管道输送能耗统计分析与优化研究

2018-03-20陈晨中国石油管道联合有限公司西部分公司

石油石化节能 2018年7期

陈晨（中国石油管道联合有限公司西部分公司）

随着管道技术的不断发展，管道输送因输量大、安全性高、连续运行、能耗低、便于管理等突出优势，已成为当今最重要的输送方式。在管道输送中，输油泵机组、天然气压缩机组、加热炉、锅炉和储油罐等是主要耗能设备，由于管道输送运输距离大，全年连续运行，能源消耗量很大。某管道输送公司2016年电力消耗已超过15×108kWh，天然气已超过2500×104m3，燃料油消耗已超过6×104t（燃料油包括煤、煤焦轻油、管道原油），蒸汽消耗30×104t，且电力消耗和燃料油消耗均在以5%左右的速度增长。可见随着国内资源需求的不断增加，管道输送公司的能源消耗也会大幅增加，带来的输油成本压力也会越来越大。为提高石油天然气等资源的有效利用率，需对输送管道能耗进行统计分析，并结合实际情况，制定相应的降耗措施，这样才能全面有效提高管道的运输效率。

1 天然气输送管道工艺优化统计

1.1 压缩机组运行方式优化

由于影响天然气输气管道运行能耗的因素有很多，因此，在构建输气管道能耗统计分析体系时应该从总体上将管道看做不同的设备组合，将整个天然气输气管道系统分成站场和管段2大类，结合生产能耗、管道损耗、生活能耗，建立了天然气管道运行能耗统计分析。对于天然气输气管道的优化，不仅能有效地提高天然气输气管道的运行安全，还能有效地减少天然气的运输成本，减少能源的不必要浪费，提高其有效利用率。在我国的天然气输气管网中，在输送管道中多设有压缩机装置，而压缩机装置会极大的增加电的消耗量。一般情况下，采用长输管道进行天然气输送时，天然气需要克服管道沿程的摩擦阻力，同时在输送过程中，有部分势能、热能会损失掉，由于天然气输送的能量都是由压缩机进行补充的，而压缩机在运行过程会消耗大量的电能，这不仅增加了天然气输送中的电能消耗，还极大的增加了天然气输送成本。在这种情况下，通过优化天然气输气管道，可以降低天然气输送与管壁之间的摩擦，减少压缩机装置的电能消耗，从而提高天然气输气管道的输气效率。因此，大力优化天然气输气管道的能耗对管道输送公司节能降耗运行的发展有十分重要的意义。

通过电驱与燃驱运行时间、耗电耗气数据对比分析，寻找最优化运行方式：根据公司数据平均电价约为0.7元/kWh，平均气价约为1.33元/m3燃驱机组1 h用气约5000 m3，1台燃驱机组1 h产生费用约为6650元。1台燃驱机组全月运行（744 h）产生费用约为494.76万元。从机组使用方式观察使用1 h电驱机组较燃驱机组节省280元，全月使用电驱机组较燃驱机组节省约20.8万元以上。因此自该管道公司电驱机组投产之日起便优化2条干线输气机组运行方式，以电驱机组运行台数多于燃驱机组台数，常以2+1模式（2台电驱+1台燃驱）运行即提高了设备的可靠利用率又实现了全线的节能降耗。

1.2 压缩机供电系统可靠性提升

1）据统计，该管道输送公司某输气站场4台GE燃驱机组在2015年1年内因外电波动引起的机组非计划停机12次。对机组停机后现场技术分析发现，引起联锁停机主要原因有3方面：一是仪表风压力低于0.6 MPa；二是燃气轮机箱体通风压差小于0.15 kPa，三是矿物油油箱压差超过0.5 kPa，只要其中一个条件满足就能引起连锁停机。上述3个保证机组正常运行的工艺参数变化都是因为对应得驱动低压电动机在外网电压波动情况下自动保护停机，造成所带工艺设备停运引起的。

为解决外电晃电对机组运行的影响，配合技术服务中心在输气站场加装抗晃电柜，并对箱体通风电动机、油冷电动机变频器参数进行优化，使机组具备5 s抗外电晃动能力。减少2台次以上停机放空，天然气放空量约合16 000 m3以上，直接经济效益约21 280元。

2）管道输送公司某输气站场GE燃驱机组多次发生GG入口及GG排烟道可燃气体报警TRIP停机事件。经过现场排查，原因是机组运行时，可燃气体探头信号回路存在干扰，导致HIMA误判断可燃气体探头存在故障，引起HIMA发出跳机信号。

