方兵

（中國石油遼河油田公司高升采油廠）

稠油熱采注汽鍋爐清灰技術(shù)研究與應(yīng)用

方兵

（中國石油遼河油田公司高升采油廠）

遼河油田是以稠油熱采為主的油田，稠油熱采所需的高溫高壓蒸氣來源于熱采注汽鍋爐，對流段是稠油熱采注汽鍋爐重要組成部分，在對流段中，水將吸收大量的熱量，但對流段積灰狀況、清灰方式等嚴重影響鍋爐熱效率。通過分析稠油熱采注汽鍋爐清灰技術(shù)現(xiàn)狀，研究安全高效的清灰方式，可以延長清灰周期、降低排煙溫度、提高熱采注汽鍋爐的熱效率、減少燃料用量、降低鍋爐單耗，從而達到節(jié)能增效的目的。

熱采注汽鍋爐；熱效率；激波清灰；節(jié)能減排

0 引 言

遼河油田以開采稠油為主，在稠油開采作業(yè)中，地下油層的稠油軟化所需要的高溫高壓蒸氣來源于熱采注汽鍋爐。熱采注汽鍋爐對流段積灰是普遍存在且亟待解決的問題。鍋爐對流段積灰嚴重，不僅降低鍋爐熱效率、浪費燃料，而且會引起設(shè)備腐蝕，發(fā)生爆管現(xiàn)象，甚至?xí)l(fā)生安全事故［1］。通過清灰機理的研究與論證，對激波清灰技術(shù)進行了研究與應(yīng)用，優(yōu)化了工藝流程，實現(xiàn)了根據(jù)排煙溫度在線不停爐清灰。

1 清灰技術(shù)現(xiàn)狀

遼河油田熱采注汽鍋爐對流段主要采用干冰清灰技術(shù)。干冰清洗系統(tǒng)首先將液態(tài)二氧化碳制作成一定規(guī)格的干冰顆?；蚋杀綁K，然后高密度干冰顆?；蚣毞垭S著壓縮空氣沖擊到被清洗物體表面，產(chǎn)生

“沖擊力”“微爆炸”和“龜裂”三方面的作用，清除污垢、鍋爐清灰非常徹底［2］。但是干冰清灰也同樣存在很多問題：

◆鍋爐連續(xù)運行周期短 根據(jù)統(tǒng)計，鍋爐干冰清灰周期為20天1次，而且每次清灰需要停爐數(shù)小時。

◆影響注汽時率 當熱采注汽鍋爐在未完成某一口井的注汽量時，其排煙溫度過高，就必須停爐進行一次干冰清灰，從而會降低注汽時率。

◆浪費燃料 隨著鍋爐的連續(xù)運行，鍋爐的煙溫不斷升高。煙溫越高，鍋爐的熱損失越高。不能及時將煙溫控制到最低溫度，就會大大浪費燃料。

◆清灰費用高 每次的干冰清灰費用近萬元，增加了成本。

綜上所述，需要研究新的清灰技術(shù)來彌補干冰清灰技術(shù)的不足。

2 激波清灰技術(shù)原理

2.1工藝流程

激波自動清灰裝置主要由空氣壓縮機、截止閥、減壓過濾器、匯流排、電磁閥、激波發(fā)生器、激波發(fā)生器噴口和微電腦自動控制系統(tǒng)等組成［3］。激波清灰技術(shù)工藝流程見圖1。

圖1 激波清灰技術(shù)工藝流程

2.2 技術(shù)原理

激波發(fā)生器罐體內(nèi)的高壓氣體瞬間釋放，產(chǎn)生猛烈的膨脹，經(jīng)過沖擊管的調(diào)制，可在噴口產(chǎn)生強勁的沖擊激波，同時伴隨產(chǎn)生的聲能、高速氣體的沖擊動能、氣流的清洗效應(yīng)，共同作用在受熱面的積灰層上，有效清除受熱面上的積灰［3］。

①高速氣體的沖擊動能、氣流的吹掃效應(yīng)，使依附在受熱面表面的積灰、結(jié)焦因受氣流機械外力作用直接脫離。

②空氣激波的“弱爆”效應(yīng)，產(chǎn)生的高能脈沖，對積灰產(chǎn)生一種先壓后拉的作用，使積灰破裂。

③同時伴隨產(chǎn)生的較強勁的噴口聲波，產(chǎn)生振動、擾動和波動效應(yīng)，通過入射、折射、反射導(dǎo)入積灰內(nèi)部使積灰、結(jié)焦產(chǎn)生疲勞斷裂和破碎傾向。

