《上游节能技术介绍》PPT课件.ppt

1,上游节能技术介绍,报告人：xxx 股份公司节能技术研究中心,2,前 言,资源节约已经成为我国的一项基本国策，能耗指标首次与经济增长、物价、就业和国际收支并列成为我国的宏观调控目标。 建设资源节约型企业是中国石油落实科学发展观，提高综合竞争力，实现可持续发展的必然选择。 油气田和管道生产是中国石油的主营业务，油气生产在国内占据主导地位，在生产能源的同时也消耗大量的能源。因此，深入开展节能工作，对于落实科学发展观，实现油气田持续有效发展，意义重大。,3,主要内容,一、面临的形势 二、节能基础知识 三、国外节能经验介绍 四、节能新技术、新设备,4,1、国家要求 2、中国石油节能发展思路,一、面临的形势,5,国家十一五规划纲要明确提出必须加快转变经济增长方式，要把节约资源作为基本国策，坚持节约发展、清洁发展、安全发展，实现可持续发展。 单位GDP能源消耗降低20%，已成为“十一五”我国经济社会发展应实现的主要指标（8个约束性指标之一）。 温总理2006年3月5日政府工作报告中，首次将能耗指标与经济增长、物价等并列作为国家宏观调控目标。,（1）节约资源已成为基本国策,1、国家要求,6,国家正在修订节约能源法、节约石油管理办法，将对石油石化等重点行业实行“产品能耗限额制度” 。 2006年7月发改委召开全国节能工作会议，贯彻落实”国务院关于加强节能工作的决定”精神，部署下一步节能工作。 国家开展“千家企业节能行动”，突出抓好高耗能行业中高耗能企业的节能工作，强化政府对重点耗能企业节能的监督管理 。,（2）政府监管日趋严格,1、国家要求,7,加强组织领导，落实节能目标责任制。主要负责人挂帅 ，节能目标层层分解 。 建立健全能源计量统计制度，定期报送能源利用状况报告。 开展能源审计，编制节能规划。在实施方案下发后的半年内，将能源审计报告和节能规划报所在地省级节能主管部门审核。 加大投入，加快节能降耗技术改造。 建立节能激励机制。安排节能奖励资金 ，将节能目标纳入各级员工的业绩考核 。 加强节能宣传与培训。,（3）千家企业节能工作要求,1、国家要求,8,（4）国家将全面促进实施十大重点节能工程,节约和替代石油 燃煤工业锅炉改造 区域热电联产 余热余压利用 电机系统节能,能量系统优化 建筑节能 绿色照明 政府机构节能 节能监测和技术服务体系建设工程,1、国家要求,9,2005年8月，在人民大会堂举行的“全民节约，共同行动” 大型宣传活动现场，蒋洁敏总裁代表石油集团等17家中央企业郑重宣读 “中央企业资源节约承诺书”。 2006年6月，曾副总理批示要求中石油、中石化等大型国有企业要强化资源综合利用，带头创建资源节约型企业。 2006年7月陈耕代表中国石油与国家签订了“十一五”期间589万吨标煤节能量目标责任书。股份公司所属34家企业与地方政府签定了“企业节能目标责任书” 。大庆油田有限责任公司为100万吨标煤节能量。,创建节约型企业是中国石油的必然选择！,2、中国石油节能发展思路,10,集团公司“十一五”期间八大任务目标之一：到2010年率先建成资源节约型企业。 下发中国石油天然气集团公司关于加强资源节约工作的意见。 制订中国石油天然气股份有限公司节能节水“十一五”计划 制订中国石油天然气集团公司节能节水“十一五”计划。 制订集团公司企业能源审计报告编制要点,2、中国石油节能发展思路,11,用科学发展观统领节能节水工作，把节约优先作为公司发展战略的重要组成部分，通过大力推进 、 、 与 ，努力率先创建资源节约型企业，走出一条“低投入、低消耗、低排放和高效率”的可持续发展之路。,理念节能,管理节能,机制节能,技术节能,指 导 思 想,2、中国石油节能发展思路,12,到2010年，股份公司所属地区公司全部达到节能节水型企业考核标准的要求。实现节能量 万吨标准煤以上，节水量 亿立方米以上。主要用能用水技术指标达到国内先进水平，重点企业达到或接近国际先进水平。