油田热力系统优化运行与探讨
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摘 要随着科学技术的发展和能源的短缺，节能降耗和系统优化已经成为各生产企业单位创新发展的重要方向，在油田开发、采油、原油储运、供热系统等领域得到了广泛应用。本文主要针对某大型原油库热力系统在生产运行过程中存在供热效率低、能源浪费大等问题进行系统分析，并提出相应的改进措施，从而实现安全生产，节能降耗，优化运行的最佳效果。
关键词热力系统节能降耗优化运行问题及整改措施
一 、 前言
目前国内大型原油库供热方式主要有两种：一是蒸汽管网供热，二是热媒换热供热。蒸汽管网供热靠压力传输蒸汽，管网所带采暖负荷多数蒸汽压力损失大，末端蒸汽压力低，蒸汽管网在设计规划及运行管理等方面要求很高，既要保证管网压力又要合理分配汽量。热媒换热主要应用方式为油和蒸汽换热，其优点是换热速度较快，热量利用率高，但凝结水回收受蒸汽压力、管网布置、疏水阀等因素制约，提高凝结水回收率是节能降耗的关键。
某大型原油库储油罐24座，总储量达230万立方米，采暧面积约30万平方米，该油库锅炉系统主要承担着管线伴热、储油罐维温和岗位采暖等任务，在每个采暖期（按7个月计算），平均运行4台锅炉，总蒸发量约140吨/小时，锅炉补水量大，凝结水回率低，能源消耗较大，供热成本较高。
二 、问题分析
1、油库由于逐年扩建增储，锅炉及采暖系统也在逐年扩建，扩建后虽然经多次调整改造，整个供暖系统仍不能满足生产需要，造成冷热不均；流速不畅，运行困难，管理难度大；为了保证生产需要只能增加锅炉运行台数，相应的锅炉排污量、用水量增大；相应的天然气、水、工业盐、电等能源的消耗也随之增加。
2、蒸汽换热系统中，由于疏水阀的布置和性能等原因，造成疏水不畅，凝结水中大量带汽，蒸汽在开放式回水箱处大量散入大气中。蒸汽系统压力降低，也要通过增加锅炉运行台数来克服。凝结水回收率低于60%，锅炉补水量和排污率增加。
3、管网腐蚀使凝结水污染，凝结水中含有大量铁离子不能直接供锅炉使用，大量外排增加了锅炉的补水量和能源浪费。
三、解决措施
为了保证安全生产，优化该油库热力系统运行，实现节约锅炉用水、提高冷凝水回收率和降低污水排放量，该油库组织相关人员对热力系统存在问题进行讨论整改。针对以上的问题进行系统分析，并制定整改措施。
1、35吨锅炉效率低。该锅炉负荷上限设定为75%，蒸汽出口压力上限设定为0.47MPA，存在锅炉没有满负荷运行和蒸汽压力较低的问题，锅炉效率没有得到有效利用。因此由燃烧器专业人员对燃烧器重新进行调试，使锅炉负荷由75%提升至90%，提高安全阀设定值，将蒸汽出口压力提高至0.8MPa，调整后锅炉运行工况较好，该锅炉房由以前运行3台锅炉改为运行2台，降低锅炉运行台数，提高了锅炉效率，实现了节能减排。
2、锅炉表面排污存在浪费。锅炉表面排污主要排出炉水中溶解的部分盐，以维持炉水一定的含盐量和碱度。排污量主要依据炉水的氯根和碱度的化验结果，对表面排污阀进行人工控制，一般控制炉水氯根范围在80-120mmol/L,碱度范围为6-26 mmol/L；如达到上限时加大连续排污量，等下一次再进行化验，并相应的调整阀门开度。这种控制调整周期长（多为经验值），流量无法确定，多数都是大量外排，浪费较大。如果可以实现炉水表排碱度和氯根的连续监测，那么将手动排污阀改为自动阀，根据监测数据自动调整阀门开度，这样不但可以降低员工的劳动强度，而且能达到节能减排的目的。
