錢國梁

摘要：輸油泵和加熱爐是熱輸原油管道的主要能耗設(shè)備，本文通過對輸油泵和加熱爐現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析找出能耗主因，進(jìn)一步提出節(jié)能的措施與方案。

關(guān)鍵詞：熱輸原油管道;能耗;輸油泵;加熱爐;節(jié)能

1.現(xiàn)狀

熱輸原油管道輸油能耗是管道運(yùn)行的主要成本，因此節(jié)能降耗的是降低管輸成本的重要途徑。熱輸管道的主要能耗設(shè)備為輸油泵和加熱爐，輸油泵提供壓力、加熱爐提供溫度，面對日益嚴(yán)峻的節(jié)能約束指標(biāo)壓力和石油安全問題[2]，迫切需要提高節(jié)能降耗水平，可以通過降低主要能耗設(shè)備的能效達(dá)到了節(jié)能目的。

2.方法和原理

本文對某管輸公司一定數(shù)量的輸油泵和加熱爐的監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行匯總并分析影響輸油站能效的主要因素，提出提高輸油站主要耗能設(shè)備能源利用率的方法。

現(xiàn)場測試的主要依據(jù)《泵類液體輸送系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)測》[1]等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，對輸油泵的電機(jī)負(fù)載率、輸油泵效率和輸油泵機(jī)組整體效率三項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測;加熱爐監(jiān)測依據(jù)《加熱爐熱工測定》[2]，對加熱爐的熱效率、排煙溫度、空氣系數(shù)三項(xiàng)指標(biāo)測試。

現(xiàn)場測試使用的主要儀器儀表包括，超聲波流量計(jì)，電力品質(zhì)分析儀，煙氣分析儀和精密壓力表等，以及現(xiàn)場監(jiān)控儀表SCADA系統(tǒng)。

3.問題與分析

3.1輸油泵機(jī)組

經(jīng)對一定數(shù)量的輸油泵機(jī)組測試，電機(jī)負(fù)載率平均為78%，輸油泵效率平均為72%，輸油泵機(jī)組整體效率平均為67%，。從測試數(shù)據(jù)上分析影響輸油泵能效的因素主要有，管輸流量、輸油泵設(shè)計(jì)效率、管輸介質(zhì)的粘度和密度等。

1）管輸流量過低或過高，使輸油泵未進(jìn)入或偏離高效區(qū)運(yùn)行。例如某輸油泵實(shí)際流量達(dá)到額定流量的126%，偏離高效區(qū)運(yùn)行;某站輸油泵實(shí)際流量為額定流量的58%，未在高效區(qū)運(yùn)行。此外同一管線上相同流量下，3座輸油站的輸油泵組的流量分別為額定流量的110%、56%和54%，使得各站輸油泵性能不匹配導(dǎo)致輸油泵實(shí)際效率較低。

2）輸送介質(zhì)粘度較大也影響輸油泵效率，例如某管道所輸送的國產(chǎn)原油粘度較大，在介質(zhì)溫度為45℃時(shí)，介質(zhì)的粘度為280 mPa.s，同一溫度下的進(jìn)口原油粘度不到17 mPa.s，輸送高粘原油沿線各站輸油泵效率較低。

3）輸油泵和電機(jī)不匹配。部分電機(jī)負(fù)載率未達(dá)到70%，負(fù)載率偏低，主要原因是輸油泵運(yùn)行流量偏低，其次是輸油泵配置的電機(jī)功率過大。例如某站輸油泵實(shí)際流量為額定流量的114%，電機(jī)負(fù)載率僅為53.8%，某站輸油泵實(shí)際流量為額定流量的121%，電機(jī)負(fù)載率僅為53.1%。

4）截流損失。某條管道的4臺輸油泵截流損失分別為1.3MPa、1.4MPa、1.7MPa和1.5MPa。采用改變管路特性曲線的方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，主要采用關(guān)小輸油泵出口閥門、出站調(diào)節(jié)閥、在輸油泵進(jìn)出管道上設(shè)置回流管線等方式。

3.2 加熱爐

測試的加熱爐均為直接式加熱爐，直接式加熱爐是指直接使原油進(jìn)入加熱爐管內(nèi)吸收爐膛里的熱量，該型號加熱爐的熱損失主要包括：排煙熱損失占總供給能量的15%～25%，散熱損失占5%～8%和不完全燃燒損失占1%～2%[3]。測試的加熱爐平均熱效率為83%，其中燃油加熱爐額定負(fù)荷均為5000kW或者8000kW，額定熱效率均在90%左右;燃?xì)饧訜釥t額定熱負(fù)荷均在2000-3000kW之間，額定熱效率在85%～90%之間。

1）排煙處空氣系數(shù)超標(biāo)較多。部分加熱爐空氣系數(shù)超標(biāo)，空氣系數(shù)最高的達(dá)到3.9。空氣系數(shù)偏高導(dǎo)致排煙熱損失增大，加熱爐熱效率下降。在加熱爐運(yùn)行過程中根據(jù)運(yùn)行負(fù)荷及時(shí)調(diào)整煙道擋板和進(jìn)風(fēng)量，及時(shí)調(diào)整空氣系數(shù)是十分必要的。

