中海油研究總院大慶油田設(shè)計(jì)院

陸上終端的節(jié)能設(shè)計(jì)

寧淑芬1李建平2徐敏航11中海油研究總院2大慶油田設(shè)計(jì)院

海上油氣田陸上終端是中海油的耗能大戶，終端節(jié)能工作面臨著一系列的難題。節(jié)能、低碳、標(biāo)準(zhǔn)化將是未來陸上終端發(fā)展趨勢(shì)。針對(duì)終端節(jié)能領(lǐng)域，從工藝設(shè)計(jì)到設(shè)備選型實(shí)現(xiàn)節(jié)能方式的標(biāo)準(zhǔn)化，是降低陸上終端能耗，實(shí)現(xiàn)高效終端的重要方式之一；針對(duì)生產(chǎn)區(qū)和生活區(qū)供熱系統(tǒng)、采光照明系統(tǒng)及建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行了一系列節(jié)能設(shè)計(jì)。

陸上終端；節(jié)能設(shè)計(jì)；措施；設(shè)備選型

海上油氣田陸上終端是中海油的耗能大戶，終端節(jié)能工作面臨著一系列的難題。節(jié)能、低碳、標(biāo)準(zhǔn)化將是未來陸上終端發(fā)展趨勢(shì)。針對(duì)終端節(jié)能領(lǐng)域，從工藝設(shè)計(jì)到設(shè)備選型實(shí)現(xiàn)節(jié)能方式的標(biāo)準(zhǔn)化，是降低陸上終端能耗，實(shí)現(xiàn)高效終端的重要方式之一；針對(duì)生產(chǎn)區(qū)和生活區(qū)供熱系統(tǒng)、采光照明系統(tǒng)及建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行了一系列節(jié)能設(shè)計(jì)。

1 工藝及設(shè)備選型的節(jié)能設(shè)計(jì)

針對(duì)終端節(jié)能領(lǐng)域，從工藝設(shè)計(jì)到設(shè)備選型實(shí)現(xiàn)節(jié)能方式的標(biāo)準(zhǔn)化，是降低陸上終端能耗，實(shí)現(xiàn)高效終端的重要方式之一。

（1）輕烴回收。目前中海油輕烴回收裝置絕大部分新建終端多采用膨脹機(jī)+DHX工藝，可合理利用能量、提高裝置C3+收率。DHX工藝的關(guān)鍵是輕組分分餾塔采用吸收汽化制冷，吸收劑為來自脫乙烷塔塔頂氣C1和C2的低溫凝液，吸收質(zhì)為膨脹機(jī)出口氣中C3+組分。脫乙烷塔頂氣先經(jīng)過與重接觸塔頂?shù)蜏貧怏w換冷，將氣體中絕大部分C3吸收冷凝下來，再進(jìn)入重接觸塔頂部與膨脹機(jī)出口低溫氣體在塔內(nèi)逆流接觸，同時(shí)進(jìn)行傳質(zhì)傳熱，通過換熱閃蒸出凝液中大量C1、C2等輕組分。由于凝液中C1、C2等輕組分的汽化制冷，因此重接觸塔塔頂氣相及塔底液相溫度均比進(jìn)料溫度低，不僅回收了脫乙烷塔塔頂氣中絕大部分C3組分，同時(shí)也增加了膨脹機(jī)出口氣中C3冷凝量，既降低了脫乙烷塔的氣相負(fù)荷，又提高了裝置C3收率，目前大部分新建終端C3+收率都可以達(dá)到98%以上。

（2）冷換設(shè)備。冷箱是制冷系統(tǒng)的主要設(shè)備，目前國內(nèi)冷箱生產(chǎn)廠家技術(shù)水平可以滿足要求。天然氣制冷裝置比較典型的冷換設(shè)備是板翅式換熱器，該設(shè)備采用鋁制材質(zhì)，可實(shí)現(xiàn)純逆流換熱。該裝置具有體積小、重量輕、換熱面積大、對(duì)介質(zhì)的適應(yīng)性強(qiáng)、換熱溫差小等優(yōu)點(diǎn)。高效板翅式換熱器傳熱效率高，在輕烴回收裝置中通過高效板翅式換熱器可充分回收低溫干氣的冷量，減少裝置的冷量損失。

（3）塔器。在天然氣處理終端中，重接觸塔、脫乙烷塔、脫丙烷塔、脫丁烷塔多采用填料塔。填料塔具有整體性強(qiáng)、耐腐蝕、操作彈性大等優(yōu)點(diǎn)。為保證進(jìn)料分布均勻，填料塔進(jìn)料口一般都采用了進(jìn)液分布管，在分布管下方設(shè)置了槽盤式氣液分布器，可使液體均布整個(gè)塔徑以提高傳質(zhì)效果，氣體通過槽盤的氣體流道上升，可避免溝流、壁流現(xiàn)象，提高填料傳質(zhì)效率。

