油田注汽锅炉

吴庆奇

[摘 要]注汽锅炉作为稠油油藏勘探开发的重要设备，使用数量不断增加，在长期的持续运转中，如果不对锅炉热注作业中存在的能耗针对性解决，对设备进行技术改进，将加大油田能耗损失，不利于油田节能降耗目标的实现，本文就是结合注汽锅炉运行实际，对节能降耗工作进行的探究。

[关键词]注汽锅炉；节能降耗；技术措施

中图分类号：TE357.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）20-0105-01

注汽锅炉也就是湿蒸汽发生器，是稠油油藏开发的专用设备，特别是在辽河油田所属区块中，有很多油藏原油沥青质和胶质含量较高，通过利用注汽锅炉实施注蒸汽开发，可有效提升稠油油藏的油气采收率。但热注锅炉长期持续运转，其结构问题及操作因素都易造成较大的能量损耗。因此，有必要结合油田热注锅炉运行实际，对锅炉运行节能降耗工作进行探究。

一、油田热注锅炉能耗的主要类型

1、排烟热损失

辽河油田注汽锅炉大多以原油作为燃料，原油燃烧后产生的排烟温度大多在200℃以上，而采用天然气作为燃料的锅炉排烟温度也接近180℃高温的排烟使锅炉燃烧中部分热量被带走，不仅造成了环境污染，而且浪费了热量。排烟热损失能量损失占热注锅炉能量损失的一半以上。排烟热损失受多种因素影响，主要与排烟温度和体积有关，减少排烟热损失，需要尽量减少排烟的体积和温度。

2、燃料燃烧不充分

燃料燃烧不充分的问题，分机械不完全燃烧和化学不完全燃烧，前者是指锅炉燃烧后，燃料灰渣中含有可燃物造成的热能损失；后者是指排出的烟尘中含有燃烧不充分的气体或燃料。辽河油田热注锅炉多以原油或天然气作为燃料，因此，机械不完全燃烧较少，化学不完全燃烧较多。化学不完全燃烧受燃料自身性质、锅炉结构设计和过量空气系数等影响，一般情况下，燃料挥发性越强、炉膛体积越小和进入锅炉的过量空气系数越小，则产生的化学不完全燃烧损失越多。

3、锅炉散热

热注锅炉燃烧后，锅炉及热力管道等部位温度高于周围环境，特别是辽河油田低温时间较长，过大的周边环境温度与锅炉和热力管道温差会造成锅炉燃料燃烧后产生能量通过辐射、对流等方式散失。

二、油田热注锅炉节能降耗技术措施

1、尽量降低排烟温度，减少排烟热损失

锅炉排烟热损失是产生能量损耗的主要原因，因此，尽量降低排烟温度，并对锅炉排烟中所含余热进行有效利用，是降低排烟热损失的主要措施。具体工作中，一是积极利用复合相变换热技术，充分利用排出烟气中包含的热能，对复合相变换热装置中的水进行加热，使水变为水蒸气，通过水蒸气所带能量对热注锅炉给水进行加热，该技术不仅可以降低排烟温度、减少热损失，还能利用排烟余热进行循环使用，提高了锅炉整体的热能利用效率；或是通过加装热交换器，提高助燃空气温度。辽河油田热注锅炉应用该技术试验分析发现，该技术可降低排烟温度接近100℃，锅炉整体热能利用效率可提升2-3个百分点。二是科学设计和布局锅炉对流段，对流段在锅炉尾部烟道里，是锅炉的辅助受热结构，基于锅炉排烟温度较高的实际，通过对对流段进行合理的设计和布置规划，将对流段与锅炉给水和炉膛等部位进行优化组合，可有效地使高温烟气在经过烟道时对锅炉给水进行加热，并对进入锅炉助燃的空气进行加热，实现热量循环使用。还可以应用免维护声波除灰技术，确保对流段内部的清洁度，防止因为灰尘及分子结构流动产生热能传递阻碍，降低热能传递效率。同时，在翅片管等部位改进给水预热器设置，也可以有效利用余热提升给水温度，降低燃烧热能损耗。三是对锅炉燃烧结构进行优化设计，辽河油田锅炉很多都是利用稀原油燃烧产生热量，其产生同等热能成本相对较高，同时排烟温度也比较高，因此，可结合锅炉结构的优化设计，综合利用原油和天然气的混合燃料进行加热，降低排烟温度。但需要注意的是，要针对天然气挥发性强和易燃易爆特点，对使用混合燃料的锅炉设置相应的天然气报警系统，在天然气压力异常波动或发生泄漏时，及时进行处置，危险情况下可自动进行停炉处理。同时，油气混合燃料使用中还需要对锅炉燃烧系统和控制系统进行技术改造，实现燃料供给量与实际需求吻合，防止因为燃料的过度供应造成浪费。

2、利用高温红外辐射涂料技术，降低锅炉的热量散失

热注锅炉内部温度较高，在超过650℃时传热形式多是以辐射为主，如果能够有效提升表面辐射率，就可以大幅提升炉膛和锅炉受热面的吸热率，降低热量损失。因此，可以对锅炉的辐射段表面进行红外辐射涂料的涂刷，显著提升锅炉辐射率，理想状况下可提升1倍以上，明显增加锅炉炉体的吸热量。同时新型的高温红外辐射涂料，比如HTEE-87-2型涂料，在高温下可以产生红外波，具备较强的穿透力，可以使给水在加热后分子能级跃进，实现受热均匀、温度提升的目的，一般情况下可提升锅炉整体热效率4%以上。

3、推广应用湿蒸汽干度在线监控系统，加强锅炉运行监测

热注锅炉燃料燃烧主要依靠人工操作进行，而人工操作行为需要以准确的燃烧状况作为依据，常规的锅炉控制系统因为热惯性等因素，在发现蒸汽干度变化后再采取进气阀门开度的调整等措施就已经滞后于燃料的燃烧情况，容易造成蒸汽干度大幅波动，加大燃料燃烧损耗。因此，可对锅炉进行湿蒸汽干度在线监控系统的加装改造和技术升级，将湿蒸汽干度监测与PLC自控系统结合起来，提升对湿蒸汽干度监测的及时性和准确性，降低干度调整的波动。同时，要在锅炉上进行流量计、变送器等多种设备的加装和应用，对燃料消耗、锅炉给水等情况进行准确控制，有效杜绝燃料的额外浪费，提升锅炉热能利用效率。

4、明确注意事项，提升利用效率

在锅炉运行中，要把握操作注意事项，尽量提高热能利用效率，锅炉火焰温度会在负荷变化时出现变化，但换热量变化率比负荷变化率要低，为确保蒸汽干度在出口不变，需要确保火焰火量比水量调节力度更大。在锅炉燃烧中，要注意根据火焰的形状进行位置调节，积极对配风进行改进，并对结焦进行清理，防止火焰偏离主要部位。

三、结论

综上所述，热注锅炉作为油田稠油油藏开发的重要设备，在使用中容易产生热能损耗，针对损耗产生的原因采取技术措施，积极进行技术改造，有助于提升热能利用效率，实现油田降本增效、节能降耗的目的。

参考文献

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