何福功

摘 要：介紹遼河油田注氣鍋爐熱煤氣技術(shù)的特點(diǎn)。以遼河油田金馬注氣站注汽鍋爐改燒熱煤氣為例，對(duì)比同類(lèi)鍋爐使用不同燃料的各自特點(diǎn)，分析熱煤氣技術(shù)在油田注汽鍋爐上應(yīng)用的潛力。同時(shí)指出目前熱煤氣技術(shù)需要解決的一些問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：油田注汽鍋爐 ?熱煤氣技術(shù) ?不同燃料各自特點(diǎn) ?應(yīng)用潛力

中圖分類(lèi)號(hào)：TE4 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?文章編號(hào)：1674-098X（2014）11（b）-0057-01

油田專(zhuān)用濕蒸汽發(fā)生器又稱(chēng)注汽鍋爐，是專(zhuān)門(mén)用于油田稠油開(kāi)發(fā)的熱工設(shè)備，隨著西氣東輸工程的推進(jìn)及環(huán)保要求的提高，現(xiàn)在遼河油田注氣鍋爐多以天然氣為燃料，只有個(gè)別偏遠(yuǎn)井站供氣受限才使用原油作為燃料。多年來(lái)，注汽鍋爐一直是油田開(kāi)發(fā)的主要耗能設(shè)備，近年來(lái)隨著原油天然氣價(jià)格的不斷上漲以及國(guó)內(nèi)原油天然氣生產(chǎn)局勢(shì)的日益緊張，這種高成本高消耗的燃料結(jié)構(gòu)嚴(yán)重制約著油田的持續(xù)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)效益。另一方面我國(guó)是煤炭大國(guó)，其儲(chǔ)量和產(chǎn)量都位于世界前列，尤其近幾年國(guó)內(nèi)煤炭?jī)r(jià)格持續(xù)回落，使得煤炭在釋放同等熱量前提下相對(duì)石油和天然氣更具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)，如果能夠以煤炭作為鍋爐燃料，所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益將十分巨大。

1 熱煤氣鍋爐技術(shù)特點(diǎn)

相對(duì)于傳統(tǒng)注氣鍋爐，熱煤氣鍋爐可以利用原有鍋爐爐體，在不改變輻射段及對(duì)流段的前提下通過(guò)改變?nèi)紵骷肮夤芫€就可實(shí)現(xiàn)。同時(shí)為了保證充分燃燒需在鍋爐尾部增加“熱管空氣預(yù)熱器”，利用燃燒后的煙氣對(duì)空氣進(jìn)行預(yù)熱;為了克服改造后空氣及煙氣阻力的增加，在系統(tǒng)中需增加一臺(tái)引風(fēng)機(jī)。

受煤氣輸送距離影響，通常煤氣發(fā)生爐就安置在注汽站旁。煤氣站使用原煤利用空氣和蒸汽產(chǎn)生的煤氣經(jīng)旋風(fēng)除塵器、管道擴(kuò)容除塵器及除硫塔后與空氣混合進(jìn)入燃燒器燃燒;空氣通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)入熱管換熱器進(jìn)行預(yù)熱并升溫至200 ℃，經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)閥與煤氣站輸送過(guò)來(lái)的煤氣在燃燒器混合后進(jìn)入鍋爐爐膛燃燒，燃燒后產(chǎn)生的煙氣經(jīng)過(guò)對(duì)流段對(duì)蒸汽進(jìn)行第一次換熱，隨后進(jìn)入熱管換熱器對(duì)空氣進(jìn)行第二次換熱，最后由引風(fēng)機(jī)通過(guò)煙囪排放。

2 對(duì)比燃?xì)忮仩t各自特點(diǎn)

傳統(tǒng)鍋爐相對(duì)于煤氣鍋爐流程簡(jiǎn)單，不需要引風(fēng)機(jī)及換熱管線，占地面積小，可根據(jù)開(kāi)發(fā)需求調(diào)整布局易于整體搬遷。燃料方面，由于使用重油及渣油排放污染物超標(biāo)現(xiàn)已基本停止使用，使用稀油因成本高也僅限于供氣受限的局部地區(qū)使用。作為主要燃料的天然氣因成分比較單純有害雜質(zhì)少，污染物排放量少，S02、NOX含量均在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，煙塵幾乎沒(méi)有，因此也不需要輔助的除塵除硫凈化設(shè)備，運(yùn)行設(shè)備維護(hù)費(fèi)用少，但燃?xì)忮仩t會(huì)受供氣氣源影響，供氣壓力波動(dòng)頻繁會(huì)對(duì)鍋爐運(yùn)行參數(shù)產(chǎn)生影響，需要實(shí)時(shí)調(diào)整;在冬季及用氣緊張時(shí)常因供氣壓力過(guò)低而影響生產(chǎn)。

