油田廢物變地?zé)?/h1>
2014-02-07 12:15:42徐曉峰
中國(guó)石油石化 2014年2期
○文/徐曉峰
2013年12月18日，伴隨著原有為原油外輸和摻水提供熱源的4臺(tái)燃?xì)忮仩t停運(yùn)，河南油田下二門(mén)聯(lián)合站污水余熱利用項(xiàng)目，全面建成并投入試生產(chǎn)。該項(xiàng)目預(yù)計(jì)每年替代天然氣480萬(wàn)立方米、減排二氧化碳3646噸。
河南油田與新星公司合作的下二門(mén)聯(lián)合站污水余熱利用，是中國(guó)石化集團(tuán)公司立項(xiàng)投資的首個(gè)油田余熱高效利用項(xiàng)目。該項(xiàng)目的投產(chǎn)，標(biāo)志著河南油田向打造中國(guó)石化系統(tǒng)首個(gè)利用地?zé)豳Y源節(jié)能減排示范基地的目標(biāo)邁出了堅(jiān)實(shí)的步伐。
廢物利用
時(shí)間回溯到上世紀(jì)80年代。
1988年，泌陽(yáng)凹陷下二門(mén)油田下5—804井2000米井段，噴出93.3℃的地?zé)崴樟髁?000立方米。雙河區(qū)域泌283井在2965米井段發(fā)生井噴，折算日流量3600立方米，水溫90℃。
南陽(yáng)凹陷和泌陽(yáng)凹陷第三系老地層，易于深部熱源向淺部傳遞；而淺部松散的第四系地層，又像棉被一樣覆蓋于斷裂上面，使熱量得以保存。
根據(jù)掌握的地質(zhì)資料，按照熱儲(chǔ)法計(jì)算，南陽(yáng)凹陷600米～1200米井段40℃～60℃低溫地?zé)豳Y源，總量相當(dāng)于0.369億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。豐富的低溫?zé)醿?chǔ)資源，為河南油田利用地?zé)豳Y源奠定了基礎(chǔ)。
●工人王俊普認(rèn)真查看低溫?zé)嵩囱h(huán)泵進(jìn)口壓力表，及時(shí)調(diào)整系統(tǒng)運(yùn)行。
據(jù)了解，河南油田現(xiàn)有9座聯(lián)合站，主要任務(wù)為原油處理、集輸及污水處理，年處理污水3044萬(wàn)噸，平均溫度48℃。聯(lián)合站產(chǎn)生的污水通常是處理合格后直接回注地層，不僅浪費(fèi)大量熱能，而且不利于節(jié)能減排。
同時(shí)，河南油田基地生活點(diǎn)由11個(gè)供熱站、27臺(tái)燃煤鍋爐、2臺(tái)燃?xì)忮仩t，分區(qū)分片進(jìn)行冬季集中供暖，供暖面積達(dá)320萬(wàn)平方米。由于供暖鍋爐與遠(yuǎn)端用戶(hù)距離遠(yuǎn)，不僅熱損失大，且循環(huán)水損失現(xiàn)象非常嚴(yán)重，每天供熱水15萬(wàn)噸，年補(bǔ)水達(dá)50萬(wàn)噸，年耗煤超過(guò)9萬(wàn)噸，年耗電800萬(wàn)千瓦時(shí)。
河南油田下二門(mén)聯(lián)合站污水量大、溫度高，且水質(zhì)、溫度比較穩(wěn)定，污水余熱資源豐富。該站原油集輸、摻水加熱的燃?xì)饧訜釥t全年用氣量達(dá)480萬(wàn)立方米。據(jù)測(cè)算，下二門(mén)項(xiàng)目投產(chǎn)后，年運(yùn)行成本與原來(lái)的燃?xì)饧訜嵯到y(tǒng)相比，可節(jié)約300多萬(wàn)元。
為實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排發(fā)展戰(zhàn)略，河南油田做出“大力開(kāi)發(fā)地?zé)豳Y源，實(shí)現(xiàn)油田循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展”的工作部署。2012年5月8日，河南油田與新星石油公司簽訂《地?zé)豳Y源與油田污水余熱開(kāi)發(fā)利用戰(zhàn)略合作框架協(xié)議》，正式啟動(dòng)采油污水余熱利用項(xiàng)目。同年底，上述兩個(gè)公司按照BOOT合作模式，簽署了《河南油田下二門(mén)聯(lián)合站污水余熱利用合作協(xié)議》。
