原油管道节能降耗研究

张磊(国家管网集团东部原油储运有限公司生产运行部，江苏 徐州 221008)

0 引言

由于管道运输不但具有较强的输送能力，能够实现连续运输，极大地提高了运输效率，而且具有较高的可靠性以及安全性，使用寿命比较长，后期的管理维护相对简单，因此，在原油输送中得到了广泛的应用。随着我国社会经济发展，对原油需求量的不断增加，原油管道敷设里程也不断加大。但是目前，在原油管道的运行中，受原油性质特征以及输送方式等客观条件的影响，运输过程中的原油损耗较大，导致原油输送成本增加，并且造成了巨大的能源浪费，同时还会影响原油管道周边环境。为减少原油管道能耗，必须采用先进的节能降耗技术。文章将全面分析原油管道形成原因，并在此基础上提出相应的原油管道节能降耗措施，以达到减少能源消耗以及保护环境的目的，从而为我国原油事业的可持续性发展奠定良好的基础。

1 导致原油管道能耗较大的主要原因分析

1.1 原油管道设备热效率较低

随着我国在社会经济发展过程中对原油需求量的不断增加，原油管道的建设力度也在逐年加大，但是仍存在部分原油管道系统中所配置的加热设备的实际热效率达不到技术标准的情况。而影响原油管道加热设备热效率的原因有很多，例如：原油管道油风比例不合理、剩余空气超标以及未能及时对加热炉进行清理导致其内部有大量灰尘杂物存积等，这些都会影响原油管道加热设备的热效率[1]。

1.2 原油管道管理模式落后

部分原油管道在日常运行管理工作中未能及时、全面的采集管道能耗数据，导致对原油管道能耗计量不准确且缺乏时效性，直接影响了原油管道节能降耗技术的应用效果。

1.3 未能合理控制输油泵流量

目前，在原油管道运行过程中，部分输油系统在确定输油泵节流参数时存在不合理的问题，导致节流过大。这不仅会加剧原油管道加热处理时的热损失以及能源浪费，还会缩短原油管道使用寿命，增加原油管道运行成本。

2 节能降耗技术在原油管道中应用基本原则分析

2.1 节能降耗技术应用应符合相关技术标准

为实现降低原油管道能耗的目标，节能降耗技术的应用应规范科学。原油管道企业等相关单位应严格遵守相关技术标准，对原油管道实际能耗数据进行全面准确的采集，并按照行业规范进行技术应用设计和实施[2]。在数据采集过程中，应按照技术规范要求合理选择采集点位置，并积极应用高精度检测仪器设备，确保数据采集全面准确，从而为节能降耗技术在原油管道中的有效应用提供可靠的参考依据。

2.2 要对原油管道实际能耗进行准确的计算分析

原油管道企业以及相关单位在采用原油管道节能降耗技术时，应首先全面收集原油管道运行数据和输油工艺参数等各种信息，并通过构建原油管道能耗模型等方式，对原油管道的实际能耗以及能耗变化等进行科学的分析以及准确的计算，以便于以此为依据进行节能降耗技术设备的选择和应用，从而切实减少原油管道运行过程中的能源浪费，提高原油管道节能降耗技术应用效果。

2.3 积极构建原油管道能耗数据库

为确保节能降耗技术应用的有效性和科学性，原油管道公司以及相关单位应加强原油管道能耗数据库的建设。数据库数据应确保格式规范、内容全面且能够客观动态反应原油管道能耗特点以及变化趋势。同时，在数据库的管理中应做好数据信息的更新完善工作，为原油管道能耗变化的判断分析以及节能降耗技术的选择提供可靠的数据基础，从而提高原油管道节能降耗效果。

3 原油管道有效节能降耗措施分析

3.1 通过改性处理方式降低原油管道能耗

3.1.1 应用热处理技术对原油改性处理

在通过管道输送原油时往往需要通过热处理技术对原油先进行升温。根据现行技术规范要求，在热处理时，其温度应达到70 ℃。不过由于受到原油初馏点以及管道防腐材料质量性能特点等因素的制约，在热处理实践中的温度普遍出现低于50 ℃的现象。加热温度的明显偏差导致原油管道能耗严重[3]。因此，应采取利用改性原油在第一站进行热交换的方式控制温差，以减少热损失。另外，还应适当调整水力以及热力参数等，为实现压力以及热力越站奠定良好的基础，从而尽量降低能耗，提高原油管道输油能力。

3.1.2 应用化学添加剂对原油改性处理

在通过管道输送原油时，一般会将适量的水加入原油中。而向掺水原油内掺入降凝剂或者减阻剂等化学药剂则可以起到减少掺水量、降低能耗、提高输油效率的效果。根据原油物性特点，可以向表面存在蜡晶的石蜡基原油中加入适量降凝剂，这样可以防止蜡晶聚集胶联影响原油流动性，同时加入降凝剂还能够使石蜡基原油在改性处理后保持较好的稳定性。在应用该技术时，应根据原油性质特点合理选择添加剂类型，且应注意该技术不适用于重质易凝性特稿含蜡原油以及重质高含胶粘稠型原油的改性处理[4]。同时，在原油管道运行过程中，还可以将原油中掺入适量减阻剂。由于减阻剂为高分子聚合物，具有较强的粘弹性，因此，将减阻剂掺入原油后可以改变管壁附近原油分子的原有运动状态，从而达到弱化湍流、增加层流区域以及降低油品流动阻力的目的，可以有效降低原有管道能耗。目前，在原油管道运行实践中，主要采用的是烯烃类聚α减阻剂类型，其具有较好的减阻降耗效果。

