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        試分析聯(lián)合站原油外輸溫度的節(jié)能優(yōu)化方法與控制

        2019-10-19 12:46:36夏明海郭俊龍王莉
        石油研究 2019年11期
        關(guān)鍵詞:節(jié)能

        夏明海 郭俊龍 王莉

        摘要:聯(lián)合站在進(jìn)行原油外輸?shù)倪^程中,會消耗一定量能源,主要是由熱量與摩阻所致,其中原油外輸期間,溫度是其經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的主要參數(shù)。為此,需要采取有效措施對原油外輸溫度進(jìn)行有效的控制,并在此基礎(chǔ)上對其實(shí)施全面控制,這在較大程度上是經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵所在,這就需要對溫度實(shí)施有效的節(jié)能優(yōu)化。

        關(guān)鍵詞:聯(lián)合站;原油外輸;溫度;節(jié)能

        前言:油氣集輸系統(tǒng)是耗能的主要環(huán)節(jié),其中該系統(tǒng)是原油生產(chǎn)過程中總耗能的40%左右,消耗的能量是油田節(jié)能的重點(diǎn)環(huán)節(jié)。聯(lián)合站油氣集輸系統(tǒng)組成重要環(huán)節(jié),耗能組成主要有外輸過程耗能、脫水耗能以及污水耗能等,但是該系統(tǒng)具有一定的不穩(wěn)定性,導(dǎo)致溫度發(fā)生變化。為此,需要采取有效措施對外輸溫度進(jìn)行實(shí)時性調(diào)節(jié),以此實(shí)現(xiàn)對節(jié)能的有效控制。

        1 油田聯(lián)合站原油外輸現(xiàn)狀

        目前,我國油田聯(lián)合站數(shù)量較多,尤其集輸系統(tǒng)處理的原油主要有重、中、輕質(zhì)原油等,其耗能各不相同,一般情況下以燃料與電力消耗為主,其中電力消耗主要有污水泵、外輸泵以及壓縮機(jī)等;燃料消耗主要有外輸加熱爐、脫水加熱爐以及穩(wěn)定加熱爐等,其耗能是總耗能的1/3。比如,我國勝利油田孤東四號聯(lián)合站外輸油量為48.86 t/h,燃油消耗量為129 kg/h,電能消耗量為4.47 kw/h,由此可以看出,耗能量對整個集輸系統(tǒng)能耗水平有較大影響,具體數(shù)據(jù)見表1[1]

        2 聯(lián)合站原油外輸經(jīng)濟(jì)溫度的目標(biāo)函數(shù)

        2.1 聯(lián)合站原油外輸能耗費(fèi)用的計(jì)算

        聯(lián)合站原油外輸能耗費(fèi)用S主要是由燃料費(fèi)用與動力費(fèi)用構(gòu)成,主要表現(xiàn)在以下等式中[2]

        其中,S:為能源費(fèi)用;SR:燃料費(fèi)用;SP:動力費(fèi)用;CP:原油平均比熱容;BO:燃料油比值;H:摩阻損失;lR:為加熱站間距;:加熱爐熱效率;:泵機(jī)組效率;TR:原油出站溫度;TZ:輸送末端溫度;ey:燃料油價(jià)格;ed:電力價(jià)格。

        2.2 動力費(fèi)用的計(jì)算

        3 聯(lián)合站原油外輸經(jīng)濟(jì)溫度節(jié)能優(yōu)化的應(yīng)用實(shí)例

        以我國勝利油田為例進(jìn)行研究,勝利油田臨盤采油廠四凈站外輸油量為83.8 m3/h,其中書友管道外徑為219 mm,內(nèi)徑為203 mm,站間距為26.8 km,低溫為15度。若油溫48度的情況下,原油年度為76.2*10-6m2/s;原油溫度在20度的情況下,其密度為898.36 kg/m3;年度指數(shù)為0.065;加熱爐效率為0.85;泵機(jī)組效率為0.71;燃料油價(jià)格為每噸為3000元;燃料有熱值為42.00 kJ/kg[3]

