“十二五”期间油气管道输送系统设备能效监测情况分析



“十二五”期间油气管道输送系统设备能效监测情况分析

2011年至2015年，管道节能监测中心共对相关管道运营企业1406台耗能设备进行能效监测，其中包括输油泵638台，加热炉238台，锅炉97台，压缩机组432台。本文从监测数量、设备运行的效率、监测设备的合格率等方面对上述耗能设备的监测情况进行分析。

1 监测设备的数量

监测设备的数量逐年增加，“十二五”总体任务量较“十一五”增长120%，2011年至2015年，监测设备的数量逐年增加。各类耗能设备测试结果明细见表1。

表1 “十二五”期间各类耗能设备测试结果明细表

2 输油泵机组能效监测现状与分析

五年来，共测试输油泵机组638台，其中原油泵424台，合格160台，合格率37.74%。在各分项评价中，机组效率合格206台，合格率48.58%；节流率合格236台，合格率55.66%；成品油泵214台，合格102台，合格率47.66%。在各分项评价中，功率因数合格167台，合格率78.04%；机组效率合格143台，合格率66.82%；节流率合格186台，合格率86.92%。主要评价指标机组效率变化曲线分析如下图1。

图1 “十二五”期间输油泵机组效率趋势

中石化“十二五”期间泵机组平均机组效率为68.66%；其中2011年输油泵机组效率70.40%，2012年输油泵平均机组效率64.62%，2013年平均机组效率为67.70%。目前国内输油泵机组实际运行效率维持在65%-68%。

输油泵机组存在的主要问题：①实际流量长期比额定流量小，导致输油泵运行在低效区；②电机侧的就地功率因数补偿不到位，电机功率因数偏低；③管道输油量偏低导致定速泵靠出口阀节流，造成大量的能量损失。

建议采取的措施：①技术改造时优先选用变频调速装置，使节流损失基本消失，使泵机组在高效率区运行，大大降低电能浪费；②安装电机无功就地补偿柜且投入到位，并定期检查维护。

3 加热设备能效监测现状与分析

管道直接炉额定功率范围从2000-9000KW。五年来，共测试直接炉143台，节能监测合格设备75台，合格率52.45%。在各分项评价中，热效率合格90台，合格率62.94%；排烟温度合格104台，合格率72.73%；空气系数合格111台，合格率77.63%，表面温度合格126台，合格率88.11%。直接炉热效率和合格率趋势见图2。

图2 “十二五”期间直接炉平均热效率和合格率趋势

中石化“十二五”期间原油直接炉平均热效率为84.33%；其中2012年直接炉平均热效率83.58%，2013年直接炉平均热效率 85.19%。目前国内管道直接炉实际运行平均热效率维持在83%-89%。

直接炉存在的主要问题为：①炉子设计不合理，对流室换热面积不够，造成排烟温度高；②加热炉在运行过程中没有及时、定期吹灰，换热效率下降；③部分直接炉更换了比例式燃烧机，去掉了空气预热器，虽然增加了对流室的面积，但是换热面积仍偏小，造成部分炉子排烟温度偏高，合格率下降；④冬季1台炉子不够，两台并联，秋春季地温上升热负荷要求低，导致加热炉负荷普遍偏低，热效率低；⑤加热炉烟道设定的停炉报警温度已经把负荷率限制在80%以下。

建议采取的解决方法为：①加强对排烟处含氧量的监控，热负荷发生变化时及时调整供风量；②按时吹灰并根据排烟处含氧量对烟道挡板的开度做适当的调节；③增加对流室换热面积；④加强吹灰，根据情况对排烟停炉报警温度重新调整，提高负荷率。

五年来，共测试热媒炉96台，节能监测合格设备57台，合格率59.38%。在各单项评价中，热效率合格91台，合格率94.79%；排烟温度合格90台，合格率93.75%；空气系数合格74台，合格率77.08%，表面温度合格91台，合格率94.79%。热媒炉热效率和合格率趋势见图3。

图3 “十二五”期间中热媒炉数据趋势

造成部分热媒炉综合评价不合格的主要原因是：①燃烧器的配风比例调节不当，雾化燃烧效果不好，过剩空气系数超标；②个别设备在大负荷运行时排烟温度较高以致超标；③部分热媒炉的炉体保温效果不好，炉体前、后墙及两侧面多处区域表面温度超高。

