节能措施在浅冷装置中的应用

李明志（大庆油田有限责任公司天然气分公司）



节能措施在浅冷装置中的应用

李明志（大庆油田有限责任公司天然气分公司）

摘要：浅冷装置在生产过程中伴随着大量的能源消耗，随着装置运行时间的延长，设备设施逐渐老化，能源利用效率也逐步降低。为了提高能源利用率，从优化流程的角度出发，通过采取增设表面蒸发式空冷器，改造工艺系统中压降较大的部位等措施，达到节能降耗的目的，实现年节电94×104kWh。

关键词：浅冷装置；能源利用率；节能改造

随着油田油气产量的战略性下调，加之油价的持续走低，企业的利润空间进一步减少。在降本增效的过程中，通过采取技术改造等手段来降低能源消耗是切实可行的办法。围绕浅冷装置对工艺系统进行优化调整和技术改造，实现节能降耗。

1　工艺系统现状

喇二浅冷装置主要采用先增压后冷却的加工工艺。天然气压缩机2段出口高温气体（120℃）采用干式空冷器和循环水冷器进行降温处理。随着装置运行时间的延长，干式空冷器内部结垢加重，外部翅片管束脏物堵塞难于清理等问题逐步凸显，夏季空冷出口温度偏高，最高超过60℃；由于水冷器结垢导致换热效果降低，通过大量补充温度较低的新鲜水来保证制冷温度。

经实际测量，装置中多个部位存在压降过大的问题，其中，压缩机2段出口至机后空冷器管段降压为41 kPa，乙二醇喷注点前后压降为35 kPa，丙烷蒸发器入出口压降为30 kPa。在一定程度上制约了装置的处理能力，在产量相同的情况下，导致装置及压缩机组的能源消耗量增加，装置运行的经济性下降。

综上所述，喇二浅冷装置工艺系统在用能过程中存在着较为突出的问题，有必要开展节能技术研究，采取针对性改造措施，降低能源消耗，提高装置运行效益。

2　节能措施的研究和应用

针对喇二浅冷装置机后冷却器冷却效果不理想，以及工艺系统多处存在压降过大等问题，分别开展节能技术研究，对装置进行相应技术改造。

2.1增设表面蒸发式空冷器

直接蒸发冷却可用于改善风冷冷水机组性能，由于其具有结构紧凑、系统简单、节水等优势，得到了越来越多的应用[1]。用直接蒸发冷却风冷冷凝器，从而降低冷凝温度，提高制冷量，降低耗电量，是一种提高风冷冷水机组性能的有效途径[2]。在装置中增设1台表面蒸发式空冷器，采取单独或与原空冷器联合的方式运行，可以提高冷却效率，降低能源消耗。

2.1.1工艺流程改造

喇二浅冷装置天然气增压单元的主要工艺流程为：天然气经压缩机增压，然后分别进入机后空冷器、机后水冷器，再进入1级三相分离器进行常温分离，增设的表面蒸发式空冷器从工艺上与原空冷器并联连接。

改造流程见图1，图中实线部分为装置原有管线和设备，虚线部分为后改造和增加的管线设备。

图1　冷却器改造流程示意图

新增设的表面蒸发式空冷器可以跨过原空气冷却器和水冷却器单独运行，也可以与原水冷却器串联运行，根据季节变化灵活切换流程，主要有以下几种运行方式：冬季，表面蒸发式空冷器单独运行，停运软化水喷淋；春、秋两季，表面蒸发式空冷器单独运行，启运软化水喷淋；夏季，表面蒸发式空冷器运行，启运软化水喷淋，机后水冷却器运行。

2.1.2改造前后效果分析

改造前后的运行数据来自9月10日—11日生产指挥系统实时数据以及岗位运行报表。装置的设计工况是80×104m3/d，考核工况为（90±2）× 104m3/d。同期环境温度分别是15~26℃、16~26℃。

表1　冷却器改造前后工艺参数及能耗对比

改造前后机后空冷器及水冷器出口天然气温度变化趋势见图2。图5改造

图2　冷却器改造前后天然气温度变化对比

表2　冷却器改造前后天然气温度变化对比

从表1、表2和图2可以看出，改造后的表面蒸发式空冷器补水量与原水冷器耗水量基本相当（900 kg/h左右）。在环境温度、处理气量相同的情况下，改造后的机后空冷温度由43.3℃降低到28.9℃，比改造前降低了14.4℃，并比改造前水冷器出口温度还要低0.5℃；改造前，夏季，机后空冷温度高达60.1℃，水冷器出口温度达到39.9℃，运行3台11 kW风机进行冷却，冷却104m3气耗电为8.8 kWh；改造后机后天然气温度为28.9℃，由6台3 kW冷却器风机和1台5.5 kW水泵进行冷却，冷却104m3气耗电为6.3 kWh，比改造前冷却104m3气耗电减少28%。在提高装置轻烃收率的同时，进一步降低了电量消耗。