,600,2.2,发 展 目 标,2、中国石油节能发展思路,13,确保完成规划目标： 节能量600万吨标准煤节水量2.2亿立方米,实现一个确保,2、中国石油节能发展思路,14,完善两个机制,2、中国石油节能发展思路,15,加强三个建设,2、中国石油节能发展思路,16,落实五个纳入,2、中国石油节能发展思路,17,强化六项管理,2、中国石油节能发展思路,18,实 施 八 大 重 点 工 程,2、中国石油节能发展思路,19,“十一五”期间设立节能专项资金，实施一批以“八大重点工程”为主的节能节水项目,2、中国石油节能发展思路,20,按三个层面有计划分步骤地推进节能节水技术进步,2、中国石油节能发展思路,21,2、中国石油节能发展思路,22,强制淘汰一批：强制淘汰一批高耗能设备,全面推广一批：全面推广一批单项成熟技术,集成示范一批：集成示范一批集成技术项目,系统优化一批：系统优化一批全厂一体化项目,最终实现：,2、中国石油节能发展思路,23,主要内容,一、面临的形势 二、节能基础知识 三、国外节能经验介绍 四、节能新技术、新设备,24,1、能源基本概念 2、节能基本概念 3、节能基本原理和方法,二、节能基础知识,25,能：物体或物质系统作功的能力或作功的本领 能量：能的大小 能的分类：能的形态与物质的运动形式相对应，可归纳为6类：,机械能：物体或物质系统因作机械运动而具有的能。最常见的是动能和势能 内能：物体因内部微观粒子的热运动而具有的能称为内能或称“热能”（改变内能的途径：传递热量和作功）。做机械运动的宏观物体总能量实际上是机械能和内能的总和。,1、能源基本概念,26,电磁能：彼此相联系的交变电场和磁场所具有的能。包括电能、电磁能、磁能等。电磁能与其它形式能的转换可通过发电机、电动机等来实现。 辐射能：包括电磁波、声波、弹性波、核放射线等所传递的能量。太阳能是典型的辐射能，具有温度的物体均能发出热辐射。 化学能：物质系统的分子结构发生改变时释放的物质结构能。 核能：原子核在转变过程中或反应过程中释放出来的能。（重核裂变，轻核聚变）,1、能源基本概念,27,能的性质：,能量转换的普通性：当物质运动的形式发生转变时，能的形态同时发生转变 能量守恒：能量转换时，总量守恒不变，既不创造，也不消失 能量转换的限制性：由于能在品质上存在差异，各种形态的能不可能无条件地相互转化。如机械能可以全部转换为热能，而热能却不可能无条件地全部转换为机械能；高温热能可以转换为低温热能，低温热能却不能自动转换为高温热能等 能量的传递性：能量的传递性是指在系统经历状态变化过程中，系统通过边界可以由作功或传热的方式向外界传递能量,1、能源基本概念,28,能源：是指可能为人类提供能量的自然资源。 能源资源：是指已探明或估计的富集能源 能源储量：已探明或估计可经济开采的能源资源,第一类是来自地球以外与太阳能有关的能源 第二类是以热能形式储藏于地球内部的能源 第三类是与核反应有关的能源，如核裂变、核聚变 第四类是与地球月球太阳相互联系有关的能源,1、能源基本概念,29,能源的分类,30,能源的分类,31,常规能源（又称传统能源）：在现有经济和技术条件下，已经大规模生产和广泛使用的能源 新能源：在新技术基础上系统地开发利用的能源，是正在开发利用但尚未普遍使用的能源,一次能源：从自然界取提的未经任何改变或转换的能源 二次能源：由一次能源经过加工转换成另一种形态的能源产品,可再生能源：指自然界中可不断再生并有规律得到补充的能源 非再生能源：指经过亿万年形成的、短期内无法恢复的能源,能源的分类,32,能量的计量单位 焦耳（J）：为1牛顿（N）的力作用于质点，使它沿力的方向移动1米（m）距离所做的功。 焦耳是中华人民共和国法定计量单位规定的表示能、功和热量的基本单位，用国际制单位表示的关系式为Nm；用国际制基本单位表示的关系式为kgm2/s2。由于焦耳的数值很小，通常采用焦耳的倍数来表示，如千焦（kJ，103J），兆焦（MJ，106J），吉焦（GJ，109J）。,1、能源基本概念,33,千瓦小时（kWh） ：电量的计量单位 与焦耳的换算关系为: 1kWh=3.6106J 由于千瓦小时单位较小，通常采用兆瓦小时（MWh），万千瓦时（104kWh）、吉瓦小时（GWh）、亿千瓦时（108kWh）、10亿千小瓦时（TWh）。,1、能源基本概念,34,卡（cal） ：卡是热量单位，定义为1克（g）纯水在标准气压下，温度升高1摄氏度（）所需的热量 我国现行单位卡有20卡、国际蒸汽表卡及热化学卡。 20卡（ cal20 ）是指1克纯水温度从19.5升高至20.5所需要的热量，与焦耳的换算关系为： 1 cal20 = 4.1816 焦耳,1、能源基本概念,35,能源的实物量单位 能源形式 单 位 使用国家和地区 固液体能源 吨 (t) 世界各地 原油 吨 (t) 中国、前独联体、东欧各国 桶 (bbl) 西方各国 成品油 公升 (L) 中国、前独联体、东欧各国 加仑 (gal) 西方各国 气体能源 标准立方米 (STm3) 中国、前独联体 标准立方英尺 (scf) 西方各国 电力 千瓦时 (kWh) 世界各地,1、能源基本概念,36,能源的当量单位 为了便于对各种能源进行计算、对比和分析，首先选定某种统一的标准燃料作为计算依据；然后用能源折算系数，（即各种能源实际热值与标准燃料热值的比值）计算出各种能源折算成标准燃料的数量。 