LTJ5100TQ6型蒸汽清蜡车技术改造

2013-07-08杨成任苏朝牛文录景莉牛燕张亚丽钟敏

石油矿场机械 2013年6期

杨成，任苏朝，牛文录，景莉，牛燕，张亚丽，钟敏

（1.中国石油天然气股份有限公司青海油田分公司，甘肃敦煌 736202；2.甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司，兰州 730070）①

青海油田使用的LTJ5100TQ6型蒸汽清蜡车是兰州通用机器厂于2007年生产的，主要由供油系统、供风系统、供水系统、锅炉组成［1］。该车由锅炉生产出高温、高压蒸汽进行洗井作业。锅炉是以柴油为燃料，作业成本高，排放的烟气中含有大量有害气体，对环境造成污染。本文提出了以天然气为燃料的技术改造方案，满足了生产要求，并大幅减少了污染物的排放量，经济效益和社会效益显著。

1 存在问题

LTJ5100TQ6型蒸汽清蜡车是以柴油为燃料，燃油和空气的混合比与理论计算所得的值相差很多，从而造成燃油消耗量偏高、燃烧不充分、冒黑烟的现象。由于燃烧成本较高（平均每台燃油蒸汽车的燃料消耗量为18L／h），直接影响了油田的经济效益。另外，燃烧排放的HC、SO2、CO2、NOx、固体颗粒物等污染物是造成大气污染的主要组成部分，不满足环保要求。因此，有必要对LTJ5100TQ6型蒸汽清蜡车的锅炉燃烧系统进行技术改造。

2 技术改造方案

以天然气为燃料对LTJ5100TQ6型对蒸汽清蜡车进行技术改造，应遵循安全、适用、节能、环保的原则［2－3］，不能以牺牲设备性能、损害使用需求为代价。在保持原车技术参数不变，不改变原车主传动路线和主要部件的布置方式和位置的前提下，重点解决燃烧器和天然气气源的问题，以最小的投资来换取最大的效益。技术改造后的整车布置方案如图1，型号定为LTJ5100TQ6－Ⅰ。

图1 LTJ5100TQ6－Ⅰ型蒸汽清蜡车整车布置方案（改造后）

2.1 天然气供给系统

1）加装储气瓶在车的后部加装天然气钢瓶14只，用于储存锅炉燃烧所需的天然气，所有天然气钢瓶都经过了火烧、爆炸、坠落、枪击等特殊项目检验合格，并符合GBl7258—1998《汽车用压缩天然气钢瓶标准》，以适应油田野外工作的需要。每只气瓶容积80L，总容积1120L，每只气瓶可充装20 MPa天然气16m3，14只气瓶可装天然气约220m3。

2）更换锅炉的燃烧器拆除原车锅炉的燃油燃烧系统及燃油供给系统。在不改变原锅炉车本体结构的基础上，在原车燃油燃烧器的位置安装新设计的天然气燃烧器。该燃烧器端部应装有火焰探测离子棒、点火电极、天然气喷嘴等，后端装有减压阀、电磁阀、过滤器等。天然气供给流程如图2所示。

图2 天然气供给系统流程

2.2 控制系统

1）逆变器在水箱侧上方安装1台逆变电源控制箱，利用原车24V 电瓶提供控制系统及点火所需的电能，从而省去了设备所必须的发电机组，既达到了控制要求，又实现了设备使用安全及节能的目的。

2）计算机控制系统采用炎龙热能车载锅炉计算机控制系统。控制柜具有手动和自动2种运行方式，对锅炉的排出压力、温度进行实时监测。然后，根据温度值可进行燃烧器大、小火自动转化控制，并能自动开启、停止燃烧器。控制柜还具有超压、超温报警功能，并及时停止供气。压力值和温度值也可通过控制柜自行设定后自动控制，确保设备安全运行。

3）排出管路更换原蒸汽车上的蒸汽排出管路，排出管路由液包、蒸汽阀组、硬管路、蒸汽软管、快速接头等组成。液包上装有安全阀，当排出压力超过最大压力时安全阀开启。液包上还装有温度传感器，把信号传给电脑控制系统。

2.3 供风系统

LTJ5100TQ6型蒸汽清蜡车的供风量较大，且不需要对供风量进行精确控制。如果采用原车的供风系统则可能造成锅炉点火困难，甚至影响燃烧器的燃烧性能。为了使天然气燃烧器能够具备充分合理的燃烧条件，在原蒸汽车供风系统风道上方便操作的位置安装风量控制阀，有效控制供风量，使天然气和空气成比例供给，以保证燃料燃烧充分。

2.4 其他

对蒸汽清蜡车燃料系统进行改造以后，车辆外观基本保持不变，不影响车辆正常的运行，符合国家安全生产要求，还能够减轻操作人员的工作强度且维修方便。此外，在车棚内除减压系统自带的气体报警系统外，还安装一套可燃气体报警器，以防止燃气泄露，保证设备运行安全。

3 经济效益分析

青海油田于2011－07完成了LTJ5100TQ6型蒸汽清蜡车的技术改造，并在作业区域内进行清洗油管作业，效果良好。经现场测算，对于相同的工作量（平均每口井的油管约为150根），使用LTJ5100TQ6型蒸汽清蜡车，每天平均需要工作6h；使用改造后的LTJ5100TQ6－Ⅰ蒸汽清蜡车，每天平均需要工作3h。因此，改造后蒸汽清蜡车的工作效率是原车的2倍。现场测试数据如表1～2所示。

表1 蒸气清蜡车现场测试数据对比

表2 蒸气清蜡车经济性对比

由以上数据可得，蒸汽车使用天然气作为锅炉燃料，可以减少施工时间，工作效率提高1倍，每年可降低生产成本约￥13万元。改装1台设备的费用约为￥25万元，2a就可收回改造成本。

4 环境效益分析［3］

据统计，燃料燃烧造成的污染占大气污染的30%～60%，其中主要有害成分是一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化合物（NOx）等。天然气作为一种清洁能源，具有热值高、效率高、污染小、燃烧完全等特点，CO、NOx和PM的排放量均低于燃油，排气污染明显降低。据有关资料显示，使用天然气作为燃料与燃油作燃料相比可以减少排放量：90%CO、90%SO2、72%HC、39%NOx、24%CO2、无粉尘排放，对环境保护有显著作用。因此，LTJ5100TQ6－Ⅰ型蒸汽清蜡车采用天然气作为燃料后，对保护环境具有重要意义。