朱益飛 張純龍 張井龍

（1.勝利油田孤東采油廠；2.大慶油田有限責(zé)任公司天然氣分公司；3.大慶油田有限責(zé)任公司第一采油廠）

采用BOO管理模式推進(jìn)油田污水余熱利用

朱益飛1張純龍2張井龍3

（1.勝利油田孤東采油廠；2.大慶油田有限責(zé)任公司天然氣分公司；3.大慶油田有限責(zé)任公司第一采油廠）

針對油田大量污水余熱沒有充分利用就進(jìn)行回注或外排，造成了余熱資源的浪費(fèi)，以及油田企業(yè)在節(jié)能減排方面存在的資金和技術(shù)不足的難題，提出采用BOO管理模式，即由技術(shù)服務(wù)商負(fù)責(zé)投資建設(shè)運(yùn)營，油田購買熱量，實(shí)現(xiàn)油田污水余熱開發(fā)利用的解決辦法，介紹了污水余熱利用項(xiàng)目開發(fā)上實(shí)施BOO管理模式、熱泵型原油加熱工作原理以及項(xiàng)目應(yīng)用情況。實(shí)踐證明，該管理模式具有創(chuàng)新性、可操作性和實(shí)效性，對推進(jìn)油田污水余熱利用具有良好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

BOO管理模式；油田；污水；余熱利用；節(jié)能減排

引言

油田企業(yè)面對當(dāng)前低油價(jià)以及節(jié)能減排的新形勢和新任務(wù)，積極開展節(jié)能管理創(chuàng)新，實(shí)施企業(yè)節(jié)能技術(shù)改造，解決了油田企業(yè)在節(jié)能減排方面存在的資金和技術(shù)不足的難題，降低企業(yè)自身投資風(fēng)險(xiǎn)，加快節(jié)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，已成為各油田開發(fā)企業(yè)探索的一項(xiàng)重要研究課題[1]。而目前勝利油田有大量的40～70℃污水余熱沒有充分利用就進(jìn)行回注或外排，造成了余熱資源的浪費(fèi)。同時(shí)在采出液處理過程中，又需要大量的熱能以滿足原油生產(chǎn)需要。為此，勝利油田對污水熱利用項(xiàng)目進(jìn)行評價(jià)優(yōu)化，按效益優(yōu)化排序，項(xiàng)目采用BOO模式，即由技術(shù)服務(wù)商負(fù)責(zé)投資建設(shè)運(yùn)營，油田購買熱量，分批實(shí)施10余個(gè)污水余熱利用項(xiàng)目，收到了良好的節(jié)能技術(shù)改造應(yīng)用效果，為油田污水余熱的綜合利用提供了一個(gè)新思路。

2013年以來，勝利油田積極踐行中國石化集團(tuán)公司“綠色低碳”戰(zhàn)略，在油田污水余熱資源開發(fā)利用上確定了“一年高點(diǎn)起步，兩年見成效，三年上規(guī)模，四年成產(chǎn)業(yè)，五年創(chuàng)品牌”的發(fā)展思路，不斷加強(qiáng)污水余熱利用技術(shù)研究，初步形成了適用于油田污水水質(zhì)的熱泵、換熱及工藝流程優(yōu)化配套技術(shù)[2]。在項(xiàng)目開發(fā)上實(shí)施了BOO模式，“花錢買服務(wù)”降低了投資、運(yùn)營風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益雙豐收。

1 BOO管理模式

BOO管理模式是為某一基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目的建設(shè)、擁有（所有）、經(jīng)營。在這一模式中項(xiàng)目公司實(shí)際上成為建設(shè)、經(jīng)營某個(gè)特定基礎(chǔ)設(shè)施而不轉(zhuǎn)讓項(xiàng)目設(shè)施財(cái)產(chǎn)權(quán)的純粹的私人公司。其在項(xiàng)目財(cái)產(chǎn)所有權(quán)上與一般私人公司相同，但在經(jīng)營權(quán)取得、經(jīng)營方式上與BOT模式有相似之處，即項(xiàng)目主辦人是在獲得政府特許授權(quán)、在事先約定經(jīng)營方式的基礎(chǔ)上，從事基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目投資建設(shè)和經(jīng)營的。例如，近年活躍于香港資本市場的滬杭甬高速公路公司和滬寧高速公路公司對其名下道路設(shè)施就采用了類似BOO的投資經(jīng)營方式。

