武華東 華隆油田技術(shù)服務有限責任公司

油田注汽鍋爐節(jié)能技術(shù)探析

武華東 華隆油田技術(shù)服務有限責任公司

注汽鍋爐又稱為濕蒸汽發(fā)生器，是油田開采稠油的專用注汽設備。本文分析了油田注汽鍋爐的基本原理，并提出了關(guān)于油田注汽鍋爐節(jié)能的一些措施，希望能引起大家的關(guān)注。

注汽鍋爐 節(jié)能技術(shù) 探析

注汽鍋爐又稱為濕蒸汽發(fā)生器，是油田開采稠油的專用注汽設備。它是利用所生產(chǎn)的高溫高壓濕蒸汽注入油井，加熱油層中的原油以降低稠油的粘度，從而增加稠油的流動性，能夠大幅度地提高稠油的采收率。油田注汽鍋爐是以原油為主要燃料，在運行過程中耗油量較大，在稠油的開發(fā)中，注汽鍋爐常年連續(xù)運轉(zhuǎn)，并且注汽鍋爐的運營數(shù)量也有加大的趨勢。幾年來，圍繞注汽鍋爐節(jié)能降耗，提高注汽效率，減少污染，陸續(xù)采取了注汽鍋爐絕熱保溫技術(shù)、穩(wěn)燃室技術(shù)改進等一系列節(jié)能降耗手段，提高了注汽鍋爐熱效率，減少了能量損失，降低了生產(chǎn)成本，在應用中見到良好效果。

一、注汽鍋爐的能耗特點分析

（一）鍋爐的排煙損失

注汽鍋爐的排煙溫度較高，當注汽鍋爐采用原油作為燃料時，排煙溫度通常設計為≤240℃；當采用天然氣作為燃料時，排煙溫度通常設計為≤180℃。高溫煙氣帶走了鍋爐燃燒產(chǎn)生的很大一部分熱量，不僅造成了排煙熱損失，而且也污染了周圍的環(huán)境。

（二）燃料的未完全燃燒熱損失

鍋爐中的燃料未完全燃燒熱損失主要包括化學未完全燃燒熱損失和機械未完全燃燒熱損失。其中化學未完全燃燒熱損失是指燃料燃燒后排出的煙氣中含有未燃盡的氣體而造成的；機械未完全燃燒熱損失是指鍋爐排出的灰渣中含有一定量的碳等可燃物而造成的。由于在注汽鍋爐中通常采用原油或天然氣作為燃料，因此機械未完全燃燒熱損失可以忽略不計，認為注汽鍋爐中只存在化學未完全燃燒熱損失。

（三）鍋爐的散熱損失

在注汽鍋爐的運行過程中，鍋爐的本體及熱力管道的溫度要高于周圍環(huán)境的溫度，尤其是在我國的東北地區(qū)，在冬季環(huán)境的溫度很低，這使得鍋爐及熱力管道與周圍環(huán)境間存在較大的溫差，鍋爐的熱量會以對流和輻射的形式散失到周圍環(huán)境中去，造成鍋爐的散熱損失。

