油田注汽鍋爐熱效率的潛力分析與技術(shù)優(yōu)化探討

張宏偉 閆志群

【摘要】針對(duì)稠油產(chǎn)量和注汽仼務(wù)逐年增加，注汽鍋爐消耗燃?xì)鈹?shù)量巨大，為有效提高熱效率，進(jìn)一步降低注汽鍋爐燃?xì)鈬嵠麊魏?，通過(guò)熱效率潛力提升方案及實(shí)驗(yàn)，在對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)，進(jìn)一步優(yōu)化提升熱效率，形成了熱效率優(yōu)化提升技術(shù)并推廣應(yīng)用，取得了良好效果。在推廣應(yīng)用過(guò)程中，要做好相應(yīng)設(shè)備檢查維修工作和儀表校驗(yàn)工作，強(qiáng)化設(shè)備巡檢制，做到按時(shí)巡檢，并確定最佳加熱溫度、燃?xì)鈮毫挽F化壓力，以保證鍋爐高效運(yùn)行。

【關(guān)鍵詞】油田注汽鍋爐 ?熱效率 ?技術(shù)優(yōu)化

隨著稠油產(chǎn)量和注汽仼務(wù)的逐年增加，注汽鍋爐消耗燃?xì)鈹?shù)量巨大，某注汽單位為提高熱效率，降低注汽鍋爐燃?xì)鈬嵠麊魏?，我們要打破?xí)慣思維進(jìn)行潛力再認(rèn)識(shí)，對(duì)標(biāo)再分析，創(chuàng)新方法，通過(guò)開(kāi)展注汽鍋爐熱效率再提高的相關(guān)試驗(yàn)，并進(jìn)行分析總結(jié)、提高和推廣，以期取得良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

一、熱效率潛力提升方案及實(shí)驗(yàn)

試驗(yàn)的平臺(tái)是注汽鍋爐DCS系統(tǒng)“運(yùn)行數(shù)據(jù)”，主要設(shè)備為EMISSION ANALYZER500型微電腦自動(dòng)煙氣分析儀。為對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分析利用，創(chuàng)新性地借助了交互式可視化統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)軟件JMP軟件。該軟件以統(tǒng)計(jì)方法的實(shí)際應(yīng)用為導(dǎo)向，交互性、可視化能力強(qiáng)，適合此類研究分析。

以硬件平臺(tái)為基礎(chǔ)，以軟件分析和現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，制定了科學(xué)合理的優(yōu)化提升工作流程，對(duì)影響鍋爐熱效率的7個(gè)主要參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整

二、試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析及熱效率優(yōu)化提升

為摸清影響鍋爐熱效率的主要因素，做到有的放矢，我們開(kāi)展了系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析，在分析的基礎(chǔ)上不斷調(diào)整優(yōu)化。

我們使用JMP軟件對(duì)以上錄取的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和優(yōu)化，以期獲得最優(yōu)運(yùn)行參數(shù)和最高熱效率。

根據(jù)《鍋爐熱效率試驗(yàn)》表，以“對(duì)流段入口溫度”等各個(gè)因素作為因子，以“鍋爐熱效率”作為輸出進(jìn)行線性及多項(xiàng)式擬合。

根據(jù)擬合曲線和生產(chǎn)實(shí)際，結(jié)合理論分析，可得出以下結(jié)論：

（1）對(duì)流段入口溫度基本上是個(gè)獨(dú)立參數(shù)，確定了優(yōu)化數(shù)值后，對(duì)其他參數(shù)基本沒(méi)有影響。按照注汽鍋爐技術(shù)規(guī)范要求，為防止對(duì)流段溫度低于煙氣的露點(diǎn)（90℃）而產(chǎn)生低溫腐蝕，根據(jù)以上擬合曲線，將流段入口溫度控制在90℃，鍋爐熱效率最高，而不會(huì)影響其他參數(shù)的調(diào)整和優(yōu)化。

（2）煙氣含氧必須嚴(yán)格控制。為保證燃料充分燃燒，過(guò)?？諝庀禂?shù)一般為11～1.2之間，可以根據(jù)煙氣中O2和CO2含量以及根據(jù)熱平衡方程計(jì)算得到。由于活動(dòng)鍋爐所用燃?xì)庥唾|(zhì)、油品等常有波動(dòng)，實(shí)踐證明過(guò)?？諝庀禂?shù)低于1.15時(shí)，燃燒情況、排煙溫度等并不在最佳點(diǎn)，對(duì)活動(dòng)鍋爐取1.15～1.2間為宜。

