导航： >> 安全论文>> 化工安全论文>>正文

胜利油田桩西联合站油气集输系统节能潜力分析

文档作者：朱学娟1，代晓东1，马腾祥2，刘祥伟1，张连斌1，李少钦1，马圣伦1 文档来源： 1.中国石油大学胜利学院 2.中石化胜利油田分公司桩西联合站		点击数：	更新时间： 2024年06月16日
下载地址：点击这里	文件大小： 1.63 MB 共4页	文档格式： PDF	下载点数： 1 点（VIP免费）

全屏查看

内容预览 [文件共4页]

本文件共4页，如需编辑使用，请下载。

注：预览效果可能会出现部分文字乱码（如口口口）、内容显示不全等问题，下载是正常的。

	文件大小：1.63 MB 共4页文件格式：PDF 下载点数：1 点（VIP会员免费）

上一篇：石油和化学工业能源的节约和有效利用规划…

文本预览

仅提取页面文字内容，供快速阅读使用。

石油石化节能
2018 年第9 期总第432 期
56
频敏感性研究[J]. 太阳能学报，2015，36（1）：90-95.
[7] 马宏旺，陈龙珠，刘桦，等. 海上风电单桩支撑结构第一
自振频率分析研究[J]. 特种结构，2014（1）.
[8] 姜书鹏，乔颖，徐飞，等. 风储联合发电系统容量优化配
置模型及敏感性分析[J]. 电力系统自动化，2013，37（20）：
16-21.
[9] 李涌. 海上风电发展现状及投资敏感性分析[J]. 西昌学院学
报: 自然科学版，2012，26（3）：75-77.
[10] 包能胜，蔡佳炜，倪维斗. 风电与燃气轮机互补系统发电
成本敏感性分析[J]. 燃气轮机技术，2007，20（1）：9-13.
[11] 姚家伟.敏感性分析在风电可行性研究中的应用[J].水力发
电，2006，32（1）：84-85.
[12] Firestone J, Kempton W.Public opinion about large offshore
wind power: Underlying factors[J].Energy Policy, 2007, 35
（3）：1584-1598.
[13] Dan W, Malm T.Fouling assemblages on offshore wind power
plants and adjacent substrata[J].Estuarine Coastal &amp;amp; Shelf
Science, 2008, 79（3）：459-466.
引言
石油和天然气是国家最重要的矿产资源和战略能
源，在国家经济发展中的地位无可替代。但随着原油储
量减少，原油综合含水率不断提高，导致采出液及污水
处理量急剧增加，油气集输系统的能源消耗量已处于整
个油田生产环节的首位。另一方面，油气集输系统设备
老旧、运行效率低、处理工艺落后导致其能源浪费量巨
大，而由于生产需要和成本制约，又无法及时进行大规
模的设备更新，所以，对现有的油气集输系统能耗及效
率进行调查研究，分析节能潜力并提出有效节能降耗措
施，具有重大意义[1-3]。
胜利油田桩西联合站油气集输系统节能潜力分析
朱学娟1，代晓东1，马腾祥2，刘祥伟1，张连斌1，李少钦1，马圣伦1
（1.中国石油大学胜利学院，山东 东营 257061；2.中石化胜利油田分公司桩西联合站，山东 东营 257001）
摘 要：通过对胜利油田桩西联合站进行实地调研，把握原油处理和污水处理的主要工艺流程、设备性能
及效率、供能设施及燃料消耗、来液及外排流体性质。通过能量结构分析寻找关键耗能环节和系统的用能薄弱
环节，确定出系统最大的节能潜力在于减少罐体热量散失和污水携带的能量损失。针对桩西联合站的实际生产
状况，提出在不影响生产的前提下利用岩棉对罐体进行保温减少热量散失的节能措施，经计算保温后罐体的热
量散失仅为原来的1/3。针对油田污水直接回注地层大量热能浪费的问题，论证了利用吸收式热泵技术进行污
水余热回收的可行性，回收的能量可以用于站内生活用能，也可以直接用于集输系统供热，若用热泵代替加热
炉供热，则可减少将近1/2 的天然气消耗量，并且极大地降低了加热炉的烟气排放，对减轻大气污染具有积极
作用。
关键词：桩西联合站 ；油气集输系统；节能；余热回收
