油田注汽锅炉能耗分析及节能降耗措施分析

郭崇华

摘 要：石油资源是工业发展及社会经济的重要血液，随着我国经济的快速发展我国对于石油的需求量也在逐年的增加，在我国的油气资源分布中，稠油井是其中分布较多也是开采难度较大的一种，在稠油的开采过程中需要使用注汽锅炉来向井下注入高温蒸汽来使得稠油的流动性增加，是一种在稠油井开采过程中使用较多的一种重要的设备。注汽锅炉同时也是一种能耗较高的设备其主要使用原油或是天然气作为加热的主要燃料，燃烧效率不高且由于其他一些原因导致注汽锅炉的能耗极大，为提高石油的开采效率需要在做好对于注汽锅炉能耗分析的基础上采取相应的措施来降低注汽锅炉的能耗从而提高油田的经济效益。

关键词：注汽锅炉；稠油；节能

中图分类号：TE357 文献标识码：A

稠油井是一种在我国广为分布的油井种类，现今对于稠油井的开采多采用的是注入高温蒸汽来增加稠油流动性的方式.对于稠油井的的注汽系统主要由注汽站和注汽管等两个主要的部分所组成，其中，注汽锅炉属于注汽站中的重要的设备，其是高温蒸汽的发生设备，做好油田注汽锅炉的节能降耗对于提高油田的经济效益有着极为重要的意义.本文将在分析油田注汽锅炉热损原因的基础上对如何降低油田注汽锅炉的热损进行分析阐述.

1.影响油田注汽锅炉热损因素分析

在油田注汽锅炉的工作过程中造成其热损较大的原因较为复杂，在油田注汽稠油开采的过程中，整个油田注汽锅炉的热循环如下：燃油（天然气）燃烧所产生的热量输入到油田注汽锅炉中其中一部分被利用用于实现对于水的加热而量一部分加热热量则随着热烟损失掉了，其中，在能耗中，燃烧不完全的天然气或是油渣等都会造成油田注汽锅炉的燃烧效率较低能耗升高。以天然气燃烧对于油田注汽锅炉进行加热为例，燃烧不完全所造成的损失可以忽略，散热损失则与油田注汽锅炉的结构合理性和油田注汽锅炉的保温材料有着密切的联系，通常来说，油田注汽锅炉由于散热所造成的损失占到整个热能量的6%±2%的区间范围内，因此，对于使用天然气作为主要燃烧能源的油田注汽锅炉来说，做好油田注汽锅炉的能耗控制关键是要做好对于油田注汽锅炉燃烧加热过程中的排烟热能的损失的控制。通过研究表明，在烟气排放损失的过程中排烟量和排烟温度以其中两大主要影响因素，两者都与油田注汽锅炉的排烟热损失呈正比关系，因此，为做好对于油田注汽锅炉的能耗控制关键是要做好对于天然气燃烧排气量和排烟温度的控制。而在使用燃油作为油田注汽锅炉的燃烧热能时除了排烟热损失外，燃油的燃烧不完全也是影响油田注汽锅炉能耗的重要因素之一，因此对于燃油油田注汽锅炉需要做好对于排烟热能可燃烧效率的控制，以此来提高油田注汽锅炉的工作效率，降低能耗，提高企业的经济效益。

此外，在油田注汽锅炉的工作过程中，油田注汽锅炉和热力管线外壁由于热蒸汽的原因使得热力管线外壁的温度总是要高于周边空气的温度，从而使得一部分热能散热损失于空气中，油田注汽锅炉的散热损失与油田注汽锅炉散热的表面积、表面温度以及空气温度和油田注汽锅炉的保温层结构有着密切的联系，上述影响因素都与油田注汽锅炉的散热损失呈现出正比的关系。因此，为提高油田注汽锅炉的热利用率需要做好油田注汽锅炉的结构及保温层的设计。

