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孤东3号联合站节能降耗改造配套技术_张建

返回>来源:未知   发布时间:2019-09-05 22:49    关注度:

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  情况科学/食物科学

  孤东3号结合站节能降耗革新配套手艺_张建_情况科学/食物科学_工程科技_专业材料

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  孤东3号结合站节能降耗革新配套手艺_张建_情况科学/食物科学_工程科技_专业材料。油气地步面工程第 23 卷第 3 期 (200413) 1 孤东 3 号结合站节能降耗革新配套手艺 张 建 (胜利油田胜利工程设想征询无限义务公司) 11 概述 孤东 3 # 结合站位

  油气地步面工程第 23 卷第 3 期 (200413) 1 孤东 3 号结合站节能降耗革新配套手艺 张 建 (胜利油田胜利工程设想征询无限义务公司) 11 概述 孤东 3 # 结合站位于孤东油田的东部 , 距孤东 1 # 号联 合站 5km , 始建于 1992 年 , 是目前一座大型分析性油气水 集中处置站 , 处置液量约 418 ×104m3/ d , 污水处置量约 415 ×104m3/ d , 外输原油约 2300t/ d。跟着孤东油田开辟进入特 高含水期 , 该站所处置的采出液的含水比开辟初期有了大 幅度上升 , 目前原油分析含水已达 95 % , 含水的上升以致 该站采出液处置系统的一些工艺和设备已不克不及满足油田生 产高效 、低耗要求 , 次要表此刻以下几方面 。 (1) 投产初期设想的低含水采出液进站先加热后沉降 的集输工艺 , 到高含水开辟期后 , 形成站内处置工艺能源 耗损大 , 处置设备效率低 。 (2) 进入高含水开辟期后 , 采出液处置难度加大 , 采 用保守分手处置工艺 , 效率低 、投资高 、结果差 。 (3) 含水上升 , 油量的削减惹起外输泵与外输管线不 婚配 , 形成外输泵 “大马拉小车”的现象 , 电耗大 。 (4) 输油单耗为 13m3/ t 摆布 , 加热炉运转效率 只 有 74 %摆布 。 针对孤东 3 # 联集输系统所面对的手艺难题 , 连系其改 造工程 , 开展节能降耗手艺研究 , 采用高效游离水脱除器 、 变频调速 、提高加热炉效率 、油罐主动清砂手艺和大罐过 渡层检测等新工艺 、新手艺进行工艺配套 , 使该站集输系 统效率较着提高 , 初步建成高效游离水脱除器推广示范站 。 并使用热力学能量均衡阐发理论对该站手艺革新前后的效 能进行阐发 , 提出进一步手艺革新的建议 。 21 集输系统节能降耗配套手艺 (1) 高效原油游离水脱除手艺 。在油田低含水期开辟 中所采用的原油处置工艺是将进站中低含水原油间接加热 , 油气分手后 , 进一次沉降罐进行重力分手 。而进入特高含 水开辟期后 , 这种集输工艺已不克不及顺应油田出产的需要 。 一般环境下要包管采出液油水沉降分手 , 需提高进站原油 的温度 。在原油含水 90 %的前提下 , 大量的热能被游离 水带走 , 能量华侈庞大 。在高含水原油的集输过程中 , 如 何将大量污水从原油平分离出来 , 简化油 、水处置工艺流 程 , 削减设备 , 降低投资 , 是目前该站出产过程中所面对 的次要问题 。高效高粘起泡原油游离水脱除器是为顺应高 含水期的原油处置要求 , 处理高粘起泡原油处置工艺的技 术难题而研制 。次要手艺特点有 : ①采用旋流式降液管和 进油分布管 ; ②设想公用波纹板聚结器 ; ③设置集水腔 , 采用大口径的内置式水位调理器节制设备内的油水界面 。 按照游离水脱除器投产后利用环境和在室内模仿试验 成果 , 对游离水脱除器进行了改良 : ①改良气相连通管组 ; ②增设油气预分手筒 ; ③增设波纹板聚结器 ; ④增设迷宫 挡砂板组 ; ⑤增设加热盘管 ; ⑥增设大口径内置式水位调 节器 ; ⑦增设收油管组 ; ⑧增设出气筒 ; ⑨增设水力冲砂 排砂布局 。 