○文/徐曉峰

2013年12月18日，伴隨著原有為原油外輸和摻水提供熱源的4臺燃氣鍋爐停運，河南油田下二門聯(lián)合站污水余熱利用項目，全面建成并投入試生產。該項目預計每年替代天然氣480萬立方米、減排二氧化碳3646噸。

河南油田與新星公司合作的下二門聯(lián)合站污水余熱利用，是中國石化集團公司立項投資的首個油田余熱高效利用項目。該項目的投產，標志著河南油田向打造中國石化系統(tǒng)首個利用地熱資源節(jié)能減排示范基地的目標邁出了堅實的步伐。

廢物利用

時間回溯到上世紀80年代。

1988年，泌陽凹陷下二門油田下5—804井2000米井段，噴出93.3℃的地熱水，日流量1000立方米。雙河區(qū)域泌283井在2965米井段發(fā)生井噴，折算日流量3600立方米，水溫90℃。

南陽凹陷和泌陽凹陷第三系老地層，易于深部熱源向淺部傳遞；而淺部松散的第四系地層，又像棉被一樣覆蓋于斷裂上面，使熱量得以保存。

根據(jù)掌握的地質資料，按照熱儲法計算，南陽凹陷600米～1200米井段40℃～60℃低溫地熱資源，總量相當于0.369億噸標準煤。豐富的低溫熱儲資源，為河南油田利用地熱資源奠定了基礎。

●工人王俊普認真查看低溫熱源循環(huán)泵進口壓力表，及時調整系統(tǒng)運行。

據(jù)了解，河南油田現(xiàn)有9座聯(lián)合站，主要任務為原油處理、集輸及污水處理，年處理污水3044萬噸，平均溫度48℃。聯(lián)合站產生的污水通常是處理合格后直接回注地層，不僅浪費大量熱能，而且不利于節(jié)能減排。

同時，河南油田基地生活點由11個供熱站、27臺燃煤鍋爐、2臺燃氣鍋爐，分區(qū)分片進行冬季集中供暖，供暖面積達320萬平方米。由于供暖鍋爐與遠端用戶距離遠，不僅熱損失大，且循環(huán)水損失現(xiàn)象非常嚴重，每天供熱水15萬噸，年補水達50萬噸，年耗煤超過9萬噸，年耗電800萬千瓦時。

河南油田下二門聯(lián)合站污水量大、溫度高，且水質、溫度比較穩(wěn)定，污水余熱資源豐富。該站原油集輸、摻水加熱的燃氣加熱爐全年用氣量達480萬立方米。據(jù)測算，下二門項目投產后，年運行成本與原來的燃氣加熱系統(tǒng)相比，可節(jié)約300多萬元。

為實現(xiàn)節(jié)能減排發(fā)展戰(zhàn)略，河南油田做出“大力開發(fā)地熱資源，實現(xiàn)油田循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展”的工作部署。2012年5月8日，河南油田與新星石油公司簽訂《地熱資源與油田污水余熱開發(fā)利用戰(zhàn)略合作框架協(xié)議》，正式啟動采油污水余熱利用項目。同年底，上述兩個公司按照BOOT合作模式，簽署了《河南油田下二門聯(lián)合站污水余熱利用合作協(xié)議》。

2013年5月10日，中國石化第一個采油污水余熱利用項目——下二門聯(lián)合站污水余熱利用示范工程開工建設。

只取熱不取水

下二門聯(lián)合站污水余熱利用示范工程提取采油污水中的熱量，加熱外輸原油和摻水，替代原有燃氣鍋爐。

為了綜合利用污水余熱資源，河南油田與新星公司利用高溫水源熱泵技術、換熱技術和蓄能技術，歷時6個月完成熱泵機房、蓄能水罐和換熱器系統(tǒng)等主要單元及配套設施的建設。其中，蓄能式熱泵技術是核心技術。

