大慶油田礦區(qū)服務(wù)系統(tǒng)節(jié)能降耗潛力分析

汪鴻雁（大慶油田礦區(qū)服務(wù)事業(yè)部）

大慶油田礦區(qū)服務(wù)系統(tǒng)節(jié)能降耗潛力分析

汪鴻雁（大慶油田礦區(qū)服務(wù)事業(yè)部）

大慶油田礦區(qū)服務(wù)系統(tǒng)年消耗各類能源約90×104t標(biāo)準(zhǔn)煤，能源成本約12億元，能耗總量和能源成本較高。通過逐年實(shí)施建筑節(jié)能改造、多熱源環(huán)網(wǎng)改造、供熱系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行、燃煤鍋爐節(jié)能改造、熱力站直供改間供、路燈系統(tǒng)節(jié)能改造等一系列措施，有效提高礦區(qū)服務(wù)系統(tǒng)能耗系統(tǒng)及設(shè)備的運(yùn)行效率，提高能源利用效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的企業(yè)發(fā)展目標(biāo)。

供熱系統(tǒng) 節(jié)能技術(shù)

1 前言

大慶油田礦區(qū)服務(wù)事業(yè)部（以下簡稱事業(yè)部）“十二五”期間經(jīng)營規(guī)模將進(jìn)一步擴(kuò)大，一大批新建項目陸續(xù)投入建設(shè)或投產(chǎn)，新上項目形成的能耗增量所占比重不斷增大，能耗水平也逐步成為影響事業(yè)部能耗指標(biāo)走向的重要因素。在存量方面，現(xiàn)有生產(chǎn)系統(tǒng)矛盾也較為突出，勢必造成能耗總量逐年增長和單耗指標(biāo)下降減緩的趨勢。其中，供熱鍋爐、機(jī)泵、變壓器、車輛、路燈等重點(diǎn)耗能設(shè)備，隨著使用時間的增加，設(shè)備老化程度加深，運(yùn)行效率逐漸下降，能耗量日益上升，對如何在現(xiàn)有基礎(chǔ)上持續(xù)改進(jìn)能效和減排水平提出了新的課題和嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

2 節(jié)能狀況及分析

2.1 能耗構(gòu)成情況及分析

2011年能源實(shí)物消耗耗量構(gòu)成情況見表1，2011年能源消耗構(gòu)成比例見圖1。

2011年，事業(yè)部各類能源消耗量中，原煤和熱力消耗量所占比例最大，共消耗原煤43.49×104t和熱力937.8×104GJ，分別占能源消耗總量的36.9%和38.02%，主要用于大型燃煤鍋爐房和集中供熱系統(tǒng)；重油和天然氣消耗量其次，共消耗燃油4.48×104t（其中原油9805t、渣油34950.93t）和天然氣7093.44×104m3，分別占能源消耗總量的7.59%和11.21%，主要用于區(qū)域性燃油和燃?xì)忮仩t房；汽柴油和電力消耗量最小，共計消耗汽油5095.33t、柴油1.4×104t和電力2.04×104kWh，分別占能源消耗總量的0.89%、2.43%和2.97%，主要用于機(jī)動車輛和耗電設(shè)備。

表1 2011年能源實(shí)物消耗量構(gòu)成情況統(tǒng)計

圖1 2011年能源消耗構(gòu)成比例圖

事業(yè)部現(xiàn)有3個大型熱電聯(lián)供集中供熱系統(tǒng)和9座大型燃煤鍋爐房，下設(shè)190座熱力站。目前制約燃煤鍋爐房和集中供熱系統(tǒng)能耗下降的主要因素有鍋爐燃燒效率、熱力站工藝、外網(wǎng)系統(tǒng)流程、管網(wǎng)失水量和保溫?zé)釗p等因素。因此應(yīng)在鍋爐本體維修、鍋爐附屬系統(tǒng)技術(shù)改造、熱力站直供改間供、供熱管網(wǎng)優(yōu)化等方面加大投資維修改造力度，提高供熱系統(tǒng)供熱效率，減少燃料煤和熱量消耗。

燃油（氣）鍋爐房34座，建設(shè)時間最近的鍋爐房為1997年，部分鍋爐房建設(shè)年限都在20年以上。目前制約燃油（氣）鍋爐房能耗下降的主要因素是鍋爐燃燒效率問題，因此應(yīng)在鍋爐本體及輔機(jī)更新維修或鍋爐房燃料結(jié)構(gòu)改造方面加大投資維修改造力度，改善和提高供熱系統(tǒng)供熱效率，替代或減少原油、重油和天然氣消耗量。