1999 年在东三联新投产 3 台常温游离水脱除器 , 使用 该工艺后 , 在无任何加热的前提下 , 进加热炉的原油含水 由 93 %降至 70 % , 分水率达 86 % , 脱除水含油 ≤500 mg/ L , 且具有布局简单 , 简化工艺流程 , 便利办理 , 运转费用低 , 节能降耗的长处 。 (2) 提高加热炉炉效手艺 。目前 , 油田结合站上加热 炉的操作 , 完全凭工人经验 , 用手工调理燃料调理阀及风 机挡板的开度 , 常惹起助燃风与燃料量不婚配 , 过量空气 系数过大 , 而且缺乏平安庇护办法 , 具有出产隐患 。针对 目前具有的问题 , 研制了原油加热炉空燃比节制仪 。本系 统由节制中枢 、氧化锆氧气阐发仪 、变频调速器 、热电偶 测温仪 、火焰检测器和电动阀等构成 , 实现加热炉低氧合 理燃烧 , 加热炉热效率由 74 %提高至 82 % , 同时可降低排 烟温度 、削减低温侵蚀和情况污染 。 原油加热炉空燃比节制仪是在孤东 3 # 结合站 1750kW 水套加热炉长进行现场测试的 。孤东 3 # 结合站水套加热炉 的燃料能够采用原油 , 也能够采用天然气 , 测试期间加热 炉以天然气为燃料 。革新前后对比环境见表 1 。 表 1 孤东 3 # 结合站革新前后对比 项 目 氧含量 ( %) 排烟温差 ( ℃) 排烟热丧失 ( %) 过量空气系数 电机频次 ( Hz) 电机转速 (r/ min) 工作电流 (A) 电机输出功率 (kW) 革新前工况 革新后工况 1 革新后工况 2 1619 7160 3159 91 113 110 16153 6168 5114 5112 1157 1121 50 1711 1313 2900 991 771 15 5 3 715 215 115 注 : 风机额定功率 715kW , 额定转速 2900r/ min , △接法 , 额定 电流 15A 通过以上数据对比可看出 : 因为采用了变频调速节制 加热炉助燃风量 , 从而实现了加热炉燃烧过程中空燃比的 主动节制 , 削减了排烟热丧失 , 使加热炉炉效提高 10 %左 右 , 每台炉年节油量 100t 以上 , 效益十分可观 。加热炉运 行时 , 变频调速器的频次为 1313Hz , 即运转转速为额定转 速的 2616 % , 节能结果十分较着 。同时 , 提高了排烟温度 , 无效地削减了排烟筒的低温侵蚀 。 ? 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 油气地步面工程第 23 卷第 3 期 (200413) (3) 油罐主动清砂手艺 。针对油罐人工清砂污染情况 、 工人劳动强度大 、损害员工健康及清砂周期长难题 , 研制 油罐不断产清砂手艺 , 该手艺设备由排砂管排 、集砂漏斗 、 冲砂水管线 、冲砂水泵 、喷头及节制阀门构成 。油罐内的 油砂在由冲砂喷头所构成的高压冲砂水的感化下 , 堆积在 油罐底部油砂呈流化形态 , 经集砂漏斗进入排砂管 , 经排 砂管道排入沉砂池 , 从而达到大罐主动清砂的目标 。油罐 主动清砂手艺在孤东 3 # 号联投入使用后 , 大罐液位节制在 915~11m 之间 , 每次冲砂时间 10~15min , 每 10 天一次 , 清砂高度 40cm/ 次 , 清出砂量 (干) 100m3/ 次 。 (4) 变频调速手艺 。孤东 3 # 联共有 3 台原油外输泵 , 型号为 : 200SY - 150 , 扬程 : 115MPa , 流量 380m3/ h , 泵效 78 % , 配电机功率 160kW。现实外输原油 90m3/ h , 油外输 泵的外输能力远弘远于现实外输量 , 采纳泵出口节省运转方 式 , 因为电能极大华侈 , 使外输原油用电单耗增高 。为降低 能源耗损 , 节约用电成本 , 将此中的 2 台外输油泵改为 8SH - 6 型 , 配电机功率 110kW , 扬程 019MPa , 流量 234m3/ h , 泵 效 69 %。革新后 , 因为外输液量的变化 , 外输油泵仍不克不及很 好的在高效区运转 , 电能华侈现象仍比力严峻 。为降进一步 低油外输用电耗损 , 提高系统效率 , 使用了 BTK系列 110kW 变频调速器进行一控二体例的调理 。