2016年输气站场3#机组由于进气滤可燃气体探头故障信号出现多次跳机，为了解决机组运行隐患，分两步实施：一是对可燃气体探头增加100 ms延时，解决机组运行风险；二是将6个可燃气体探头电源改造为独立供电，通过半年的测试，彻底消除了探头故障信号跳变的问题。减少2台次以上停机放空，天然气放空量约合16 000 m3以上，直接经济效益约21 280元。

GE机组由于消防、安全仪表系统回路存在干扰导致信号跳变，此种故障在机组出现比较频繁，并且故障排查存在较大困难，独立电源改造排除了干扰源，保证了单个设备供电可靠性，此种技术改造具有推广意义。

3）某输气站场GE燃驱机组具有燃料气吹扫时间过长、温度上升缓慢的问题，通过现场气量、压力核算，GE厂家核实后，将燃料气吹扫放空阀孔板尺寸由22.7 mm减少为17 mm。在每次机组启机过程中减少约300 m3左右的天然气放空量，减少加热时间，冬季吹扫时间由15 min减少为5 min。

2 液体管道工艺优化统计及效果

2.1 泵机组优化运行

某原油输油站场5台输油主泵额定排量为1500 m3/h，1#泵额定功率1021 kW，其余4台泵额定功率1653 kW。截止目前1#泵运行3 296.16 h，其余4台泵平均运行1 222.08 h，按照原油输送计划小排量运行情况下优先采取1#泵运行模式，节能降耗效果明显，直接节省电量131.081 9×104kWh，节省电费约91.75万元。

某输油站场供暖循环水泵以往从10月份运行至次年4月份，在2017年投暖期间，在天气较暖的月份，通过热水旁通管线供热，减少循环水泵运行时间，仅2017年10月份就节约用电19 440 kWh，根据公司数据平均电价约为0.7元/kWh计算，单月节省电费13 608元。

2.2 节水工艺优化

某原油输油站场生活用水依托当地石化总厂，压力在1.2～1.85MPa，以往由于站内生活用水管网压力偏高，每年都会出现水管破裂渗水故障，在2017年4月在原油输油站场总进水处安装了减压阀，水管破裂渗水故障消失，仅上半年比起去年就节约用水80 t，根据公司数据水价约为2.62元/t计算，节省费用209.6元。

3 油气站场节能措施及效果

3.1 场站LED节能灯具更换

某管道输送公司下属输油站场3座，输气站场4座，2017年实现所有站场LED节能灯具的更换情况如下：

1）某1作业区2017年9月对站场照明灯具进行LED灯具改造，由卤素灯更换为LED灯：成品油输油站更换42盏，原油输油站更换16盏，奎屯站更换4盏，石化末站更换2盏，共计64盏，全部将原来功率为250 W灯泡更换为100 W的LED节能灯具。站场每日灯具照明时间平均约为10 h，全年共计节约电量11 520 kWh。

2）某2作业区2017年11月将原来250 W卤素灯更换为100 W的LED节能灯具：支线分输首站更换24盏，输气首站更换压缩机厂房12盏，共计36盏。站场每日灯具照明时间平均约为10 h，节约电量2160 kWh。压缩机厂房灯具照明使用时间为12 h，节约电量1296 kWh。全年共计节约电量3456 kWh。

3）某3作业区2017年9月对站场照明灯具进行LED灯改造，将原来功率为250 W的卤素灯泡更换为100 W的LED节能灯具，压缩机厂房更换44盏灯，输油站泵房更换31盏灯，阀组间更换15盏灯，共计90盏灯。厂房灯具照明使用时间为12 h，输气站全年共计节约电量19 440 kWh。

4）某4作业区2017年4月输气站场压缩机厂房将功率为250 W的卤素灯泡更换为100 W的LED节能灯具，共计更换36盏，厂房灯具照明使用时间为12 h，全年共计节约电量17 496 kWh。

平均电价按照0.7元/kWh计算，4个作业区全年共计节省电费约36 338元。

3.2 优化天然气放空方式

某输气站场在城市分输支线的大型动火作业的方案编制上，采取增加盲板等硬隔离方式，减少过滤分离器后汇管及压缩机进口管线等放空管段，减少的放空管段管容约为150.6 m3，按照放空管段的平均压力9.9 MPa，平均温度30℃来计算，可以减少放空量约16 794 m3（标气），根据公司数据天然气平均气价约为1.33元/m3，节约费用约为22336元。