        4 聯(lián)合站原油外輸溫度的節(jié)能控制

        4.1 聯(lián)合站原油外輸溫度節(jié)能控制系統(tǒng)簡介

        聯(lián)合站原油外輸主要是采用外輸加熱爐完成加熱任務(wù),在此過程中輸出的溫度與優(yōu)化計(jì)算溫度相比相對較高,由此可以看出,實(shí)際溫度與計(jì)算溫度之間的差值叫做無功能量,隨著無功能量的增加,能源浪費(fèi)也較嚴(yán)重,為此提出了節(jié)能控制系統(tǒng)。其中,定溫加熱技術(shù)能夠?qū)訜釥t負(fù)荷進(jìn)行有效的調(diào)節(jié),以此避免無功能量的產(chǎn)生。熱效率自尋優(yōu)節(jié)能控制系統(tǒng)可對加熱爐實(shí)施優(yōu)化,并且在此基礎(chǔ)上熱效率不會降低[4]

        此系統(tǒng)主要有加熱爐本體、出口溫度計(jì)以及進(jìn)氣管道等,在運(yùn)行的過程中,物流出口溫度計(jì)能夠?qū)ξ锪鞒隹跍囟葘?shí)施有效測量,溫度電信號向定溫控制器進(jìn)行傳送,定溫控制器會對溫度實(shí)施判斷,再輸出指令對燃料調(diào)節(jié)器做一定的指揮工作,以此使溫度得到全面控制。在對溫度控制的過程中,人效率自尋優(yōu)儀會接受中心控制器發(fā)出的指令,根據(jù)指令在一定負(fù)荷環(huán)境中實(shí)施自尋優(yōu)。首先使用熱效率對加熱爐進(jìn)行測量,主要是測量在一定負(fù)荷下的熱效率,在對其實(shí)施有效判斷,再向風(fēng)門發(fā)出的相關(guān)指令,風(fēng)門出現(xiàn)一定動作并執(zhí)行指令,以此完成自尋優(yōu)控制。

        4.2 聯(lián)合站使用原油外輸節(jié)能控制系統(tǒng)的效益預(yù)測

        首先,對加熱爐輸出溫度實(shí)施控制,這在較大程度上可使耗能有不同程度的降低,比如額定功率為1750Kw的燃?xì)饧訜釥t,熱效率為80%,其加熱介質(zhì)為原油,加熱量主要是200 m3/h工藝溫度為57.5度,入口溫度為45度。在沒有使用此系統(tǒng)之前,爐子出口溫度為62度,加熱爐燃料氣耗量為165.8 m3/h,其無功熱能消耗的燃?xì)饬繛?7m3/h。其次,該系統(tǒng)能夠?qū)訜釥t進(jìn)行優(yōu)化,優(yōu)化后可將熱效率提升5個百分點(diǎn),能夠有效節(jié)約10.4m3/h。

        結(jié)語:

        綜上所述,由于聯(lián)合站外輸原油是耗能的主要環(huán)節(jié),較為重要的是對耗能實(shí)施有效的降低,這是相關(guān)技術(shù)人員較為關(guān)注的問題。為此,需要對溫度節(jié)能采取有效的優(yōu)化方法,并對其實(shí)施全面控制。此外,應(yīng)構(gòu)建的溫度目標(biāo)函數(shù),以此對聯(lián)合站實(shí)施有效計(jì)算,能夠?qū)ν廨敎囟冗M(jìn)行有效的控制,以此使外輸原油耗能合理、有效降低。

        參考文獻(xiàn):

        [1]馬宏福.喇二聯(lián)合站優(yōu)化電場管理降低原油含水率措施研究[J].化學(xué)工程與裝備,2017(12):115-116.

        [2]王樹好,趙昕銘,鄒曉燕,等.板橋聯(lián)合站原油脫水工藝優(yōu)化研究[J].油氣田地面工程,2018(2):33-37.

        [3]秦雷.油田開發(fā)后期聯(lián)合站的節(jié)能降耗探討[J].化工管理,2017(15):1-2.

        [4]張柱,劉斌.油田聯(lián)合站運(yùn)行過程中的節(jié)能降耗措施優(yōu)化[J].科學(xué)與信息化,2017(16):187-187.

        作者簡介:

        夏明海,男,1974年12月,漢族,在大港油田采油五廠從事集輸工作,聯(lián)系地址:大港油田第五采油廠

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