吳坤朋

【摘 要】石油資源是工業(yè)、社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要血液，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，中國對石油的需求也在逐年增加，隨著石油工業(yè)的快速發(fā)展，正在勘探的油井越來越多，大量先進(jìn)的優(yōu)質(zhì)原油，伴隨著機(jī)械能消耗和開采的增加，越來越多的國內(nèi)企業(yè)走向石油生產(chǎn)和煉油節(jié)能減排，在油氣生產(chǎn)過程中，高溫蒸汽必須通過注汽鍋爐進(jìn)行地下注入，以增加油氣的流動性，是油井生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的重要設(shè)備，注汽鍋爐也是一種高能耗設(shè)備，主要以原油或天然氣為燃料。因為各種原因，燃燒效率不高，注汽鍋爐能耗大，為提高生產(chǎn)效率，必須對注汽鍋爐能耗進(jìn)行分析，采取措施降低注汽鍋爐能耗，從而提高油田經(jīng)濟(jì)效益。

【關(guān)鍵詞】油氣;油田;注汽鍋爐;節(jié)能降耗;措施

前言

目前，人們通過在高溫下注入蒸汽來改善油氣的流動性。油田注汽系統(tǒng)主要是在注汽尾管內(nèi)向油井內(nèi)注汽，注汽鍋爐和高溫蒸汽生產(chǎn)設(shè)備是末端注汽中的重要設(shè)備。節(jié)能降耗注汽鍋爐蒸汽是提高油田經(jīng)濟(jì)效益的重要手段。本文詳細(xì)分析了如何減少油田鍋爐注汽時的熱損失，并有針對性地提出部分建議。

1注汽鍋爐的能耗特點

1.1注汽鍋爐排煙損失

因為注汽鍋爐過程需要燃料，原油和天然氣是注汽鍋爐的主要燃料，會影響空氣和環(huán)境，對人類健康的負(fù)面影響。在相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，注汽鍋爐的能量損失部分是由于排煙，并且損失高達(dá)50%，結(jié)果表明，排氣量和溫度是影響廢氣損失的兩個主要因素，與鍋爐注蒸汽的熱量損失成正比。為了控制油田注汽鍋爐的能耗，關(guān)鍵是控制天然氣的排氣量和燃燒溫度，更多的是，為了減少注汽鍋爐燃燒過程中的能量損失，必須控制因排氣煙氣而造成的能量損失[1]。

1.2注汽鍋爐自身能量損失

油田注汽鍋爐運行過程中，熱管注汽鍋爐油田外壁溫度由于熱蒸汽的作用總是高于環(huán)境空氣溫度，注汽油田鍋爐的熱損失與注汽油田鍋爐的表面散熱有關(guān)，根據(jù)能量守恒定律，這是不可能在能量傳遞過程中保持恒定的。這屬于管道材料獨特的導(dǎo)熱系數(shù)，這是不可避免的，散失的熱量會在空氣中消散。溫差也是注汽鍋爐能量損失的另一個主要因素，特別是在一些室外溫度與室內(nèi)溫度相差很大，功率損失與消耗較大的環(huán)境中，溫差與消耗呈正相關(guān)。

1.3燃燒不完全的燃料導(dǎo)致的能量損失

天然氣或礦渣油的不完全燃燒會導(dǎo)致燃燒效率低，能耗高，由于燃料燃燒過程中發(fā)生的化學(xué)和物理反應(yīng)，這些反應(yīng)產(chǎn)生的部分產(chǎn)物不能再燃燒，或注汽鍋爐受燃燒條件限制，導(dǎo)致燃料燃燒不徹底，能量損失。

2.降低油田注汽鍋爐熱損失的相關(guān)措施

2.1油田注汽鍋爐排煙溫度的控制

如果注汽鍋爐端部的水溫?zé)嶝?fù)荷過高，可以降低注汽鍋爐的水和熱交換能力，提高注汽鍋爐的排煙溫度，進(jìn)而提高注汽鍋爐的熱損失率。油田注汽鍋爐運行過程中，適當(dāng)降低油田注汽鍋爐對流門的溫度是減少油田注汽鍋爐熱損失的有效措施之一。此外，當(dāng)蒸汽噴射鍋爐使用天然氣作為供暖燃料時，天然氣一般都被脫硫了，它不含酸性氣體。因此，在不影響注汽鍋爐效率的前提下，鍋爐入口對流溫度可控制在80～95℃之間，從而降低注汽鍋爐排汽溫度，通過控制油田注汽鍋爐排汽溫度，發(fā)現(xiàn)注汽鍋爐排汽量之和與燃燒供氣量密切相關(guān)，當(dāng)有更多的過量空氣噴射裝置不參與燃料或天然氣的燃燒過程時，但在排放過程中以廢氣的形式攜帶更多的燃燒熱。為了控制注汽鍋爐的總排氣量，在油田注汽鍋爐完全燃燒石油或天然氣的基礎(chǔ)上，注氣量煙氣氧分析儀監(jiān)測注汽鍋爐量是控制注汽鍋爐熱損失的一種方法[2]。