2 熱泵型原油加熱工作原理

熱泵型原油加熱系統(tǒng)工藝流程如圖1所示，系統(tǒng)由兩級換熱組成，一級換熱為污水直接對原油換熱；二級為熱泵機(jī)組通過污水換熱器將污水作為熱源產(chǎn)生高溫水（軟化水）給原油加熱，從而將原油加熱到所需溫度。其中污水來源于油田聯(lián)合站一次罐排放的70℃左右的高溫污水，原油來源于加熱爐入口進(jìn)油管線，與加熱爐并聯(lián)，系統(tǒng)污水排放至污水站，原油加溫后送至分離器。

圖1 熱泵型原油加熱系統(tǒng)工藝流程

3 項(xiàng)目應(yīng)用情況

3.1 純梁采油廠首站污水余熱代油項(xiàng)目

1）應(yīng)用情況。該項(xiàng)目于2015年12月建成投產(chǎn)，已連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行6個(gè)月。純梁采油廠首站主要擔(dān)負(fù)著純東等8個(gè)區(qū)塊的原油處理和污水處理任務(wù)。站內(nèi)總用熱負(fù)荷5562 kW，設(shè)有鍋爐3臺(tái)、加熱爐6臺(tái)，年消耗原油2350 t，天然氣85.75×104m3。站內(nèi)每天污水處理量1.9×104m3，溫度52～56℃，余熱資源豐富。

該項(xiàng)目采用BOO模式建設(shè)，為確保項(xiàng)目安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行，污水余熱資源開發(fā)項(xiàng)目部和純梁采油廠對技術(shù)方案及關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行了嚴(yán)格審核，最終確定采用“單、雙效吸收式熱泵+能量回收系統(tǒng)”技術(shù)，提取污水余熱替代站內(nèi)原有鍋爐和加熱爐。針對用熱溫度不同，設(shè)計(jì)了單效高溫?zé)岜煤碗p效中溫?zé)岜?套機(jī)組，實(shí)現(xiàn)了能量梯級利用，開創(chuàng)了雙效吸收式熱泵在油田污水余熱利用中的應(yīng)用先例；針對油田污水對設(shè)備腐蝕、結(jié)垢、堵塞問題，設(shè)計(jì)配備了換熱器自動(dòng)清洗裝置。同時(shí)，通過換熱器定距柱的優(yōu)化進(jìn)一步提高了換熱效率。

2）實(shí)施效果。項(xiàng)目實(shí)施后，該站內(nèi)原油加熱、冬季采暖全部由污水余熱系統(tǒng)提供，原加熱爐和鍋爐全部停運(yùn)，年替代原油2350 t，節(jié)約標(biāo)煤3396 t，實(shí)現(xiàn)年減排二氧化碳8591 t，節(jié)約用工9人，創(chuàng)效392萬元，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能、減排、減人、增效。

3.2 石油開發(fā)中心超稠油處理站污水余熱代油項(xiàng)目

1）應(yīng)用情況。該項(xiàng)目于2016年4月建成投產(chǎn)，已連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行2個(gè)月。石油開發(fā)中心超稠油處理站擔(dān)負(fù)著超稠油集中處理和污水處理任務(wù)，每天處理污水600～800 m3，年處理液量58.4×104m3，余熱資源豐富。采用2臺(tái)1750 kW相變加熱爐給稀油升溫和混合液加熱，年消耗原油1500 t。

該項(xiàng)目采用BOO模式建設(shè)，為確保項(xiàng)目安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行，污水余熱資源開發(fā)項(xiàng)目部和石油開發(fā)中心專門組織開展了項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益預(yù)評價(jià)，科學(xué)規(guī)范指導(dǎo)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，確保了項(xiàng)目運(yùn)營質(zhì)量和效益。同時(shí)，積極尋求污水余熱節(jié)能減排和降本增效潛力點(diǎn)，針對超稠油處理站特殊生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，采用“吸收式熱泵+高效換熱”技術(shù)，提取污水余熱，變廢為寶替代站內(nèi)原油加熱爐。

2）實(shí)施效果。該項(xiàng)目工程順利投運(yùn)后，站內(nèi)原稀油加熱爐停運(yùn)，可實(shí)現(xiàn)年替代原油500 t，節(jié)約標(biāo)煤710 t，實(shí)現(xiàn)年減排二氧化碳1500 t，成本節(jié)約率為40%。另外，該稠油站污水提取余熱后溫度降低到60℃左右，緩解了高溫污水對污水處理和注水系統(tǒng)管網(wǎng)設(shè)備的腐蝕問題，降低了系統(tǒng)阻力和管輸壓力，同時(shí)減少了系統(tǒng)能耗和維修維護(hù)費(fèi)用。

