油田注汽锅炉的能耗研究

黄平 舒正栋 曹生玉 董全忠(新疆油田公司采油一厂第一供汽联合站， 新疆 克拉玛依 834000)

油田注汽锅炉的能耗研究

黄平 舒正栋 曹生玉 董全忠(新疆油田公司采油一厂第一供汽联合站， 新疆 克拉玛依 834000)

油田注汽锅炉在稠油开采过程中是一个高耗能的设备，通过对锅炉生产运行过程中蒸发量、干度、天然气耗量和单耗的测试、分析、研究，得到在满足蒸汽生产要求的情况下锅炉的能耗规律，从而对锅炉生产参数的调控达到蒸汽生产的节能效果。

油田注汽锅炉；蒸发量；干度；天然气耗量；单耗；节能

在我国，稠油资源的储量约占我国石油总储量的70%，稠油的高效开采和有效利用正逐渐成为油田采油的研究重点。注汽锅炉是油田热力开采稠油最重要的设备之一，也是油田主要的耗能设备之一，其能耗约占油田热力采油系统总能耗的70%。因此，针对油田注汽锅炉的能耗研究，特别是关于在满足蒸汽生产要求的前提下注汽锅炉蒸发量和天然气用量调配的研究，可合理优化油田注汽锅炉实际运行工作参数，对降低油田热力采油系统能耗具有重要意义。

油田注汽锅炉的能耗情况一般用单耗(单位锅炉给水量所消耗的天然气量)这个指标来衡量，在满足注汽干度和压力的情况之下，单耗越小表示越节能。通常降低排烟温度、配比最佳的过量空气系数等措施来提高油田注汽锅炉的热效率，也研究出从油田注汽锅炉热效率主要是受锅炉蒸发量、蒸汽压力和蒸汽干度影响，而对锅炉的实际生产做相应的指导。但是每一台注汽锅炉实际运行时，蒸发量、蒸汽压力和蒸汽干度等参数对锅炉的耗能情况影响又各有不同。针对单台油田注汽锅炉实际运行过程中蒸发量、蒸汽干度和蒸汽压力对锅炉耗能的影响研究,找到一个“黄金点”或者是“黄金区间”，使在满足注汽要求的情况下又节省天然气的耗量。油田实际的蒸汽生产过程中蒸汽压力不仅是受运行参数的影响，也同样受所在油层区块的地层压力和注汽管网压力影响，通过调整锅炉的蒸发量和蒸汽干度可以达到稠油生产所需的注汽压力。因此，本文研究在运行过程中的蒸发量和蒸汽干度对天然气耗量的影响情况。

1 测量、研究方法

由于每一台注汽锅炉的燃烧和传热状况都有所不同，研究单台锅炉的运行时蒸发量、蒸汽干度和天然气耗量之间的关系，找出其“黄金点”，对单台锅炉在生产过程中降低能耗具有非常重要的指导意义。我们所选取的注汽锅炉为第一供汽联合站四二区二号站3#炉，根据其锅炉运行状况，调节锅炉的蒸发量从19.5t/h到21.5t/h，满足干度要求从75%到80%之间，测量该锅炉的天然气耗量。

2 不同蒸汽干度对天然气耗量的影响

以锅炉蒸发量为不变量，蒸汽的干度为自变量，分别测出在不同蒸发量的情况下，干度从75%到80%这6个点所对应的天然气的耗量。定义一个产出投入比为蒸汽热焓值与所用天然气的热量的比值，产出投入比的大小可以反映锅炉热效率高低。研究发现：

(1)当蒸发量为21.5t/h时，随着蒸汽干度的升高，天气燃气的耗量在不断 的上升，但是天然气增加的幅度是不同的，干度从76%升高到77%时天然气的耗量增加的幅度最大，产出投入比随干度的变化也呈现一个下降的趋势，在干度76%时下降的幅度最大。因此可以认为在满足干度要求的情况下，干度为76%这个点为生产过程中的“黄金点”，而干度为75%到76%之间为“黄金区间”。

(2)当蒸发量为19.5t/h，20t/h，21t/h，20.5t/h时，随着蒸汽干度的升高，天然气耗量都相应的增大，当干度从75%升高到76%时，天然气耗量增大的幅度相对平缓，但干度从76%升高到77%过程中，天然气耗量增大的幅度最大。不同的蒸发量时，产出投入比也随干度呈现相同的变化规律。因此，可以找到在注汽锅炉实际生产中的“黄金点”为76%，“黄金区间”为75%到76%，调节锅炉的干度在黄金区间内可以在满足蒸汽生产干度的同时降低天然气的耗量，达到节能的效果。

3 不同蒸发量对单耗的影响

以生产的蒸汽干度为不变量，锅炉的蒸发量为自变量，分别测出在不同蒸发量的情况下的天然气耗量，从而得出蒸发量与单耗之间的关系。

(1)当干度为75%时，研究蒸发量和单耗的关系，得出锅炉的蒸发量越大，天然气耗量越大，但锅炉的单耗越小。从而可以得出蒸发量越大，水在锅炉中流动时吸热效率越好，即锅炉的热效率越高。

(2)同时，分别研究了干度为76%、77%、78%、79%、80%时蒸发量和单耗的关系，研究发现，随蒸发量的增加，燃气单耗呈现单调下降趋势，但同干度情况下单耗随水量的变化速率在水量变化区间上存在大小差异。将75%-80%干度情况下所有单耗随水量变化速率进行统计分析发现，各干度状态下蒸发量在20.5T/h-21T/h区间时单耗下降速率明显增大，在75%到80%所有干度范围内，单耗下降速率在水量20.5T/h-21T/h区间内的值为其它区间的两倍甚至更多，单耗下降速率的大小在一定程度上能够体现锅炉热效率的提升程度，即单耗下降速率越快，锅炉热效率提升效果越明显。因此可以得出，在蒸发量在20.5T/h-21T/h区间内时，锅炉热效率提升明显，相较于其它蒸发量区间较优。

4 结语

在蒸发量一定的情况下，干度在76%到77%之间天然气耗量增加幅度最大，产出投入比随干度的增大呈现减小的趋势，同样在76%到77%之间减小的幅度最大，在实际生产中将蒸汽干度控制在75%到76%之间的“黄金区间”内，可以达到节能的效果；对于不同的干度，单耗随蒸发量的增大而降低，蒸发量在20.5T/h-21T/h区间，单耗下降速率最快，锅炉热效率提升效果最明显。

[1]董珊珊,王为民,等.油田注汽锅炉蒸汽参数的热力分析[J].当代化工，2014,43(11):2339-2345.

[2]方元.稠油热采注汽锅炉节能降耗技术[J].油气田地面工程，2008,27(3):68-69.