2）排煙溫度過高。所測試的加熱爐平均排煙溫度為176℃，燃油加熱爐平均排煙溫度為213℃，排煙溫度最高的達(dá)到304℃;燃?xì)饧訜釥t平均排煙溫度為139℃，最高燃?xì)饧訜釥t排煙溫度為212℃，燃?xì)饧訜釥t的排煙溫度遠(yuǎn)低于燃油加熱爐。通常爐內(nèi)積灰和進(jìn)風(fēng)量過大或漏風(fēng)所引起的輻射室內(nèi)煙氣溫度下降傳熱溫差降低是排煙溫度偏高的主要原因。

4.措施與建議

4.1輸油泵節(jié)能措施

1）調(diào)節(jié)輸量。在安全條件允許的情況下合理調(diào)度優(yōu)化運(yùn)行方式盡量采用較大輸量的集中輸送，盡量使輸油泵在接近額定效率的高效區(qū)運(yùn)行。

2）對于存在比較嚴(yán)重截流損失的管線，應(yīng)采取優(yōu)化組合的運(yùn)行方式或增加調(diào)速裝置如變頻調(diào)速電機(jī)。根據(jù)比例定律，泵轉(zhuǎn)速改變，泵的Q-H曲線沿管路特性曲線移動，使泵一直處于高效區(qū)運(yùn)行，目前最經(jīng)濟(jì)、泵工作強(qiáng)度也最小的調(diào)節(jié)方法，比起節(jié)流方法，如控制閥門開度和旁路調(diào)節(jié)，可以有效降低耗能50%甚至更多[4]。調(diào)速調(diào)節(jié)比節(jié)流調(diào)節(jié)少消耗功率，調(diào)速調(diào)節(jié)少消耗的功率一是節(jié)省了閥門節(jié)流損失的功率;二是泵在高效區(qū)運(yùn)行少消耗的功率。調(diào)速調(diào)節(jié)這種方法即提高了泵的運(yùn)行效率，又增大了管網(wǎng)效率，因此它是離心泵節(jié)能的一個(gè)有效措施。

還可以降低輸油泵房的噪聲。除此之外還可以采用車削葉輪、拆級的方法來實(shí)現(xiàn)大范圍的流量調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)階梯輸送，達(dá)到減少節(jié)流損失的目的。

4.2加熱爐節(jié)能措施

1）燃?xì)饧訜釥t的主要問題是空氣系數(shù)較高，導(dǎo)致排煙熱損失增大，加熱爐熱效率下降。應(yīng)根據(jù)運(yùn)行負(fù)荷及時(shí)調(diào)節(jié)煙道擋板，調(diào)節(jié)進(jìn)氣比例，控制進(jìn)風(fēng)量，加強(qiáng)看火孔、防爆門和人孔等的孔門的氣密性維護(hù)，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)縫隙、爐體穿墻套管的氣密性維護(hù)，加強(qiáng)爐襯的維護(hù)，防止漏氣，以控制過剩空氣系數(shù)。綜合實(shí)際測試結(jié)果分析，空氣系數(shù)在1.50-2.00之間加熱爐會有比較理想的熱效率。

2）排煙溫度是影響加熱爐熱效率的重要指標(biāo)。燃油加熱爐排煙溫度普遍偏高，對于燃油加熱爐建議定期清灰，根據(jù)負(fù)荷適當(dāng)調(diào)節(jié)煙道擋板的開度定期清灰，保證受熱面清潔，預(yù)熱助燃空氣，減少排煙熱損失，降低排煙溫度;此外改變排煙結(jié)構(gòu)，如采用增加對流爐管、在加熱爐尾部設(shè)置空氣預(yù)熱器、增設(shè)其它余熱回收裝置等方式;燃?xì)饧訜釥t在控制排煙溫度的同時(shí)防止露點(diǎn)腐蝕。對于燃油加熱爐排煙溫度控制在170-200℃內(nèi)會有較高的熱效率。

3）煙氣余熱回收，減少排煙熱損失?？赏ㄟ^加裝余熱回收的換熱裝置提高效率[5]，比如采用煙氣預(yù)熱助燃空氣的措施，如果將空氣預(yù)熱到150°C，效率將提高7.5%，預(yù)熱到250°C，效率將提高12%[6];以及采用先進(jìn)的耐火纖維噴涂技術(shù)。

5.結(jié)論

通過對測試的數(shù)據(jù)分析，反映出熱輸原油管道的輸油泵和加熱爐實(shí)際運(yùn)行情況以及在能效方面存在的問題，為熱輸原油管道實(shí)際運(yùn)行提供了重要的數(shù)據(jù)支持，對開展節(jié)能降耗工作提供重要的參考和便利。

參考文獻(xiàn)：

[1] 國家技術(shù)監(jiān)督局.GB/T 16666—2012 泵類及液體輸送系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)測方法[S].2012.

[2] 國家發(fā)展與改革委員會.SY/T 6381—2008 加熱爐熱工測定[S].北京：石油工業(yè)出版社，2008.

[3] 王東兵，王晶晶.GW5000-Y/6.4-Y2型加熱爐的節(jié)能技術(shù)[J].油氣儲運(yùn).2008.27（10）：56-58

[4] 張玉臻.泵裝置調(diào)節(jié)與節(jié)能分析[J].排灌機(jī)械，1995，（01）：18～22.

[5]劉斌.淺談燃油燃?xì)忮仩t的熱效率提高的途徑及措施[J].科協(xié)論壇（下半月），2008（06）：66-67

[6] 張威，方輝.管式加熱爐節(jié)能綜述[J].油氣田地面工程，2002.21（6）：105