瞿 楊 夏 林 李婷婷 雷 婧 李長治

中國石油西南油氣田公司天然氣凈化總廠, 重慶 400021

0 前言

隨著中國經濟進入高質量、高速度的發(fā)展新階段,作為首選清潔能源的天然氣,其消費需求將保持穩(wěn)定增長,在經濟社會發(fā)展中發(fā)揮重要作用,天然氣行業(yè)發(fā)展前景廣闊。2020年以來,面對新冠肺炎疫情的沖擊和國際油價斷崖式暴跌的影響,某天然氣凈化廠生產經營面臨提高產量、降低成本等多重壓力,對其發(fā)展經營效益帶來重大影響和挑戰(zhàn)。

1 天然氣凈化廠現狀

隨著川東地區(qū)老氣田進入中后期開發(fā),地層天然氣壓力逐漸降低,開采難度逐漸增大,某天然氣凈化廠產能呈逐年下降趨勢,脫硫裝置長期處于低負荷運行狀態(tài),部分工藝參數偏離設計值,能源消耗和化工原材料消耗相對較高,生產成本增加。隨著GB 17820—2018《天然氣》和GB 39728—2020《陸上石油天然氣開采工業(yè)大氣污染物排放標準》正式發(fā)布,對天然氣產品氣質量和尾氣排放提出了更高的要求。另外，在推進智能凈化廠[1]建設和數字化轉型上,也存在工作效率不夠高、智能化程度不夠深、創(chuàng)新能力不夠強等問題。

面臨復雜、嚴峻的形勢,某天然氣凈化廠開展了降本增效工作的實踐與探索,以效益最大化為目標,牢固樹立“一切成本皆可降”理念和長期應對低油價新常態(tài)認識,堅持提高天然氣產量,增加效益,全力推進智能化和數字化的天然氣凈化廠建設[1],切實降低天然氣成本,提升業(yè)績,實現節(jié)能降耗和降本增效。

2 降本增效舉措

2.1 優(yōu)化脫硫裝置生產運行

2.1.1 優(yōu)化工藝操作流程及參數

加強原料氣預處理單元的過濾和排污操作,確保脫硫溶液系統(tǒng)清潔度,減少溶液過濾原件的消耗,降低溶液在清洗過程中的損耗,減少清洗水的產生,減輕污水處理裝置負荷。對生產參數進行大數據分析,在保證天然氣產品氣質量的前提下,摸索某天然氣凈化廠的脫硫裝置實時最優(yōu)操作參數,調整脫硫溶液濃度,增加脫硫溶劑選擇吸收性,提高天然氣商品率。根據天氣變化適時調整原料氣和酸氣放空火炬長明火燃料氣以及分子封吹掃氣的消耗量,提升脫硫裝置燃料氣使用效率[2]。

2.1.2 摸索脫硫裝置低負荷運行邊界條件

根據脫硫裝置生產實際需要,測試脫硫裝置最低處理負荷,計算最低處理負荷下的能耗,確保低負荷狀態(tài)下脫硫裝置安全環(huán)保經濟運行[3-6];通過測試,摸索脫硫裝置的低負荷運行邊界條件[7],提出工藝參數的最優(yōu)組合,為脫硫裝置科學、高效運行提供技術參考,在保障脫硫裝置安全生產的同時,達到脫硫裝置經濟環(huán)保運行。

2.1.3 實施脫硫裝置降壓操作運行

川東地區(qū)氣田開采后期井口產能下降較快,為配合氣田產能的開發(fā),某天然氣凈化廠分步進行了降壓試驗,在脫硫裝置運行平穩(wěn)、產品氣合格外輸的前提下,天然氣凈化裝置系統(tǒng)壓力下降0.2～1.0 MPa。通過實施脫硫裝置降壓運行,有效降低了氣田、氣井的經濟廢棄壓力,充分挖掘老氣田的潛力,使氣田產能得到進一步發(fā)揮,同時起到良好的節(jié)能降耗效果。