国际上习惯采用的标准燃料有两种： 一种是标准煤，另一种是标准油 由于我国能源结构是以煤为主，煤炭在全国的使用比较普遍和广泛，最常用的单位是标准煤。,1、能源基本概念,37,当量热值与等价热值 当量热值：是指某种能源本身所含的热量。具有一定品位的某种能源，其当量热值是固定不变的，如汽油的当量热值是42054kJ/kg，电的当量热值即是电本身的热功当量3600kJ/（kWh） 等价热值：指为了获得一个度量单位的某种二次能源（如汽油、柴油、电力、蒸汽等）或耗能工质（如压缩空气、氧气、各种水等）所消耗的以热值表示的一次能源量。,等价热值 = 当量热值 转化效率,1、能源基本概念,38,标准煤与标准油 标准煤（又称煤当量）：我国的GB25891990综合能耗计算通则规定，应用基低位发热量等于29.3076 MJ（7000kcal）的燃料，称为1 kg标准煤。常用单位有tce、 kgce等。 标准油（又称油当量）：中国采用的标准油热值为41.87 MJ/kg（10000kcal/kg）。常用单位有吨油当量（toe）和桶油当量（boe）,1、能源基本概念,39,能源名称 平均低位发热量 折标准煤系数 原煤 20934 kJ/kg 0.7143 （kgce/kg） 焦碳 28470 kJ/kg 0.9714 （kgce/kg） 原油 41868 kJ/kg 1.4286 （kgce/kg） 汽油 43124 kJ/kg 1.4714 （kgce/kg） 煤油 43124 kJ/kg 1.4714 （kgce/kg） 柴油 42705 kJ/kg 1.4571 （kgce/kg） 重油 41868 kJ/kg 1.4286 （kgce/kg） 天然气 38979 kJ/kg 1.3300 （kgce/m3） 炼厂干气 46055 kJ/kg 1.5714 （kgce/kg） 液化石油气 50160 kJ/kg 1.7143 （kgce/kg） 电力 3600 kJ/kWh 0.1229 kgce/kWh (当量) 118403600 kJ/kWh 0.4040 kgce/kWh (等价),1、能源基本概念,40,说明,电力的热值：我国一般有两种计算方法：一种是按理论（等价）热值计算，另一种是按火力发电煤耗（等价）计算。每种方法各有各的用途。理论热值是按每度电本身的热功当量860千卡即0.1229千克标准煤计算的。按火力发电煤耗计算，每年各不相同，为便于对比，以国家统计局每度电折0.404千克标准煤，作为电力折算标准煤系数。,1、能源基本概念,41,热力的热值：计算方法是根据锅炉出口蒸汽或热水的温度压力在焓熵图(表)内查得每千克的热焓减去给水(或回水)热焓。,参考算法： (1)热水：在闭路循环供应的情况下，每千克20千卡，开路供应时，每千克70千卡 (均系考虑出口温度90，回水温度20)。 (2)饱和蒸汽：压力0.1-0.25MPa，温度127以上的按620千卡；压力0.3-0.7MPa，温度135-165的按630千卡；压力0.8MPa，温度170以上每千克蒸汽按640千卡计算。 (3)过热蒸汽：压力15MPa，每千克热焓：200以下按650千卡计算，220-260按680千卡计算，280-320按700千卡，350-500按700千卡计算。 (4)无上述条件时，按0.03412吨标煤百万千焦折算,1、能源基本概念,42,节能的定义 节能是指加强用能管理，采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可以承受的措施，减少从能源生产到消费各个环节中的损失和浪费，更加有效、合理地利用能源。 节能的一般定义：同等需要或同等目的条件下少用的能源，不是简单限制使用而是合理利用。,2、节能基本概念,43,节能的分类 狭义节能：指节约煤、油、电等能源。 广义节能：指除狭义节能内容之外，还包括节约原材料、运力、人力、资金、提高作业效率等各个方面利用。 直接节能是指通过加强能源的科学管理和推动技术进步，降低在生产和生活中直接消耗的能源量。 间接节能主要通过调整经济结构（包括产业结构、企业结构、产品结构和能源消费结构），调整工业布局，提高产品质量和资源综合利用等取得的节能效果。,2、节能基本概念,44,能源效率,从物理观点而论，能源效率是指在利用能源资源的各项活动（从开采到终端利用）中，所得到的起作用的能源量与实际消费的能源量之比。 从消费的观点而论，能源效率是指为终端用户提供的能源服务与所消费的能源量之比。