2013年5月10日，中國(guó)石化第一個(gè)采油污水余熱利用項(xiàng)目——下二門(mén)聯(lián)合站污水余熱利用示范工程開(kāi)工建設(shè)。
只取熱不取水
下二門(mén)聯(lián)合站污水余熱利用示范工程提取采油污水中的熱量，加熱外輸原油和摻水，替代原有燃?xì)忮仩t。
為了綜合利用污水余熱資源，河南油田與新星公司利用高溫水源熱泵技術(shù)、換熱技術(shù)和蓄能技術(shù)，歷時(shí)6個(gè)月完成熱泵機(jī)房、蓄能水罐和換熱器系統(tǒng)等主要單元及配套設(shè)施的建設(shè)。其中，蓄能式熱泵技術(shù)是核心技術(shù)。
“水由高處流向低處，熱量從高溫傳向低溫。但水泵可以把水從低處抽到高處，熱泵同樣可以通過(guò)介質(zhì)把熱量從低溫轉(zhuǎn)移到高溫。正是這個(gè)原理，下二門(mén)項(xiàng)目選用的高性能熱泵工作時(shí)消耗一份電能，就能獲得相當(dāng)于4.3倍電能的熱量。”項(xiàng)目相關(guān)負(fù)責(zé)人說(shuō)。
據(jù)了解，在電力行業(yè)，供電時(shí)間按谷電、峰電、尖峰和平電分段，不同時(shí)間段的電價(jià)差別也較大。因此，為盡可能降低運(yùn)行成本，項(xiàng)目在啟動(dòng)之初就設(shè)計(jì)采用熱泵系統(tǒng)，在電價(jià)相對(duì)便宜的平、谷電時(shí)段，熱泵機(jī)組滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，每天提取11000噸污水中的熱量，用于原油外輸（70噸/天）和摻水加熱（冬季5500噸/天，夏季3000噸/天），替代5臺(tái)燃?xì)饧訜徨仩t，同時(shí)將多余熱能儲(chǔ)存到蓄能罐中。而在電價(jià)處于峰、尖時(shí)，再把蓄能罐的熱能釋放出來(lái)。
“下二門(mén)聯(lián)合站處理后的污水溫度為46℃，經(jīng)過(guò)熱泵系統(tǒng)處理后降至36℃，熱泵系統(tǒng)收集污水余熱的熱負(fù)荷相當(dāng)于1.54萬(wàn)立方米天然氣的鍋爐供熱能力，完全能夠滿(mǎn)足原油集輸和摻水的熱量需要?！毙滦枪卷?xiàng)目負(fù)責(zé)人說(shuō)。
另外，整個(gè)供熱系統(tǒng)采用閉式熱水循環(huán)設(shè)計(jì)，回注到地層的污水不會(huì)污染油藏，做到“只取熱不取水”，真正實(shí)現(xiàn)綠色低碳運(yùn)行。
地?zé)岚l(fā)展?jié)摿薮?/h2>
下二門(mén)聯(lián)合站污水余熱利用項(xiàng)目并非一蹴而就。其準(zhǔn)備工作可追溯到1993年。那時(shí)，河南油田就成立了“河南油田地?zé)豳Y源評(píng)價(jià)”項(xiàng)目組，對(duì)魏崗地區(qū)的地?zé)豳Y源開(kāi)展了初步評(píng)價(jià)和研究工作。
2000年后，河南油田污水回用鍋爐項(xiàng)目陸續(xù)投用。稠油聯(lián)合站污水深度處理回收利用項(xiàng)目于2008年9月投用，目前每天可回收利用稠油污水3200立方米，每年可減少鍋爐燃料消耗3800噸，節(jié)約清水116萬(wàn)立方米。王集污水回用工程2013年7月投運(yùn)后，可年節(jié)省清水95萬(wàn)立方米、燃料油2800噸、標(biāo)煤6305噸，節(jié)電16萬(wàn)千瓦時(shí)，減少COD排放76噸、二氧化碳?xì)怏w排放1.9萬(wàn)噸。
經(jīng)過(guò)20年發(fā)展，該油田通過(guò)地?zé)豳Y源“深淺結(jié)合、階梯利用”，替代傳統(tǒng)的供熱方式，逐步替代燃料鍋爐供暖，達(dá)到節(jié)能降耗、低碳減排的目的。