二、油田熱注鍋爐節(jié)能降耗技術(shù)措施

（一）盡量降低排煙溫度，減少排煙熱損失

鍋爐排煙熱損失是產(chǎn)生能量損耗的主要原因，因此，盡量降低排煙溫度，并對鍋爐排煙中所含余熱進行有效利用，是降低排煙熱損失的主要措施。具體工作中，一是積極利用復合相變換熱技術(shù)，充分利用排出煙氣中包含的熱能，對復合相變換熱裝置中的水進行加熱，使水變?yōu)樗魵?，通過水蒸氣所帶能量對熱注鍋爐給水進行加熱，該技術(shù)不僅可以降低排煙溫度、減少熱損失，還能利用排煙余熱進行循環(huán)使用，提高了鍋爐整體的熱能利用效率；或是通過加裝熱交換器，提高助燃空氣溫度。二是科學設計和布局鍋爐對流段，對流段在鍋爐尾部煙道里，是鍋爐的輔助受熱結(jié)構(gòu)，基于鍋爐排煙溫度較高的實際，通過對對流段進行合理的設計和布置規(guī)劃，將對流段與鍋爐給水和爐膛等部位進行優(yōu)化組合，可有效地使高溫煙氣在經(jīng)過煙道時對鍋爐給水進行加熱，并對進入鍋爐助燃的空氣進行加熱，實現(xiàn)熱量循環(huán)使用。還可以應用免維護聲波除灰技術(shù)，確保對流段內(nèi)部的清潔度，防止因為灰塵及分子結(jié)構(gòu)流動產(chǎn)生熱能傳遞阻礙，降低熱能傳遞效率。同時，在翅片管等部位改進給水預熱器設置，有效利用余熱提升給水溫度，降低燃燒熱能損耗。三是對鍋爐燃燒結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設計，很多油田都是利用稀原油燃燒產(chǎn)生熱量，其產(chǎn)生同等熱能成本相對較高，同時排煙溫度也比較高，因此，可結(jié)合鍋爐結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計，綜合利用原油和天然氣的混合燃料進行加熱，降低排煙溫度。但需要注意的是，要針對天然氣揮發(fā)性強和易燃易爆特點，對使用混合燃料的鍋爐設置相應的天然氣報警系統(tǒng)，在天然氣壓力異常波動或發(fā)生泄漏時，及時進行處置，危險情況下可自動進行停爐處理。

（二）利用高溫紅外輻射涂料技術(shù)，降低鍋爐的熱量散失

熱注鍋爐內(nèi)部溫度較高，在超過650℃時傳熱形式多是以輻射為主，如果能夠有效提升表面輻射率，就可以大幅提升爐膛和鍋爐受熱面的吸熱率，降低熱量損失。因此，可以對鍋爐的輻射段表面進行紅外輻射涂料的涂刷，顯著提升鍋爐輻射率，理想狀況下可提升1倍以上，明顯增加鍋爐爐體的吸熱量。

（三）推廣應用濕蒸汽干度在線監(jiān)控系統(tǒng)，加強鍋爐運行監(jiān)測

熱注鍋爐燃料燃燒主要依靠人工操作進行，而人工操作行為需要以準確的燃燒狀況作為依據(jù)，常規(guī)的鍋爐控制系統(tǒng)因為熱慣性等因素，在發(fā)現(xiàn)蒸汽干度變化后再采取進氣閥門開度的調(diào)整等措施就已經(jīng)滯后于燃料的燃燒情況，容易造成蒸汽干度大幅波動，加大燃料燃燒損耗。因此，可對鍋爐進行濕蒸汽干度在線監(jiān)控系統(tǒng)的加裝改造和技術(shù)升級，將濕蒸汽干度監(jiān)測與PLC自控系統(tǒng)結(jié)合起來，提升對濕蒸汽干度監(jiān)測的及時性和準確性，降低干度調(diào)整的波動。同時，要在鍋爐上進行流量計、變送器等多種設備的加裝和應用，對燃料消耗、鍋爐給水等情況進行準確控制，有效杜絕燃料的額外浪費，提升鍋爐熱能利用效率。

（四）明確注意事項，提升利用效率

在鍋爐運行中，要把握操作注意事項，盡量提高熱能利用效率，鍋爐火焰溫度會在負荷變化時出現(xiàn)變化，但換熱量變化率比負荷變化率要低，為確保蒸汽干度在出口不變，需要確保火焰火量比水量調(diào)節(jié)力度更大。在鍋爐燃燒中，要注意根據(jù)火焰的形狀進行位置調(diào)節(jié)，積極對配風進行改進，并對結(jié)焦進行清理，防止火焰偏離主要部位。

三、結(jié)論

綜上所述，熱注鍋爐作為油田稠油油藏開發(fā)的重要設備，在使用中容易產(chǎn)生熱能損耗，針對損耗產(chǎn)生的原因采取技術(shù)措施，積極進行技術(shù)改造，有助于提升熱能利用效率，實現(xiàn)油田降本增效、節(jié)能降耗的目的。

[1]衣懷峰，韓春雨，馬海斌.稠油熱采注汽鍋爐煙氣控制節(jié)能技術(shù)研究[J].石油石化節(jié)能，2011（02）.

[2]劉超.提高注汽鍋爐系統(tǒng)效率技術(shù)研究[J].技術(shù)與市場，2011（01）.

[3]周建平，謝強，郝軍.稠油熱采注汽鍋爐節(jié)能減排措施實踐[J].油氣田環(huán)境保護，2011（03）.