,上式倒数通常称为“能源强度”（Energy Intensity）,2、节能基本概念,45,对于国家或者区域而言，能源效率分为开采效率、加工和转换效率、储运效率以及终端利用效率。 4个环节的效率的乘积是“能源系统总效率” ，即为终端用户提供服务的效率 对于工业生产而样，通常所说的“能源效率”指后3个环节的总效率。 研究节能问题应从能源系统的全过程，系统地分析“能源系统效率”,2、节能基本概念,46,四大类：热力学指标 物理热力学指标 经济热力学指标 经济指标,单位产品能耗指标属于第二类，有4种形式： 单位产品/产量综合能耗 单位产品/产量单项能耗 单位产品/产量可比能耗 单位产品/产量能量因数能耗,2、节能基本概念,能源效率常用指标,47,石油石化常用能源效率指标,2、节能基本概念,48,能耗：指规定的体系在一段时间内能源消耗的数量，简称能耗。如设备（或装置）能耗，车间能耗，企业能耗 实物能耗：指规定的耗能体系在一段时间内实际所消耗的各种能源实物量，简称实物能耗。 综合能耗：指规定的耗能体系在一段时间内实际消耗的各种能源实物量按规定的计算方法和单位分别折算为一次能源后的总和。有企业综合能耗、企业单位产值综合能耗、产品单位产量综合能耗等,2、节能基本概念,能耗,49,节能量：指一定时期内节约和少用的能源数量，也就是在完成相同的工作量（产品、产值、投资），达到相同目的的前提下所少消耗的能源量。 节能量构成：节能量包括由于提高管理水平和技术水平，使单位产品（或产值）能源消耗量下降而直接节约的能源数量，以及由于调整产业结构、产品结构等，使单位产值能源消耗量下降，而少用的间接节约的能源数量,节约量衡量经济增长方式转变带来多少财富的指标,2、节能基本概念,节能量,50,节能率：指统计报告期比基期的单位产品（或产值）综合能耗降低率。是反映能源节约程度的综合指标，一般按年计算。,节能率 =（报告期单耗 - 基期单耗） 基期单耗100%,节能率衡量经济增长方式转变方向和速度的指标 单位国内生产总值能源消耗比“十五”期末降低20左右， 相当于年均节能率4.36%,2、节能基本概念,节能率,51,能源弹性系数：是研究能源消费增长同国民经济之间关系的指标,能源消费量年均增长速度 能源消费弹性系数 = 国民经济年均增长速度,能源弹性系数反映能源生产（或消费量）增长与国民生产总值（GDP）增长之间关系，是衡量能源与环境匹配关系的一项指标，衡量能源与环境和谐程度，与和谐水平的一项指标，也是反映能源与大气环境污染宏观控制的一项指标，能源弹性生产（消费）系数K值越大，反映能源增长速度快、能源消耗量高，相应的反映排放到大气中的污染物SO2、烟尘、CO2排放量越大，对大气环境的污染就越重，能源与环境发展越来越不和谐。,2、节能基本概念,能源效率常用指标,52,贯彻国家、股份公司节能的方针政策法律法律 节能管理主要工作主要包括： 节能（能源）的计量、台帐、统计、监测（测试）、定额、标准、经济运行（优化运行）、经济评价等等 能量转换日常节能管理中很重要的两项基础工作： 统计与监测（测试）,2、节能基本概念,节能管理,53,热力学第一定律分析法 热力学第二定律分析法 热经济学分析法,掌握节能原理 科学找出节能潜力与部位 制定节能措施的指导原则 规划长短期节能目标,不掌握节能原理 提出不恰当的节能指标 制定出不合理的节能决策 批准不合理的节能方案,主要 分析方法,3、节能基本原理和方法,（1）节能基本方法,54,第一定律分析法,热力学第一定律即能量守恒定律：能量是物质运动的量度，当任何一种形式的能量被转移或转化为另一种形式的能量时，数量不变。,该分析法得到了广泛应用，它主要是用热效率的高低来估计节能潜力，热效率越高说明节能潜力越大。 能量平衡工作正是基于这一定律，把能量的来龙去脉搞清楚，确定多少能量被利用，多少能量损失掉。 优点：简单直观，容易理解和掌握，运用得当对节能工作能起到重要作用。 缺点：由于它所依据的仅是能量数量上的守恒性，在挖掘节能潜力时有较大的局限性和不合理性。,3、节能基本原理和方法,55,第二定律分析法,热力学第二定律是关于自然过程方向的一条基本的、普遍的定律，它是较热力学第一定律层次更深的规律。,3、节能基本原理和方法,56,热力学第二定律的两种表述,开氏表述（Kelvin， 1851）,其唯一效果是热量全部转变为功的过程是不可能的。,克氏表述（clausius,1850）,热量不能自动地从低温物体传向高温物体,3、节能基本原理和方法,57,第二定律分析法,依据热力学第一、第二定律，并通过直观实用的方式，来体现能量的全面本性，由此建立的节能理论，称为第二定律分析法。