楊成，任蘇朝，牛文錄，景莉，牛燕，張亞麗，鐘敏

（1.中國石油天然氣股份有限公司青海油田分公司，甘肅敦煌 736202；2.甘肅藍(lán)科石化高新裝備股份有限公司，蘭州 730070）①

青海油田使用的LTJ5100TQ6型蒸汽清蠟車是蘭州通用機(jī)器廠于2007年生產(chǎn)的，主要由供油系統(tǒng)、供風(fēng)系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、鍋爐組成［1］。該車由鍋爐生產(chǎn)出高溫、高壓蒸汽進(jìn)行洗井作業(yè)。鍋爐是以柴油為燃料，作業(yè)成本高，排放的煙氣中含有大量有害氣體，對(duì)環(huán)境造成污染。本文提出了以天然氣為燃料的技術(shù)改造方案，滿足了生產(chǎn)要求，并大幅減少了污染物的排放量，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。

1 存在問題

LTJ5100TQ6型蒸汽清蠟車是以柴油為燃料，燃油和空氣的混合比與理論計(jì)算所得的值相差很多，從而造成燃油消耗量偏高、燃燒不充分、冒黑煙的現(xiàn)象。由于燃燒成本較高（平均每臺(tái)燃油蒸汽車的燃料消耗量為18L／h），直接影響了油田的經(jīng)濟(jì)效益。另外，燃燒排放的HC、SO2、CO2、NOx、固體顆粒物等污染物是造成大氣污染的主要組成部分，不滿足環(huán)保要求。因此，有必要對(duì)LTJ5100TQ6型蒸汽清蠟車的鍋爐燃燒系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造。

2 技術(shù)改造方案

以天然氣為燃料對(duì)LTJ5100TQ6型對(duì)蒸汽清蠟車進(jìn)行技術(shù)改造，應(yīng)遵循安全、適用、節(jié)能、環(huán)保的原則［2－3］，不能以犧牲設(shè)備性能、損害使用需求為代價(jià)。在保持原車技術(shù)參數(shù)不變，不改變?cè)囍鱾鲃?dòng)路線和主要部件的布置方式和位置的前提下，重點(diǎn)解決燃燒器和天然氣氣源的問題，以最小的投資來換取最大的效益。技術(shù)改造后的整車布置方案如圖1，型號(hào)定為LTJ5100TQ6－Ⅰ。

圖1 LTJ5100TQ6－Ⅰ型蒸汽清蠟車整車布置方案（改造后）

2.1 天然氣供給系統(tǒng)

1）加裝儲(chǔ)氣瓶在車的后部加裝天然氣鋼瓶14只，用于儲(chǔ)存鍋爐燃燒所需的天然氣，所有天然氣鋼瓶都經(jīng)過了火燒、爆炸、墜落、槍擊等特殊項(xiàng)目檢驗(yàn)合格，并符合GBl7258—1998《汽車用壓縮天然氣鋼瓶標(biāo)準(zhǔn)》，以適應(yīng)油田野外工作的需要。每只氣瓶容積80L，總?cè)莘e1120L，每只氣瓶可充裝20 MPa天然氣16m3，14只氣瓶可裝天然氣約220m3。

2）更換鍋爐的燃燒器拆除原車鍋爐的燃油燃燒系統(tǒng)及燃油供給系統(tǒng)。在不改變?cè)仩t車本體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，在原車燃油燃燒器的位置安裝新設(shè)計(jì)的天然氣燃燒器。該燃燒器端部應(yīng)裝有火焰探測(cè)離子棒、點(diǎn)火電極、天然氣噴嘴等，后端裝有減壓閥、電磁閥、過濾器等。天然氣供給流程如圖2所示。

圖2 天然氣供給系統(tǒng)流程

2.2 控制系統(tǒng)

1）逆變器在水箱側(cè)上方安裝1臺(tái)逆變電源控制箱，利用原車24V 電瓶提供控制系統(tǒng)及點(diǎn)火所需的電能，從而省去了設(shè)備所必須的發(fā)電機(jī)組，既達(dá)到了控制要求，又實(shí)現(xiàn)了設(shè)備使用安全及節(jié)能的目的。

2）計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)采用炎龍熱能車載鍋爐計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)?？刂乒窬哂惺謩?dòng)和自動(dòng)2種運(yùn)行方式，對(duì)鍋爐的排出壓力、溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。然后，根據(jù)溫度值可進(jìn)行燃燒器大、小火自動(dòng)轉(zhuǎn)化控制，并能自動(dòng)開啟、停止燃燒器?？刂乒襁€具有超壓、超溫報(bào)警功能，并及時(shí)停止供氣。壓力值和溫度值也可通過控制柜自行設(shè)定后自動(dòng)控制，確保設(shè)備安全運(yùn)行。