2.2改造工艺系统压降较大的部位

更换压降较大的管线设备，提高能源利用效率，在装置产量相同的情况下节约压缩机组耗电量。

2.2.1改造压缩机2段出口管线

在装置原有的工艺流程中，压缩机2段出口为DN250管线，天然气先分2路，汇合后进入机后空冷器。其中:1路为带有DN100调节阀的直通管线；另1路为进入轻烃闪蒸罐的DN100管线，为闪蒸轻烃提供热源。在装置运行中，2路管线压力均存在一定程度的节流损耗。考虑当前闪蒸轻烃的热源可以用具有节能效果的烃气换热器取代，可将压缩机2级出口到机后空冷器之间的管线进行改造，按照优化的最短路由直接相连，全部采用DN250的管线。改造流程见图3，图中实线部分为装置原有管线和设备，虚线部分为后改造和增加的管线设备。

图3　压缩机2段出口管线改造示意图

改造后，消除了管线缩径和调节阀调节产生的压降，直接连接的优化路由使管线比原来缩短32 m，进一步减少了压降。经实际测算，该部位改造后压降减少35 kPa。

2.2.2更换乙二醇混合器填料

装置运行中乙二醇混合器正常的压降应在10 kPa左右，喇二浅冷装置的乙二醇混合器前后压降多数时超过20 kPa，最高达到35 kPa。主要原因是混合器填料结构复杂，易于堵塞，不便清洗。利用装置检修期，通过对波纹板式填料进行重新改造调整和装填，有效解决了压降过大问题。目前，运行中的压降在8 kPa左右，对该部位的改造降低压降27 kPa。

2.2.3改造丙烷蒸发器天然气流程

喇二浅冷丙烷蒸发器于2005年投入运行，原设计采用双管程结构，1组用于天然气制冷，换热面积为206 m2；1组用于吸收油制冷，换热面积为20 m2。目前与之配套的贫油吸收设备设施均已报废拆除，导致20 m2的换热面积处于闲置状态；同时，由于其占用部分蒸发空间，使天然气流经蒸发器时压降进一步增加，利用装置检修期，通过改造，将这部分管程用于冷却天然气。

改造流程见图4，图中虚线部分为后改造增加的管线设备。

图4　丙烷蒸发器天然气流程改造示意图

改造后，不但增加了10%的有效换热面积，同时还降低了蒸发器入出口压降，目前运行压降在24 kPa左右，通过该项改造降低压降6 kPa。

通过对装置3个部位的局部改造，累计降低系统压降68 kPa。经测算，在装置产量相同的情况下，压缩机组年可节电94×104kWh。

3　结论

1）喇二浅冷装置存在机后空冷器冷却效果不良、部分管段和设备压降较大的问题，通过开展针对性的技术改造，达到了节能降耗的目的。

2）在开展降本增效、节能挖潜工作中，要坚持以问题为导向，围绕存在的瓶颈和难点，开展研究和攻关。从专业的角度，大到装置整体、小到单体设备，系统思考，重点突破。

3）增设表面蒸发式空冷器，改造工艺系统中压降较大的部位等措施，可以为同类装置的节能挖潜工作提供一定的借鉴。

参考文献：

[1]张旭，陈沛霖.风冷冷水机组与DEC联用系统性能及应用前景[J].暖通空调，1999，29(6)：71-73．

[2]由世俊，张欢，刘光浩，等．蒸发式空气加湿冷却的性能及其在风冷冷水机组中的应用[J].暖通空调，1999，29(5)：41-43．

（编辑王艳）

吉林油田启动实施“零散气回收”项目

吉林油田公司始终把老油气田稳产、新油田建设视为创效之源、生存之本，认为提质增效是油田持续发展的必由之路。结合零散天然气资源情况和分布特点，综合考虑市场形势和需求，吉林油田积极创新零散气回收工艺，全面实施零散气回收项目。不仅降低投资和成本，而且实现有效节能。2015年上半年，累计回收零散气16 30.1×104m3，完成全年指标的54.3%。

偏远井伴生气资源在油田勘探开发过程中占有较大比例，而以往对伴生气的处理是就地放空，造成了能源的浪费和环境的污染。针对这一实际，吉林油田公司在对不同井分门别类制定不同方案，进行研究探索的基础上，于2013年下半年全面启动实施了“回收零散气”项目。其中，积极采用“带料加工”和购买设备等形式，并利用小型撬装装置体积小、开停灵活、转移方便优势，及时进行天然气处理和加工。

据悉，截至2015年8月，已顺利实施了龙深305压缩站、龙深2压缩站、龙深3天然气处理站、长春采油厂双伊联合站伴生气回收处理站、新立采油厂联合站伴生气脱硫工程等5个项目。该项目作为管道天然气的“延伸”，不仅大大降低了投资和运行成本，减少环境污染，而且能有效节约能源，创造较大经济效益，对吉林油田实现有质量有效益可持续发展具有重要意义。

来源：中国石油网付亚荣供稿

收稿日期2015-12-12

作者简介：李明志，2004年毕业于大庆石油学院，从事生产技术管理工作，E-mail：tlimz@petrochina.com.cn，地址：大庆市让胡路区庆新二村，163155。

DOI:10.3969/j.issn.2095-1493.2016.02.007