,佣分析法： 从能量的品位和佣的利用程度来评价过程和装置在能量利用上的完善性，主要指标是佣效率和损耗功 。,佣分析法不仅可以揭示由于“三废”、散热、散冷等引起的佣损失以及工艺物流、能流所带走的佣 ，而且能准确查明由于过程不可逆性引起的佣损，并确认过程不可逆是能量损失的内在因素，指出能量利用热力学上的薄弱环节与正确的节能方向，这是对节能本质认识的重大突破。,3、节能基本原理和方法,58,热经济学分析法,20世纪60年代以来，在节能领域产生了将佣分析法与经济因素及优化理论有机结合的热经济学，即除了研究体系与自然环境之间的相互作用外，还要研究一个体系内部的经济参量与环境经济参量之间的相互作用。 热经济学分析法特别适用于解决大型、复杂的能量系统分析、设计和优化。,3、节能基本原理和方法,59,工业生产中的用能过程可以归纳为：传热过程、传质过程、化学反应过程、热功转换过程等。,可逆过程是热力学中的一种理想过程，在这个过程中，如为机械运动则没有摩擦阻力，如为传热过程则没有温差。因此可以看出：真正的可逆过程是不存在的，事实上，自然界的任何过程都不是可逆过程。,节能工作就是要在现有的经济合理条件下，最大限度降低过程的阻力，使用能过程接近可逆过程。,3、节能基本原理和方法,（2）工艺过程/设备节能分析方法,60,使用先进工艺过程和高效设备。 减少过程。凡有过程，就有不可逆性，因此应尽可能减少过程，减少不可逆性。 多次使用能量。如对传热过程，就是要减少传热温差，凡是传热温差很大或较大的地方，也即是用能不合理的地方。 高能高用，低能低用。,3、节能基本原理和方法,工艺过程/设备节能的基本原则,61,通过节能分析指出节能潜力和方向 通过经济分析指出改进的经济可行性,提高能源效率必须在能耗费用和投资费用之间取得平衡,3、节能基本原理和方法,分析方法,工艺过程用能优化 流程简化和优化组合 用能单元和设备强化 排弃能量和最小化 运行工况最优化,62,能量多次使用的节能,假设有5个物理过程，分别从起始温度加热至终止温度后，即需将热量排掉，每个过程的需热量为10kg标油。 （1）12001400 （2）8001000 （3）400600 （4）200300 （5）150200 如果每一个过程单独进行，至少需要510 kg = 50 kg标油。 如果将前一个过程完成后的热量回收用于下一个过程，则总需能量仅为10 kg标油，是单独过程用能的五分之一。由此可以看出能量多次使用的本质和系统优化的极大优越性。,3、节能基本原理和方法,63,系统节能的效果往往受制于单元（单个设备）的节能水平，对于一些常用单元设备，可以采用不同的方法降低过程的阻力，提高用能效率。,3、节能基本原理和方法,用能设备的节能,64,管道保温的节能,3、节能基本原理和方法,一根直径150mm的钢管，有3M长的一段没有保温，管内为0.8MPa的饱和蒸汽，一年散热损失折算为5吨标准煤，以每吨200元计算，浪费金额达1000元。 五个同管径的法兰，如不保温等就同于3M长管段。 一个同管径阀门不保温等同于3M长管段。 看一下，实际中有多少法兰、阀门没有保温,65,换热过程节能 对于要提高传热效率的： 1）优化传热温差，提高传热效率； 2）应用强化传热技术，如扰流、翅片、相变传热等； 3）降低换热过程的冷热介质的压降。 对于要保温的：加大传热的阻力,3、节能基本原理和方法,66,锅炉和加热炉节能 1）操作、控制优化； 控制空气过剩系数、改进喷嘴、加强密封减少散热、采用高效辐射涂料等。 2）烟气余热回收； 3）提高发生蒸汽压力；,3、节能基本原理和方法,67,蒸汽泄漏管理的节能,3、节能基本原理和方法,蒸汽泄漏的影响： 造成管网压力降低的同时也损失了大量的热量 管内为0.8 MPa的饱和蒸汽，若有0.8 mm一个小孔，一年的蒸汽泄漏量相当于2.5 吨标准煤 以每吨200元计算，浪费金额达500元人民币。 同样压力的饱和蒸汽，若有3 mm的一个小孔，一年的蒸汽泄漏量相当于24 吨标准煤， 每吨200元计算，浪费金额达4800元。,68,泵和风机节能的原理,3、节能基本原理和方法,转速(n)下降10%： 流量(Q)下降10% ; 压力(H)下降19%; 功率(P)下降27.1%,69,流体机械（风机、泵等）节能 1）机械本身性能提高； 2）运行性能提高：额定负荷与需要相适应；变频法流量调节。,3、节能基本原理和方法,70,压缩过程节能 1）增加压缩机段数； 2）提高吸入压力，降低出口压力； 3）降低压缩机入口气体温度； 4）减小段间阻力降及系统压降。