（4）變頻。陸上終端中主要機(jī)泵、閃蒸氣壓縮機(jī)、膨脹壓縮機(jī)、空冷器風(fēng)機(jī)等采用變頻控制。變頻技術(shù)就是通過改變用電設(shè)備的供電頻率，控制設(shè)備輸出功率，從而達(dá)到節(jié)約能源的目的。

（5）廢熱回收。國內(nèi)余熱節(jié)能鍋爐的設(shè)計(jì)和開發(fā)已經(jīng)逐漸成熟，隨著社會(huì)的發(fā)展，余熱鍋爐得到客戶的普遍認(rèn)可。以某終端為例，燃?xì)廨啓C(jī)做功后排放的煙氣仍具有比較高的溫度，約為500℃以上，回收這部分煙氣的熱能，可以提高整個(gè)終端的熱效率，也可以供應(yīng)脫碳裝置。

（6）其他。陸上終端工藝節(jié)能措施還有：①充分優(yōu)化換冷流程，梯級(jí)利用天然氣及凝液的冷量，降低能耗；②閃蒸氣的充分利用，可減少事故或生產(chǎn)時(shí)天然氣放空量，事故狀態(tài)下可立即關(guān)斷進(jìn)出站緊急切斷閥，有效減少天然氣的放空；③提高自控水平，減少工藝過程能耗；④采用高效絕熱材料進(jìn)行保溫、保冷，減少設(shè)備、管道的能量損失，節(jié)約能源；⑤盡量采用空冷器，降低裝置冷卻水用量；⑥熱媒爐采用全自動(dòng)比例調(diào)節(jié)燃燒器，燃燒效率＞99%，合理配風(fēng)，在滿足燃燒效率前提下降低過量空氣系數(shù)，使燃燒達(dá)到最佳風(fēng)氣比，實(shí)現(xiàn)熱媒爐高效的運(yùn)行。

2 供熱系統(tǒng)及空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)

2.1供熱系統(tǒng)

（1）鍋爐選型。陸上終端的節(jié)能要依據(jù)不同氣候區(qū)采取不同的措施。在寒冷地區(qū)，以供熱系統(tǒng)為主；而在夏熱冬冷地區(qū)和夏熱冬暖地區(qū)則要以空調(diào)系統(tǒng)為主。如果終端沒有集中供熱，則要采取鍋爐供熱。鍋爐選型為燃煤鍋爐和燃?xì)忮仩t兩種，燃煤鍋爐要根據(jù)燃料的種類不同而選用不同爐型，且鍋爐的容量要適當(dāng)，一般要根據(jù)其負(fù)擔(dān)的計(jì)算熱負(fù)荷，并考慮管網(wǎng)輸送損耗熱量以及管網(wǎng)不平衡等熱損失，綜合考慮鍋爐的裝機(jī)容量。對(duì)于陸上終端，可以利用其自身優(yōu)勢(shì)，使用燃?xì)忮仩t。燃?xì)忮仩t相對(duì)于燃煤鍋爐有以下優(yōu)點(diǎn)：節(jié)約用地；節(jié)約燃煤鍋爐的除塵、除渣等的輔助用水；燃?xì)忮仩t輔助設(shè)備少、功率低，所以耗電低，節(jié)約成本；噪音低、污染小。因此，從節(jié)能環(huán)保的角度，陸上終端選擇燃?xì)忮仩t應(yīng)該是行之有效的，也能提高鍋爐的熱效率。

（2）降低供熱管網(wǎng)熱損失設(shè)計(jì)措施。降低供熱管網(wǎng)的熱損失措施要通過增加外網(wǎng)保溫層的厚度，提高絕熱材料的質(zhì)量來實(shí)現(xiàn)，一般保溫材料選用巖棉或礦棉管殼、玻璃棉管殼、聚氨酯硬質(zhì)泡沫保溫等。供熱節(jié)能措施還需要通過供熱管網(wǎng)水力平衡來實(shí)現(xiàn)，這需要安裝一種既具有良好的流量調(diào)節(jié)性能，又能夠定量地顯示出環(huán)路流量的一種平衡閥。平衡閥清晰、準(zhǔn)確的閥門開度指示，為系統(tǒng)準(zhǔn)確控制流量創(chuàng)造了有利條件，也是供熱節(jié)能措施的重要手段。

2.2 空調(diào)系統(tǒng)