中图分类号：TE 86 ；TE 0 文献标识码：A 文章编号：1004-7948（2018）09-0056-03
doi ：10.3969/j.issn.1004/7948.2018.09.017
作者简介：朱学娟，硕士，讲师，研究方向为石油勘探开发。
收稿日期：2018-07-17
1 桩西联合站油气集输系统能量消耗分析
桩西联合站是胜利油田桩西采油厂唯一的一座大型
联合站，于1992 年10 月建成投产，占地面积65124m2，
隶属于中国石化胜利油田桩西采油厂集输大队，主要负
责桩西采油厂的原油处理与外输、原油稳定、污水处理
与外输等任务，是一座集油、气、水综合处理的大型联
合站。年设计外输能力250 万t，脱水能力150 万t，原
油稳定能力120 万t，日污水处理能力2 万m3。
桩西联合站液处理量15000m3/d， 来液含水量
75%~85%，温度45~55℃ ；原油产量3000t/d，原油密度
0.899×103kg/m3 ；污水量13000m3/d，污水温度40℃。
集输系统的原油处理系统消耗大量的电能和天然气
燃料，而污水处理系统主要消耗电能。能量消耗的主要
设备为加热炉与动力设备，加热炉的燃料为天然气[4]。
万方数据
石油石化节能
2018 年第9 期总第432 期
57
图1 可以看出，集输系统的能量损失主要包括直接散热
损失、设备效率损失和污水余热。
图1 桩西联合站能量系统结构模型
2.2 节能潜力分析
在系统的能量转换环节、能量利用环节和能量回收
环节都存在节能潜力。如能量转换环节提高加热炉和机
泵效率、减少排烟损失、减少不完全燃烧等。桩西联合
站经过多次工艺流程改造，实现了原油系统密闭运行流
程和污水系统“三段沉降、三级过滤”的精细处理工艺，
其工艺、技术都较先进，加热炉效率（83%）和泵机组
效率（70% 以上）较高，都达到了五星级联合站，甚至
国际水平。所以，依靠提高设备效率节能的潜力不大。
表4 运行效率行业评价指标
按照水的比热公式计算出每年从污水中流失的热
量：
w
w
w w w w
Q m C t t C P P
ρ
0
( 0)
-
= ⋅ ⋅ - + ⋅ （ 1）
式中：
w
w
w w w w
Q m C t t C P P
ρ
0
( 0)
-
= —⋅ ⋅每年-排出+ 的污⋅ 水质量（kg）；
w
w
w w w w
Q m C t t C P P
ρ
0
( 0)
-
= ⋅ ⋅ 、- + ⋅
w
w
w w w w
Q m C t t C P P
ρ
0
( -
= ⋅ ⋅ - —+ ⋅
分别为污水温度、环境温度（℃）；
w
w
w w w w
Q m C t t C P P
ρ
0
( 0)
-
= ⋅ —⋅ -污水+ 比热⋅ 容[J/
(kg·℃ )]，根据污水中溶解物质类型和含量计算得比
热为4.02×103J/(kg·℃ ) ； w
w
w w w w
Q m C t t C P P
ρ
0
( 0)
-
= ⋅ ⋅ - + ⋅
—污水密度，污水中
的溶解物质对密度影响不大，按1000kg/m3 来算；
w
w
w w w w
Q m C t t C P P
ρ
0
( 0)
-
= ⋅ ⋅ - + ⋅ 、
w
w
w w w w
Q m C t t C P P
ρ
0
( 0)
-
= ⋅ ⋅ - + ⋅ —分别为污水压力和大气压力（MPa）。
桩西联合站每天污水排出量13000m3/d，污水回注
温度40℃，污水压力0.1MPa，环境平均温度15℃，标
准大气压0.1MPa，将污水的体积和温度带入公式，得
搜集最近5 个月（2017 年12 月~2018 年4 月）桩西联合
站实际能量消耗，根据表1 和表2 可知，原油处理系统
月平均耗电量为301103kWh，日平均耗电量9923kWh，
污水处理系统月平均耗电量为291314kWh，日平均耗电
量9726kWh，天然气消耗量如表3 所示。根据燃料消耗
和添加的各种化学药剂用量，可以计算联合站平均吨油
处理费3.7640 元/t，吨液处理费0.4244 元/t。
表1 桩西联合站集输系统月度耗电量（kWh）
表2 桩西联合站集输系统日平均耗电量（kWh）
