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        集油系統(tǒng)耗氣分析及治理

        2017-02-05 07:13:01馬海濤仇立錦大慶油田有限責(zé)任公司第八采油廠
        石油石化節(jié)能 2017年12期
        關(guān)鍵詞:煙氣系統(tǒng)

        馬海濤 仇立錦(大慶油田有限責(zé)任公司第八采油廠)

        油氣集輸環(huán)節(jié)中,集油部分能耗約占集輸系統(tǒng)總能耗的60%~80%,所以設(shè)法降低集油能耗是集輸流程節(jié)能的關(guān)鍵。而在集油流程能耗中,主要是熱能消耗,約占90%~97%。集油系統(tǒng)既是油田生產(chǎn)用能的重點(diǎn),也是油田節(jié)能的主要對(duì)象。有必要對(duì)轉(zhuǎn)油站所轄集油系統(tǒng)進(jìn)行能耗測(cè)試,評(píng)價(jià)其用能狀況,找出造成系統(tǒng)效率低、能耗高的主要因素,進(jìn)而提出合理的節(jié)能改造措施,達(dá)到節(jié)能降耗的目的。主要從站內(nèi)和站外系統(tǒng)兩大節(jié)點(diǎn)分析[1-3]。

        1 集油系統(tǒng)能耗分析

        1.1 站內(nèi)加熱爐

        某采油廠隨著開(kāi)發(fā)規(guī)模的擴(kuò)大,地面系統(tǒng)運(yùn)行15年以上的加熱爐44臺(tái),運(yùn)行10年以上的79臺(tái),占34.2%。根據(jù)對(duì)加熱爐現(xiàn)狀的調(diào)查,主要存在以下問(wèn)題:加熱爐煙火管腐蝕、結(jié)垢嚴(yán)重,導(dǎo)致燒損現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生,存在安全隱患;空氣系數(shù)不合理,排煙溫度高,熱效率低。

        監(jiān)測(cè)加熱爐41臺(tái),平均運(yùn)行負(fù)荷率62.37%,平均運(yùn)行效率80.79%,平均空氣系數(shù)1.62,平均排煙溫度178℃。熱效率合格率75.61%,排煙溫度合格率73.17%,空氣系數(shù)合格率88.49%,爐體外表溫度合格率100%,綜合合格率僅58.54%。加熱爐熱負(fù)荷率是加熱爐運(yùn)行效果的重要因素之一,通過(guò)對(duì)不同負(fù)荷下熱效率情況的分析得出:熱效率隨著負(fù)荷率的增加而逐步提高。當(dāng)負(fù)荷率大于30%時(shí),熱效率提高明顯,繼續(xù)增大時(shí),提高幅度增加平緩(圖1)。

        圖1 加熱爐不同負(fù)荷率下熱效率

        1.2 站外管網(wǎng)

        站外系統(tǒng)低效運(yùn)行。隨著開(kāi)發(fā)時(shí)間延長(zhǎng),關(guān)井多,集油環(huán)管徑大,熱力條件差,摻水量偏大,2口井以下集油環(huán)223個(gè),占在用環(huán)20.8%,每年多耗氣 480×104m3。

        管道腐蝕穿孔嚴(yán)重。統(tǒng)計(jì)近2年管道穿孔情況,2015年1494次,2016年1733次,管道穿孔數(shù)呈逐年上升趨勢(shì)。由于防腐保溫層破損問(wèn)題日益突出,熱力損失增加,每年多耗氣120×104m3。

        2 治理對(duì)策及效果預(yù)測(cè)

        2.1 站內(nèi)部分

        2.1.1 應(yīng)用加熱爐涂膜技術(shù)

        圖2 現(xiàn)場(chǎng)涂敷

        加熱爐主要存在以下問(wèn)題:使用時(shí)間較長(zhǎng),熱效率低;煙火管腐蝕、結(jié)垢嚴(yán)重,導(dǎo)致燒損現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生,存在安全隱患[4]。為了提高加熱爐效率,減緩火管腐蝕、煙垢水垢生成速度,延長(zhǎng)火管使用壽命,在火管內(nèi)壁采取紅外線涂膜技術(shù)。選用黑度較高和具有高輻射系數(shù)的紅外發(fā)射材料組分,大大提高了復(fù)合材料在高溫下發(fā)射率的穩(wěn)定性和可靠性,增強(qiáng)受熱體的吸收率和發(fā)射率。并且紅外波被涂層反復(fù)多次吸收并轉(zhuǎn)化為內(nèi)能傳遞,自身成為紅外輻射內(nèi)源,增強(qiáng)了受熱面吸收熱量能力[4-7]。

