湿蒸汽发生器注汽效率分析及提高措施

贾志辰

摘要：石油勘探的过程中不断有稠油出现，稠油的开发不同于其他原油，因其粘度大的特性不能使用常规的开采方法和机械进行剥离，设计人员研发了湿蒸汽发生器专门用于采集稠油。本文客观分析和研究了湿蒸汽发生器在工作时产生热量损失的各种因素，并提出了降低热量损失提高注气效率的有效措施。

关键词：湿蒸汽发生器  发生器  注气效率

1 概述

湿蒸汽发生器的主要燃料是天然气和原油，将燃烧后产生的高温高压湿饱和蒸汽注入具有稠油的油井，可以大幅度提高油井稠油的采收率。目前，辽河油田、胜利油田、新疆克拉玛依油田等均使用了蒸汽发生器，共计百余台。一般湿蒸汽发生器的注气锅炉设计效率为80%，但经过多年使用长时间运行，设备老化现象较为严重，湿蒸汽发生器的热能损失逐渐增加，实际稠油开采中的工作效率仅为70%左右。因此，消除不良因素提高注气锅炉热效率，是油田稠油开采的重要节能措施。

2 影响湿蒸汽发生器注气效率的因素

湿蒸汽发生器在运行过程中如果有大量的热量损失，则必然大大减少注气效率，分析并治理发生器的热量损失是保证注气效率的最为直接和行之有效的方法。

2.1不完全燃烧造成的热量损失。湿蒸汽发生器长时间工作后，燃烧留下的灰烬是不会发热的，并且在换热管上会有留存，导致与燃烧点隔离，降低换热管工作效率。经统计，换热管上粘结的灰烬可降低发生器锅炉0.3%的换热效率。湿蒸汽发生器都要经长时间运行的，都会有不同程度的粘结灰烬。因此，定期清除灰烬是提高锅炉热效率的有效措施。

2.2 雾化效果不好造成的热量损失。湿蒸汽发生器的雾化效果不好，可以直接产生大量的碳黑，吸附于湿蒸汽发生器的受热面，碳黑导热性能差，严重阻碍热量传递。导致出现碳黑的因素有：燃油高速流动时产生的紊流脉动;高速旋转下的离心力作用;雾化口前后油压急剧下降时产生的局部汽化，产生细小油珠;助燃气高速冲击形成小油珠等等，都可以造成发生器的雾化效果不好，产生碳黑。

2.3 外壳散热造成的热量损失。发生器工作时，锅炉本体温度自然会高于周围空气的温度，形成热量损失。因此此种热量流失的多少取决于发生器锅炉的保温性能、密封性、环境温度等。一般发生器锅炉外壳会比环境温度高20℃-30℃，一旦出现温差过高的情况，则说明锅炉外壳的保温功能出现了问题。

2.4 烟气温度造成的热量损失。在烟气与水管线对流换热后，烟气从烟囱排走，烟气的换热效率高低是决定发生器注气效率的关键因素，其占燃烧放出热量的6%-12%。如果烟气未充分换热，那么会将大量燃烧的热量直接排走，据专门的数据统计，排烟温度每增高12℃-18℃，热量损失会增加1%。

2.5 烟气纯度造成的热量损失。烟气中空气的含量是决定热量损失的一个因素，发生器锅炉中过剩的空气越多，锅炉注气效率就越低。一般烟气含氧量每提高1%，热效率就会降低0.6%-0.8%。因此，应该尽量降低锅炉内的烟气含氧量。

2.6 其他原因造成的热量损失。主要包括冷却损失和泄露损失。冷却损失主要是干度取样造成的，干度取样水经过冷却器后，冷却水温度升高，由此造成热量损失。另外，湿蒸汽发生器本身具有很多密封点，一旦有泄露都会造成热量损失，其中最大的泄露来自于放空阀，严重时，每天可带来大量的蒸汽泄露。还有其他一些不同程度的热量损失。

3 提高湿蒸汽发生器注气效率的有效措施

①及时有效的吹灰。针对湿蒸汽发生器流段的积灰，及时用水冲掉，减少热量损失。对于无法用水冲洗的辐射段管线，国DAEEL公司在湿蒸汽发生器内加装不停炉吹灰器，每天都吹一次，大大降低灰烬隔离造成的热量损失。近几年我国多数企业引进了微爆吹灰器，利用乙炔和空气在流道内微爆炸产生的振动，松动灰烬粘结，再由高温烟气带出流道。②控制油压，提升雾化效果。针对发生器雾化效果不佳的情况，可采用控制油压、雾化压的办法来解决。经过反复试验发现：当油压保持在0.9-1.1MPa，雾化压保持在0.45-0.55MPa范围内时，发生器的雾化效果最佳，燃烧充分，基本不产生碳黑。③发生器保温控制。保温系统故障时，发生器停炉时立即修补，减少热量损失。目前多家企业都采用了热量回炉反射的新技术，在湿蒸汽发生器的锅炉耐火层表面涂抹高温辐射涂料，一般为高温红外辐射涂料，当温度升高的时候，这种涂料可以将映射到耐火层的热量中，辐射率由原来的0.45提高到0.94，映射回的热量辐射率提高1倍，大部分热量都被反射到炉管上，而并非通过炉壁散到空气中。经测试数据表明，发生器内引用该涂料后，大大提高节能效果，提升热效率的2%以上。④烟气余热回收。由烟气带走的热量是巨大的，回收烟气余热是提高湿蒸汽发生器注气效率的主要工作内容。加装余热回收装置，改装热管换热器，提高换热器使用寿命。利用热管换热器可使烟气温度下降40℃-70℃，大大降低烟气温度过高带来的热量损失。⑤监控烟气含氧量。控制烟气含氧量可使锅炉内烟气达到充分燃烧的状态，目前可控制在1%-3%，燃烧率大大提高。通过实时监测数据调整进风量，使空气系统保持在合理范围内，一般将系数控制在1.2左右，降低不完全燃烧。

4 结束语

通过上述各种措施的应用，可有效降低热损失，一般可顺利将湿蒸汽发生器的注气效率提升到82%以上，这对油田开采企业来说是一项重大的经济效益和成果，也是节能降耗工作的重要组成部分。

参考文献：

[1]顾强，李建军，孙爱霞.提高湿蒸汽发生器燃油热效率[J].中外能源，2012（04）.

[2]叶明，党巍，沈鑫.基于风险的检验在油田湿蒸汽发生器的应用浅谈[J].电科技展望，2013（04）.

[3]聂惟国，李仁多，李洪林，梅振红.稠油热采过热蒸汽发生器[J].石油机械，2010（03）.