3）排出管路更換原蒸汽車上的蒸汽排出管路，排出管路由液包、蒸汽閥組、硬管路、蒸汽軟管、快速接頭等組成。液包上裝有安全閥，當(dāng)排出壓力超過最大壓力時(shí)安全閥開啟。液包上還裝有溫度傳感器，把信號(hào)傳給電腦控制系統(tǒng)。

2.3 供風(fēng)系統(tǒng)

LTJ5100TQ6型蒸汽清蠟車的供風(fēng)量較大，且不需要對(duì)供風(fēng)量進(jìn)行精確控制。如果采用原車的供風(fēng)系統(tǒng)則可能造成鍋爐點(diǎn)火困難，甚至影響燃燒器的燃燒性能。為了使天然氣燃燒器能夠具備充分合理的燃燒條件，在原蒸汽車供風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)道上方便操作的位置安裝風(fēng)量控制閥，有效控制供風(fēng)量，使天然氣和空氣成比例供給，以保證燃料燃燒充分。

2.4 其他

對(duì)蒸汽清蠟車燃料系統(tǒng)進(jìn)行改造以后，車輛外觀基本保持不變，不影響車輛正常的運(yùn)行，符合國家安全生產(chǎn)要求，還能夠減輕操作人員的工作強(qiáng)度且維修方便。此外，在車棚內(nèi)除減壓系統(tǒng)自帶的氣體報(bào)警系統(tǒng)外，還安裝一套可燃?xì)怏w報(bào)警器，以防止燃?xì)庑孤?，保證設(shè)備運(yùn)行安全。

3 經(jīng)濟(jì)效益分析

青海油田于2011－07完成了LTJ5100TQ6型蒸汽清蠟車的技術(shù)改造，并在作業(yè)區(qū)域內(nèi)進(jìn)行清洗油管作業(yè)，效果良好。經(jīng)現(xiàn)場測(cè)算，對(duì)于相同的工作量（平均每口井的油管約為150根），使用LTJ5100TQ6型蒸汽清蠟車，每天平均需要工作6h；使用改造后的LTJ5100TQ6－Ⅰ蒸汽清蠟車，每天平均需要工作3h。因此，改造后蒸汽清蠟車的工作效率是原車的2倍。現(xiàn)場測(cè)試數(shù)據(jù)如表1～2所示。

表1 蒸氣清蠟車現(xiàn)場測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比

表2 蒸氣清蠟車經(jīng)濟(jì)性對(duì)比

由以上數(shù)據(jù)可得，蒸汽車使用天然氣作為鍋爐燃料，可以減少施工時(shí)間，工作效率提高1倍，每年可降低生產(chǎn)成本約￥13萬元。改裝1臺(tái)設(shè)備的費(fèi)用約為￥25萬元，2a就可收回改造成本。

4 環(huán)境效益分析［3］

據(jù)統(tǒng)計(jì)，燃料燃燒造成的污染占大氣污染的30%～60%，其中主要有害成分是一氧化碳（CO）、碳?xì)浠衔铮℉C）、氮氧化合物（NOx）等。天然氣作為一種清潔能源，具有熱值高、效率高、污染小、燃燒完全等特點(diǎn)，CO、NOx和PM的排放量均低于燃油，排氣污染明顯降低。據(jù)有關(guān)資料顯示，使用天然氣作為燃料與燃油作燃料相比可以減少排放量：90%CO、90%SO2、72%HC、39%NOx、24%CO2、無粉塵排放，對(duì)環(huán)境保護(hù)有顯著作用。因此，LTJ5100TQ6－Ⅰ型蒸汽清蠟車采用天然氣作為燃料后，對(duì)保護(hù)環(huán)境具有重要意義。

5 結(jié)論

1）改造后的LTJ5100TQ6－Ⅰ型蒸汽清蠟車的各項(xiàng)性能指標(biāo)能夠滿足生產(chǎn)需要，安全可靠、操作維修方便，工作效率提高了1倍，可大幅節(jié)約生產(chǎn)成本。

2）采用天然氣作為燃料后，可大幅降低HC、SO2、CO2、NOx、固體顆粒物等污染物的排放量，達(dá)到了環(huán)保目的。

3）建議油田采用天然氣作為燃料，對(duì)同類設(shè)備做技術(shù)改造，提高經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。

［1］蘭州通用機(jī)器廠.燃?xì)庹羝囀褂谜f明書［K］.2007.

［2］劉智勇，丁亮，馬玉華，等.天然氣整體撬裝加熱爐的研發(fā)與應(yīng)用［J］.石油礦場機(jī)械，2008，37（6）：99－101.

［3］諸林.天然氣加工工程［M］.石油工業(yè)出版社，1996.