        主要特點(diǎn):耐高溫,用于金屬表面,可耐700~800℃高溫,涂層穩(wěn)定不脫落;耐腐蝕,涂料本身為堿性,燃燒時(shí)產(chǎn)生的硫化物無(wú)法直接依附在火管表面,延長(zhǎng)使用壽命;熱輻射率高,采用固體增黑劑,增加吸收熱效率;黏結(jié)牢固,采用無(wú)機(jī)高分子材料為網(wǎng)格主體,復(fù)配部分有機(jī)高分子材料,形成滲透錨固結(jié)構(gòu)[5]。

        使用方法:涂料由甲料和乙料按1∶1現(xiàn)場(chǎng)配比,采取機(jī)械除垢將火管內(nèi)部灰垢除凈,把配比好的涂料均勻涂刷到火管內(nèi)壁,待自然干燥24h后正常點(diǎn)爐(圖2)。

        在62臺(tái)額定功率為1.5MW的火筒爐和15臺(tái)1.0MW水套爐上應(yīng)用了涂膜技術(shù)。對(duì)比測(cè)試,應(yīng)用前:平均排煙溫度為237.7℃,平均熱效率為77.56%;應(yīng)用后:平均排煙溫度為207.5℃,平均熱效率為82.3%,平均節(jié)氣率為7.31%,年節(jié)氣204.7×104m3。

        2.1.2 應(yīng)用加熱爐煙氣余熱回收技術(shù)

        針對(duì)加熱爐排出的高溫?zé)煔猓诨鸸芪捕税仓脽煔庥酂峄厥展?jié)能裝置,將熱能截留并傳遞給管壁,強(qiáng)化熱傳導(dǎo),提高熱效率。

        技術(shù)原理:由耐熱金屬絲編織而成的彈性多孔體,將常用的彈性金屬絲螺旋立體疊加起來(lái),形成聚能換熱巢,用于強(qiáng)化火管中氣流的傳熱性能[4]。

        主要特點(diǎn):換熱巢表面積大,能有效增大火管中氣體的傳熱面積,同時(shí)空隙率較高,對(duì)煙氣阻力不大,能強(qiáng)化煙氣的換熱性能;由于換熱巢對(duì)氣流的擾動(dòng)作用,氣體對(duì)流換熱效果有一定程度的提高;具有很高的導(dǎo)熱性能,在吸收煙氣熱量后能迅速將熱量傳遞給管壁[6]。

        在5臺(tái)額定功率為2.5MW的火筒爐上應(yīng)用了此技術(shù)。對(duì)比測(cè)試,應(yīng)用前:平均過(guò)??諝庀禂?shù)為1.93,平均排煙溫度為198.5℃,平均熱效率為78.15%;應(yīng)用后:平均過(guò)剩空氣系數(shù)為1.74,平均排煙溫度為180.5℃,平均熱效率為82.16%,平均節(jié)氣率為5.60%,年節(jié)氣13.7×104m3。

        2.1.3 加熱爐更新改造

        針對(duì)加熱爐盤管、煙火管損壞等問(wèn)題,近2年利用資金專項(xiàng)治理。共更換煙火管11套、盤管12套、燃燒器5套,重做爐體保溫3臺(tái),提高了加熱爐燃燒效率,年可節(jié)氣79.2×104m3。

        2.2 站外部分

        2.2.1 長(zhǎng)期關(guān)井治理

        2016年長(zhǎng)期關(guān)井治理56口,油井就近掛接進(jìn)已建集油閥組間,在開(kāi)發(fā)方案明確情況下,整合低效集油環(huán)9個(gè)?;謴?fù)開(kāi)井進(jìn)入后,集油環(huán)轄井?dāng)?shù)由原來(lái)低于2口增加到3口以上,優(yōu)化集油環(huán)走向,縮短集油半徑,提高了集油效率,年可節(jié)氣19.5×104m3。