3.2 通过改质输送方式降低原油管道能耗

在原油管道运行过程中，也可以通过对原油进行简单加工处理方式使其改质，从而达到减少原油管道能耗的目的。目前，在对原油进行改质处理时，一般采用的是初级炼制技术，例如脱蜡加工或者热裂化加工等。原油在经过初级炼制后，其原油物理化学性质发生改变，所含轻馏分油量增加。由于轻质加工油成分变化后能够有效稀释了原油原组分，且轻馏分油具有分子量小以及蒸发性好的特点，因此，不仅可以使原油流动性得到改善，还能够增加原油管道内的输送压力，从而在降低原油管道能耗的基础上进一步增强了原油管道输送能力。因此，改质输送是一项具有广阔应用前景的原油管道节能降耗技术。

3.3 通过改进输油工艺方式降低原油管道能耗

3.3.1 应用油气序输工艺降低原油管道能耗

优化原油管道运行模式、提高原油管道利用率也是实现节能降耗目的的重要途径之一。油气序输也被称为间歇输送技术。所谓间歇输送工艺是指原油管道第一站输油量的制定基准为末站销油量，在原油管道运行过程中应用该技术后可以使管道实现连续运行。不过在运行过程中需要反复启停泵机组。因此，原油管道的相对稳定时间会减少。该项技术具有较好的节能降耗效果，特别是对于原油输量相对低的初期开发油田、尾期油田或者小规模油田等可以采用油气序输方式降低能耗并节约成本。所谓油气序输主要只是利用同一原油管道将天然气以及原油按照顺序以单相流形式输送的管道运行模式[5]。随着我国近年来原油产业的发展和原油开采力度的加大，部分油田进入开发尾期，外输油气量下降。同时，新开发油田在初期阶段的开采量尚不稳定，因此采用单向油气序输方式能够在输送原油量较低时利用空气以及天然气等进行置换，从而达到降低能耗以及提高原油管道利用率的目的。该项节能降耗技术对于提高原油管道运行稳定性、降低原油管道投资建设成本都具有重要的作用。

3.3.2 应用交替输油工艺降低原油管道能耗

在原油管道运行过程中，应用冷热油交替技术能够有效降低能耗，节约资源。在应用该项节能技术时，应科学确定冷热油交替输送顺序，并根据原油管道停输以及再启动的特点进行非稳态热力与水力耦合模型的构建，以便对准确控制相关工艺参数，提高原油管道节能降耗消耗。目前，该技术已经应用于我国原油管道建设中，通过对该技术实践应用效果的分析发现，其能够有效减少燃料油用量，降低原油管道运行成本，节能降耗效果十分突出。

3.4 通过改造原油管道设备降低原油管道能耗

3.4.1 应用节能降耗技术改造原油管道输油泵

原油管道输送设备能耗较大是影响原油输送系统整体节能降耗消耗的重要因素，因此应积极应用先进的节能降耗技术对输油设备进行改造。特别是我国目前所使用的输油泵普遍存在泵送效率较低等问题，造成了较大的能源浪费，也制约了原油管道的输油能力。在对输油泵进行改造时，可以根据实际情况采用叶轮抽级技术、变频调节技术或者自平衡技术等，提高原油管道输油泵的泵送能力。该项技术在我国现有原油管道系统中已经得到了逐步的推广应用，某原油管道输油线条在采用了变频高压调速输油泵后，年输油量提高了3%左右，节流损失率明显降低，使节点效率达到了约60%，极大减少了对电力能源的消耗，降低了原油管道运行成本，取得了十分理想的节能降耗效益。

3.4.2 应用节能降耗技术改造原油管道加热炉

原油管道在输送原油时需要对油品进行加热处理，而加热炉的热效率将直接关系到原油管道系统的节能降耗效果。所谓加热炉热效率也就是加热炉所利用燃料热量的有效率，而燃料质量性质特征、加热炉热量损失以及换热能力等因素都会影响热效率。因此，在对原油管道加热炉进行改造时，应加强对原油管道加热系统的动态监测，准确掌握相关数据信息，并采用涂刷节能型涂料以及混合输油工艺等节能技术减少能耗，并通过等温输送方式提高原油管道节能降耗消耗，为企业创造更大的经济效益。

3.5 通过稀释稠油方式降低原油管道能耗

目前，我国原油管道所输送的原油大多属于三高原油，不仅流动性差，而且黏度较大，在管道运输过程中会造成严重的能源浪费。为减少原油管道能耗，可以采用在原油中加入一定量轻质油的方式对原油进行稀释，这样可以降低原油的粘稠度，达到改善原油流动性的目的。添加轻质油稀释原油技术易于掌握，且技术应用较为成熟，该技术在原油管道运输中得到了广泛的应用。但是，在应用稀释稠油技术时，应注意科学控制轻质油和原油之间的比例关系，合理确定配比，同时还应对三高原油混合了轻质油之后所形成混合油的温度进行严格控制，才能在保证原油管道运行安全的基础上降低原油在管道内的摩擦阻力。如此，不仅可以有效改善原油流动性，还能够减少原油管道运输中所消耗的热能以及电力能源，从而全面提高原油管道节能降耗效果。

4 结语

为解决原油管道在运行过程中能耗过大的问题，管道公司以及相关单位应充分了解造成能耗的主要原因，并根据实际情况按照相关技术规范要求，合理应用相应的节能降耗技术。通过对原油的改性或改质处理以及积极应用先进的原油输送技术设备，改进现有原油输送工艺等多种方式减少对能源的浪费，提高原油管道的输送效率以及输送能力，减少对环境的污染，为企业创造更大的经济效益、社会效益以及环境效益，从而推动我国原油行业的现代化发展。