陸上終端的空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能措施要依據(jù)空調(diào)系統(tǒng)的種類不同而采取不同措施。用于終端的空調(diào)系統(tǒng)可分為集中式和分散式兩種?？照{(diào)節(jié)能主要涉及空調(diào)設(shè)備技術(shù)、安裝運(yùn)行技術(shù)及建筑物熱工狀態(tài)等一系列技術(shù)因素。目前現(xiàn)代化辦公廣泛應(yīng)用的空調(diào)方式是新風(fēng)機(jī)組加末端風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組，這種空調(diào)的最大特點(diǎn)是靈活性大，可根據(jù)不同朝向房間就地控制，不使用空調(diào)的房間可以關(guān)閉。分散式空調(diào)只有正確選用空調(diào)的容量大小和合理地布置安裝以及合理地使用，才能真正做到降本節(jié)能。

3 采光與照明的節(jié)能設(shè)計(jì)

（1）采光節(jié)能。充分利用天然光照明，是對(duì)自然資源的最有效利用，是建筑節(jié)能的重要方面。因而在陸上終端的生產(chǎn)建筑和生活建筑中，選擇合理的采光方式，滿足采光系數(shù)要求。在采光質(zhì)量上，為了減少眩光，作業(yè)區(qū)應(yīng)減少和避免直射陽光；工作人員的視覺背景不宜為窗口；降低窗亮度和減少天空視域等。采光方法要注意光的方向性，避免對(duì)作業(yè)面產(chǎn)生遮擋和不利的陰影。對(duì)于需要識(shí)別顏色的場(chǎng)所，盡量采用不改變天然光光色的材料。

（2）照明節(jié)能。照明在陸上終端的能耗中，所占比例也是很大的，因而有著很大的節(jié)能潛力。照明方式分為一般照明、局部照明和混合照明等。所以選擇合理的照明方式，對(duì)改善照明質(zhì)量，提高經(jīng)濟(jì)效益和節(jié)約能源等都有很重要的作用。根據(jù)照明的實(shí)際情況，合理選擇照明的控制方式，可采取分區(qū)控制，增加開關(guān)點(diǎn)和節(jié)電開關(guān)，如定時(shí)開關(guān)、調(diào)光開關(guān)等，能夠靈活掌握分區(qū)燈光的開關(guān)，做到節(jié)電控制和照明智能控制。

4 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能設(shè)計(jì)

（1）墻體節(jié)能設(shè)計(jì)措施。采暖耗熱量主要是通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱量構(gòu)成，所以改善墻體的傳熱耗熱將明顯提高建筑的節(jié)能效果。墻體保溫類型主要有單一材料保溫墻體、單設(shè)保溫層復(fù)合保溫墻體。外墻外保溫不僅適用于新建工程，同樣適用于舊樓的節(jié)能改造，也是墻體節(jié)能設(shè)計(jì)的主要措施。

（2）屋頂節(jié)能設(shè)計(jì)措施。屋頂作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)的組成部分，主要的節(jié)能措施是外保溫和隔熱，為了提高屋面保溫效果，屋面保溫多數(shù)為外保溫構(gòu)造。目前常用的屋面保溫材料有膠粉EPS顆粒、硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料、聚苯乙烯泡沫塑料等。而屋頂隔熱的節(jié)能措施主要是采用減小當(dāng)量溫度、通風(fēng)隔熱屋頂、蓄水隔熱屋頂、種植隔熱屋頂?shù)葋韺?shí)現(xiàn)。

（3）門窗節(jié)能設(shè)計(jì)措施。門窗的節(jié)能依據(jù)部位不同，節(jié)能設(shè)計(jì)措施也不同。門窗具有滿足防盜、視覺、采光、通風(fēng)、日照的功能，作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)的組成部分，它的保溫隔熱性能指標(biāo)，同樣是節(jié)能的主要措施。在不同地域、不同氣候條件下，不同的使用功能對(duì)門窗的要求是有差別的：控制各朝向的窗墻面積比；采取措施降低窗的傳熱能耗。

（4）地面節(jié)能設(shè)計(jì)措施。地面的節(jié)能分為周邊地面和非周邊地面兩部分。周邊地面采取的保溫措施是：在室內(nèi)地坪以下垂直墻面外側(cè)加50～70mm聚苯板，以及從外墻內(nèi)側(cè)算起2.0m范圍內(nèi)的地面下部加鋪70mm聚苯板，比較好的材料是擠塑聚苯板，它具有一定的抗壓強(qiáng)度、吸濕性較小的優(yōu)點(diǎn)。另外夏熱冬冷地區(qū)和夏熱冬暖地區(qū)的底層地面，除保溫外，還要有必要的防潮技術(shù)措施，減少由于濕空氣產(chǎn)生的地面結(jié)露現(xiàn)象。

（欄目主持 張秀麗）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.1.014