表3 桩西联合站集输系统天然气消耗量（m3）
2 节能潜力分析
2.1 能量结构分析
油气集输系统中的能量分为能量转换、能量利用和
能量回收共3 个环节[5]。能量转换是把外界的能量通过
转换或传输提供给集输系统的各工艺流程，主要包括加
热炉将燃料化学能转换为热能，泵机组和压缩机组将电
能转化为动能；能量利用是原油输送、处理、脱水、稳
定等能量的利用环节；能量回收通常由大量换热过程构
成，相应的设备则是各种换热器、蒸汽发生器、冷却器
等。在联合站中，回收的能量主要为污水的余热和高温
外输原油的可利用能[6-7]。但是桩西联合站仅有2 台换
热泵回收高温外输原油中的小部分热量，却没有设备用
来回收污水中的热量。
损失能指在转化和传输过程中直接损失、逸入环境
中，没有进入利用环节的能量，有效供能指供入能量经
过转换传输后实际进入工艺利用环节的总和，即供入总
能中被有效转换的部分。有效供入能除工艺总用能（即
实际进入工艺处理环节的能量）外，还包括各种设备的
散热损失、外输原油携带的能量和污水带出的能量。从
日期2018 年1 月2018 年2 月2018 年3 月
2018 年4 月
（22 天）
月度消耗251327 225003 232412 134570
日平均
消耗
8107 8036 7497 6117
指标名称国际水平
国内先进
水平
五星级联合站评价
指标
加热炉平均运行效率92% 92% 78%
锅炉平均运行效率90% 90%
≥ 4t 78%
<4t 75%
泵机组平均运行效率70% 65.4% 52%
日期
2017 年
12 月
2018 年
1 月
2018 年
2 月
2018 年
3 月
月平均
污水系统325590 314480 268352 256835 291314
原油系统296940 307620 262140 337710 301103
月总耗电622530 622100 530492 594545 592417
日期
2017 年
12 月
2018 年
1 月
2018 年
2 月
2018 年
3 月
2018 年
4 月
日平均
污水
系统
10503 10145 9584 8285 10115 9726
原油
系统
9579 9923 9362 10894 9855 9923
日平均
总耗电
20082 20068 18946 19179 19970 19649
供入能E P
直接损失能量E W
设备散热损失E UD
污水带出能和回收
设备散热损失E J
原油输出能E Y
有效供能E U
工艺总用能E N
回收循环能E R
分离器，沉降罐，稳定
塔电脱水器，净化罐等
待回收能E O
换热器
加热炉，泵
万方数据
石油石化节能
2018 年第9 期总第432 期
58
顶不做保温处理。对于不保温的顶和底，其传热系数一
般看作常数，所以传热系数的改变主要是罐壁传热的改
变，罐壁的传热系数计算如下：
b
K b b &#x1F;
=
&#x1D;
（ 5）
式中：
b
K b b &#x1F;
=
&#x1D; —保温材料的导热系数，固定的材料其
系数不变； b
K b b &#x1F;
=
&#x1D;
—保温层厚度（m）。
散热量计算公式：
Q=K·ΔT·F×3600×24×365 （ 6）
式中：Q —油罐通过罐壁散失的热量（kJ/a）；
ΔT—散热温差（℃），即罐内流体的温度与罐外环境
温度之差，环境温度不同季节会有差别，按平均15℃来
计算；K—油罐传热系数[W/(m2·℃ )] ；F—油罐的
罐壁散热面积（m2），各个储油设备的罐壁面积和罐内
流体温度如表5 所示。
表5 联合站储油罐壁面积及罐内流体温度
以净化油罐为例将其参数及保温前后罐壁的传
热系数带入散热量计算公式，可以算出保温前散热
量738.5MJ/h， 保温后散热量245.9MJ/h， 即一次保温
后可减少散热量66.7%， 每天减少热量散失(738.5-
245.9)×24=11822.3MJ，折合天然气约283m3（天然气
热值取平均值4.18×107J），将所有拟保温设备参数进
行计算统计，那么每天至少节约天然气2265m3，折合
原油2265kg，按照原油价格3500 元/t，则每年节约燃
