油库能量平衡模型及评价方法

郭越，单丽娜，陆希希

（东北石油大学，黑龙江 大庆 163318）

油库是用来接收、储存、中转和发放石油的单位[1]。近年来，随着我国战略储备工作的开展，原油油库规模不断向大型化发展[2]。目前，油库的功能更为完善，不仅肩负着接收国内生产原油还接收外国进口原油，用能分布更为广泛。随着系统库存量的减少，系统运行效率大幅下降，使能耗上存在薄弱环节[3]。因此需分析系统的能耗损失分布，研究油库系统的能耗情况有利于开展节能降耗工作。

针对计算油库系统的能耗已存在一套能耗评价方法，该方法考虑了系统输入和输出能量的关系，但其不足是未考虑罐内能量的消耗。本文依据传统的能耗评价方法，并考虑罐内能量变化，提出新型的油库能耗评价方法。

1 用能分析

整个油库系统作为相互关联的多层次系统，是由不同功能的单元设备按照物理集合的方式逐级构成[4]。每个单元设备是用能的最小单位，分析用能本质是构建系统能量平衡的基础[5]。本文以大庆油田某油库为例，给出了各个元件用能过程的划分，该油库主要设备由输油泵、加热炉、换热器、锅炉、油罐、输油管道所构成，具体用能描述如表1所示。

从表1中可看出能量消耗主要分为四部分：第一部分由输油泵消耗，将电能转化为原油流动的压能，即输入系统的能量为电能，输出系统的能量为压能；第二部分由加热炉、换热器、锅炉构成，为热能的利用率；第三部分为克服输油管道内摩擦阻力及节流损失；第四部分考虑油罐内库存量的变化，该部分是由于测试周期内流入量与流出量不同导致的，故罐内能量存在变化。

表1 单元设备的用能过程划分

2 能量平衡模型

依据用能分析，将不同用能按照能量平衡方法可达到被测试系统内输入、输出能量上的平衡。在以往的能量平衡模型基础上，考虑罐内能量变化，得到新的能量平衡模型，如图1所示。

图1 油库能量平衡模型

油库系统能量平衡方程为：

式中：EShin—进入油库系统的介质相对于基准温度所带入的热能，kJ/h；

EShout—油库系统输出的介质相对于基准温度所带出的热能，kJ/h；

ESpin—进入油库系统的介质相对于基准压力所带入的压力能，kJ/h；

ESpout—油库系统输出的介质相对于基准压力所带出的压力能，kJ/h；

ESh—外界供给油库系统的热能，kJ/h；

ESe—外界供给油库系统的电能，kJ/h；

ΔESh—油库系统的热能损失，kJ/h；

ΔESp—油库系统的压能损失，kJ/h;

EOO—一个周期起始时油库内原有的能量，kJ/h;

EEO—一个周期结束时油库内剩余的能量，kJ/h。

3 能耗评价指标

3.1 油库系统能量利用率

式中：GSin—油库进站介质流量，m3/h；

ρSin—油库进站介质进站温度下的密度，kg/m3；

cSin—油库进站介质进站温度下的定压比热容，kJ/(kg·g℃)；

tSin—油库进站介质的进站温度，℃；

pSin—油库进站介质的进站压力(表压)，MPa；

GSout—油库外输介质的流量，m3/h；

ρSout—油库外输介质的密度，kg/m3；

cSout—油库外输介质出站温度下的定压比热容，kJ/(kg·g℃)；

tSout—油库外输介质的出站温度，℃；

pSout—油库外输介质的出站压力(表压)，MPa；

BSg—油库燃料气的消耗量，m3/h；

Qnet,v,ar—燃料气收到基低位发热量，kJ/m3；

NSe—油库耗电量，kW·gh/h。

3.2 油库热能利用率

式中ηSh为油库的热能利用率，%。

3.3 油库压能利用率

式中ηSp为油库的压能利用率，%；NPe为泵机组耗电量，kWgh/h。

4 计算结果及分析

依据上述公式及运行相关基础数据，对大庆油田某油库进行能耗指标计算，计算结果如表2所示。

表2 大庆油田某油库能耗指标计算结果

该油库输油系统能量的消耗主要有两个方面：输油泵消耗的电能；为保证原油泵输送，改善原油流动性能所消耗的热能。热能利用率高于电能利用率，主要原因是该油库的输油泵机组效率较低。因此，保证该油库泵机组的高效运行，是提高电能利用率和能量利用率，降低能量损失的关键。

5 结 论

（1）分析了油库系统内单元设备的用能过程，并根据用能划分在传统能量平衡模型的基础上考虑库存量的能量变化，建立了油库系统新型能量平衡模型，给出了能耗评价指标，改进后的能量平衡方法更适用于油库的能量损失分析。

（2）根据能耗计算公式计算了大庆油田某油库的能量利用率，确定了该油库电能利用率较低的原因，为调整运行方案提供了方向。

[1]郭传阳. 油库安全管理探索[J]. 中国新技术新产品,2012（18）:235.

[2]王新新. 关于中国石油储备体系[J]. 节能技术,2009（3）:259-263.

[3]孟凡臣,周海莲. 原油储运库的全能流模型[J]. 当代化工 2011,40（2）:171-173.

[4]乔添梁. 转油站能耗综合评价方法研究[J]. 石油石化节能,2014（11）:10-11.

[5]张凤,聂聪,梁世英,等. 注水系统节能降耗措施研究与应用[J]. 科技创新与应用, 2014（10）:28.