同時，汽柴油和電力消耗約占事業(yè)部耗能總量的6%，約5×104t標(biāo)準(zhǔn)煤,雖然所占比例較小，若加大車輛、路燈和耗電設(shè)備的節(jié)能改造和精細(xì)管理力度，也將取得一定的節(jié)能效果。

2.2 能耗變化情況及分析

2006—2011年能耗情況見表2，2006—2011年能耗變化圖見圖2。

表2 2006—2011年能耗情況統(tǒng)計

圖2 2006—2011年能耗變化圖

事業(yè)部能耗總量中，供熱系統(tǒng)能耗量占90%以上，因此供熱系統(tǒng)能耗量決定了事業(yè)部能耗的發(fā)展趨勢。影響供熱系統(tǒng)能耗的因素主要有供暖期室外平均氣溫、供熱面積、燃料結(jié)構(gòu)、供熱模式、系統(tǒng)工藝、熱用戶建筑類型、燃料質(zhì)量和運(yùn)行管理水平等幾方面。

從鄰年能耗總量對比分析中可以看出，供熱面積增加、供暖期溫度升降、燃料質(zhì)量優(yōu)劣等因素對供熱系統(tǒng)能耗總量有著不同程度的影響，但供熱系統(tǒng)燃料結(jié)構(gòu)、熱源配給方式、供熱運(yùn)行方式等硬件改造，對供熱系統(tǒng)能耗量有著非常重要的影響。2007年較2006年相比，在供熱面積增加了141× 104m2前提下，由于讓乘集中供熱系統(tǒng)進(jìn)行了大規(guī)模改造，供熱系統(tǒng)能耗量有明顯減少（這里不排除2007年供暖期室外溫度升高導(dǎo)致供熱系統(tǒng)能耗量減少的因素）。2008—2010年，在供熱系統(tǒng)沒有進(jìn)行較大規(guī)模改造的情況下，隨著供熱面積逐年增加和供暖期室外氣溫下降等因素，供熱系統(tǒng)能耗量呈逐年上升趨勢。2011年，通過加大供熱系統(tǒng)硬件改造力度和科學(xué)優(yōu)化運(yùn)行管理方式雙管齊下，再伴隨溫度上升的有利因素，供熱系統(tǒng)能耗量有明顯下降。

因此，對供熱系統(tǒng)的熱源、熱網(wǎng)和熱用戶三個重要環(huán)節(jié)，加大投資改造力度，科學(xué)優(yōu)化供熱運(yùn)行管理方式，是事業(yè)部未來供熱生產(chǎn)運(yùn)行和節(jié)能管理的發(fā)展方向，也是事業(yè)部節(jié)能挖潛和降本增效的重要舉措。

2.3 各種燃料結(jié)構(gòu)供熱系統(tǒng)單耗情況及分析

燃料結(jié)構(gòu)供熱系統(tǒng)能耗情況見表3。

表3 2011年各種燃料結(jié)構(gòu)供熱系統(tǒng)單耗情況統(tǒng)計

以上各種燃料結(jié)構(gòu)供熱系統(tǒng)的單耗計算，為了反映各種燃料結(jié)構(gòu)供熱系統(tǒng)真實(shí)單耗，在單耗統(tǒng)計計算過程中，將登峰、銀浪兩座調(diào)峰鍋爐房消耗的14.05×104t煤(登峰鍋爐房8.57×104t，銀浪鍋爐房5.48×104t)，納入集中供熱系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)計計算。

從統(tǒng)計計算結(jié)果可以看出，事業(yè)部的各種燃料結(jié)構(gòu)中，集中供熱單耗最低、燃煤居中、燃油（氣）最高。由于西城區(qū)集中供熱系統(tǒng)主熱源宏偉電廠供熱能力不足，供熱高峰期需啟動兩座燃煤和五座燃油調(diào)峰鍋爐房，才能滿足供熱需求，增加了集中供熱系統(tǒng)單耗。若電廠熱源供熱能力充足，取消調(diào)峰鍋爐房運(yùn)行，集中供熱單耗還將有明顯下降。也就是說，在事業(yè)部供熱系統(tǒng)中，集中供熱系統(tǒng)是最經(jīng)濟(jì)、最節(jié)能的供熱方式，也是未來供熱系統(tǒng)的發(fā)展趨勢和方向。

