试分析联合站原油外输温度的节能优化方法与控制

夏明海 郭俊龙 王莉

摘要：联合站在进行原油外输的过程中，会消耗一定量能源，主要是由热量与摩阻所致，其中原油外输期间，温度是其经济运行的主要参数。为此，需要采取有效措施对原油外输温度进行有效的控制，并在此基础上对其实施全面控制，这在较大程度上是经济运行的关键所在，这就需要对温度实施有效的节能优化。

關键词：联合站;原油外输;温度;节能

前言：油气集输系统是耗能的主要环节，其中该系统是原油生产过程中总耗能的40%左右，消耗的能量是油田节能的重点环节。联合站油气集输系统组成重要环节，耗能组成主要有外输过程耗能、脱水耗能以及污水耗能等，但是该系统具有一定的不稳定性，导致温度发生变化。为此，需要采取有效措施对外输温度进行实时性调节，以此实现对节能的有效控制。

1 油田联合站原油外输现状

目前，我国油田联合站数量较多，尤其集输系统处理的原油主要有重、中、轻质原油等，其耗能各不相同，一般情况下以燃料与电力消耗为主，其中电力消耗主要有污水泵、外输泵以及压缩机等;燃料消耗主要有外输加热炉、脱水加热炉以及稳定加热炉等，其耗能是总耗能的1/3。比如，我国胜利油田孤东四号联合站外输油量为48.86 t/h，燃油消耗量为129 kg/h，电能消耗量为4.47 kw/h，由此可以看出，耗能量对整个集输系统能耗水平有较大影响，具体数据见表1^[1]。

2 联合站原油外输经济温度的目标函数

2.1 联合站原油外输能耗费用的计算

联合站原油外输能耗费用S主要是由燃料费用与动力费用构成，主要表现在以下等式中^[2]：

其中，S：为能源费用;S_R：燃料费用;S_P：动力费用;C_P：原油平均比热容;B_O：燃料油比值;H：摩阻损失;l_R：为加热站间距;：加热炉热效率;：泵机组效率;T_R：原油出站温度;T_Z：输送末端温度;e_y：燃料油价格;e_d：电力价格。

2.2 动力费用的计算

3 联合站原油外输经济温度节能优化的应用实例

以我国胜利油田为例进行研究，胜利油田临盘采油厂四净站外输油量为83.8 m³/h，其中书友管道外径为219 mm，内径为203 mm，站间距为26.8 km，低温为15度。若油温48度的情况下，原油年度为76.2*10^-6m²/s;原油温度在20度的情况下，其密度为898.36 kg/m³;年度指数为0.065;加热炉效率为0.85;泵机组效率为0.71;燃料油价格为每吨为3000元;燃料有热值为42.00 kJ/kg^[3]。

4 联合站原油外输温度的节能控制

4.1 联合站原油外输温度节能控制系统简介

联合站原油外输主要是采用外输加热炉完成加热任务，在此过程中输出的温度与优化计算温度相比相对较高，由此可以看出，实际温度与计算温度之间的差值叫做无功能量，随着无功能量的增加，能源浪费也较严重，为此提出了节能控制系统。其中，定温加热技术能够对加热炉负荷进行有效的调节，以此避免无功能量的产生。热效率自寻优节能控制系统可对加热炉实施优化，并且在此基础上热效率不会降低^[4]。

此系统主要有加热炉本体、出口温度计以及进气管道等，在运行的过程中，物流出口温度计能够对物流出口温度实施有效测量，温度电信号向定温控制器进行传送，定温控制器会对温度实施判断，再输出指令对燃料调节器做一定的指挥工作，以此使温度得到全面控制。在对温度控制的过程中，人效率自寻优仪会接受中心控制器发出的指令，根据指令在一定负荷环境中实施自寻优。首先使用热效率对加热炉进行测量，主要是测量在一定负荷下的热效率，在对其实施有效判断，再向风门发出的相关指令，风门出现一定动作并执行指令，以此完成自寻优控制。

4.2 联合站使用原油外输节能控制系统的效益预测

首先，对加热炉输出温度实施控制，这在较大程度上可使耗能有不同程度的降低，比如额定功率为1750Kw的燃气加热炉，热效率为80%，其加热介质为原油，加热量主要是200 m³/h工艺温度为57.5度，入口温度为45度。在没有使用此系统之前，炉子出口温度为62度，加热炉燃料气耗量为165.8 m³/h，其无功热能消耗的燃气量为47m³/h。其次，该系统能够对加热炉进行优化，优化后可将热效率提升5个百分点，能够有效节约10.4m³/h。

结语：

综上所述，由于联合站外输原油是耗能的主要环节，较为重要的是对耗能实施有效的降低，这是相关技术人员较为关注的问题。为此，需要对温度节能采取有效的优化方法，并对其实施全面控制。此外，应构建的温度目标函数，以此对联合站实施有效计算，能够对外输温度进行有效的控制，以此使外输原油耗能合理、有效降低。

参考文献：

[1]马宏福.喇二联合站优化电场管理降低原油含水率措施研究[J].化学工程与装备，2017（12）：115-116.

[2]王树好，赵昕铭，邹晓燕，等.板桥联合站原油脱水工艺优化研究[J].油气田地面工程，2018（2）：33-37.

[3]秦雷.油田开发后期联合站的节能降耗探讨[J].化工管理，2017（15）：1-2.

[4]张柱，刘斌.油田联合站运行过程中的节能降耗措施优化[J].科学与信息化，2017（16）：187-187.

作者简介：

夏明海，男，1974年12月，汉族，在大港油田采油五厂从事集输工作，联系地址：大港油田第五采油厂