油费用为289 万元。而岩棉施工和材料总费用约150 万
元，所以岩棉保温的节能效果明显，经济效益显著。
3.2 污水余热回收
热泵技术在目前各个行业的余热回收中已广泛应用，
由于油田污水腐蚀性强，为延长热泵机组的使用年限，
必须在污水源热泵机组前端增加污水与清水换热器[8-10]。
目前市场上热泵的供热系数可达到1.7，即：
= 1.7
+
=
z
x l
Q
COP Q Q （ 7）
式中：Q z—工作流体在吸收器内吸收的热量
（J）；Q l—工作流体在冷凝器内吸收的热量（J）；
Q Z—再生器消耗的热量（J），对于直燃型吸收式热泵
Q Z=G z×Q r ；G z—再生器效率，一般可达92% 以上；
Q r—供给热泵的天然气总发热量（J）。
每年随污水流失的热量：Q =4.02×103×4.745×109×
(40-15)=4.769×1014J。
外排原油中携带的热量计算：
yy
yy yy yy yy
p p
Q G C t t G
ρ
( ) 0 0
-
= ⋅ ⋅ - + ⋅ （ 2）
Cyy = 1 (0.403+ 0.00081×t)×4.1868 &#x1C;
（ 3）
式中：G yy—处理原油量（kg/h）；C yy—沉降处
理后原油的比热[J/(kg·℃ )] ；t—沉降处理后原油的
温度（℃）；t 0—标准温度（取0℃）；P—沉降处理
后原油的压力（kPa）；ρyy—沉降处理后原油的密度
（kg/m3）；P 0—标准大气压。按流量3000t/d，原油密
度0.899×103kg/m3，t =70 ℃，P =2.0MPa 来计算， 得出
每小时原油携带的热量为Q yy=2.8×104kJ，则每年外排
原油携带的热量为2.45×108kJ。（原油携带热量计算时
取t 0=0℃，而污水余热计算中取t 0=15℃，是因为原油中
携带的热量不容易回收，原油携带热量仅供参考，而污
水余热计算的是大于环境温度可以回收的热量，所以取
t 0 为环境平均温度而不是标准温度。）
通过计算可知外排原油和污水携带的热量巨大，而
原油直接进入输油管道输送，且输送过程中也需要一定
温度，所以从原油中回收热量可行性较小。而系统排出
的污水直接回注地层，污水温度过高不仅造成极大的资
源浪费，还对地层造成伤害，且目前各种热泵技术已非
常成熟，所以将污水中的热量进行回收并直接运用至集
输系统的加热环节非常可行。
3 节能降耗措施
从原油在各罐体的进出口温降可以看出设备的散热
损失过大，严重影响热能利用率。所以从减少散热损失
角度出发，具有很大的节能潜力。
3.1 岩棉保温减少热量散失
减少热量散失最直接有效的方法是对设备进行保
温，目前常用的技术利用太阳能热二极管技术和岩棉材
料进行保温，根据经济成本、施工方法和联合站的设备
及生产情况选择利用岩棉材料。保温的本质就是降低设
备的传热系数，可计算地上油罐传热系数K ：
a b c
a a b b c c
F F F
K K F K F K F
+ +
+ +
= （ 4）
式中：K a—罐顶的传热系数[W/(m2·℃ )] ；F a—
罐顶面积+0.1倍的罐壁面积（m2）；K b—罐壁的传热系
数[W/(m2·℃ )] ；F b—罐壁面积的90%（m2）；K c—
罐底的传热系数[W/(m2·℃ )] ；F c—罐底面积（m2）。
立式拱顶储油罐的保温主要是对罐壁的保温, 对罐
设备名称直径（m）
高度
(m）
罐壁面积
（m2）
个数
罐内流体温
度（℃）
电脱水器3.00 14.60 137.60 5 60
二级分水器3.00 16.00 150.80 1 62
缓冲罐3.00 17.60 165.88 1 45
一级分水器4.00 22.11 277.84 3 45
净化油罐22.13 13.00 903.80 4 75
污水沉降罐21.88 13.30 914.22 2 45
万方数据
2018 年第9 期总第432 期
59
节能技术与应用
桩西联合站加热炉、锅炉的运行效率为83%，提供
等量热能时，加热炉的燃料消耗量与热泵的燃料消耗量
差即为节能效益，天然气热值为107cal/m3，即：
用加热炉供热，提供1万kcal热量需要消耗的天然气为：
1/0.83=1.2m3