2.1.4 優(yōu)化脫硫裝置產能配置

根據上游單位原料氣配產方案,在不影響產能發(fā)揮的前提下,適時停運部分脫硫裝置,通過協(xié)調上游氣礦調配原料氣輸量,增加其他凈化廠的裝置負荷率,降低凈化廠的裝置能耗及生產成本。2014年關停1套脫硫裝置,2017年關停1套脫硫裝置,2020年關停2套脫硫裝置[8],通過合理調配原料天然氣氣質,有效調整其余原料天然氣脫硫裝置低負荷運行狀況,充分挖掘脫硫裝置運行潛能,使脫硫裝置設備盡可能處于最優(yōu)工況下運行,對保證脫硫裝置生產安全、節(jié)能降耗及降低生產成本等具有重要的現實意義。

2.1.5 總結長周期運行經驗

總結影響脫硫裝置長周期運行的因素,從設計源頭、加強設備日常維護、提高設備運行可靠性、強化工藝過程操作、保持脫硫裝置運行穩(wěn)定等方面入手,實現脫硫裝置“兩年一修或三年一修”工作,在一個檢修周期內脫硫裝置根據實際情況調整為不停產大修或者改為臨停檢修,達到降本增效的目的。

2.2 實施脫硫裝置技改措施

某天然氣凈化廠始終把降本增效放在重要位置,與企業(yè)管理有機結合、相互促進,通過深挖內潛、自主創(chuàng)新、技術改造脫硫裝置、修舊利舊等工作方式,力促降本增效上臺階。

2.2.1 適時實施技術改造

由于部分脫硫裝置長期處于低負荷運行,循環(huán)冷卻水總量只有設計的一半,循環(huán)冷卻水的流量、壓力均有較大富裕。某天然氣凈化廠通過調研及理論核算,提出涼水塔電動風機改水動風機的技術改造方案,經改造后節(jié)約電能6.78×104kW·h/a[9-10]。

部分原料天然氣脫硫裝置硫黃回收風機風量富裕,通過將多余風量引至污水處理單元曝氣,從主風機來的多余風量完全滿足污水處理單元日常曝氣所需,原提供曝氣的羅茨鼓風機停運備用,僅在主風機停用后再啟用,節(jié)約污水處理設施能源消耗[11]。

硫黃回收裝置生產出來的液硫經硫黃造粒機冷卻、固化、稱量、包裝后生產成固體工業(yè)硫黃。但在實際生產過程中,固體工業(yè)硫黃易受裝卸、運輸、庫存等因素的影響,經常出現雜質、水分含量過高的現象,影響硫黃產品質量,另外硫黃造粒機運行維護成本較高,且固體工業(yè)硫黃的生產、裝車等人工成本較高。為了更好地銷售硫黃,用保溫槽車直接運送液硫至銷售企業(yè),節(jié)省了成型、包裝過程中水電氣和化工原材料的消耗,有效節(jié)約人力,降低生產成本,獲取更大的經濟效益。

2.2.2 修舊利舊

通過對已經使用后因存在某些故障而不能繼續(xù)正常使用的舊設備、零部件進行維修,使其性能達到或接近原產品的技術指標,或從舊設備中拆卸有效零件經檢修鑒定合格,用于其他場合,最大限度降低材料消耗,節(jié)約生產成本,提高經濟效益。

某天然氣凈化廠通過修復燃料氣自力式調節(jié)閥,閥門定位器維修再利用,機泵聯軸器修復,板式換熱器密封墊國產化[12],進口分析儀采用耐高溫、耐酸、耐堿通用氟橡膠O型圈[13]延長使用壽命等方式,降低生產成本,達到節(jié)約的目的。