        2.2.2 管網(wǎng)改造

        隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng),管道腐蝕老化嚴(yán)重,防腐層破損問(wèn)題日益突出,影響地面系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行。根據(jù)區(qū)塊油藏特點(diǎn),對(duì)集油系統(tǒng)流程、參數(shù)、管網(wǎng)實(shí)施優(yōu)化簡(jiǎn)化,從而達(dá)到降低摻水溫度及摻水量。2015—2016年共更新集油管道50.65km,通過(guò)對(duì)管道采用絕熱性能好的材料進(jìn)行保溫,并做好防水,減少了集輸系統(tǒng)熱能損耗,年可節(jié)氣58.4×104m3。

        2.3 優(yōu)化生產(chǎn)運(yùn)行管理

        加強(qiáng)降溫集輸管理,編制了集輸系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行方案,根據(jù)各區(qū)塊原油凝固點(diǎn)及集油環(huán)的特點(diǎn),本著“一站一策”的原則,制定以轉(zhuǎn)油站為單元的個(gè)性化控制標(biāo)準(zhǔn)。集油環(huán)進(jìn)站溫度控制不超過(guò)原油凝固點(diǎn),季節(jié)性停運(yùn)加熱爐、摻水泵、電加熱器等用能設(shè)備。做到指標(biāo)細(xì)化、量化分解到基層單位和班組,明確責(zé)任,完善考核體系[8]。通過(guò)小隊(duì)日常巡查、礦夜班抽查和廠月度集中檢查三結(jié)合,獎(jiǎng)優(yōu)罰劣,嚴(yán)格控制高溫環(huán)。降溫集輸35座站,季節(jié)停運(yùn)加熱爐104臺(tái),降溫集輸方案符合率超過(guò)90%,實(shí)施措施后年節(jié)氣95.2×104m3。

        通過(guò)對(duì)站外集油系統(tǒng)及站內(nèi)加熱爐進(jìn)行能量平衡測(cè)試和高耗點(diǎn)的分析,確定造成系統(tǒng)效率低、能耗高的主要影響因素,提出并實(shí)施了合理的節(jié)能技術(shù)改造與管理措施。同期對(duì)比,噸液耗氣下降了0.98m3,節(jié)氣470.7×104m3,節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用546萬(wàn)元(表1)。

        表1 能耗治理措施及效果

        3 結(jié)論

        對(duì)于低效運(yùn)行的站外系統(tǒng),在開(kāi)發(fā)方案明確情況下,可通過(guò)長(zhǎng)期關(guān)井治理、管網(wǎng)改造等措施,優(yōu)化集油環(huán)走向,縮短集油半徑,減少系統(tǒng)熱能損耗,提高集油效率。對(duì)于低效運(yùn)行的站內(nèi)加熱爐,可應(yīng)用涂膜、煙氣余熱回收等節(jié)能技術(shù)及更新改造等措施,提高了燃燒效率。加強(qiáng)優(yōu)化運(yùn)行管理,做好站內(nèi)外系統(tǒng)溫度調(diào)控,合理運(yùn)行耗能設(shè)備是控制能耗的有效措施。

        [1]何毅,王春輝,郭剛,等.長(zhǎng)慶油田油氣集輸與處理系統(tǒng)節(jié)能降耗研究[J].石油規(guī)劃設(shè)計(jì),2012,23(1):48-50.

        [2]劉杰.集油站能耗分析與應(yīng)用研究[D].北京:中國(guó)石油大學(xué),2010.

        [3]張意.油氣儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中加熱爐的節(jié)能技術(shù)及進(jìn)展[J].石油石化節(jié)能,2017,7(1):14-17.

        [4]艾國(guó).煉油廠加熱爐煙氣余熱的深度回收[J].石油化工設(shè)備技術(shù),2017,38(1):38-42.

        [5]王東,張洪江,白曉彤,等.油田用加熱爐節(jié)能評(píng)價(jià)指標(biāo)限值研究[J].石油石化節(jié)能,2015,5(12):1-4.

        [6]陳宣才,劉立林,米治宇,等.回收柴油和煙氣余熱降低加熱爐燃料消耗[J].化工進(jìn)展,2009,28(增刊 1):349-352.

        [7]聶懷勇.加熱爐節(jié)能潛力分析[J].石油石化節(jié)能,2012,2(6):23-24.

        [8]劉萬(wàn)豐.油氣集輸系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行方案優(yōu)化方法[J].油氣田地面工程,2010,29(2):32-33.

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