用吸收式热泵供热，提供等量热量，需要消耗天然
气为：1/(1.7×0.92)=0.64m3，则节能效率：（1.20-0.64）
/1.20=46.7%
由此可见，与传统的加热炉供热相比，利用吸收式
热泵供热可以获得 46.7% 的节能效益，即可节约将近一
半的天然气消耗量，节能效益十分明显。
4 结语
“十二五”以来，国家加大和深化了节能减排的力度，
相继出台了一系列推进节能减排的法规和制度，并对重
点耗能企业提出了相关的强制性规定，同时也对油气、
石化等重点行业实行“产品能耗限额”并要求限期达标。
油气集输系统是油田地面工程建设的主体部分，其工程
投资一般占地面工程总投资的50% 左右，能耗约占油气
田生产能耗的35%，所以对集输系统进行用能分析评价
及节能潜力研究意义重大。
参考文献
[1] 李岩. 油田集输系统的能耗分析及节能措施的运用[J]. 中国
石油和化工，2016，（S1）：165.
[2] 安家荣，杜艳霞. 桩西联合站能量平衡分析及节能措施[J].
油气储运，2005，24（9）：45-47.
[3] 南松玉.油气集输系统能耗分析实验及节能对策[D].大庆：
东北石油大学，2012.
[4] 庞庆梅，吴庆峰. 油田油气集输节能降耗途径分析[J]. 中国
石油和化工标准与质量，2013，（17）：257.
[5] 马茹.油气集输系统用能分析评价[D].青岛：中国石油大学，
2009.
[6] 何湘禹.港东联合站能耗分析与节能途径研究[D].成都：西
南石油大学，2016.
[7] 魏立新.基于智能计算的油田地面管网优化技术研究[D].大
庆：大庆石油学院，2005.
[8] 拓炳旭，狄余慧，张亚娟. 印刷废水余热回收利用及经济
效益分析[J]. 制冷与空调，2017，31（1）：102-106.
[9] 龚秋红，李元春，卢宇，等.油田污水余热回收利用技术[J].
石油与化工设备，2011，14（5）：66-67.
[10] 张永贵.油田污水余热回收方案及其经济效益测算[J].技能
技术，2003，21（3）：8-9.
工业余热氨水吸收式制冷系统研究现状与发展趋势
栗鹏飞
（郑州铁路职业技术学院，河南 郑州 451460）
摘 要：由于我国节能减排政策的引导，工业余热氨水吸收式制冷系统以其节能减排、制冷效果好等优点
越来越引起人们的关注。工业余热氨水吸收式制冷系统的研究主要集中在新型工质对的寻求、强化传热传质、
优化制冷循环系统的研究等方面，特别是吸收器的吸收强化及活性剂的研究，成为工业余热氨水吸收式制冷系
统的研究热点，通过对以上内容进行了详细分析，并指出今后的发展趋势。
关键词：工业余热；氨水吸收式制冷系统；研究现状；发展
中图分类号：TK 01+8 文献标识码：A 文章编号：1004-7948（2018）09-0059-05
doi ：10.3969/j.issn.1004/7948.2018.09.018
Research status and development trend of industrial waste heat ammonia water absorption
refrigeration system
LI Peng-fei
Abstract ：As a result of China's energy-saving
emission reduction policy guidance, Industrial waste heat
ammonia absorption refrigeration system had been paid
more and more attention due to its advantages of energy
saving, emission reduction and excellent refrigerating
作者简介：栗鹏飞，硕士，助教，研究方向为工业余热制冷空调的
优化及仿真。
基金项目：陕西省教育厅重点实验室项目（项目编号：15JS018、
14JS020）；陕西省科技厅重点实验室项目（项目编号：2014SZS16-P04、
2014SZS16-Z01）

网友评论 more

化工安全论文最新内容

06-16