黃松磊

摘要：油田注汽鍋爐的高耗能高成本特點(diǎn)是制約稠油熱采高效高產(chǎn)運(yùn)行的主要原因，針對(duì)油田注汽鍋爐設(shè)備老化，耗能嚴(yán)重和熱效率下降的現(xiàn)狀進(jìn)行研究和分析，并提出節(jié)能降耗、降低生產(chǎn)成本的有效方法。

關(guān)鍵詞：注汽鍋爐 節(jié)能降耗 余熱回收 燃料結(jié)構(gòu)

1 概述

熱力采油技術(shù)是將飽和濕蒸汽注入稠油油層以降低其粘度，從而依靠機(jī)械舉升方式將稠油輸送至地面的一種開采方法，主要分為蒸汽吞吐和蒸汽驅(qū)動(dòng)兩種方式，其核心設(shè)備為注汽鍋爐。大多數(shù)的注汽鍋爐使用壽命均在10～20年。操作控制系統(tǒng)的滯后和設(shè)備的老化導(dǎo)致注汽鍋爐無法達(dá)到出廠時(shí)設(shè)計(jì)熱效率的要求。所以，降低注汽鍋爐的燃料損耗，優(yōu)化注汽鍋爐燃料結(jié)構(gòu)，減少注汽成本在稠油熱采損耗總成本中的比重，是未來重質(zhì)油高效勘探開發(fā)的必然方向[1]。

2 注汽鍋爐燃料及熱損失分析

2.1 燃料分析。以原油為燃料時(shí)燃料損耗大，從稠油操作成本構(gòu)成分析，燃料費(fèi)約占30～40%。燃油的主要缺點(diǎn)是導(dǎo)致爐管特別是對(duì)流段積灰腐蝕嚴(yán)重，爐管積灰腐蝕主要有兩方面危害：首先，積灰嚴(yán)重阻礙煙氣沖刷翅片管，降低傳熱效果，制約注汽鍋爐本身的熱效率；其次，增加鍋爐的維護(hù)成本，需定期清灰吹灰和更換爐管，否則注汽鍋爐運(yùn)行的安全性和熱效率都無法保障[2]。

2.2 注汽鍋爐熱損失分析。注汽鍋爐的熱損失主要包括排煙熱損失、機(jī)械不完全燃燒損失、化學(xué)不完全燃燒損失和鍋爐向外環(huán)境散熱損失，其熱損失占鍋爐總損失的80%。注汽鍋爐設(shè)計(jì)排煙溫度燃?xì)鈺r(shí)≤180℃，燃油≤240℃，在現(xiàn)階段的實(shí)際生產(chǎn)過程中，鍋爐的排煙溫度無法達(dá)到這個(gè)要求，導(dǎo)致排煙熱損失超出設(shè)計(jì)要求，更多的燃料發(fā)熱量被排放大氣中，造成能源的浪費(fèi)和大氣的污染[3]。

3 改造方案研究和分析

3.1 利用熱管技術(shù)回收煙氣余熱加熱鍋爐給水。燃油時(shí)注汽鍋爐平均排煙溫度能達(dá)到280℃-320℃，燃?xì)鈺r(shí)平均排煙溫度約為200℃-240℃。注汽鍋爐煙氣余熱在原理上可以用余熱伴熱燃料油，助燃空氣和給水。燃油工藝流程中油側(cè)換熱系數(shù)較低且流動(dòng)性差，對(duì)伴熱介質(zhì)的溫度和品質(zhì)要求較高，燃油流程架高至對(duì)流段高度對(duì)供油泵和管線的要求都很高，易造成油壓不足和油路凝堵的現(xiàn)象。經(jīng)過綜合分析，用回收熱管煙氣余熱伴熱鍋爐給水是最優(yōu)選擇。煙氣余熱預(yù)熱給水方式工藝簡單，投資少見效快，對(duì)降低鍋爐排煙熱損失提高熱效率有明顯作用。鍋爐給水加熱后溫度約為50-60℃，處于水腐蝕金屬最嚴(yán)重的溫度段，所以對(duì)于熱管材質(zhì)的篩選也尤為重要。利用熱管回收煙氣伴熱給水的系統(tǒng)流程如1圖所示：

3.2 優(yōu)化注汽鍋爐燃料結(jié)構(gòu)。注汽鍋爐運(yùn)行時(shí)消耗大量的原油或天然氣，最好的改變?nèi)剂细呦母叱杀镜姆椒ň褪怯盟簼{代替其他燃料。用水煤漿作為注汽鍋爐燃料主要面臨以下技術(shù)問題：

3.2.1 如何完成水煤漿的生產(chǎn)和運(yùn)輸過程。煤是一種價(jià)格較低廉且污染嚴(yán)重的燃料，將煤合理有效清潔利用主要取決于設(shè)備工藝，所以應(yīng)在完善工藝流程的同時(shí)盡量降低設(shè)備改造成本。

3.2.2 如何完善點(diǎn)火和控制系統(tǒng)。燃燒水煤漿仍需保留引燃系統(tǒng)，通過燃料氣作為引燃水煤漿的火源，水煤漿較燃油不易點(diǎn)燃，需增大引燃?xì)鈮毫土髁縼硗瓿牲c(diǎn)火過程；為保證水煤漿的燃燒達(dá)到最佳效果，對(duì)爐膛壓力、煙氣含氧量和供漿系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。

3.3 開發(fā)新工藝清除積灰積垢。注汽鍋爐爐管特別是對(duì)流段翅片管部分積灰，不僅阻礙煙氣流通，而且影響工質(zhì)與煙氣的對(duì)流換熱，使煙氣溫度明顯升高。傳統(tǒng)除灰方式是通過一定壓力空氣或水來沖刷爐管表面，只能清除表面酥松的積灰，無法清除累積已久的煙垢，所以，必須探究有效的化學(xué)藥劑清洗沖刷翅片管，在不腐蝕爐管材質(zhì)的前提下將灰垢徹底清除。

通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析，對(duì)燃油、煙垢做取樣分析。針對(duì)煙垢的組成和特點(diǎn)，進(jìn)行化學(xué)分析，確定除垢劑的化學(xué)性能成份，從而制造研發(fā)出有效的除垢試劑。研制除垢劑的關(guān)鍵是如何使附在受熱表面上的煙垢在它的作用下變的像積灰一樣松脆、易脫落，通過試驗(yàn)，選出理想有效的化學(xué)藥劑，使其在一定溫度或其它條件作用下，與煙垢發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，最后達(dá)到除垢、清垢、防垢的目的。

4 結(jié)論

4.1 利用熱管換熱器回收注汽鍋爐煙氣余熱并加熱泵前給水，可以降低排煙溫度，減少熱損失，是注汽鍋爐節(jié)能降耗的有效途徑。

4.2 利用價(jià)格低廉的能源和設(shè)備改造簡捷的工藝應(yīng)用于注汽鍋爐，是能源形勢(shì)愈發(fā)嚴(yán)峻條件下的必然選擇。

4.3 改變傳統(tǒng)除灰清灰方式，開發(fā)新工藝也是提高注汽鍋爐熱效率的有效方式。

參考文獻(xiàn)：

[1]張奎，林森木，王樹靜.中國能源投資導(dǎo)覽[M].北京：中國言實(shí)出版社，2003.

[2]劉繼和，孫素鳳.注汽鍋爐[M].第三版.北京：石油工業(yè)出版社，2007.

[3]文鳳余.油田注汽鍋爐節(jié)能技術(shù)[J].中國設(shè)備工程，2001.