,3、节能基本原理和方法,71,管道连接方式的节能原理,3、节能基本原理和方法,管道连接方式与阻力,72,过程能量系统是指生产过程中由与能量的转换、利用、回收等环节有关的设备所组成的系统。它包括换热网络、蒸汽、动力、冷却、冷冻等公用工程子系统,能量系统担负着生产过程中物流的加热、冷却、驱动机泵的动力供应、工艺和加热用蒸汽等任务，对生产特别是生产中的能源消耗起着十分重要的作用。,3、节能基本原理和方法,（3）系统节能分析方法,73,能量系统的优化是指合理地设计能量的转换、逐级利用和回收系统，在满足工艺过程对动力、蒸汽、冷却、加热等各种能量需求的前提下，使企业总的能源消耗最少，设备投资费用最少。优化总体用能的核心是推行按需产能、阶梯用能和合理匹配。 优化总体用能越来越为国内外企业所重视。许多生产工艺从技术上来看并没有太多差别，各大公司之间竞争的实质是系统技术的较量：更低的能量消耗和更少的投资主要取决于高度集成化的过程能量系统的改进。,3、节能基本原理和方法,74,组合工艺流程，优化总体用能 从工艺优化和能量联合利用两个方面节能： 1）从系统总流程出发，探讨生产用能的合理性 ； 2）避免过分追求装置操作独立性，相同工艺单元采取联合的方式生产。将原先分置于各个装置的同类工艺单元联合起来，实现规模化，提高设备效率； 3）实施装置热联合。装置热联合打破了用能自成体系的局面，做到相互协调，取长补短，有显著的节能效果。,3、节能基本原理和方法,75,热能回收利用 1）热能利用的大系统匹配 ； 2）热能回收网络的优化合成； 3）强化传热技术的应用； 4）低温余热回收利用。,3、节能基本原理和方法,76,能量转换系统的联产 1）加热炉热能利用的系统匹配 ； 2）锅炉、汽轮机的逐级利用； 3）燃气轮机的热电联产； 4）其他热能的逐级利用。,3、节能基本原理和方法,77,主要内容,一、面临的形势 二、股份公司节能发展方向 三、国外节能经验介绍 四、节能新技术、新设备,78,1、概述 2、美国加州油田用电优化案例分析 3、对油田的启示,三、国外节能经验介绍,79,国际大型石油公司十分重视企业能效改进和能源管理工作 安排专项资金，实施能效改进计划 应用能源管理系统等现代化信息管理手段，加强用能诊断、能源监控和关键能效指标控制 应用先进节能技术及措施： 能源诊断和审计；天然气回注；热电联产；变频调速； 应用高效电动机；油井空抽控制器；小型燃气轮机发电等,1、概述,80,要保证持续的能效改进，四个方面的关键因素是必不可少的,1、概述,81,能耗费用 增长率,实现能效持续改进的过程,1、概述,通常能效是起伏波动的,采取措施可使能效持续改进,82,美国加利福尼亚州 油田用电优化案例分析,2、案例分析,83,（1）项目概况,项目组织：,由加州能源委员会委托，美国电力研究院EPRI、石油技术转让委员会PTTC执行，美国加州部分油田报名自愿参加。,项目进程：,启动策划：组建团队、实施方法论、人员培训、确定油田 调研阶段：编制模板、数据收集、现场测试、现场访谈 报告编制： 数据处理和分析、问题诊断、措施建议、经济评价,84,（2）油田调研主要内容,油藏数据,包括油层类型、原油性质、注水或注汽水平、开发水平等。 该部分数据可从网络数据库中获取,油田数据,包括不同采油井数量、注水井数量及其用电和生产数据 该部分按照设定模板填写,油井数据,包括每一口采油和注水井的井深等基础数据，单井油气水日产量、注水量，抽油机基础和生产数据，电机基础及生产数据 该部分按照设定模板填写,85,油田调研模板,86,油井调研模板,87,19个油田939口生产井调研数据总结,88,（3）数据分析,采油和注水井数量分布,89,（3）数据分析,采油井日产液量和注水井日注水量,油田序号,采油井,注水井,90,（3）数据分析,不同采油井数量分布,油田序号,有杆泵,电潜泵,水力泵,91,（3）数据分析,采油井中，91%为有杆泵采油，5.2%为电潜泵， 3.7%为水力泵,92,（3）数据分析,油田平均井深,不同油田的井深从1200英尺（约360米）到10800英尺（约3200米）不等,油田序号,93,（3）数据分析,有杆泵驱动电机等级分布,马力等级,百分比（%）,94,（3）数据分析,电潜泵驱动电机等级分布,马力等级,百分比（%）,95,（3）数据分析,水力泵驱动电机等级分布,马力等级,百分比（%）,96,（3）数据分析,油田月均用电量,油田序号,97,（3）数据分析,采油用电,注水用电,集输及处理用电,油田序号,用电量分布,用电量百分比（%）,98,（3）数据分析,采油用电占总用电量的55.3%，注水占26.4%，集输及处理占18.3%,99,（3）数据分析,单位电耗的产液量（桶/kWh）,油田序号,100,（3）数据分析,单位产液量的电费（美元/桶）,油田序号,101,（3）数据分析,不同举升方式单位电耗的产液量（桶/kWh）,油田序号,有杆泵,电潜泵,水力泵,102,（3）数据分析,平均产液电耗LC千英尺桶液生产电耗（kWh /1000英尺.