2.4 供熱系統(tǒng)綜合單耗變化情況及分析

2006—2011年供熱系統(tǒng)綜合單耗情況見表4。2006—2011年供熱系統(tǒng)綜合單耗變化情況見圖3。

表4 2006-2011年供熱系統(tǒng)綜合單耗情況統(tǒng)計表

圖3 供熱系統(tǒng)綜合單耗

事業(yè)部供熱系統(tǒng)綜合單耗指的是以年度為時間周期，在供熱生產(chǎn)運(yùn)行過程中消耗的煤、重油、天然氣、熱、電等各類能耗量的總和與供熱面積的比值，由于其定義和計算特性，與供熱面積的增減沒有關(guān)系。影響供熱系統(tǒng)綜合單耗的因素主要有供暖期室外平均氣溫、燃料結(jié)構(gòu)、供熱模式、系統(tǒng)工藝、熱用戶建筑類型、燃料質(zhì)量和運(yùn)行管理水平等幾方面。

3 節(jié)能工作開展情況

從1999—2004年，大慶油田累計投資幾十億元，先后對乘銀、讓龍、東風(fēng)地區(qū)進(jìn)行了熱電聯(lián)供集中供熱工程改造，對火炬、圖強(qiáng)、紅崗、八百坰、杏南、慶新、創(chuàng)業(yè)、朝陽地區(qū)進(jìn)行了燃煤集中供熱鍋爐房改造。2007又投資7億元，新建銀浪、登峰兩座燃煤鍋爐房。同年，又投資248萬元，實(shí)施了天然氣鍋爐替代重油鍋爐改造。以上種種舉措，共取消區(qū)域小型燃油鍋爐房111座，停運(yùn)425臺燃油鍋爐，總計替代燃料油40.28×104t。經(jīng)過燃料結(jié)構(gòu)調(diào)整，目前已形成以熱電聯(lián)供、燃煤集中供熱為主，以燃油、燃?xì)夤釣檩o的供熱格局。

3.1 熱力站直供改間供

大慶油田礦區(qū)1999年實(shí)現(xiàn)了東湖、乘風(fēng)地區(qū)集中供熱，2002年通過系統(tǒng)擴(kuò)容，實(shí)現(xiàn)了紅衛(wèi)、銀浪地區(qū)集中供熱。2007年以前一直采用直供混水方式運(yùn)行，存在熱網(wǎng)平衡調(diào)節(jié)困難、系統(tǒng)失水量大、耗電量高等問題。2007年，投資6760萬元，實(shí)施了乘銀集中供熱系統(tǒng)直供改間供工程。2007-2008年采暖期投入運(yùn)行后，見到明顯效果，與上一采暖期相比，電耗和水耗顯著降低，年節(jié)約用電量877.7×104kWh，系統(tǒng)失水量下降56.76×104m3，節(jié)約綜合成本800多萬元。

3.2 多熱源聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行技術(shù)改造

2007年，在乘銀集中供熱系統(tǒng)應(yīng)用多熱源聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行技術(shù)，將乘銀集中供熱系統(tǒng)與新建銀浪燃煤鍋爐房成功聯(lián)網(wǎng)，形成了由宏偉熱電廠與銀浪燃煤鍋爐房兩個熱源聯(lián)合向42座熱力站供熱的模式。通過調(diào)節(jié)，保證兩個熱源均能滿負(fù)荷運(yùn)行，不僅提高了系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，同時有效節(jié)約能源。據(jù)統(tǒng)計，2007—2008年采暖期總計聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行188d，熱量消耗比去年同期下降了11.14×104GJ，節(jié)約能源成本334.2萬元。2008年，進(jìn)一步完善優(yōu)化了乘銀熱網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度方案；2010年，將八百晌燃煤鍋爐房并入該系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了三熱源聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行；2011年，制定了讓龍熱網(wǎng)與登峰燃煤鍋爐房及5座調(diào)峰燃油鍋爐房聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度方案。

3.3 燃煤鍋爐房自動控制技術(shù)應(yīng)用

燃煤鍋爐房應(yīng)用DCS集中控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了燃煤鍋爐房的自動控制燃燒和遠(yuǎn)程監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)鍋爐燃燒自動控制，系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行。2007年，投資91萬元，在新建銀浪燃煤鍋爐房應(yīng)用了DCS集中控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了整個供熱系統(tǒng)的自動化控制，通過2007—2008年采暖期運(yùn)行，鍋爐熱效率提高近5%，節(jié)煤1166.4t，節(jié)約資金51萬元