BTK系列的变频调速器 的道理是通过改变电源频次 , 调理电动机同步转速来调理电 动机的现实运转速度 , 因而 , 在利用中通过对供电频次的控 制能够实现对电动机的无级调速 。变频调速器投产实现了以 下结果 : ①实行闭环一控二体例节制 , 调理便利 , 可连结外 输液量平稳 , 有益于出产平稳运转 ; ②使用变频调速器使泵 出口阀门全开 , 可降低泵压 , 消弭出口阀门的节省能量损 失 , 实现泵压与管压的婚配 , 降低无功损耗 , 提高了系统效 率 ; ③因电机转速改变而使泵压降低 , 削减了离心泵内部的 漏失 , 提高了泵效 , 转速降低减轻了零部件的磨损 , 耽误机 泵利用寿命 , 消弭泵盘根漏油现象 ; ④降低机泵乐音 , 改善 工人工作情况 ; ⑤外输油泵颠末手艺革新之后 , 在一般工况 下 , 管效由 68 %上升到 9114 % , 系统运转效率由 1615 %提高 到 4116 %。 (5) 沉降罐油水过渡层检测手艺 。油田进入开采后期 后 , 跟着酸化压裂 , 洗井等功课量添加 , 以及三次采油工 艺的使用推广 , 采出液乳化程度越来越高 , 影响了油水沉 降分手的结果 , 在沉降罐中发生乳化过渡层 , 间接障碍了 水中油滴进入油层 , 油中水滴进入水层 , 增大了沉降脱水 时间 , 降低了设备运转效率 。因而对乳化过渡层的检测 , 将有助于调整沉降脱水工艺的运转工况 , 最大程度削减其 对沉降脱水工艺的影响 。 沉降罐油水过渡层检测手艺是针对以上问题开辟的油 罐分析检测系统 , 该系统基于原油 、水对短波能量的接收 量分歧 , 从而测算出原油含水率 。它可以或许较全面 、精确的 丈量 、显示结合站沉降罐内次要出产工艺参数 , 以此为依 据进行加热 、加药 、放水等工艺环节的操作 , 可以或许较着提 高设备效率和处置质量 , 降低出产成本 , 并可对未来乳化 过渡层的排放进行无效节制 。次要手艺特点 : ①实现乳化 过渡层厚度 、液位高度 、介质密度 、总液量 、油量和水量 等参数的动态丈量 、显示 ; ②汗青数据 、趋向查询和出产 报表输出 , 站级出产流程动态显示 , 同时采用 Windows 图 形界面共同动态显示 , 直观易读 , 操作简单 ; ③丈量高度 : 最大 15m ; 密 度 测 量 范 围 : 014 ~ 114g/ cm3 ; 含 水 测 量 : 0~100 %。 31 孤东 3 # 联能量均衡阐发及结果评价 采用以上手艺对孤东 3 # 结合站进行革新 , 取得了较好的 革新结果 , 为对革新结果进行科学、无效地评价 , 采用系统能 量守衡理论对革新后的系统进行了全面的阐发的对比 。 (1) 游离水脱除工艺能量均衡阐发 。革新后的孤东 3 # 联有游离水脱除器五台 , 以进液量为 418 ×104m3/ d、分析 含水为 95 %的出产工况为例进行申明 。按照分水器脱水率 的分歧 , 对集输系统进行能量均衡阐发的理论计较 , 获得 脱水率与能源无效操纵率的关系图 1~3 。 图 1 脱水率与能源操纵率的关系 (1) 图 2 脱水率与能源操纵率的关系 (2) 图 3 脱水率与能源操纵率的关系 (3) ? 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 油气地步面工程第 23 卷第 3 期 (200413) 3 从图 1~3 关系中能够看出 , 跟着脱水率的提高 , 加热 炉节油率 、能量无效操纵率和热力学完美度等目标呈上升 的趋向 。由此申明 , 利用分水器后 , 系统的不成逆程度降 低 , 完美性加强 。 利用游离水脱除器前后集输系统各项目标的变化见表 2。 表 2 利用游离水脱除器前后集输系统目标对比 内 容 利用前 利用后 变化率 ( %) 分水量 (m3/ d) 燃料耗损量 (t/ d) 0 21500 3318 18165 + 5617 - 4418 能量传输效率 ( %) 94132 95164 + 1129 热能无效操纵率 ( %) 8186 15146 + 74 热单耗 (MJ/ t) 56115 30918 - 4418 热力学完美度 0124 0131 + 2912 效率 ( %) 6152 6148 - 0161 (2) 孤东 3 # 联加热炉能量均衡阐发 。