桶）,油田序号,根据统计分析，939口井中，约有454口井的LC大于0.5，其平均值为2.7。,103,（3）数据分析,油田生产用电评价,平均产液电耗LC千英尺桶液生产电耗（kWh /1000英尺.桶）是重要的评价指标。根据专家经验和美国石油协会API推荐： LC0.5时，需要采取措施改进用电效率。,104,（4）改进措施建议,确认每口井的生产供用电容量比率合适 采取电力补偿措施，提高功率因数 如果可能，可多口井联合计量用电 做好日常维护工作 核定电机功率，使其与生产负荷匹配 安装高效电动机 安装空抽控制器,105,（4）改进措施建议,安装变频调速器 上紧或者更换传动皮带 调整密封填料箱 检查泵的进出口阀门，确认其开度合适 应用节能抽油机和泵,106,3、对油田的启示,根据勘探与生产分公司用电统计，油气生产用电中，采油用电量最高，占总用电的45.07% ，注水用电其次，占29.04%。,107,3、对油田的启示,股份公司油气田可参考国外油田用电优化的经验，结合油气田生产用电实际，对耗电量较大的采油和注水系统开展专项节电审计工作，挖掘节电潜力，实施节电项目，促进用电效率的不断提高。,108,主要内容,一、面临的形势 二、股份公司节能发展方向 三、国外节能经验介绍 四、节能新技术、新设备,109,1、油田应用的节能技术 2、高效节能电机 3、变频调速 4、热泵,四、节能新技术、新设备,110,机械采油系统节能技术 机械采油系统从地面到井下，努力减少各环节的损耗，已经形成了一整套节能技术，如抽油机系统优化设计、抽油机及辅助配套节能设备优化匹配技术、节能型抽油机、抽油机专用电动机、抽油机节能控制器、螺杆泵采油、调心石墨盘根盒、抽油杆柱扶正器等，并通过优化匹配达到最佳节能效果。,1、油田应用的节能技术,111,油田注水系统节能技术 “十五”以来各油田在注水系统做了许多工作，如采用注水系统优化仿真技术、高效注水泵、高压变频调速、高效电动机、单井增压注水、周期注水节能技术以及采取优化注水方案、分压注水等技术措施。,1、油田应用的节能技术,112,稠油热采系统节能技术 近年来应用的主要技术：在提高注汽锅炉效率方面如热管换热器余热回收技术、烟气含氧量自动控制技术、新型红外线辐射涂料炉衬保温技术、高温辐射涂料强化传热技术、自动清灰技术等，在减少注汽管网热损失方面如复合硅酸盐三层复合保温技术、铝箔+硅酸盐板+橡塑层保温技术等，在稠油污水利用方面采用的稠油污水深度处理回用热采锅炉给水技术等。,1、油田应用的节能技术,113,油气集输系统节能技术 “十五”以来在油气集输系统主要采用的技术有：高效三相分离技术、提高加热炉效率综合技术（如高效燃烧器、富氧燃烧、高温辐射涂料强化传热、红外线辐射涂料炉衬保温、热管换热器余热回收等）、真空相变加热炉、不加热集油工艺技术、放散天然气回收利用技术、应用热泵回收含油污水余热技术等。,1、油田应用的节能技术,114,油田供配电系统节能技术 在油田供配电系统方面采用了需求方管理（DSM）技术、配电网的三级无功优化补偿技术、变压器经济运行技术以及对小区块油区实施35kV/1.14kV集中控制供电技术等。,1、油田应用的节能技术,115,油田地面工程系统优化、简化方面 勘探与生产分公司抓住高含水开发期油田的油气产量递减、油田地面设备和系统效率降低及不平衡、能耗逐渐攀升等矛盾，对地面工程系统进行优化、整合，通过“关、停、并、转、减”等措施，提高系统运行效率，降低生产能耗。同时，对新建产能油田的地面工程，根据开发预测，参照老油田地面工程建设的经验，在保证中、长期产能的情况下，尽量简化地面工艺。,1、油田应用的节能技术,116,1、油田应用的节能技术 2、高效节能电机 3、变频调速 4、热泵,四、节能新技术、新设备,117,基本情况,电动机的用电量平均占各国社会总用电量的一半以上，占工业用电量的70以上 电动机效率的提高，对节约电能意义重大。改进设计、优化系统配置以及提高电机运行效率能减少电机系统用电量20以上。 