2011年，对锅炉表排系统加装一套连续排污在线监测自控系统，可以通过检测炉水电导率，自动控制连续排污阀开度，电导率范围在2-4 ms/cm，对应氯根80-120mmol/L，通过一段时间使用新增加连续排污自动装置不但保证了锅炉水质合格，而且降低了排污量。
3、生产区部分回水不畅。生产运行库供汽线为Ф273管线 ，在换热器后变径为Ф159管线，该管线蒸汽进入泵房后分别进入19条原油储罐伴热线，由于该分气线分配汽量不均衡和末端汽水冲击阻力不平衡的原因，导致19条伴热线冷热不均，部分回水管线末端压力较低，只能采取放空的方式运行，这样一来，冷凝水没有得到有效回收，增加了污水产生量。
改造中将19条原油伴热线从起点处全部截断，调整为四组分气平衡阀组（每组4-5条伴热线），每组末端新建回水箱（共计4座，每座约2立方米），加装管道泵和气动泵，将回水打到8#罐旁的30m3的水箱。并且将每条伴热线末端管径由￠48变颈为￠20-25（改造长度约30厘米），在末端加装疏水阀，使凝结水通过疏水阀敞口状态流入新建小回水箱。解决热负荷分配不均，回水不畅问题，提高工艺伴热效果和冷凝回收率。
4、部分岗位使用蒸汽采暖，存在热能浪费。经调研，该油库南路、北路和外输线三条采暖管线是蒸汽采暖，室内温度较高，如果关小供气阀门导致回水压力过低，只能放空运行，若改为热水采暖，可以解决冷热不均和能源浪费等问题。由于蒸汽采暖和热水采暖在室内、外设计上有所不同，2011年该油库请专业设计人员将上述三条采暖管线室外系统整体设计，计划在老区改造时与室内采暖系统一起改造。但目前利用现有条件对局部蒸汽采暖采用热水进行实验，将原设计是蒸汽采暖的一个小系统入户和出户改造成汽水两用，对冬季使用蒸汽和热水采暖效果情况进行比对。
5、闲置厂房长期供热，浪费较大。将该油库闲置的3栋员工公寓楼和栈桥部分厂房内的采暖管线进行扫线，停止供热。该部分采暖面积约1万平方米，可减轻锅炉房供热压力，降低锅炉用水和排污量，大量节约能源。
6、蒸汽冷凝水呈弱酸性问题。在蒸汽供热系统中冷凝水呈弱酸性的问题普遍存在，在该油库中蒸汽伴热面积较大，多数冷凝水呈弱酸性，腐蚀管网，严重部分回水呈暗红色，无法回收只能排放掉，存在浪费，长期如此运行将导致管网穿孔或更换。
针对该问题，首先改造了一台核桃壳过滤器，将原有滤料更换为锰砂，并加装射流曝气装置，使回水中铁离子与氧充分结合，形成三氧化二铁，通过锰砂进行过滤，解决回水中含有大量铁锈的问题。其次在凝结水系统中加装全自动水质PH值监测加碱装置，提高冷凝水回水PH值，解决回水呈弱酸性和浪费问题。
四、效益评价
经整改措施落实后，大大降低了油库污水排放量，按采暖期七个月平均运行4台锅炉，污水排放量预计全年将达到10万吨左右，较优化前节约排放污水9万吨，如果工业软化水按4.5元每吨计算，直接节约经济效益达四十余万元；该油库热力系统优化运行后，提高了锅炉的功效，减少了锅炉的运行台数，降低了锅炉用水量和排污量，节约了运行成本和维修维护费用，大大降低了岗位员工的劳动强度，社会效益和经济效益都十分可观。
五、结论
为了实现工业锅炉安全运行，节能降耗必须综合采用多种有效的技术手段和优化措施，实践证明，该油库采用的锅炉表面排污自控技术和其他的优化方案，在保证锅炉炉水质量和热力系统安全平稳运行的前提下，实现了节能降耗、优化运行的目的。本文所采用的相关技术和方法对其他热力系统应用开发提供一定的借鉴。
参考文献
[1] 中华人民共和国国家标准.工业锅炉水质标准，2008
[2] 中华人民共和国国家标准.工业锅炉运行规程，2002
[3] 宋业林. 锅炉水处理实用手册.计算机工程，2007