油田注汽锅炉空气预热节能技术应用

2014-03-24韩国彤戚元久杨现立

中国设备工程 2014年3期

关键词：热效率热管重力

韩国彤，戚元久，杨现立

（新疆油田公司新港作业分公司，新疆克拉玛依 834000）

油田注汽锅炉空气预热节能技术应用

韩国彤，戚元久，杨现立

（新疆油田公司新港作业分公司，新疆克拉玛依 834000）

应用空气预热节能技术，在油田锅炉安装空气预热装置后，改善了燃烧效率，使燃料不完全燃烧热损失降低，提升了油田注汽锅炉节能降耗的效果。

油田注汽锅炉；空气预热；热效率；节能降耗

一、引言

克拉玛依油田九1～九5区主要的开发技术手段为高温、高干度蒸汽吞吐和蒸汽驱。油田直流注汽锅炉为稠油油藏开发的关键设备。锅炉热效率为85%；锅炉外排烟气温度热损失、锅炉本体散热损失以及燃料不完全燃烧损失占锅炉总热效率的15%，其中外排烟温损失占锅炉总热量损失的90%以上。开发区内拥有直流注汽锅炉54台，节能降耗挖潜空间巨大。2012年油田开展了直流注汽锅炉空气预热节能技术研究，应用空气预热节能装置回收外排烟温余热，用以加热入炉空气，提高锅炉燃烧效率，成功地将炉效提高了2.5%。

二、技术原理及参数

锅炉空气预热节能技术的核心为重力热管元件。重力热管由壳体、工质、端盖和翅片构成，是一种导热性能极佳的传热元件。重力热管的下端为蒸发段、中端为绝热段、上端为凝结段(图1)。

图1 热管结构示意图

重力热管开始工作时，首先热管的下端与管外高温流体接触，通过管壳迅速将热传递到管内工质，工质在蒸发段发生气化后上升至凝结段，在凝结段向低温流体放出气化潜热后凝结，并在重力作用下回流至蒸发段，完成一个循环。如此反复循环传热。传热总量

计算公式：

式中：Q—总热量，J；

K—总传热系数；

S—蒸发段的外表面积，m2；

△t—总温降，℃。

锅炉空气预热装置通过调整热管元件蒸发段和冷凝段外表扩张传热面的大小等手段来调节管壁温度，使其高于烟气露点或避开最大腐蚀区，这对于防止锅炉尾部的低温腐蚀、积堵灰效果较好，且烟气侧与空气侧之间用隔板通过密封环隔开，使之不漏风。锅炉空气预热装置技术参数见表1。

表1 空气预热装置技术参数

三、技术改造工艺

锅炉空气预热节能技术采用传统的重力热管元件，热管倾角15°，呈左右方式布置。空气预热器安装在直流注汽锅炉对流段上部，上接烟囱。锅炉燃烧生成的烟气经对流段横向吹扫空气预热器热管蒸发段，烟温下降后排入大气中。入炉空气首先经过空气预热装置加热，再送人炉内。考虑到冬、夏两季室内、室外空气温差加大，空气入口采取室内、室外两路入口方式进行设计和改造，且在两路空气入口安装自动调节阀。同时，在空气入口、风机入口、烟气出口处安装一体化温度变送器，使运行参数实现上位监控和触摸屏显示。为满足直流锅炉燃烧器风机进口风压要求，将北美燃烧器原37kW风机更换为45kW耐高温风机。空气预热装置工艺流程如图2所示。

四、应用效果

2012年在克拉玛依油田九1～九5区完成2台直流注汽锅炉空气预热节能技术的应用。锅炉的型号为SF-52.8-10.3-YQ，额定蒸发量为23t/h，额定工作压力为10.3MPa。这期间由西北节能检测中心对锅炉热效率开展持续跟踪对比测试。测试结果见表2。

表2 锅炉热效率测试对比表

由测试结果可知，油田直流注汽锅炉预热节能技术完成改造后，入炉空气温升达31.5℃，外排烟气温降达22.4℃，烟气余热利用率为21.4%，反平衡热效率为89.9%，锅炉热效率提高2.5%。

五、经济效益

油田直流注汽锅炉空气预热节能技术实施后，锅炉热效率提高2.5%。现以23t/h油田直流注汽锅炉燃烧天然气为例进行经济效益分析。根据η=Qg/BjQr，按锅炉实际负荷运行B=1 350m3/h，则η=87.4%，△B=△η/(η+△η)B。

△B=22.78m3/h，每天节约天然气相当于标煤数727kg。按天然气1.46元/m3，并考虑加装空气预热器后，燃烧器风机增加功率7.5kW，电价以0.44元/kW·h计算，油田直流注汽锅炉每天节约719元，年节约资金23.62万元。每台锅炉空气预热节能技术投资及安装总费用为49.8万元，资金回收期为2.1年。