試分析聯(lián)合站原油外輸溫度的節(jié)能優(yōu)化方法與控制

夏明海 郭俊龍 王莉

摘要：聯(lián)合站在進行原油外輸?shù)倪^程中，會消耗一定量能源，主要是由熱量與摩阻所致，其中原油外輸期間，溫度是其經(jīng)濟運行的主要參數(shù)。為此，需要采取有效措施對原油外輸溫度進行有效的控制，并在此基礎(chǔ)上對其實施全面控制，這在較大程度上是經(jīng)濟運行的關(guān)鍵所在，這就需要對溫度實施有效的節(jié)能優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：聯(lián)合站;原油外輸;溫度;節(jié)能

前言：油氣集輸系統(tǒng)是耗能的主要環(huán)節(jié)，其中該系統(tǒng)是原油生產(chǎn)過程中總耗能的40%左右，消耗的能量是油田節(jié)能的重點環(huán)節(jié)。聯(lián)合站油氣集輸系統(tǒng)組成重要環(huán)節(jié)，耗能組成主要有外輸過程耗能、脫水耗能以及污水耗能等，但是該系統(tǒng)具有一定的不穩(wěn)定性，導(dǎo)致溫度發(fā)生變化。為此，需要采取有效措施對外輸溫度進行實時性調(diào)節(jié)，以此實現(xiàn)對節(jié)能的有效控制。

1 油田聯(lián)合站原油外輸現(xiàn)狀

目前，我國油田聯(lián)合站數(shù)量較多，尤其集輸系統(tǒng)處理的原油主要有重、中、輕質(zhì)原油等，其耗能各不相同，一般情況下以燃料與電力消耗為主，其中電力消耗主要有污水泵、外輸泵以及壓縮機等;燃料消耗主要有外輸加熱爐、脫水加熱爐以及穩(wěn)定加熱爐等，其耗能是總耗能的1/3。比如，我國勝利油田孤東四號聯(lián)合站外輸油量為48.86 t/h，燃油消耗量為129 kg/h，電能消耗量為4.47 kw/h，由此可以看出，耗能量對整個集輸系統(tǒng)能耗水平有較大影響，具體數(shù)據(jù)見表1^[1]。

2 聯(lián)合站原油外輸經(jīng)濟溫度的目標(biāo)函數(shù)

2.1 聯(lián)合站原油外輸能耗費用的計算

聯(lián)合站原油外輸能耗費用S主要是由燃料費用與動力費用構(gòu)成，主要表現(xiàn)在以下等式中^[2]：

其中，S：為能源費用;S_R：燃料費用;S_P：動力費用;C_P：原油平均比熱容;B_O：燃料油比值;H：摩阻損失;l_R：為加熱站間距;：加熱爐熱效率;：泵機組效率;T_R：原油出站溫度;T_Z：輸送末端溫度;e_y：燃料油價格;e_d：電力價格。

2.2 動力費用的計算

3 聯(lián)合站原油外輸經(jīng)濟溫度節(jié)能優(yōu)化的應(yīng)用實例

以我國勝利油田為例進行研究，勝利油田臨盤采油廠四凈站外輸油量為83.8 m³/h，其中書友管道外徑為219 mm，內(nèi)徑為203 mm，站間距為26.8 km，低溫為15度。若油溫48度的情況下，原油年度為76.2*10^-6m²/s;原油溫度在20度的情況下，其密度為898.36 kg/m³;年度指數(shù)為0.065;加熱爐效率為0.85;泵機組效率為0.71;燃料油價格為每噸為3000元;燃料有熱值為42.00 kJ/kg^[3]。

4 聯(lián)合站原油外輸溫度的節(jié)能控制

4.1 聯(lián)合站原油外輸溫度節(jié)能控制系統(tǒng)簡介

聯(lián)合站原油外輸主要是采用外輸加熱爐完成加熱任務(wù)，在此過程中輸出的溫度與優(yōu)化計算溫度相比相對較高，由此可以看出，實際溫度與計算溫度之間的差值叫做無功能量，隨著無功能量的增加，能源浪費也較嚴(yán)重，為此提出了節(jié)能控制系統(tǒng)。其中，定溫加熱技術(shù)能夠?qū)訜釥t負(fù)荷進行有效的調(diào)節(jié)，以此避免無功能量的產(chǎn)生。熱效率自尋優(yōu)節(jié)能控制系統(tǒng)可對加熱爐實施優(yōu)化，并且在此基礎(chǔ)上熱效率不會降低^[4]。

此系統(tǒng)主要有加熱爐本體、出口溫度計以及進氣管道等，在運行的過程中，物流出口溫度計能夠?qū)ξ锪鞒隹跍囟葘嵤┯行y量，溫度電信號向定溫控制器進行傳送，定溫控制器會對溫度實施判斷，再輸出指令對燃料調(diào)節(jié)器做一定的指揮工作，以此使溫度得到全面控制。在對溫度控制的過程中，人效率自尋優(yōu)儀會接受中心控制器發(fā)出的指令，根據(jù)指令在一定負(fù)荷環(huán)境中實施自尋優(yōu)。首先使用熱效率對加熱爐進行測量，主要是測量在一定負(fù)荷下的熱效率，在對其實施有效判斷，再向風(fēng)門發(fā)出的相關(guān)指令，風(fēng)門出現(xiàn)一定動作并執(zhí)行指令，以此完成自尋優(yōu)控制。

4.2 聯(lián)合站使用原油外輸節(jié)能控制系統(tǒng)的效益預(yù)測

首先，對加熱爐輸出溫度實施控制，這在較大程度上可使耗能有不同程度的降低，比如額定功率為1750Kw的燃?xì)饧訜釥t，熱效率為80%，其加熱介質(zhì)為原油，加熱量主要是200 m³/h工藝溫度為57.5度，入口溫度為45度。在沒有使用此系統(tǒng)之前，爐子出口溫度為62度，加熱爐燃料氣耗量為165.8 m³/h，其無功熱能消耗的燃?xì)饬繛?7m³/h。其次，該系統(tǒng)能夠?qū)訜釥t進行優(yōu)化，優(yōu)化后可將熱效率提升5個百分點，能夠有效節(jié)約10.4m³/h。

結(jié)語：

綜上所述，由于聯(lián)合站外輸原油是耗能的主要環(huán)節(jié)，較為重要的是對耗能實施有效的降低，這是相關(guān)技術(shù)人員較為關(guān)注的問題。為此，需要對溫度節(jié)能采取有效的優(yōu)化方法，并對其實施全面控制。此外，應(yīng)構(gòu)建的溫度目標(biāo)函數(shù)，以此對聯(lián)合站實施有效計算，能夠?qū)ν廨敎囟冗M行有效的控制，以此使外輸原油耗能合理、有效降低。

參考文獻：

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[4]張柱，劉斌.油田聯(lián)合站運行過程中的節(jié)能降耗措施優(yōu)化[J].科學(xué)與信息化，2017（16）：187-187.

作者簡介：

夏明海，男，1974年12月，漢族，在大港油田采油五廠從事集輸工作，聯(lián)系地址：大港油田第五采油廠