杏区浅冷装置节能降耗潜能分析

2017-10-25王世杰大庆油田有限责任公司天然气分公司

石油石化节能 2017年9期

王世杰（大庆油田有限责任公司天然气分公司）

杏区浅冷装置节能降耗潜能分析

王世杰（大庆油田有限责任公司天然气分公司）

天然气分公司的4套杏区浅冷装置，年设计伴生气总处理量51100×104m3，主要能耗设备有浅冷离心式主压缩机、制冷压缩机组、辅助机泵、电加热器、照明及其生产辅助和控制设施。针对浅冷装置的主要耗能设备，从三个方面分析了装置能耗存在问题的主要原因，确立了节能的主要方向和应采取的措施，通过优化运行和技术改造，可以实现较为明显的节能挖潜成效，达到降本增效的目的，并对同类装置的节能降耗起到一定的指导作用。

压缩机；回流；并列运行

2014年初，杏区计划处理伴生气4.0051×108m3，占分公司浅冷装置计划总处理气量的25.5%。杏区浅冷装置作为生产主力装置和能耗大户，节能降耗在分公司降本增效的管理中起着举足轻重的作用。因此，在装置的管理中，通过总结和分析装置的运行特点，开展深入挖潜的活动，掌握设备能耗损耗的规律，制定技术措施和改造方案，可以有效的降低装置的电能耗，避免电能浪费现象的发生，进一步实现杏区浅冷装置降本增效的目标。

1 现状

浅冷离心式主压缩机回流控制产生的电能损耗不受控，回流控制不够精细。杏区4套浅冷装置的主压缩机均设有回流保护工艺流程，但缺少装置处理气量与主压缩机回流开度相对应的回流数值设定表。致使在浅冷装置运行期间，为确保主压缩机平稳运行，岗位员工手动控制主压缩机的回流开度，以压缩机不喘振为指标进行模糊控制。该方式直接导致岗位操作人员凭经验控制，无法做到回流控制精细，易发生回流开度偏大的现象，不可避免的增加了压缩机的循环气量压缩，产生电能的大量损耗和不受控流失现象[1]。

杏区6kV配电室变压器负荷率低，并列运行损耗大。浅冷装置中，变压器容量的负荷设计带载余量大，目前投运的8台变压器平均负荷率低于40%，投用变压器产生的设备电能自身损耗比重增加，致使变压器在分段并列运行模式时，变压器自耗电量的比重增加。

清水泵功率无法实时调节和控制，电能损耗大。杏区浅冷装置中，E-502水冷换热器为天然气主压缩机级间冷却换热器，它是清水泵供水的主要用水负荷。2010年浅冷装置工艺改造后，E-502水冷器前方加装空冷换热器，原清水需求量大大降低。节水的同时，装置原设计清水泵负载已低于额定负载的50%，清水泵电动机的效率下降，产生载荷过低的现象，造成了电能的大量浪费。

2 潜力分析

2.1 降低处理气量单耗

杏三浅冷装置设计日处理气量40×104m3，杏九和杏V-1浅冷装置设计日处理气量30×104m3。杏区浅冷装置近5年的总处理气量波动较大，除去检修月影响，目前，装置运行期间负荷率最高接近0.9，最低0.6。主压缩机负荷率波动大，为回流开度的进一步优化控制提供了操作基础[2]。

其中，近3年的杏三浅冷装置处理气量增加明显，负荷率较高。杏九则负荷率较为平稳。可以杏三和杏九2套浅冷装置进行各自的分析和对比。

以杏三装置数据为例，2013年和2014年杏三装置运行参数统计如表1所示。表1中的7月份数值，均为装置机组检修或停机引起的月处理气量降低现象。但装置全年来气充足，负荷率均在0.80以上，该部分数据可作为回流开度控制考核的基础数据。

取2013年和2014年杏三浅冷装置同期数据对比分析见表1。2014年3月份，处理气量1061×104m3，耗电量262.52×104kWh，负荷率为0.86；同期2013年3月处理气量1092×104m3，耗电量226.69×104kWh，负荷率为0.88。通过该组数据对比可以看出，手动控制回流开度的能耗对比效果显著。两个月份浅冷装置的负荷率均在0.85以上，但电能耗差值近36×104kWh，折算电费成本约23.6万元（0.6581元/kWh）。因此，随着处理气量的波动，杏区4套浅冷装置的主压缩机回流开度若能够得到实时有效的手动调控，处理单位气量的电单耗可有效的降低，实现节能降耗的目的。

表1 2013年、2014年杏三浅冷装置运行参数

表2 2013年、2014年杏九浅冷装置运行参数

杏九浅冷装置运行分析对比，表2的月份天数按9个月统计。2013年和2014年装置负荷率基本持平，略有偏低，如图1所示，但2014年杏九浅冷主压缩机回流控制出现故障，无法将回流关死。

图1 2013年、2014年负荷率

2013年杏九浅冷装置前9个月处理伴生气量7180×104m3，耗电量1627.56×104kWh；2014年杏九浅冷装置前9个月处理伴生气量6786×104m3，耗电量1654.62×104kWh。2013年前九个月运行天数较2014年多14天，多处理湿气394×104m3，节电27.06×104kWh。显而易见，杏九2014年因主压缩机回流问题能耗显著增加。

2.2 减少变压器自身电能损耗

改变变压器运行方式，提高单台变压器的负荷率，同时降低变压器自身的电能损耗，可实现节能的目的。变压器空载损耗统计见表3。

配电设施设计时，考虑增加供电系统的可靠性，避免变压器本体故障带来的大范围低压设备失电的现象，杏区浅冷6kV配电所变压器，采用2台变压器分段并列运行方式。从配电设施多年来运行情况看，变压器设备的可靠性较高，但负荷率低，变压器具备一开一备运行条件。因此，改变变压器运行方式来节能，此方式具有极大的节电潜力和可操作性。

2.3 减少浅冷清水供水泵所需能耗

浅冷装置用水主要由水泵提供，成本主要为耗水成本与拖动电动机的能耗成本2个方面。浅冷装置中，原E-502级间水冷器前加装空冷器后，装置用水量大幅度降低，对应的水泵电动机输出功率降低。因而，在能耗方面，对电气配套控制系统进行完善，根据浅冷装置中清水流程的工艺参数要求，在装置清水需求量降低时，适时调整水泵的水量输出可有效降低电能和水的成本消耗[3]。

3 优化措施

3.1 控制浅冷主压缩机回流开度

优化浅冷主压缩机回流开度控制，可以降低处理单位气量的电能耗，在压缩机不喘振的基础上，摸清压缩机临界喘振曲线建立压缩机安全运行节能曲线，应用装置外输气量对处理气量进行校正和核对[4]。从而建立与处理气量相对应的回流开度手动控制对照表。在日常的操作管理中，建立对应回流控制操作卡，岗位工人参照操作卡中的内容进行回流控制操作。从而，降低处理气量的电单耗，实现节电的目标。预计4套浅冷装置年可节电100×104kWh。

表3 杏区浅冷变压器型号及空载损耗统计

3.2 优化变压器投运方式

完善变压器投运方式，可以减少变压器自身电能损耗，核实浅冷6kV配电所目前所带的用电负荷，计算后实践进行验证，改变变压器运行方式时，变压器的运行工况及其参数。考核变压器空载运行的电能损失，进一步核算变压器运行方式改变后的节电量。同时，做好电工巡检工作，改变运行方式后调整低压配套配电设施的运行方式，保证与变压器运行方式一致，从而实现变压器节能的目标。若变压器的运行采用一开一备的方式，经估算年可节电约32.42×104kWh。