“水由高處流向低處，熱量從高溫傳向低溫。但水泵可以把水從低處抽到高處，熱泵同樣可以通過介質把熱量從低溫轉移到高溫。正是這個原理，下二門項目選用的高性能熱泵工作時消耗一份電能，就能獲得相當于4.3倍電能的熱量?！表椖肯嚓P負責人說。

據(jù)了解，在電力行業(yè)，供電時間按谷電、峰電、尖峰和平電分段，不同時間段的電價差別也較大。因此，為盡可能降低運行成本，項目在啟動之初就設計采用熱泵系統(tǒng)，在電價相對便宜的平、谷電時段，熱泵機組滿負荷運轉，每天提取11000噸污水中的熱量，用于原油外輸（70噸/天）和摻水加熱（冬季5500噸/天，夏季3000噸/天），替代5臺燃氣加熱鍋爐，同時將多余熱能儲存到蓄能罐中。而在電價處于峰、尖時，再把蓄能罐的熱能釋放出來。

“下二門聯(lián)合站處理后的污水溫度為46℃，經(jīng)過熱泵系統(tǒng)處理后降至36℃，熱泵系統(tǒng)收集污水余熱的熱負荷相當于1.54萬立方米天然氣的鍋爐供熱能力，完全能夠滿足原油集輸和摻水的熱量需要。”新星公司項目負責人說。

另外，整個供熱系統(tǒng)采用閉式熱水循環(huán)設計，回注到地層的污水不會污染油藏，做到“只取熱不取水”，真正實現(xiàn)綠色低碳運行。

地熱發(fā)展?jié)摿薮?/h2>

下二門聯(lián)合站污水余熱利用項目并非一蹴而就。其準備工作可追溯到1993年。那時，河南油田就成立了“河南油田地熱資源評價”項目組，對魏崗地區(qū)的地熱資源開展了初步評價和研究工作。

2000年后，河南油田污水回用鍋爐項目陸續(xù)投用。稠油聯(lián)合站污水深度處理回收利用項目于2008年9月投用，目前每天可回收利用稠油污水3200立方米，每年可減少鍋爐燃料消耗3800噸，節(jié)約清水116萬立方米。王集污水回用工程2013年7月投運后，可年節(jié)省清水95萬立方米、燃料油2800噸、標煤6305噸，節(jié)電16萬千瓦時，減少COD排放76噸、二氧化碳氣體排放1.9萬噸。

經(jīng)過20年發(fā)展，該油田通過地熱資源“深淺結合、階梯利用”，替代傳統(tǒng)的供熱方式，逐步替代燃料鍋爐供暖，達到節(jié)能降耗、低碳減排的目的。

事實上，地熱資源正成為國家鼓勵發(fā)展的新能源之一。地熱能特別是淺層地熱能開發(fā)，已被納入我國“十二五”能源發(fā)展規(guī)劃中。此外，國家能源局、財政部、國土資源部、住房和城鄉(xiāng)建設部2013年聯(lián)合下發(fā)的《關于促進地熱能開發(fā)利用的指導意見》表示，計劃到2015年，全國地熱供暖面積將達到5億平方米，地熱發(fā)電裝機容量達到10萬千瓦，地熱能年利用量達到2000萬噸標準煤；到2020年，地熱能開發(fā)利用量達到5000萬噸標準煤，形成完善的地熱能開發(fā)利用技術和產業(yè)體系。

●通過平、谷時蓄能，峰、尖時放熱，兩個2000立方米的蓄能罐有效地降低運行電費。

目前，僅中國石化上游板塊有污水站250多座，年污水可供熱量達80多萬千瓦時；中游煉化企業(yè)低溫余熱可用于供暖面積達1600多萬平方米，可用于制冷面積達160多萬平方米，可用于發(fā)電30多兆瓦，余熱回收利用潛力巨大。

政策的支持和實現(xiàn)地熱資源的可持續(xù)利用，使地熱開發(fā)示范項目和地熱水回灌等新技術的研究推廣工作正在逐步興起。

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