和非周边地面两部分。周边地面采取的保温措施是：在室内地坪以下垂直墙面外侧加50～70mm聚苯板，以及从外墙内侧算起2.0m范围内的地面下部加铺70mm聚苯板，比较好的材料是挤塑聚苯板，它具有一定的抗压强度、吸湿性较小的优点。另外夏热冬冷地区和夏热冬暖地区的底层地面，除保温外，还要有必要的防潮技术措施，减少由于湿空气产生的地面结露现象。

（栏目主持 张秀丽）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.1.014