大慶油田北十五聯(lián)合站加熱設(shè)備耗能現(xiàn)狀及節(jié)能措施探討

徐鴻馳

【摘 要】本文闡述了大慶油田北十五聯(lián)加熱設(shè)備的耗能現(xiàn)狀，詳盡地分析了預(yù)熱爐、外輸爐及站外地下輸油管線運(yùn)行參數(shù)的變化范圍。通過實(shí)測(cè)和計(jì)算，提出了加熱設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)和具體的節(jié)能措施。

【關(guān)鍵詞】節(jié)約能源；合理運(yùn)行；精細(xì)管理；生產(chǎn)運(yùn)行；參數(shù)最優(yōu)化

0.前言

自2007年北十五脫水轉(zhuǎn)油站改造及北三西地區(qū)產(chǎn)能增加以來，北十五聯(lián)的來液量增加及綜合含水率的上升，使來液量大大超過了預(yù)熱爐的額定流量值，預(yù)熱爐熱負(fù)荷增加，造成了油水混合液通過預(yù)熱爐后溫升不夠明顯。為此，應(yīng)積極采取有效的措施予以解決。

1.加熱設(shè)備耗能現(xiàn)狀

1.1預(yù)熱爐

北十五現(xiàn)有預(yù)熱爐兩臺(tái)，單臺(tái)熱功率2.5MW，額定流量210m3/h，效率85.72%，設(shè)計(jì)入口30℃，出口40℃，另有一臺(tái)2.0MW預(yù)熱兼脫水爐。

以上兩種用預(yù)熱爐情況都是按來液量28000m3/d，爐的設(shè)計(jì)熱效率計(jì)算的結(jié)果，而實(shí)際生產(chǎn)中，情況比較復(fù)雜。因來液量時(shí)刻變化，當(dāng)來液量增加時(shí)，在不提火情況下，溫升還要下降。另外，爐運(yùn)行的實(shí)際熱效率一般要比設(shè)計(jì)熱效率低一點(diǎn)，因而溫升還要下降。

1.2外輸爐

外輸爐是真空相變爐，熱功率1.5MW，額定流量160m3/h，效率90%，設(shè)計(jì)入口35℃，出口55℃。2008年11月投入使用，目前北十五聯(lián)凈化油量約在166-200m3/h，爐進(jìn)口溫度一般在48-54℃，有時(shí)還要高一點(diǎn)。因爐自控系統(tǒng)設(shè)定的出口油溫在65℃，加之脫水爐出口油溫一般情況在51-57℃，經(jīng)站內(nèi)地面管線和容器后溫降在1-3℃（冬季），到外輸爐進(jìn)口處油溫也有48-54℃，再經(jīng)外輸爐加熱后，出站油溫一般在56-63℃，經(jīng)站外地下管線溫降3-6℃，到達(dá)北二一的終點(diǎn)油溫在53-57℃。這個(gè)終點(diǎn)油溫有些偏高，地下熱能損失偏多，浪費(fèi)熱能。

1.3站外埋地Φ273×7mm輸油管線運(yùn)行參數(shù)及散熱損失

對(duì)于埋地?zé)嵊洼斢凸芫€來說，在某一個(gè)季節(jié)，當(dāng)輸油量和輸油溫度變化不大的情況下，管線周圍的土壤溫度即地溫，相對(duì)來說基本不變或者變化不太大，這就是基本的穩(wěn)定溫度場(chǎng)。

通過錄取、實(shí)測(cè)和計(jì)算得到的參數(shù)可看出，在輸油排量相同，但出站油溫不相同時(shí)，地溫、總傳熱系數(shù)K值、地下管線向土壤的散熱量也是各不相同的。這就是在排量相同時(shí)，出站油溫越高，地下管線散失的熱量越多。

2.各種加熱設(shè)備及站外埋地?zé)嵊凸芫€比較適宜的運(yùn)行參數(shù)

2.1預(yù)熱爐出口溫度

預(yù)熱爐所起的作用是給轉(zhuǎn)油站來的混合液進(jìn)行預(yù)熱，設(shè)計(jì)出口溫度為40℃。由游離水脫除器的工作溫度和預(yù)熱爐的出口溫升結(jié)合起來看，根據(jù)近年來北十五預(yù)熱爐的生產(chǎn)運(yùn)行和停爐測(cè)試的情況可知，預(yù)熱爐適宜的運(yùn)行出口溫度在38-40℃范圍內(nèi)。