3.3 東辛采油廠永一聯(lián)合站污水余熱代氣供熱項(xiàng)目

1）應(yīng)用情況。該項(xiàng)目于2015年12月建成投產(chǎn)，已連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行6個(gè)月。東辛采油廠永一聯(lián)合站擔(dān)負(fù)著永安、新立、鹽家3個(gè)油田的原油處理和污水處理任務(wù)，站內(nèi)設(shè)有4臺(tái)燃?xì)饧訜釥t和1臺(tái)鍋爐，主要為來油、原油外輸加熱和站內(nèi)設(shè)施采暖，年耗天然氣352×104m3，站內(nèi)污水處理量1.45× 104m3/d，溫度40～45℃。

該項(xiàng)目為2015年勝利油田污水余熱利用示范項(xiàng)目。采用BOO模式建設(shè)，利用“換熱+熱泵”技術(shù)，提取污水余熱替代燃?xì)饧訜釥t和鍋爐。該項(xiàng)目由油田污水余熱項(xiàng)目部組織實(shí)施，東辛采油廠推進(jìn)項(xiàng)目實(shí)施。

2）實(shí)施效果。該項(xiàng)目投入運(yùn)行后，站內(nèi)原油加熱、采暖將全部由污水余熱系統(tǒng)提供，原加熱爐和鍋爐全部停運(yùn)。每年可替代天然氣352×104m3，節(jié)約標(biāo)煤1923 t，實(shí)現(xiàn)年減排二氧化碳4865 t，減少崗位用工7人，創(chuàng)效460余萬元。

3.4 現(xiàn)河采油廠郝現(xiàn)聯(lián)合站污水余熱代氣供熱項(xiàng)目

1）應(yīng)用情況。該項(xiàng)目于2015年10月建成投產(chǎn)，已連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行8個(gè)月?，F(xiàn)河采油廠郝現(xiàn)聯(lián)合站日輸油1400 t，每天需要燃燒4300 m3天然氣給原油加熱。即便如此，輸油溫度仍不夠高。郝現(xiàn)聯(lián)合站最理想的原油穩(wěn)定溫度是105℃，既能保證原油穩(wěn)定系統(tǒng)輕烴拔出率，又能確保外輸溫度，實(shí)現(xiàn)效益最大化。單純通過天然氣加熱，加熱爐溫度過低，原油溫度僅能提升至90℃左右，脫水效果也不理想。

該項(xiàng)目采用BOO模式建設(shè)，利用“換熱+熱泵”技術(shù)，提取污水余熱替代燃?xì)饧訜釥t和鍋爐。

2）實(shí)施效果。該項(xiàng)目運(yùn)行后，站內(nèi)原油加熱、采暖將全部由污水余熱系統(tǒng)提供，原加熱爐和鍋爐全部停運(yùn)。污水余熱的這一利用，不但使得天然氣使用量大幅度降低，又將90℃的原油溫度提升至105℃左右。無論冬夏，這樣的溫度既能保證輕烴產(chǎn)量，又能保障原油的儲(chǔ)運(yùn)安全。經(jīng)過計(jì)算，這一改造使得該站日節(jié)約燃?xì)?80 m3。溫度的提高使得該站日增輕烴產(chǎn)量達(dá)10 t，經(jīng)濟(jì)效益顯著。更大的效益是環(huán)保的效益，溫度提高使得原油破乳效果提升，并且該站的污水指標(biāo)明顯向好，水中含油下降到1.2 mg/L，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于油田對該站要求的5 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)計(jì)算，該站每年可節(jié)約燃?xì)?38×104m3，可實(shí)現(xiàn)效益290萬元左右。

3.5 魯勝集輸總站污水余熱代氣供熱項(xiàng)目

1）應(yīng)用情況。該項(xiàng)目于2013年11月建成投產(chǎn)[3]，已連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行30多個(gè)月。魯勝集輸總站的日污水量有6300 t，其中有1000 t是80℃的污水，5300 t是45℃的污水。每日需要燃燒6000 m3的天然氣和外購150 t的蒸汽，花費(fèi)高額成本來為工藝流程中的管輸來液、卸車油、外輸原油等環(huán)節(jié)進(jìn)行加熱。

該項(xiàng)目采用BOO模式建設(shè)，利用“換熱+熱泵”技術(shù)，提取污水余熱替代燃?xì)饧訜釥t和鍋爐。該項(xiàng)目采用引進(jìn)了1臺(tái)熱泵機(jī)組和3臺(tái)高溫?fù)Q熱器、6臺(tái)低溫?fù)Q熱器，替代了傳統(tǒng)的燃?xì)饧訜釥t和部分熱蒸汽用量。1000 t的高溫污水利用換熱器直接與原油進(jìn)行換熱，為管輸來液、卸車油和外輸原油提供熱量。4660 t的低溫污水通過高溫?zé)岜没厥諢崃?，然后將回收的熱量為原油加熱?/p>