2.2注汽鍋爐結(jié)垢對換熱的降低作用

需要采用新的除灰，除垢工藝，在注汽鍋爐過程中，通常會發(fā)生灰的堆積。如果有太多的粉煤灰，注汽鍋爐的工作效率和使用壽命將受到影響。注汽鍋爐產(chǎn)生的灰必須定期清洗。過去，注汽鍋爐除灰除垢需要投入大量的時間來清理，也不能完全干凈。因此，研究和開發(fā)一種新型的除灰除垢工藝是非常重要的，在試驗這種新型清洗工藝時，工作人員首先要對材料進(jìn)行現(xiàn)場測試和分析，研制適合注汽鍋爐除灰的化學(xué)試劑，因此，注汽鍋爐的使用壽命是一個大增系統(tǒng)。搞好油田注汽鍋爐酸洗，為消除油田注汽鍋爐中的結(jié)垢，化學(xué)清洗法可用于除垢，油田注汽鍋爐除垢通常采用HE1，RF，LAN-826的混合物，油田注汽鍋爐除垢后，油田注汽鍋爐傳熱換熱效率會更高，從而降低油耗[3]。

2.3余熱給水鍋爐的熱回收

總的來說，不同的注汽鍋爐需要燃燒不同種類的燃料，不同的燃料對鍋爐消耗的影響并不相同，煙氣的燃燒溫度和放熱也不同。例如，比如用燃料和天然氣，燃料燃燒過程中最高煙溫可達(dá)300℃，這會給鍋爐注入蒸汽帶來巨大的損失。煙霧的最高溫度可達(dá)220攝氏度，而注汽鍋爐煙氣的熱損失低于燃料燃燒，可以看成是注汽鍋爐在燃燒過程中的大量排煙和排煙中還存在著大量的熱量，為了減少能源浪費，余熱原理可以用來加熱水和空氣，為了保證員工的人身安全，應(yīng)嚴(yán)格按照使用燃料技術(shù)的要求進(jìn)行，應(yīng)嚴(yán)格控制伴熱介質(zhì)的質(zhì)量和耐熱性，并且適應(yīng)性也要能夠滿足使用要求，余熱加熱就可以完成。從高燃料流量到高對流，輸油管道的質(zhì)量也很重要，如果在特定的過程中發(fā)生事故，可以有以下兩種情況：油線堵塞和油壓持續(xù)下降。這些情況會對生產(chǎn)運行產(chǎn)生重大影響，根據(jù)以往的研究報道，注汽鍋爐煙氣余熱達(dá)到一定值后可重復(fù)利用，利用煙氣熱能煙氣余熱供熱技術(shù)具有工藝簡單，投資少，見效快，能充分提高注汽鍋爐燃燒過程中的熱效率等優(yōu)點[4]。

2.4改用水煤漿作為注汽鍋爐的燃料

減少煤炭污染，我國是世界上煤炭產(chǎn)量較高的主要國家之一，煤炭儲量巨大，甚至中國的主要能源還是來自煤炭，能源消耗比其他能源要高得多。與其他燃料相比，和相對低成本的煤，但是在煤的燃燒過程中也有一個很大的問題，即會產(chǎn)生大量的污染物（廢渣和廢氣），對空氣和環(huán)境產(chǎn)生很大的影響，因此，水煤漿用于煙火或其他煤炭資源時應(yīng)特別注意對環(huán)境有直接影響的污染物的處理[5]。

解決點火和控制系統(tǒng)的問題，水煤漿的著火點遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他燃料性能，水煤漿在沒有外燃輔助的情況下很難著火。因此，水煤漿的著火點比其他燃料性能高得多。對于水煤漿的快速著火，水煤漿將在助劑（通常是氣體）的幫助下被點燃。應(yīng)特別注意如何控制氣體流量和壓力，以達(dá)到煤漿水著火的最終目的，因此，優(yōu)化著火系統(tǒng)和控制系統(tǒng)對鍋爐工作和節(jié)能具有重要意義。

2.5做好油田注汽鍋爐輸氣管道保溫

注汽鍋爐供熱管道的熱損失也是影響注汽鍋爐能耗的重要因素[6]。為了提高油田注汽鍋爐供熱管道的熱效率，需要選擇管道的保溫結(jié)構(gòu)和保溫材料。因此，油汽噴射鍋爐應(yīng)采用合適的保溫結(jié)構(gòu)和保溫材料。采用保溫技術(shù)不僅可以提高注汽鍋爐的保溫性能，可以使注汽鍋爐過程更加方便，采用阻燃纖維涂層，油田注汽鍋爐可具有重量小，熱容量小的特點，提高了油田注汽鍋爐效率的注熱管表面溫度。

3結(jié)論

油田注汽鍋爐始終是油田開發(fā)過程中的能源消耗，在我國稠油生產(chǎn)中占有舉足輕重的地位。為了提高油田開發(fā)水平，降低成本，對注汽鍋爐進(jìn)行檢修是十分必要的。為解決注汽問題，提出了利用鍋爐余熱回收熱量，節(jié)約鍋爐熱量等一些有效措施。以煤漿水作為注汽鍋爐的替代品，注汽鍋爐的能效有待進(jìn)一步提高，對企業(yè)效益和提高經(jīng)濟(jì)效益具有重要作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]高飛.淺析油田注汽鍋爐系統(tǒng)節(jié)能降耗改進(jìn)措施[J].化工設(shè)計通訊，2017

[2]郭崇華.油田注汽鍋爐能耗分析及節(jié)能降耗措施分析[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2017

[3]牛小根.油田注汽鍋爐熱損分析及降耗措施[J].化工設(shè)計通訊，2019：134.

[4]鄧力瀾.采油生產(chǎn)現(xiàn)場的節(jié)能降耗技術(shù)措施分析[J].石化技術(shù)，2020：235-236.

[5]武八鎖，趙學(xué)展，岳峰等.基于能流分析的油田注汽鍋爐節(jié)能技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用[J].石油石化節(jié)能，2020：33-39.

[6]鄭再金.電廠鍋爐節(jié)能改造措施分析[J].石化技術(shù)，2020：230-231.