淺析油田注汽鍋爐熱損分析及降耗措施

鄭笑影 余斌（中國石油遼河油田分公司曙光采油廠，遼寧 盤錦 124010）

淺析油田注汽鍋爐熱損分析及降耗措施

鄭笑影 余斌（中國石油遼河油田分公司曙光采油廠，遼寧 盤錦 124010）

在稠油開發(fā)企業(yè)中，注汽鍋爐是一種高耗能設(shè)備，它以原油或者天然氣為主要燃料，在運(yùn)行過程中燃料消耗量較大，同時(shí)稠油企業(yè)對(duì)熱采的依賴程度越來越高，隨之而來燃料消耗逐年增加，因此，積極發(fā)展油田注汽鍋爐的節(jié)能降耗措施對(duì)提高油田的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)油田可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。本文從降低注汽鍋爐及注汽管線散熱損失兩方面著手，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際，采取了多種減損提效措施，取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

稠油熱采；注汽鍋爐；節(jié)能降耗

稠油開發(fā)注汽系統(tǒng)主要由注汽站和注汽管網(wǎng)兩大部分組成，地面注汽工藝由濕蒸汽發(fā)生器將高溫高壓蒸汽通過較長的注汽管道輸送到井口，然后通過注采合一管道注入井下。在這個(gè)過程中，主要的散熱損失體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是注汽鍋爐的散熱損失，二是輸汽管路的散熱損失。因此降低這兩方面的散熱損失對(duì)提高注汽系統(tǒng)熱效率，降低燃料單耗具有重要意義。

1 注汽系統(tǒng)散熱損失的主要影響因素

1.1 注汽鍋爐散熱損失

鍋爐燃燒熱平衡方程為

其中，—輸入鍋爐熱量，—有效利用熱，—排煙熱損失，—?dú)怏w未完全燃燒熱損失，—固體未完全燃燒熱損失，—散熱損失，—灰渣物理熱損失。

以燃燒天然氣為例來說明，、、可以忽略不計(jì)。散熱損失與鍋爐的結(jié)構(gòu)和保溫材料有關(guān)，一般在3%～8%之間，所以燃?xì)忮仩t的主要熱損失是排煙熱損失。

又知，煙氣熱損失的計(jì)算式為

式中，B為每小時(shí)天然氣的使用量；K為機(jī)械不完全燃燒，因燒天然氣，燃燒較為充分，所以K取0；Vn為完全燃燒時(shí)的實(shí)際煙氣量；t1為環(huán)境溫度，t2為排煙平均溫度；C2及C1為煙氣在0 至t2及t1間的平均比熱。

從式中可以看出，影響排煙熱損失的主要因素是排煙溫度和煙氣量。排煙溫度比環(huán)境溫度高得越多，排煙量越大，則排煙熱損失就越大。

因此，排煙溫度和排煙總量是鍋爐散熱損失的主要表現(xiàn)形式。

1.2 注汽管網(wǎng)的散熱損失

在注汽鍋爐運(yùn)行中，鍋爐和熱力管線外壁溫度總是高于周圍空氣的溫度，一部分熱量就通過外壁釋放到周圍空氣中，造成散熱損失。散熱損失與注汽鍋爐散熱的表面積，表面溫度，空氣溫度以及保溫層的保溫性能有關(guān)。注汽鍋爐的表面積越大，表面溫度越高，周圍空氣溫度越低，散熱損失就越大。保溫層是絕熱層，起到阻止熱量向空氣傳遞的作用。

因此，保溫層是控制散熱損失的重要措施，其性能和完好程度對(duì)散熱損失的影響很大。

2 降低鍋爐散熱損失

燃?xì)忮仩t排煙熱損失和散熱損失是影響鍋爐熱效率的兩個(gè)主要因素。排煙熱損失主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是空氣過剩系數(shù)過高，二是排煙溫度高；散熱損失主要體現(xiàn)在爐體保溫狀況較差。因此，要減少這部分散熱損失，可以從以下四個(gè)方面進(jìn)行。