事實(shí)上，地?zé)豳Y源正成為國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展的新能源之一。地?zé)崮芴貏e是淺層地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)，已被納入我國(guó)“十二五”能源發(fā)展規(guī)劃中。此外，國(guó)家能源局、財(cái)政部、國(guó)土資源部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部2013年聯(lián)合下發(fā)的《關(guān)于促進(jìn)地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用的指導(dǎo)意見(jiàn)》表示，計(jì)劃到2015年，全國(guó)地?zé)峁┡娣e將達(dá)到5億平方米，地?zé)岚l(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到10萬(wàn)千瓦，地?zé)崮苣昀昧窟_(dá)到2000萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤；到2020年，地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用量達(dá)到5000萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，形成完善的地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用技術(shù)和產(chǎn)業(yè)體系。
●通過(guò)平、谷時(shí)蓄能，峰、尖時(shí)放熱，兩個(gè)2000立方米的蓄能罐有效地降低運(yùn)行電費(fèi)。
目前，僅中國(guó)石化上游板塊有污水站250多座，年污水可供熱量達(dá)80多萬(wàn)千瓦時(shí)；中游煉化企業(yè)低溫余熱可用于供暖面積達(dá)1600多萬(wàn)平方米，可用于制冷面積達(dá)160多萬(wàn)平方米，可用于發(fā)電30多兆瓦，余熱回收利用潛力巨大。
政策的支持和實(shí)現(xiàn)地?zé)豳Y源的可持續(xù)利用，使地?zé)衢_(kāi)發(fā)示范項(xiàng)目和地?zé)崴毓嗟刃录夹g(shù)的研究推廣工作正在逐步興起。
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河南油田與新星公司合作的下二門(mén)聯(lián)合站污水余熱利用，是中國(guó)石化集團(tuán)公司立項(xiàng)投資的首個(gè)油田余熱高效利用項(xiàng)目。該項(xiàng)目的投產(chǎn)，標(biāo)志著河南油田向打造中國(guó)石化系統(tǒng)首個(gè)利用地?zé)豳Y源節(jié)能減排示范基地的目標(biāo)邁出了堅(jiān)實(shí)的步伐。
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時(shí)間回溯到上世紀(jì)80年代。
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南陽(yáng)凹陷和泌陽(yáng)凹陷第三系老地層，易于深部熱源向淺部傳遞；而淺部松散的第四系地層，又像棉被一樣覆蓋于斷裂上面，使熱量得以保存。
根據(jù)掌握的地質(zhì)資料，按照熱儲(chǔ)法計(jì)算，南陽(yáng)凹陷600米～1200米井段40℃～60℃低溫地?zé)豳Y源，總量相當(dāng)于0.369億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。豐富的低溫?zé)醿?chǔ)資源，為河南油田利用地?zé)豳Y源奠定了基礎(chǔ)。
●工人王俊普認(rèn)真查看低溫?zé)嵩囱h(huán)泵進(jìn)口壓力表，及時(shí)調(diào)整系統(tǒng)運(yùn)行。