2.3 創(chuàng)新脫硫裝置技術驅動

2.3.1 建成天然氣脫硫裝置余壓發(fā)電

脫硫裝置產品天然氣壓力與外輸管網壓力之間存在差壓,致使該部分余壓未得到有效利用[14-16]。余壓發(fā)電技術是利用膨脹機將天然氣產品氣與外輸管網間的差壓轉變?yōu)殡娔?。余壓發(fā)電技術在某天然氣凈化廠進行試點,提出生產裝置與發(fā)電裝置的無擾動切換思路,并依據此思路設計聯鎖邏輯,確保發(fā)電裝置與生產裝置分別出現故障時,互不影響,安全運行,達到回收余壓能量的目的，通過技術改造后,發(fā)電量約140×104kW·h/a,可節(jié)約成本87萬元/a。

2.3.2 推行電站無人值守模式

變電站穩(wěn)定運行是為了保障天然氣凈化廠供電網絡的安全平穩(wěn)運行,在某天然氣凈化廠開展電站智能機器人巡檢試點建設,率先推行電站無人值守模式[17]。同時通過加強計算機技術、圖像數字化技術和信息技術的應用,實現電站的綜合監(jiān)控、集中管理,利用現有網絡對前端的圖像、環(huán)境、設備運行狀態(tài)、門禁、周界防范等進行有效的監(jiān)控和管理,大幅度提高了對電站設備監(jiān)控的實時性、有效性,減少了員工總量，降低了管理成本。

2.3.3 智能凈化廠建設

開展天然原料氣脫硫裝置信息化基礎設施升級改造工程,提升網絡傳輸能力、優(yōu)化設備性能、豐富傳輸模式;加快物聯網項目推廣應用,提升數據入庫率和入庫質量,實現裝置全面感知能力,為智能凈化廠建設提供基礎支撐。以“投資+成本+科研”的方式[18-20],從工藝技術、設備管理、安全環(huán)保、生產運行等核心業(yè)務著手,重點提升生產現場管控能力的項目建設，如自動化作業(yè)、先進控制系統(tǒng)、數字化管理平臺、智能分析預測預警等,盡快建成具備“全面感知、自動操控、智能預測、輔助決策”功能的智能凈化廠[1]。

3 降本增效效果

某天然氣凈化廠通過優(yōu)化脫硫裝置工藝流程及操作參數,減少脫硫裝置水、電、氣以及化工原料消耗,摸索脫硫裝置低負荷運行邊界條件,實施脫硫裝置降壓操作運行,總結長周期運行經驗,實現天然氣脫硫裝置長周期安全平穩(wěn)運行,2020年天然氣處理量達143.03×108m3,生產硫黃17.36×104t。通過天然氣余壓發(fā)電技術改造、過程氣在線分析儀等的修舊利舊、積極爭取享受國家電價優(yōu)惠和直購電政策、落實新冠肺炎疫情期間國家支持企業(yè)發(fā)展的費用減免政策、電站無人值守等推行智能凈化廠建設等一系列措施，2020年某天然氣凈化廠降本增效節(jié)約費用達3 523萬元,見表1。

表1 2020年某天然氣凈化廠降本增效效果表

4 結論

某天然氣凈化廠的降本增效工作是一項長期性、關鍵性和基礎性工程。要積極踐行“綠水青山就是金山銀山”理念,堅持生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展,堅決守住安全環(huán)保底線,良好的安全環(huán)保形勢是降本增效的前提,脫硫裝置平穩(wěn)高效運行是降本增效的基本。要突出問題導向,瞄準關鍵環(huán)節(jié),堅持向內部挖潛要效益,樹牢“一切成本皆可降”的理念,要在生產運行管理、技術改造、成果創(chuàng)新、智能凈化廠建設等方面下功夫,切實降低生產運行成本。要加快創(chuàng)新轉化,向科技創(chuàng)新要效益,加快技術成果化、有形化步伐,加快推動智能凈化廠建設,牢固建立天然氣凈化廠未來發(fā)展的長期提質增效點。