使用熱煤氣的鍋爐最大的特點(diǎn)是相對(duì)傳統(tǒng)燃料價(jià)格低廉，鍋爐燃料來(lái)自旁邊煤氣站，相對(duì)燃料供應(yīng)穩(wěn)定，配合調(diào)整靈活，不受季節(jié)天氣影響，適合長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。但受原煤特點(diǎn)影響，需要一系列相應(yīng)的配套設(shè)備，包括原煤儲(chǔ)運(yùn)、煤氣發(fā)生器、供氣管線、換熱管線、凈化設(shè)備等，設(shè)備繁多占地面積大，一旦建站不宜搬遷，后期設(shè)備維護(hù)頻繁，人員配置需求量大，且凈化設(shè)備需要持續(xù)投入，整體設(shè)備運(yùn)行成本高。同時(shí)熱煤氣污染物排放含量要比天然氣大，需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)控制。

3 熱煤氣鍋爐的應(yīng)用潛力

油田燃油（天然氣）注汽鍋爐改燒熱煤氣后其燃料成本將大大降低。以遼河油田金馬熱注大一站為例：一臺(tái)23 t注汽鍋爐每天標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)432 t蒸汽，燃料會(huì)消耗掉26噸稀油或是3萬(wàn)方天然氣，折算成價(jià)錢(qián)則是燃油10萬(wàn)元;燃?xì)?萬(wàn)元。而采用熱煤氣技術(shù)后，在生成相同蒸汽量的情況下每日耗煤65 t，按700元/t估算，每日燃料成本是4.6萬(wàn)元。對(duì)比燒油每臺(tái)鍋爐每天可節(jié)省燃料費(fèi)5.4萬(wàn)元，比燒天然氣每天可節(jié)省1.4萬(wàn)元。熱注站煤氣改造工程投資約為1200萬(wàn)，改造后建成的煤氣站可供兩臺(tái)鍋爐同時(shí)使用，設(shè)計(jì)年蒸汽發(fā)生量可達(dá)20萬(wàn)方，相對(duì)傳統(tǒng)燃油每年可節(jié)約燃料費(fèi)用2500萬(wàn)，當(dāng)年就可收回改造投資費(fèi)用。即使對(duì)比燃?xì)饷磕暌部晒?jié)省燃料費(fèi)用650萬(wàn)，2年可收回投資費(fèi)用。金馬煤氣站建成于2007年，一直使用至今，投產(chǎn)7年目前仍在使用中。

4 目前熱煤氣鍋爐所面臨的問(wèn)題

由于原煤品質(zhì)以及燃燒方式的影響，在燃燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生不同的有害物質(zhì)，諸如粉塵、NOX、硫化物的排放，雖然采取凈化設(shè)備能夠大大減少污染物的排放，但在實(shí)際運(yùn)行中尤其是在啟停爐燃燒沒(méi)有穩(wěn)定形成或是結(jié)束的時(shí)候還是會(huì)產(chǎn)生部分污染物。此外，雖然氣化后的煤氣溫度可達(dá)400 ℃以上，高于煤氣中的焦油的凝析點(diǎn)，但在管道內(nèi)壁、助燃空氣混合等溫度比較低部件處，由于煤焦油的析出，會(huì)使諸如主輸氣管道、燃燒器、對(duì)流段的翅片管、煙囪等部件結(jié)焦。通常在連續(xù)運(yùn)行三周就要對(duì)燃燒器進(jìn)行清焦，連續(xù)運(yùn)行三個(gè)月要對(duì)主輸氣管道和煙囪清灰清焦。由于鍋爐的本體是利用原有鍋爐進(jìn)行改造，鍋爐爐體的各部件并沒(méi)有針對(duì)熱煤氣而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)。在使用一段時(shí)間后會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題：輻射段容易積灰，可以通過(guò)停爐檢修時(shí)對(duì)爐體內(nèi)進(jìn)行清潔;對(duì)流段翅片管結(jié)焦積灰，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響對(duì)流段的換熱效果，最終導(dǎo)致鍋爐熱效率的降低及煙溫的升高。不同與常規(guī)鍋爐，煤焦油結(jié)焦后會(huì)與煤灰形成塊狀粘物粘在翅片管上，在常溫下還會(huì)吸收空氣中的水分，潮解后會(huì)變的更粘，清理起來(lái)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且效果也很有限，需要針對(duì)煤焦油進(jìn)行攻關(guān)研究新的清灰方法或是減少煤灰粘結(jié)。

5 結(jié)語(yǔ)

作為一項(xiàng)新生技術(shù)，雖然熱煤氣鍋爐在使用上仍存在種種問(wèn)題，但其在工藝技術(shù)上是可行的，并且具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益。相信在未來(lái)經(jīng)過(guò)充分的調(diào)整改進(jìn)，這項(xiàng)技術(shù)將會(huì)對(duì)油田鍋爐的燃料結(jié)構(gòu)調(diào)整上發(fā)揮重要的作用。

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