激波吹灰系统在注汽锅炉上的应用

2014-01-25关天势曾岩

石油石化节能 2014年7期

关天势曾岩

（1.辽河油田公司质量节能管理部；2.辽河油田公司浅海石油开发公司）

辽河油田以开采稠油为主，在稠油开采作业中，地下油层的稠油软化所需要的高温高压蒸汽来源于热采注汽锅炉。然而热采注汽锅炉对流段积灰是个普遍存在且亟待解决的问题，因为锅炉对流段积灰严重，不仅会降低锅炉热效率、浪费燃料，而且会引起设备腐蚀，发生爆管现象等，甚至会发生安全事故[1]。因此清灰技术在这方面的重要性举足轻重。

1 清灰技术现状

辽河油田热采注汽锅炉对流段主要采用干冰清灰技术。干冰清洗系统首先将液态二氧化碳制作成一定规格的干冰颗粒或干冰方块，然后高密度干冰颗粒或细粉随着压缩空气冲击到被清洗物体表面，产生“冲击力”、“微爆炸”和“龟裂”三个方面的作用，清除污垢，锅炉清灰非常彻底[2]。但是干冰清灰也同样存在很多问题。

1）锅炉连续运行周期短。根据统计注汽锅炉干冰清灰周期为20 d，而且每次清灰需要停炉数小时。

2）影响注汽时率。当热采注汽锅炉在未完成某一口井的注汽量时，其排烟温度过高，就必须停炉进行一次干冰清灰，从而会降低注汽时率。

3）浪费燃料。随着锅炉的连续运行，锅炉的烟温不断升高。烟温越高，注汽锅炉的热损失越高。不能及时将烟温控制到最低温度，就会大大浪费燃料。

4）清灰费用高。每次的干冰清灰费用近万元，这无疑增加了注汽成本。

综上所述，需要研究新的清灰技术来弥补干冰清灰技术的不足。

2 激波吹灰技术原理

2.1 工艺流程

激波自动清灰装置主要由空气压缩机、截止阀、分配系统、减压过滤器、汇流排、电磁阀、激波发生器、激波发生器喷口和微电脑自动控制系统组成，见图1。

图1 激波清灰技术工艺流程

2.2 技术原理

激波发生器罐体内的高压气体瞬间释放，产生猛烈的膨胀，经过冲击管的调制，可在喷口产生强劲的冲击激波，同时伴随产生的声能、高速气体的冲击动能、气流的清洗效应，共同作用在受热面的积灰层上，有效清除受热面上的积灰[3]。

1）高速气体的冲击动能、气流的吹扫效应，使依附在受热面表面的积灰、结焦因受气流机械外力作用直接脱离。

2）空气激波的“弱爆”效应，产生的高能脉冲，对积灰产生一种先压后拉的作用，使积灰破裂。

3）同时伴随产生的较强劲的喷口声波，产生振动、扰动和波动效应，通过入射、折射、反射导入积灰内部使积灰、结焦产生疲劳断裂和破碎倾向。

2.3 技术特点

吹灰效果突出，可以随时随地连续清灰，使锅炉一直保持高效率运行状态；提高了注汽锅炉的热效率、降低了锅炉燃料单耗，从而达到了节能降耗的目的；同时减少了停炉吹灰次数，节省了大量人力物力；对人体无害，无噪声污染和烟尘污染；维修简单，无需停炉，操作运行与维护费用低廉，优化的设计使任何维护、维修均可在几十分钟内完成；系统运行能耗很小，操作简单，微电脑自动控制，使其操作的可靠性和自动化程度均得到了极大提高；整体炉外安装，无易损件；设备可靠性高，故障率低，安全性高。不会给设备带来腐蚀，对换热面不构成损伤，对锅炉工况没有任何影响。

3 现场实施情况及效果分析

3.1 现场应用实施情况

在辽河油田7台注汽锅炉应用了激波清灰技术，具体情况见表1。

表1 激波清灰技术实施情况汇总

3.2 效果分析

3.2.1 延长清灰周期

分别对7台锅炉实施自控清灰技术，实施干冰清灰平均周期为20天，实施后平均周期为60天，应用自控清灰技术后的清灰频次是应用前干冰清灰频次的1/3。

3.2.2 降低平均烟气温度

分别对7台锅炉实施自控清灰技术前后，统计了平均烟气温度，应用自控清灰技术后的锅炉平均烟气温度比应用前降低了15℃左右，进而提高热注锅炉热效率1%左右。

3.2.3 节约清灰费用

7台锅炉投入费用150万元。实施后锅炉累计运行时间为4153天。实施后清灰周期、实施前干冰清灰周期分别为60天、20天。干冰清灰费用为9700元/次，因此节约干冰清灰费用=[4153/（60-20） ]×9700=100.7×104元。

由于排烟温度每降低12～15℃，排烟热损失减少1%，所以其平均排烟热损失至少减少（15/15）×1%=1%；又因为蒸汽的热量大约有40%是从对流段吸收的，所以总的热损失会减少40%×1%=0.4%。即活动后锅炉总的平均热损失比标准上限减少了0.4%，即节约燃料百分率为0.4%。锅炉燃油单耗为62 kg/t，燃油单价约0.3万元/t。因此节约燃料费用=[（62×891 055×0.4%）/1000]×0.3=66.3万元。所以产出费用=100.7+66.3=167万元。经济效益=产出-投入=167-150=17万元

从以上可以看出，7台锅炉自控清灰技术改造后，除回收了投入的费用150万元，另外还获得了17万元的经济效益。

虽然目前看经济效益有限，但是投入的成本已经收回，按照项目实施后近三年来的产出推算，今后每年将获得经济效益五十余万元，实施激波清灰技术后锅炉运行情况见表2。