2）實(shí)施效果。該項(xiàng)目運(yùn)行后，光是蒸汽一天至少節(jié)約80 t，如果按照市場價(jià)每噸228元計(jì)算，一年節(jié)省成本700萬元，節(jié)約天然氣219×104m3，減少崗位用工7人，每年至少節(jié)約1000萬元。同時(shí)，每年可減少二氧化碳排放1.16×104t，減少了環(huán)境污染，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

3.6 景苑西區(qū)污水余熱冬季供暖項(xiàng)目

1）應(yīng)用情況。該項(xiàng)目于2014年11月建成投產(chǎn)，已連續(xù)穩(wěn)定2個(gè)采暖季節(jié)。該項(xiàng)目為勝利油田首例利用采油污水余熱來進(jìn)行民用供暖的示范項(xiàng)目。景苑西區(qū)為油田2013年新建住宅小區(qū)，采暖面積約35×104m2，供暖用戶1900余戶。目前，熱電聯(lián)供系統(tǒng)熱源供暖能力不足，冬季供暖期仍需投運(yùn)燃油鍋爐，年消耗原油約3000 t，燃油成本1264萬元，供暖成本高，環(huán)保壓力大。與此同時(shí)，勝利采油廠坨四污水處理站有著豐富的污水余熱資源，該站日處理污水量3.3×104m3，污水溫度達(dá)到43～47℃，污水余熱能夠滿足景苑西區(qū)供暖負(fù)荷。

該項(xiàng)目主要內(nèi)容為鋪設(shè)坨四礦聯(lián)合站至景苑西區(qū)增壓泵站的熱力管線，管線工程總長度2000 m，在地下5 m處實(shí)施管線穿越。為了充分利用采油污水余熱資源，變廢為寶，達(dá)到降低供熱成本、節(jié)能降耗的目的，該項(xiàng)目采用BOO模式建設(shè)，利用熱泵換熱技術(shù)，提取污水余熱替代燃油鍋爐。

2）實(shí)施效果。該項(xiàng)目的成功試運(yùn)投產(chǎn)，為勝利油田首個(gè)利用污水余熱實(shí)現(xiàn)民用供暖的項(xiàng)目。與傳統(tǒng)燃油鍋爐和燃煤鍋爐供暖方式相比，污水余熱供暖節(jié)能、低碳、可再生、低成本的優(yōu)勢突出，可實(shí)現(xiàn)年節(jié)約標(biāo)煤3653 t，減排二氧化碳9243 t。

4 結(jié)束語

提高能源利用效率，開展節(jié)能減排，建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)是我們國家的一項(xiàng)長期基本國策。油田具有豐富的污水余熱資源和資源開發(fā)應(yīng)用潛力，污水余熱的開發(fā)利用對于油田節(jié)能減排、降本減費(fèi)增效將發(fā)揮重要作用。實(shí)踐證明，采用BOO管理模式實(shí)現(xiàn)污水余熱開發(fā)利用具有企業(yè)節(jié)能管理創(chuàng)新性、可操作性和實(shí)效性，油田高溫污水通過兩級換熱的利用方式在技術(shù)上是可行的，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益是可觀的，對推進(jìn)油田污水余熱利用具有良好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

[1]黃麗卓.推進(jìn)油田企業(yè)合同能源管理的幾點(diǎn)思考[J].石油石化節(jié)能，2015，（5）：33-35.

[2]朱益飛.勝利油田熱泵技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及對策應(yīng)用[J].電力需求側(cè)管理，2012，14（1）：31-33.

[3]朱益飛.勝利油田實(shí)施綠色低碳戰(zhàn)略[J].石油石化節(jié)能，2015，（2）：34-35.

10.3969/j.issn.2095-1493.2017.03.004

2016-06-30

（編輯 杜麗華）

朱益飛，高級工程師，1989年畢業(yè)于華東石油學(xué)院（生產(chǎn)過程自動(dòng)化專業(yè)），從事油田計(jì)量與節(jié)能新技術(shù)新工藝的研究開發(fā)與推廣應(yīng)用工作，E-mail：zhuyifei112.slyt@sinopec.com，地址：山東省東營市河口區(qū)仙河鎮(zhèn)勝利油田孤東采油廠技術(shù)質(zhì)量監(jiān)督中心，257237。