3.4 污水回收再利用技術(shù)

2006年前，事業(yè)部十座燃煤鍋爐房日排放污水量達(dá)14.28×104m3。因此，在事業(yè)部范圍內(nèi)大力推廣應(yīng)用污水回收再利用技術(shù)。建回收池，將鍋爐房除渣水及附機(jī)冷卻水回收再利用，2007年，銀浪、紅崗和八百坰三座燃煤鍋爐房的節(jié)水率均達(dá)1.7%以上，收到了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

3.5 設(shè)備節(jié)能監(jiān)測

針對主要耗能設(shè)備能耗大的實(shí)際情況，堅持聘請專業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行節(jié)能監(jiān)測。2005年，專門聘請黑龍江省電力科學(xué)院對16臺燃煤鍋爐進(jìn)行了性能測試，經(jīng)測試給出了每臺鍋爐最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案。實(shí)際運(yùn)行中，結(jié)合各采暖期運(yùn)行數(shù)據(jù)不斷對其進(jìn)行修正。2008—2009年采暖期，事業(yè)部針對杏南鍋爐房鍋爐爐效及熱網(wǎng)散熱損失大的問題，聘請專業(yè)機(jī)構(gòu)對杏南鍋爐房鍋爐及熱網(wǎng)保溫情況進(jìn)行檢測，并根據(jù)檢測結(jié)果制定了合理的改造方案。

4 潛力分析及發(fā)展方向

1）推進(jìn)供熱方式向熱電聯(lián)供和燃煤集中供熱方向發(fā)展

從大慶礦區(qū)現(xiàn)狀看，1999—2007年，油田累計投資幾十億實(shí)施燃料結(jié)構(gòu)調(diào)整，取消了100多座區(qū)域性小型燃油（氣）鍋爐房，實(shí)現(xiàn)了熱電聯(lián)供和燃煤集中供熱。熱電聯(lián)供和燃煤集中供熱系統(tǒng)占礦區(qū)總供熱面積的70%，耗能量占礦區(qū)供熱系統(tǒng)耗能總量的85%，形成比較科學(xué)合理的供熱格局。目前，礦區(qū)服務(wù)事業(yè)部偏遠(yuǎn)地區(qū)仍有30多座小型燃油（氣）鍋爐房在用運(yùn)行，每年約消耗重油和天然氣約8.5×104t標(biāo)準(zhǔn)煤，是未來燃料結(jié)構(gòu)調(diào)整和供熱系統(tǒng)改造的重點(diǎn)。

2）應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)，推進(jìn)運(yùn)行模式向多熱源環(huán)網(wǎng)供熱方向發(fā)展

目前，事業(yè)部乘銀地區(qū)和讓龍地區(qū)集中供熱系統(tǒng)分別實(shí)現(xiàn)了多熱源環(huán)網(wǎng)供熱，但只是初步實(shí)現(xiàn)了“一熱電一熱源環(huán)網(wǎng)供熱系統(tǒng)”。未來的研究和發(fā)展方向是根據(jù)地域和技術(shù)的可能性，以乘銀、讓龍、東風(fēng)三大集中供熱系統(tǒng)為骨架，以登峰、銀浪、圖強(qiáng)、八百坰、慶新等燃煤鍋爐房為調(diào)峰熱源，逐步建成一個大型“多熱電多熱源環(huán)網(wǎng)供熱系統(tǒng)”，從根本上提高供熱系統(tǒng)的先進(jìn)性、安全性和經(jīng)濟(jì)性，成為國內(nèi)一流的供熱系統(tǒng)。

3）加強(qiáng)自主創(chuàng)新，推進(jìn)供熱系統(tǒng)向自動化和智能化方向發(fā)展

應(yīng)用先進(jìn)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)熱網(wǎng)的自動化、智能化運(yùn)行是確保優(yōu)質(zhì)、安全、經(jīng)濟(jì)供熱的關(guān)鍵。目前，國內(nèi)外先進(jìn)供熱企業(yè)都采用了PLC可編程控制技術(shù)，不僅實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)監(jiān)測和顯示，而且能夠通過應(yīng)用控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)指導(dǎo)供熱系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