據(jù)了解，河南油田現(xiàn)有9座聯(lián)合站，主要任務(wù)為原油處理、集輸及污水處理，年處理污水3044萬(wàn)噸，平均溫度48℃。聯(lián)合站產(chǎn)生的污水通常是處理合格后直接回注地層，不僅浪費(fèi)大量熱能，而且不利于節(jié)能減排。
同時(shí)，河南油田基地生活點(diǎn)由11個(gè)供熱站、27臺(tái)燃煤鍋爐、2臺(tái)燃?xì)忮仩t，分區(qū)分片進(jìn)行冬季集中供暖，供暖面積達(dá)320萬(wàn)平方米。由于供暖鍋爐與遠(yuǎn)端用戶(hù)距離遠(yuǎn)，不僅熱損失大，且循環(huán)水損失現(xiàn)象非常嚴(yán)重，每天供熱水15萬(wàn)噸，年補(bǔ)水達(dá)50萬(wàn)噸，年耗煤超過(guò)9萬(wàn)噸，年耗電800萬(wàn)千瓦時(shí)。
河南油田下二門(mén)聯(lián)合站污水量大、溫度高，且水質(zhì)、溫度比較穩(wěn)定，污水余熱資源豐富。該站原油集輸、摻水加熱的燃?xì)饧訜釥t全年用氣量達(dá)480萬(wàn)立方米。據(jù)測(cè)算，下二門(mén)項(xiàng)目投產(chǎn)后，年運(yùn)行成本與原來(lái)的燃?xì)饧訜嵯到y(tǒng)相比，可節(jié)約300多萬(wàn)元。
為實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排發(fā)展戰(zhàn)略，河南油田做出“大力開(kāi)發(fā)地?zé)豳Y源，實(shí)現(xiàn)油田循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展”的工作部署。2012年5月8日，河南油田與新星石油公司簽訂《地?zé)豳Y源與油田污水余熱開(kāi)發(fā)利用戰(zhàn)略合作框架協(xié)議》，正式啟動(dòng)采油污水余熱利用項(xiàng)目。同年底，上述兩個(gè)公司按照BOOT合作模式，簽署了《河南油田下二門(mén)聯(lián)合站污水余熱利用合作協(xié)議》。
2013年5月10日，中國(guó)石化第一個(gè)采油污水余熱利用項(xiàng)目——下二門(mén)聯(lián)合站污水余熱利用示范工程開(kāi)工建設(shè)。
只取熱不取水
下二門(mén)聯(lián)合站污水余熱利用示范工程提取采油污水中的熱量，加熱外輸原油和摻水，替代原有燃?xì)忮仩t。
為了綜合利用污水余熱資源，河南油田與新星公司利用高溫水源熱泵技術(shù)、換熱技術(shù)和蓄能技術(shù)，歷時(shí)6個(gè)月完成熱泵機(jī)房、蓄能水罐和換熱器系統(tǒng)等主要單元及配套設(shè)施的建設(shè)。其中，蓄能式熱泵技術(shù)是核心技術(shù)。
“水由高處流向低處，熱量從高溫傳向低溫。但水泵可以把水從低處抽到高處，熱泵同樣可以通過(guò)介質(zhì)把熱量從低溫轉(zhuǎn)移到高溫。正是這個(gè)原理，下二門(mén)項(xiàng)目選用的高性能熱泵工作時(shí)消耗一份電能，就能獲得相當(dāng)于4.3倍電能的熱量。”項(xiàng)目相關(guān)負(fù)責(zé)人說(shuō)。
據(jù)了解，在電力行業(yè)，供電時(shí)間按谷電、峰電、尖峰和平電分段，不同時(shí)間段的電價(jià)差別也較大。因此，為盡可能降低運(yùn)行成本，項(xiàng)目在啟動(dòng)之初就設(shè)計(jì)采用熱泵系統(tǒng)，在電價(jià)相對(duì)便宜的平、谷電時(shí)段，熱泵機(jī)組滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，每天提取11000噸污水中的熱量，用于原油外輸（70噸/天）和摻水加熱（冬季5500噸/天，夏季3000噸/天），替代5臺(tái)燃?xì)饧訜徨仩t，同時(shí)將多余熱能儲(chǔ)存到蓄能罐中。而在電價(jià)處于峰、尖時(shí)，再把蓄能罐的熱能釋放出來(lái)。