2.2外輸爐出口溫度

外輸爐所起的作用是給凈化原油加熱到既安全又比較合理的溫度范圍之內(nèi)。根據(jù)目前北十五生產(chǎn)實(shí)際情況，輸油量波動(dòng)范圍在140-210m3/h，但正常范圍在170-190m3/h，站外埋地輸油管線在冬季的溫降一般在3-6℃。如從安全和節(jié)能兩方面來考慮，油流到達(dá)北二一終點(diǎn)油溫要在結(jié)蠟高峰區(qū)以上的溫度區(qū)間選擇，即在45℃或略高一點(diǎn)為佳。北十五聯(lián)外輸爐出站比較適宜的油溫在51℃或略高一點(diǎn)。

2.3站外地下熱油輸送管線的運(yùn)行參數(shù)

下面根據(jù)北十五在冬春季時(shí)的平均地溫、平均K值，利用求終點(diǎn)溫度公式，經(jīng)計(jì)算后得到在各排量、各出站油溫下的到北二一終點(diǎn)油溫。

2009年12月15日某時(shí)錄取的參數(shù)，用公式法計(jì)算到北二一的終點(diǎn)油溫。參數(shù)為：外輸排量160m3/h，出口油溫是50.8℃、平均地溫為33℃、平均K值為11.11 kcal/m2.h.℃。

Φ273×7mm管線外徑為0.273m，管線總長(zhǎng)度1650m、原油比熱容取0.5kcal/℃.kg，熱原油相對(duì)密度取860kg/m3，圓周率取3.14，e=2.718。

根據(jù)以上公式算法，下面三個(gè)表例舉的是2009年、2010年、2011年冬春季錄取的部分參數(shù)，并由求終點(diǎn)公式算出的到北二一終點(diǎn)油溫值。為了驗(yàn)證計(jì)算的準(zhǔn)確性，每次錄取完各項(xiàng)參數(shù)后，又用電話詢問了到北二一現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際終點(diǎn)油溫，并通過對(duì)比可知，計(jì)算的終點(diǎn)油溫與現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際終點(diǎn)油溫誤差較小，一般在1℃之內(nèi)。

3.預(yù)熱爐節(jié)能措施的探討

3.1預(yù)熱爐條件停爐

在轉(zhuǎn)油站來液溫度已達(dá)到38-40℃時(shí)，即可停掉預(yù)熱爐。因此溫度范圍完全可以進(jìn)入游離水脫除器，進(jìn)行重力沉降分離出粒徑較大的水滴游離水。

3.2外輸爐季節(jié)停爐

因外輸爐是真空相變爐，爐內(nèi)有中間介質(zhì)水，在冬季時(shí)不能長(zhǎng)期停爐。在夏季，只要脫水爐的出口溫度能達(dá)到52-54℃時(shí)，就可把外輸爐停爐。

3.3間歇啟停預(yù)熱爐、外輸爐

對(duì)于預(yù)熱爐，在冬季只要來液溫度相對(duì)比較高一些時(shí)，如在37-39℃之間時(shí)，來液進(jìn)入預(yù)熱爐內(nèi)，可點(diǎn)小火。當(dāng)來液溫度在37℃以下時(shí)，可把火開大，以保證油水混合液的適當(dāng)溫度。對(duì)于外輸爐，在冬季運(yùn)行時(shí)采取白天停爐，夜間啟運(yùn)的措施。并把爐自控系統(tǒng)的設(shè)定出口溫度值適當(dāng)降低一些，保持爐出口油溫不致于過高。

4.結(jié)論及認(rèn)識(shí)

（1）預(yù)熱爐出口溫升不夠明顯的原因較多，它與混合液的含水率、爐實(shí)際運(yùn)行熱效率、混合液的比熱容、爐的運(yùn)行臺(tái)數(shù)、爐膛內(nèi)火焰的大小、來液的平均溫度以及來液量的多少等因素有關(guān)，來液量增多是預(yù)熱爐出口溫升不夠明顯的主要原因。

（2）輸油管線終點(diǎn)溫度偏高，熱能損失大，長(zhǎng)時(shí)間輸油時(shí)，可適當(dāng)降低出站油溫。

（3）預(yù)熱爐條件停爐、外輸爐季節(jié)停爐、間歇啟停預(yù)熱爐及外輸爐運(yùn)行方式能夠滿足正常生產(chǎn)。

只要我們高度重視節(jié)能工作，抓住生產(chǎn)過程中各個(gè)環(huán)節(jié)的耗能狀況，認(rèn)真分析和研究，制定相應(yīng)合理的運(yùn)行參數(shù)，力求生產(chǎn)參數(shù)最優(yōu)化，就能提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。