今后运行中的建议：①维修时加强炉体内的保温性能，改善保温效果；②在不同负荷下适当调节燃烧器的风量配比，保持良好的燃烧效果，提高燃烧效率；③检修空气/烟气换热器，加强密封效果，排除空气泄露现象；④定期检定流量计等在线仪表，校正各项远传监控参数。

五年来，共测试锅炉97台，节能监测合格设备41台，合格率42.27%。在各分项评价中，热效率合格50台，合格率51.55%；排烟温度合格75台，合格率77.32%；空气系数合格80台，合格率82.47%，表面温度合格90台，合格率92.78%。锅炉热效率和合格率趋势见图4。

图4 “十二五”期间锅炉数据趋势

锅炉运行中存在的主要问题：①个别进口燃烧器的配风比例调节不当，锅炉因助燃风量过大或不足，气体不完全燃烧热损失较大；②部分锅炉的排烟温度超高，排烟热损失较大，从而导致热效率不能达标；③锅炉前、后墙区域的表面温度较高。

在今后运行中的建议：①对于进口燃烧器，应定期调节其油（气）风配比，使助燃风量保持适量；②定期清除炉膛及烟道内的积灰与积垢，降低排烟温度；③改进炉体前后墙区域的保温措施，提高保温性能。

4 天然气压缩机组能效监测现状与分析

4.1 长输管道压缩机组

五年来，共测试燃气轮机驱动离心式压缩机组170台，合格167台，合格率98.24%。每年测试数据见图5。

图5 燃气轮机驱动压缩机组“十二五”数据趋势

共测试管道站场电驱离心式压缩机组95台，合格87台，合格率91.58%。每年测试数据见图6。

图6 电驱压缩机组“十二五”数据趋势

共测试储气库燃气发动机驱动压缩机组45台，合格39台，合格率86.67%。每年测试数据见图7。

目前压缩机铭牌效率仅为38%~44%，大部分能量以热能的形式散发，造成能源的浪费。各燃气轮机驱动的压气站，可以通过加装余热锅炉，利用燃气轮机排出的高温烟气加热水，除提供站场生活需要外，还通过换热器将热水与燃料气橇进口天然气换热，加热燃料气，减少站场运行能耗。

对较大规模的燃气轮机驱动站场，开展余热发电可行性研究和试点应用，利用燃机尾气通过余热锅炉产生高温蒸汽，通过蒸汽轮机发电机组发电，提高燃机整体的能源利用效率。

4.2 城市燃气CNG加气站电驱往复式压缩机组

目前国内没有合适的能耗指标和标准进行评价，因此主要工作是将各台设备加气电单耗测试结果列出，提出相应能耗建议。管道节能监测中心根据业务需求，向节能专标委提出的起草行业标准《CNG/LNG加气站能耗测试和计算方法》的前期研究已经在2015年9月份年会上获得通过。

“十二五”期间，城市燃气共测试电驱往复式压缩机组122台。各类站场三年来的平均电单耗数据为表2，趋势见图8。

表2 近三年CNG加气站电单耗测试结果

图8 “十二五”CNG加气站电单耗趋势

CNG加气站能耗方面存在的共性问题：①电机侧实际功率因数很低，距离额定功率因数较远，电能没有充分做有用功；②单台电机均没有安装单独的电表，无法实现单台能耗计量和统计分析；③部分机型老旧、排量小加气时间长，存在能耗高的问题；④进站压力对加气电单耗的影响很大，进站压力高，最高能节省一半的耗电，一般节电20-30%。

今后运行中的建议：①加强无功功率就地补偿，提高功率因数，减少耗电。②按照标准GB/T 17167-2006《用能单位能源计量器具配备和管理通则》、GB/T 20901-2007《石油石化行业能源计量器具配备和管理要求》，从加强能耗管理的角度，为压缩机组加装单台电计量表；③在经济和安装空间允许的情况下，电机加装变频调速装置（或者将软启动装置换成变频装置，效果更好）。加装变频调速装置使加气过程更加平稳、对电机和压缩机的机械冲击更小，延长设备使用寿命、提高功率因数，减少机组总体耗电；④在资金可行的前提下更换新型排气量大的压缩机，减少电耗；⑤新建母站上游和长输管道高压分输站相连，可以直接利用长输管道分输站高压管线压力给槽车充气至平压后再启动压缩机加压；对已经运行的站场在设计允许的情况下进行进站管线改造，直接利用长输管道分输站高压管线压力给槽车充气，减少耗电。

刘国豪、赵国星、许铁、黄晓真、李建良、张鑫、张轩管道科技研究中心测试所本文内容及相关数据未经允许不得转载