“下二門(mén)聯(lián)合站處理后的污水溫度為46℃，經(jīng)過(guò)熱泵系統(tǒng)處理后降至36℃，熱泵系統(tǒng)收集污水余熱的熱負(fù)荷相當(dāng)于1.54萬(wàn)立方米天然氣的鍋爐供熱能力，完全能夠滿(mǎn)足原油集輸和摻水的熱量需要?！毙滦枪卷?xiàng)目負(fù)責(zé)人說(shuō)。
另外，整個(gè)供熱系統(tǒng)采用閉式熱水循環(huán)設(shè)計(jì)，回注到地層的污水不會(huì)污染油藏，做到“只取熱不取水”，真正實(shí)現(xiàn)綠色低碳運(yùn)行。
地?zé)岚l(fā)展?jié)摿薮?/h2>
下二門(mén)聯(lián)合站污水余熱利用項(xiàng)目并非一蹴而就。其準(zhǔn)備工作可追溯到1993年。那時(shí)，河南油田就成立了“河南油田地?zé)豳Y源評(píng)價(jià)”項(xiàng)目組，對(duì)魏崗地區(qū)的地?zé)豳Y源開(kāi)展了初步評(píng)價(jià)和研究工作。
2000年后，河南油田污水回用鍋爐項(xiàng)目陸續(xù)投用。稠油聯(lián)合站污水深度處理回收利用項(xiàng)目于2008年9月投用，目前每天可回收利用稠油污水3200立方米，每年可減少鍋爐燃料消耗3800噸，節(jié)約清水116萬(wàn)立方米。王集污水回用工程2013年7月投運(yùn)后，可年節(jié)省清水95萬(wàn)立方米、燃料油2800噸、標(biāo)煤6305噸，節(jié)電16萬(wàn)千瓦時(shí)，減少COD排放76噸、二氧化碳?xì)怏w排放1.9萬(wàn)噸。
經(jīng)過(guò)20年發(fā)展，該油田通過(guò)地?zé)豳Y源“深淺結(jié)合、階梯利用”，替代傳統(tǒng)的供熱方式，逐步替代燃料鍋爐供暖，達(dá)到節(jié)能降耗、低碳減排的目的。
事實(shí)上，地?zé)豳Y源正成為國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展的新能源之一。地?zé)崮芴貏e是淺層地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)，已被納入我國(guó)“十二五”能源發(fā)展規(guī)劃中。此外，國(guó)家能源局、財(cái)政部、國(guó)土資源部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部2013年聯(lián)合下發(fā)的《關(guān)于促進(jìn)地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用的指導(dǎo)意見(jiàn)》表示，計(jì)劃到2015年，全國(guó)地?zé)峁┡娣e將達(dá)到5億平方米，地?zé)岚l(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到10萬(wàn)千瓦，地?zé)崮苣昀昧窟_(dá)到2000萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤；到2020年，地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用量達(dá)到5000萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，形成完善的地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用技術(shù)和產(chǎn)業(yè)體系。
●通過(guò)平、谷時(shí)蓄能，峰、尖時(shí)放熱，兩個(gè)2000立方米的蓄能罐有效地降低運(yùn)行電費(fèi)。
目前，僅中國(guó)石化上游板塊有污水站250多座，年污水可供熱量達(dá)80多萬(wàn)千瓦時(shí)；中游煉化企業(yè)低溫余熱可用于供暖面積達(dá)1600多萬(wàn)平方米，可用于制冷面積達(dá)160多萬(wàn)平方米，可用于發(fā)電30多兆瓦，余熱回收利用潛力巨大。
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