2.3 技術(shù)特點

清灰效果突出，可以隨時隨地連續(xù)清灰，使鍋爐一直保持高效率運行狀態(tài)；提高了鍋爐的熱效率、降低了鍋爐燃料單耗，從而達到了節(jié)能降耗的目的；同時減少了停爐清灰次數(shù)，節(jié)省了大量人力物力［4］。對人體無害，無噪聲污染和煙塵污染。維修簡單，無需停爐，操作運行與維護費用低廉，優(yōu)化的設(shè)計使任何維護、維修均可在幾十分鐘內(nèi)完成；系統(tǒng)運行能耗很小。操作簡單，微電腦自動控制，使其操作的可靠性和自動化程度均得到了極大提高?？煽啃愿撸w爐外安裝，無易損件；設(shè)備可靠性高，故障率低，安全性高。不會給設(shè)備帶來腐蝕，對換熱面不構(gòu)成損傷，對鍋爐工況沒有任何影響［5］。

3 場實施情況及效果分析

3.1 現(xiàn)場應(yīng)用實施情況

在遼河油田7臺鍋爐應(yīng)用了激波清灰技術(shù)，具體情況如表1所示。

表1 激波清灰技術(shù)實施情況匯總情況

3.2 效果分析

3.2.1 延長清灰周期

分別對7臺鍋爐實施自控清灰技術(shù)，統(tǒng)計了干冰清灰的周期。實施前平均周期為20 d，實施后平均周期為60 d，應(yīng)用自控清灰技術(shù)后的干冰清灰頻次是應(yīng)用前的1／3。

3.2.2 降低平均煙氣溫度

分別對7臺鍋爐實施自控清灰技術(shù)，統(tǒng)計了平均煙氣溫度，應(yīng)用自控清灰技術(shù)后的鍋爐平均煙氣溫度比應(yīng)用前降低了15℃左右，進而提高熱注鍋爐熱效率1%左右。

3.2.3 節(jié)約清灰費用

7臺鍋爐投入費用150萬元。實施后鍋爐累計運行時間為4 153 d。實施后干冰清灰周期、實施前干冰清灰周期分別為20，60 d。干冰清灰費用為9 700元／次，因此節(jié)約干冰清灰費用為100.7萬元。

由于排煙溫度每降低12～15℃，排煙熱損失減少1%，所以其平均排煙熱損失至少減少1%；又因為蒸氣的熱量大約有40%是從對流段吸收的，所以總的熱損失會減少0.4%，即節(jié)約燃料0.4%；鍋爐燃油單耗為62 kg／t，燃油單價約0.3萬元／t，年注汽量891 055 t。因此節(jié)約燃料費用約66.3萬元，產(chǎn)出費用167萬元，經(jīng)濟效益約17萬元。

從以上分析可以看出，7臺鍋爐自控清灰技術(shù)改造以來，除回收了投入費用150萬元，另外還獲得了17萬元的經(jīng)濟效益。

雖然目前經(jīng)濟效益有限，但是投入的成本已經(jīng)收回，按照項目實施后近三年來的產(chǎn)出推算，今后每年將獲得經(jīng)濟效益五十余萬元。

4 結(jié) 論

◆通過清灰機理的研究與論證，研究并應(yīng)用了激波清灰技術(shù)，優(yōu)化了工藝流程，實現(xiàn)了根據(jù)排煙溫度在線不停爐清灰。

◆熱采注汽鍋爐安裝激波清灰裝置后，鍋爐不用停爐，即可完成清灰全過程，避免了拆裝對流段護板的工作量，可根據(jù)煙溫高低隨時進行清灰，減輕了員工的勞動強度，提高了注汽質(zhì)量，節(jié)約了注汽成本。

◆在延長鍋爐運行時間的基礎(chǔ)上，提高了鍋爐的熱效率1%左右。

［1］ 劉繼和，孫素鳳.注汽鍋爐［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2007.

［2］ 欒海波.稠油熱采系統(tǒng)綜合能耗監(jiān)測方法及評價［J］.油氣田環(huán)境保護，2012，22（6）：44-46.

［3］ 于海波.注汽鍋爐煙氣余熱利用技術(shù)應(yīng)用［J］.油氣田環(huán)境保護，2011，21（3）：27-28.

［4］ 欒海波，胡順銘.油田注汽鍋爐煙氣余熱利用與低碳減排［J］.油氣田環(huán)境保護，2012，22（4）：4-5.

［5］ 李鐵栓.注汽鍋爐的脈沖吹灰［J］.油氣田地面工程，2011，30（6）：51-52.

1005-3158（2014）05-0021-02

2014-08-12）

（編輯 王蕊）

10.3969／j.issn.1005-3158.2014.05.007

方兵，2003年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院石油開采專業(yè)，現(xiàn)在中國石油遼河油田公司高升采油廠土地環(huán)保管理中心從事環(huán)保管理工作。通信地址：遼寧省盤錦市遼河油田高升采油廠土地環(huán)保管理中心，124125