美国、欧盟及中国等国和地区都在积极促进高效电动机的应用,118,中国电机系统节能项目,项目名称：中国电机系统节能项目 项目地点：中华人民共和国，重点在上海市和江苏省 开始时间：2001年12月 项目受益国：中华人民共和国 实施单位：联合国工业发展组织（UNDIO） 合作单位：美国能源部（USDOE） 美国能源效率经济委员会 劳伦斯伯克利实家实验室 中国国家技术质量监督局,例如,119,美国高效率电动机,120,1992年10月颁布，1997年10月正式实施 电动机的额定效率必须达到NEMA标准所规定的最低效率值 注：美国国家电气制造协会（National Electrical Manufacturers Association, NEMA）,EPACT - 美国能源政策法令,121,标准和高效电动机比较,高效电动机比标准电动机效率平均高13,122,NEMA Premium,2001年，电机效率的门槛再次被提高，NEMA和美国能源效率协会（CEE）将标准统一之后作为一个注册商标的规格提出，称为“NEMA Premium”。 NEMA Premium规定的效率要高于EPACT，对于最大的500马力4极低压电机，其效率能达到96.2,123,欧洲高效率电动机,124,欧盟电机分级计划,1999年，欧洲电机制造商协会（CEMEP）与欧洲委员会就低压标准三相异步电机(功率范围：1.1-90 KW，2/4极)的分级计划达成协议。,125,欧盟电机分级计划,126,CEMEP成员制造商投入市场的所有电机，均需在铭牌上标注分级标志：eff1, eff2或 eff3。,欧盟电机分级计划,127,欧盟电机协议,1999年欧盟电机制造商协会与欧盟委员会达成的协议规定： 到2003年，eff3 级电机所占市场份额要减少50% 到2006年，eff 3 级电机将禁止生产和流通,128,中国高效率电动机,129,2002年1月10日发布，2002年8月1日实施 规定了能效限定值和节能评价值,能 效 标 准,130,能效标准,131,国内已有电机制造企业通过了高效电机节能产品认证 目前在国内有十几家企业具备生产高效电动机的能力 其中一些企业正在积极申请高效电机节能产品认证,节 能 认 证,132,电机效率比较- 中国, 欧盟和美国,美国最低标准的效率高于欧盟Eff1和中国节能评价值,133,4 极/11 kW 电机的总拥有成本(TOC ),按照TOC法评价电机节能：效率越高，总拥有成本越低,134,经济分析- 11 kW/4-极,经济分析表明购买节能电机是合算的,条件：年运行4000小时，负荷率为75，电费为0.5元/kWh，贴现率为6,135,除使用高效电机外，需要优化电机运行,电机损耗由五部分组成： （1）定子绕组的损耗，与负载电流、励磁电流及导线的电阻有关； （2）转子绕组的损耗，与转子电流及转子笼条的电阻有关； （3）铁损：由磁滞损耗和涡流损耗引起，与铁心材料、生产工艺、电压和电源频率有关； （4）机械损耗：主要是轴承的摩擦损耗和冷却风扇的消耗； （5）附加损耗：由基频杂散损耗与高频杂散损耗两部分构成。,各种损耗与负载的关系,136,（1）用高效电机取代高耗能电机； （2）采用降压运行和星-角转换等技术措施进行电动机的经济运行； （3）实行电机调速。适用于需要进行流量调节和速度调节的工况； （4）对老式异步电动机进行节能改造； （5）发展永磁同步电机，在采油系统等不需要调速的场合，永磁电机的节能效果相当可观； （6）合理选择电动机。按需要的容量配备和调整电机，是提高效率减少损失最基本的措施。,优化电机运行主要措施,137,1、油田应用的节能技术 2、高效节能电机 3、变频调速 4、热泵,四、节能新技术、新设备,138,基 本 情 况,电动机变频调速已成为当代电机调速的潮流，它以体积小、重量轻、转矩大、精度高、功能强、可靠性高、操作简便、便于通信等功能优于以往的任何调速方式，如变极调速、调压调速、滑差调速、串级调速、整流子电动机调速、液力偶合调速，乃至直流调速。 因而在钢铁、有色、石油、石化、化纤、纺织、机械、电力、电子、建材、煤炭、医药、造纸、注塑、卷烟、吊车、城市供水、中央空调及污水处理行业得到普遍应用。,139,变频调速的优点,节电：可在10%70%之间，主要体现在几个方面： 软启动，一般交流电动机的启动电流为电机额定电流的67倍，变频调速启动电流不超过电动机的额定电流。 节省设计冗余，一般设计都按照使用时的极端条件，因而都留有设计冗余，有的余量很大，形成大马拉小车。变频调速可以把这部份冗余节省下来。 调速节电，按流体力学原理，轴功率正比于转速的三次方，转速下降，轴功率变小，这是变频调速的主要节电原理。 功率因数高，一般在0.95以上，节省无功，减轻了变压器的负担。,一是节电，二是优质，三是增产，四是降耗,140,优质 由于变频调速精度高，不少行业均采用变频调速提高产品质量，提高产品合格率。 由于变频器的高可靠