对孤东 3 # 联改 造前原油加热炉的现实运转参数进行能量均衡阐发计较 , 获得过剩空气系数与加热炉热丧失 、运转效率的关系曲线 , 能够看出 , 在加热负荷相对不变的环境下 , 影响加 热炉运转效率的次要要素是排烟丧失 , 次要缘由是因为过 剩空气系数过大 。为此 , 在孤东 3 # 联节能降耗手艺革新中 使用加热炉烟气变频节制手艺 , 可将过剩空气系数节制在 111~115 之间 。测试成果表白 , 目前在用的加热炉运转效 率由 74 %提高到 82 %以上 , 每台加热炉年可节约燃油费 8 万元 。 图 4 过剩空气系数与加热炉热丧失 、运转效率的关系 1 —热效率曲线) 外输油泵能量均衡阐发 。采用变频调速器 , 能够 实现对电动机的无级调速 , 改变外输油泵泵管特征不婚配 的高耗能形态 , 降低用电耗损 , 提高系统效率 。由测试结 果表白 , 在常用工况 (排量为 120m3/ h 摆布) 下 , 采用变 频调 速 技 术 管 效 由 68 % 升 至 9114 % ; 系 统 运 行 效 率 由 2814 %升至 4016 % , 输油单耗降低了 01227kW·h/ t , 节电率 3118 % , 年节约电费达 33118 万元 。 (4) 沉降罐保温对系统能耗的影响 。由结合站能量分 析成果知 , 大罐保温对能源操纵率的影响很大 , 沉降罐的 散热丧失系数约占 6 %。以一个 5000m3 无力矩油罐为例 , 一次罐保温后可削减散热丧失 77 %以上 , 可使原油进二次 罐时温度提高 0160 ℃, 每天可节约燃油 900kg 以上 , 若是 所用大罐全数保温 , 那么整个系统的能源无效操纵率可比 不保温时提高 6 %以上 。 (5) 孤东 3 # 联集输系统能量均衡分析阐发 。技改前后 原油处置系统的能量情况对比见表 3 。 表 3 技改前后原油处置系统的能量对比 内 容 革新前 革新后 能量传输效率 (即站效) , % 能源操纵率 , % 热能无效操纵率 , % 吨油耗热 , MJ/ t 94143 70113 1173 46114 95164 62128 3102 25418 吨油分析能耗 ,m3/ t 12164 811 加热炉平均运转效率 , % 74103 82 输油系统动力操纵率 , % 19148 4016 系统热力学完美度 , % 27 33 41 结果评价 (1) 采用高粘起泡原油游离水脱除手艺实现了不加热 游离水脱除 , 较好地处理了高粘气泡重质原油油 、气 、水 、 砂分手难题 , 每年节约燃油费折合人民币 495 万元 。 (2) 采用加热炉炉效提高手艺 , 加热炉运转热效率由 74 %提高至 82 % , 每年节约燃油费折合人民币 4915 万元 。 (3) 采用变频调速手艺革新外输油泵每年节约电费折 合人民币 8172 万元 。 (4 ) 孤 东 3 # 联 改 造 后 , 集 输 系 统 综 合 能 耗 降 低 5617 % ; 原油集输单耗由 12161m3/ t 降为 811m3/ t 。 (5) 在国内初次采用能量均衡理论对集输系统的用能 环境进行了全面细致的阐发 , 精确地阐发和评价了孤东 3 # 结合站内各类用能设备和系统能量的无效操纵情况 , 为今 后老油田集输系统进行节能手艺革新供给了一整套完整的 评价和测试方式 。 51 结语 孤东 3 # 联原油集输系统经先导试验手艺革新后 , 系统 运转目标根基达到了高效系统要求 , 各项功效先辈 、适用 、 靠得住 , 在孤东油田构成了配套出产能力 , 取得了显著的社 会效益和经济效益 。节能降耗是一个永久的主题 , 通过不 断深切的研究和使用工作 , 可进一步成长和完美集输系统 节能降耗的的手艺功效 , 为后续开展的油田五大系统节能 降耗研究和推广工作奠基根本 , 为油地步面系统的科技进 步贡献一份力量 。 (栏目掌管 杨 军) ? 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. 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