2.1 降低鍋爐煙溫

對(duì)流段入口水溫過高，熱交換能力下降，鍋爐排煙溫度會(huì)升高，散熱損失較大。因此適當(dāng)降低對(duì)流段入口水溫可以有效降低排煙溫度。通常天然氣是經(jīng)過脫硫處理的，不含酸性氣體，因此可將燃?xì)忮仩t對(duì)流段入口水溫控制在80～95℃之間，即露點(diǎn)溫度以下?，F(xiàn)場試驗(yàn)中，我們將鍋爐對(duì)入溫度由110℃降低到90℃后，平均煙溫由191.8℃下降到170.2℃，效果較好。

2.2 降低排煙總量

鍋爐煙氣的總量主要由提供助燃的空氣量決定，當(dāng)供給空氣過多時(shí)，多于的空氣會(huì)攜帶大量的熱量以煙氣的形式排放掉，即空氣過剩系數(shù)過高，排煙總量增加。因此在保證燃燒充分的情況下，可以適當(dāng)降低空氣過剩系數(shù)最大限度地降低排煙熱損失。

利用煙氣含氧分析儀可以實(shí)時(shí)監(jiān)測鍋爐空氣過剩系數(shù)，在保證燃燒良好的情況下，最大限度地降低鍋爐進(jìn)風(fēng)量，有效減少排煙總量，達(dá)到降損目的。

2.3 鍋爐清灰

從鍋爐爐膛出來的煙氣溫度較高，因此常常在鍋爐煙道出口增加對(duì)流段進(jìn)行換熱，充分利用煙氣余熱，加熱來水，這是鍋爐節(jié)能的一個(gè)重要措施。但是對(duì)流段及輻射段爐管長期受到煙氣的沖刷，煙氣中的雜質(zhì)、灰塵等會(huì)附著在對(duì)流段的管壁上，使得換熱器的傳熱效率降低，煙氣預(yù)熱利用率較低，從而導(dǎo)致爐尾的排煙溫度升高。因此，對(duì)鍋爐對(duì)流段及爐管進(jìn)行清灰，可以提高煙氣的熱交換能力，達(dá)到降低煙溫的目的。通?？梢岳脡嚎s空氣和噴砂的方式進(jìn)行清灰，增強(qiáng)爐管熱交換能力。

2.4 鍋爐酸洗

有時(shí)鍋爐在吹灰后煙溫降低并不明顯，并且鍋爐前后差壓較大，基本可判斷為爐管結(jié)垢，這種情況同樣影響鍋爐的換熱效率。對(duì)于爐管結(jié)垢，通常采取化學(xué)清洗的方式進(jìn)行除垢，可選用HCl、HF混配酸與Lan-826緩蝕劑溶液進(jìn)行清洗。清洗后，爐管內(nèi)壁上的鹽垢被去除，傳熱效率增大，煙溫進(jìn)一步降低。

3 降低輸汽管路散熱損失

造成管線熱損失的主要原因在于：局部管線未保溫和保溫材料選用不當(dāng)。要提高注汽管線的保溫效果，就要重點(diǎn)做好管道保溫材料的優(yōu)選、保溫層結(jié)構(gòu)的優(yōu)化兩方面工作。

在生產(chǎn)現(xiàn)場實(shí)踐中，長期投用的注汽管線保溫層老化，保溫效果較差，通過對(duì)注汽管道除銹—噴涂底漆—安裝涂料模塊—涂覆勾縫等技術(shù)保溫處理后，注汽管道直管段的表面溫度由原來的58℃降低至36℃，保溫效果較好。

4 綜合應(yīng)用效果及結(jié)論

通過降低對(duì)流段入口水溫、降低空氣過剩系數(shù)、采用鍋爐清灰及爐管酸洗技術(shù)，提高了鍋爐熱效率；給輸汽管路投用新型保溫材料減少了輸汽管路的散熱損失，從整體上提升了稠油熱采地面工藝系統(tǒng)的熱效率，減少了燃料消耗，提升了注汽質(zhì)量，同時(shí)減少了鍋爐尾氣排放，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，具有現(xiàn)實(shí)意義。

［1］武占.油田注汽鍋爐［M］.上海：上海交通大學(xué)出版社，2008.

［2］丁萬成，等.降低稠油注汽系統(tǒng)能耗技術(shù)研究［J］.特種油氣藏，2005年04期.

［3］孫素鳳.稠油開采注汽管道保溫層的優(yōu)化［J］.油氣儲(chǔ)運(yùn)，2011年07期.