4）實(shí)施熱網(wǎng)平衡優(yōu)化技術(shù)，推進(jìn)熱網(wǎng)系統(tǒng)向最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方向發(fā)展

供熱系統(tǒng)管網(wǎng)平衡是供熱系統(tǒng)節(jié)能措施的基本手段。供熱系統(tǒng)的平衡包括一級網(wǎng)平衡、二級網(wǎng)分支的平衡、樓前的平衡、單元的平衡和戶內(nèi)的平衡。任何一個環(huán)節(jié)流量失調(diào)，都會產(chǎn)生用戶室內(nèi)溫度冷熱不均。據(jù)權(quán)威部門統(tǒng)計，全國供熱系統(tǒng)由于水力失調(diào)，導(dǎo)致熱網(wǎng)不平衡造成的熱量損失占總消耗熱量的20%~30%。

5）推進(jìn)油田礦區(qū)非節(jié)能型建筑向節(jié)能型建筑方向發(fā)展

事業(yè)部管理范圍內(nèi)，非節(jié)能型建筑1500×104m2，每年采暖方面消耗能源47×104t標(biāo)準(zhǔn)煤，若逐年進(jìn)行建筑節(jié)能改造，按照國家規(guī)定既有建筑節(jié)能改造達(dá)到50%的節(jié)能效果計算，全部完成改造后每年可節(jié)約能源24×104t標(biāo)準(zhǔn)煤，節(jié)約成本約3億多元。由此可見，建筑節(jié)能改造是供熱企業(yè)降本增效重點(diǎn)，同時應(yīng)當(dāng)充分考慮到熱源和熱網(wǎng)的配套改造，從整體方面提高系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性。

6）推進(jìn)熱費(fèi)由按面積計費(fèi)向按熱量計費(fèi)方向發(fā)展

按熱量計費(fèi)是供熱市場化發(fā)展的必然，也是落實(shí)節(jié)能減排國策的一項基本措施。集團(tuán)公司礦區(qū)服務(wù)工作部明確提出要積極穩(wěn)妥地推進(jìn)礦區(qū)能源福利制度改革，即在保持礦區(qū)各類群體利益格局基本不變的前提下，改革現(xiàn)行能源福利制度，變“暗補(bǔ)”為“明補(bǔ)”，實(shí)行市場化收費(fèi)。

7）推進(jìn)能源利用種類向新能源、可再生能源和清潔能源方向發(fā)展

針對事業(yè)部耗能系統(tǒng)和設(shè)備的使用和運(yùn)行特點(diǎn)，可考慮在路燈系統(tǒng)上應(yīng)用太陽能和風(fēng)能技術(shù)、在供熱系統(tǒng)上應(yīng)用多源熱泵和地?zé)崮芗夹g(shù)、在垃圾場應(yīng)用生物能源技術(shù)等方面進(jìn)行嘗試，通過對新能源、可再生能源和清潔能源的應(yīng)用，為事業(yè)部未來能源管理和節(jié)能工作的發(fā)展和創(chuàng)新提供理論數(shù)據(jù)積累和實(shí)踐經(jīng)驗借鑒。

5 結(jié)束語

綜上所述，礦區(qū)系統(tǒng)作為油田耗能大戶，想要在節(jié)能減排方面有所突破和發(fā)展，必須以供熱系統(tǒng)為重點(diǎn)，突出熱源、熱網(wǎng)、熱用戶三個重點(diǎn)環(huán)節(jié)，推廣應(yīng)用先進(jìn)節(jié)能技術(shù)、工藝和設(shè)備，加大系統(tǒng)節(jié)能改造力度，引進(jìn)科學(xué)節(jié)能管理技術(shù)和模式，克服逐年供熱規(guī)模擴(kuò)大、燃料價格上漲、供熱標(biāo)準(zhǔn)提高等不利因素，深層挖掘節(jié)能潛力，降低供熱系統(tǒng)單耗指標(biāo)，提高能源和資源利用效率，才能真正實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排社會效益和降本增效企業(yè)效益雙豐收。

10.3969/j.issn.2095-1493.2012.07.004

2012-04-28）

汪鴻雁，2009年6月畢業(yè)于哈爾濱理工大學(xué)，從事質(zhì)量節(jié)能工作，E-mail：wanghongy001@cnpc.com.cn，地址：黑龍江省大慶油田礦區(qū)服務(wù)事業(yè)部安全環(huán)保質(zhì)量節(jié)能處，163453。