孫松(大慶油田工程有限公司)
油田地面建筑作為油田職工生產(chǎn)與生活的場所,室內(nèi)采暖是一項必要的措施,但同時也應(yīng)注意到,室內(nèi)采暖耗費能源與資源較高,在油田總能耗中占據(jù)著較大的比例。為確保油田開發(fā)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,必須要減少建筑采暖的能源消耗,這對提升油田開發(fā)綜合經(jīng)濟效益具有重要的意義。
從當(dāng)下我國采暖方式發(fā)展現(xiàn)狀來看,基于供熱能源的不同,共有下述幾種建筑采暖方式,它們是電熱采暖、地?zé)岵膳?、太陽能采暖及燃料采暖;其中,燃料采暖方式根?jù)燃料不同,分為燃煤鍋爐采暖、燃油鍋爐采暖、燃?xì)忮仩t采暖;而地?zé)岵膳忠驘岜梅绞讲煌?,分為壓縮式、吸收式、化學(xué)式及蒸汽噴射式熱泵[1-2]。
為方便統(tǒng)一進(jìn)行運行能耗計算,可以假設(shè)目標(biāo)建筑面積為xm2(文中所有x均為相同的建筑面積),燃煤熱效率取值按國家最低標(biāo)準(zhǔn)76%計算,燃油與燃?xì)庖舶磭易畹蜆?biāo)準(zhǔn)84%計算;采暖天數(shù)為180天,天然氣價格按1.2元/m2計算,煤炭價格按560元/t計算,原油價格按4000元/t計算,電價按0.55元/kWh計算。忽略運行人員成本,不同采暖方式下的運行成本如下所述。
1)燃煤鍋爐采暖方式。鍋爐耗煤量可下式求得:
式中:G為采暖鍋爐實際的耗煤量,t;Q為熱負(fù)荷,取值為120 W/m2,MW;J為標(biāo)準(zhǔn)煤熱值,取值為29 270 MJ/t;η為鍋爐熱效率;D為采暖天數(shù)。根據(jù)公式(1)計算,燃煤鍋爐采暖方式耗煤量為0.117 5xt,運行成本為65.8x元。
2)燃油鍋爐采暖方式。在條件一樣的前提下,可以按照1 t原油相當(dāng)于1.43 t標(biāo)準(zhǔn)煤進(jìn)行相應(yīng)計算并得出,采用燃油鍋爐采暖耗油量為0.053 1xt,運行成本為212.4x元。
3)燃?xì)忮仩t采暖方式。同理,可以按1000 m2天然氣相當(dāng)于1.33 t標(biāo)準(zhǔn)煤進(jìn)行運行成本計算,最終得出采用燃?xì)忮仩t采暖消耗的天然氣量為57.07xm3,運行成本為68.48x元。
4)電熱鍋爐采暖方式。在條件相同的前提下,按照250 W/m2計算得出,采用電熱方式采暖耗電量為1080xkWh,運行成本為594x元。
5)地?zé)峒疤柲懿膳绞?。由于該兩種方式采用的是綠色可再生能源,因此運行成本基本可以忽略不計。
不同建筑采暖方式運行費用的函數(shù)關(guān)系如圖1所示。由圖1可知,采用地暖及太陽能采暖方式運行成本最低,更有利于節(jié)能降耗,但受時間及區(qū)位空間影響較大,適用范圍較小[3]。電采暖方式雖然有節(jié)水、節(jié)地方便管理等優(yōu)點,但運行費用在眾多采暖方式中最高;并且這種采暖方式屬于將高品位的電能轉(zhuǎn)化為低品位的熱能,因此也屬于一種間接的能源浪費,不適合油田地面建筑應(yīng)用。燃煤采暖方式運行費用適中,采暖也最優(yōu),但不利于環(huán)境保護(hù),對于我國節(jié)能減排發(fā)展會帶來一定影響[4-5]??傊?,不同的建筑采暖方式對于節(jié)能降耗影響也各不相同,需要在實際進(jìn)行采暖設(shè)計時,合理分析采納。
圖1 不同建筑采暖運行費用函數(shù)關(guān)系
某油田區(qū)塊已建4座注配間、1座鍋爐房、1座水質(zhì)站,1個生活點,總占地面積為1200 m2,除了水質(zhì)站與生活點采取熱水供暖方式外,其他采用的是電采暖?,F(xiàn)鍋爐房內(nèi)設(shè)有1臺1.5 t燃煤蒸汽鍋爐,1臺2.5 t燃煤蒸汽鍋爐。
鍋爐負(fù)載率低下,尤其是在冬季,鍋爐散熱量較大,相應(yīng)消耗的煤炭數(shù)量較多;鍋爐存在嚴(yán)重的結(jié)垢問題,缺少全自動化的軟化處理設(shè)備,只能依靠酸洗保證生產(chǎn),耗費成本較高;同時,嚴(yán)重的鍋爐結(jié)垢對于鍋爐熱效率也造成了不利影響,導(dǎo)致鍋爐耗能整體增加。
方案一:為有效解決鍋爐負(fù)載率低下問題,通過利用1臺常壓燃煤熱水鍋爐替換掉原2臺燃煤蒸汽鍋爐,并進(jìn)一步增加供熱面積,將原來注配間電采暖方式改為熱水采暖方式。經(jīng)過相應(yīng)分析與計算,采暖熱負(fù)荷為146.18 kW,常壓燃煤熱水鍋爐蒸發(fā)量設(shè)計為0.35 MW,預(yù)計投資136 520元。
方案二:基于該油田區(qū)域廠房建筑面積相對較小,將原來水質(zhì)站與生活點的熱水供暖方式改為電采暖方式,避免出現(xiàn)過濾采暖問題。經(jīng)計算,需要安裝52臺7264-5FJER型電暖器,該電暖器額定電壓為220 V,功率2.5 kW,預(yù)計投資460 100元。
方案三:充分利用水質(zhì)站和生活點的熱水管網(wǎng)與室內(nèi)散熱器,將原來水質(zhì)站與生活點的熱水供暖方式改為地源熱泵采暖方式,將鍋爐房內(nèi)2臺鍋爐拆除,替換為2臺熱泵機組。需要安裝2臺LSBLGRG-150 kW熱泵機組,其中1臺作為備用,預(yù)計投資101 200元。
從上述三種方案來看,若只對鍋爐房、水質(zhì)站、生活點的采暖進(jìn)行考慮,一次性投資最高的為方案三,方案一一次性投資最低。在運行成本方面,方案二由于采用的是電力采暖,運行成本最高,方案二次之,方案一運行成本最低[6]。
通過比較分析表明,上述三種方案對于油田地面建筑采暖方式在節(jié)能降耗方面都有著較為積極的影響,但在關(guān)注建筑采暖節(jié)能降耗的同時,還應(yīng)注重建筑采暖方式的經(jīng)濟效益性,從而實現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)。