（3）在其他運(yùn)行參數(shù)相對(duì)不變的情況下，鍋爐蒸發(fā)量越高，越接近鍋爐額定蒸發(fā)量，其熱效率越高。在保證注汽質(zhì)量和可控注汽壓力范圍內(nèi)，盡量提高注汽速度。

（4）熱效率最高點(diǎn)為燃?xì)鉁囟?7℃左右;燃?xì)鉁囟瘸^(guò)100℃時(shí)熱效率有上升趨勢(shì)。考慮到某油田原油特性及泵輸效率、燃?xì)忪F化效果、燃?xì)饧訜嵝实染C合因素，燃?xì)鉁囟炔豢赡軣o(wú)限制的增加，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及對(duì)燃燒的影響取經(jīng)驗(yàn)值85～90℃。

（5）只考慮燃?xì)鈮毫Φ那闆r下，在0.4～0.44MPa范圍內(nèi)，燃?xì)鈮毫υ降?，鍋爐熱效率越高;0.44～0.5MPa范圍內(nèi)，燃?xì)鈮毫υ礁?，鍋爐熱效率越高。釆用介質(zhì)霧化式噴燃器的注汽鍋爐，要保證良好的霧化效果，燃?xì)鈮毫Ρ仨氝m當(dāng)提高，一般控制在048MPa左右。

三、熱效率優(yōu)化提升技術(shù)的推廣應(yīng)用

（一）優(yōu)化方案

注汽鍋爐參數(shù)調(diào)整和優(yōu)化是個(gè)互相影響、相互制約的過(guò)程，根據(jù)以上分析，確定優(yōu)化流程如下

鍋爐運(yùn)行期間，在注汽井壓力允許和施工方案設(shè)計(jì)要求下，應(yīng)盡可能提高鍋爐排量。

對(duì)流段入口水溫在煙氣露點(diǎn)（90℃）左右，為保證不發(fā)生對(duì)流段低溫腐蝕，控制在煙氣露點(diǎn)溫度以上5℃～10℃，即95℃～100℃。

油溫應(yīng)保持在85-90℃，燃?xì)鈮毫?yīng)保持在0.48MPa左右，霧化壓力與燃?xì)鈮毫Σ钪祽?yīng)在0.01-0.015MPa間。

煙氣含氧量應(yīng)保持在3-3.5%，應(yīng)同時(shí)觀察火焰形狀、顏色和排煙溫度變化確定。

（二）推廣應(yīng)用

按以上分析和流程，對(duì)測(cè)試的注汽鍋爐，用正平衡法進(jìn)行了計(jì)算，用反平衡進(jìn)行校核，熱效率均有不同程度的提高。

（三）推廣應(yīng)用鞏固措施

為進(jìn)一步保證推廣應(yīng)用效果，持續(xù)提高注汽鍋爐熱效率，制定了以下鞏固措施：

做好相應(yīng)設(shè)備檢查維修工作和儀表校驗(yàn)工作，確保設(shè)備靈敏可靠，儀表準(zhǔn)確無(wú)誤;強(qiáng)化設(shè)備巡檢制，做到按時(shí)巡檢，調(diào)整及時(shí)，記錄無(wú)誤。將優(yōu)化提升方案固化、標(biāo)準(zhǔn)化，制定了《注汽鍋爐熱效率提升推薦做法》。當(dāng)更換燃?xì)鈺r(shí)，及時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)和分析，確定最佳加熱溫度、燃?xì)鈮毫挽F化壓力，以保證鍋爐高效運(yùn)行。

四、結(jié)束語(yǔ)

結(jié)合稠油產(chǎn)量和注汽仼務(wù)逐年增加、注汽鍋爐消耗燃?xì)鈹?shù)量巨大這一實(shí)際，通過(guò)熱效率潛力提升方案及實(shí)驗(yàn)，在對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)，進(jìn)一步優(yōu)化提升熱效率，形成了熱效率優(yōu)化提升技術(shù)并推廣應(yīng)用，取得了良好效果。在今后的推廣應(yīng)用過(guò)程中，要做好相應(yīng)設(shè)備檢查維修工作和儀表校驗(yàn)工作，強(qiáng)化設(shè)備巡檢制，做到按時(shí)巡檢，并確定最佳加熱溫度、燃?xì)鈮毫挽F化壓力，以保證鍋爐高效運(yùn)行。

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