2.降低油田注汽锅炉散热损失的相关措施

通过研究表明，造成油田注汽锅炉热损失较大的主要影响因素是：油田注汽锅炉的排烟损失和散热损失及油田注汽锅炉的燃烧热效率等几个方面。为提高油田注汽锅炉的工作效率降低油田注汽锅炉的热损失需要在油田注汽锅炉的排烟热损失中采取以下的措施加以控制：（1）做好对于油田注汽锅炉中的排烟温度的控制，油田注汽锅炉中的对流端入口如水温过高则会导致油田注汽锅炉的水热交换能力下降从而使得油田注汽锅炉的排烟温度升高造成油田注汽锅炉的散热损失率升高，因此，在油田注汽锅炉的运行过程中通过适当地降低油田注汽锅炉中的对流段入口水温是降低油田注汽锅炉散热损失的有效措施之一。此外，当使用天然气作为油田注汽锅炉的加热燃料时，一般来首，天然气是经过脱硫处理的，其内部是不含有酸性气体的，因此对于油田注汽锅炉中的对流入口处的水温可以控制在80℃～95℃之间，既可以在不影响油田注汽锅炉蒸汽效率的同时降低油田注汽锅炉的排烟温度。（2）在控制好油田注汽锅炉排烟温度的基础上还需要做好对于排烟总量的控制，油田注汽锅炉中的烟气总量与提供助燃的空气量有着密切的联系，当空气注入量具较多时，多余的空气并未参与到燃油或是天然气的燃烧过程中，而且在其排出的过程中还会携带着较多的燃烧热量以烟气的形式被排出浪费。为控制好油田注汽锅炉的排烟总量可以在确保油田注汽锅炉燃油或是天然气充分燃烧的基础上适当地降低空气过剩系数以减少排烟热损失。对于注入空气的量可以通过使用烟气含氧分析仪来进行测定，在确保天然气或是燃油完全燃烧的基础上控制好油田注汽锅炉的进风量，降低油田注汽锅炉的热损失。（3）做好对于油田注汽锅炉的酸洗降低油田注汽锅炉内的水垢对于热交换的影响，为清除油田注汽锅炉内的水垢可以通过采用化学清洗的方式来进行除垢，对于油田注汽锅炉内的除垢通常采用的是HCl、HF混合酸与Lan-826缓蚀剂的混合溶液来对油田注汽锅炉进行除垢作业，完成对于油田注汽锅炉内的除垢后将会使得油田注汽锅炉内的换热管的热交换效率更高，从而降低对于燃料等的而消耗。

3.做好对于油田注汽锅炉及输汽管道的保温

油田注汽锅炉热管线的散热损失也是影响油田注汽锅炉能耗的重要影响因素之一，提高油田注汽锅炉热管线的热工作效果关键是要做好对于管线的保温结构及保温材料的选取。硅酸铝陶瓷耐火纤维毯交错平铺结构技术是现今世界上热保温效果较高的一种技术，因此在油田注汽锅炉的工作过程中需要采用合理的油田注汽锅炉保温结构及保温材料。采用耐火纤维做内衬的保温技术在提高油田注汽锅炉保温效果的同时也能够使得油田注汽锅炉轻质化，采用耐火纤维做内衬的保温技术将能够使得油田注汽锅炉的容重更低、热容量更低以及其他一些性能都能够得到优化，从而使得其能够更好地适应油田注汽锅炉的自动化控制。使用纤维毯平铺的油田注汽锅炉保温结构将会使得油田注汽锅炉的结构性更好，散热损失也得到了较大的降低。在油田注汽锅炉的工作过程中燃烧所产生的温度在900℃时热量的传递将会变为以热辐射为主，辐射占据到整个热传递的近9成以上，当油田注汽锅炉的保温层在辐射热高温下内表面黑度大幅上升时将会导致油田注汽锅炉炉体内表面的吸收热量大幅增加，从而使得油田注汽锅炉的炉内温度受热更为均匀，减少了加热时间更好的节约能源。使用纤维内保温结构在锚固方式的选择上可以选用冷面焊接的锚固钉与耐热不锈钢拉筋与热面烟气避免接触，从而避免热桥的产生，以期取得较为良好的油田注汽锅炉保温效果。此外在油田注汽锅炉的锚固中热面的而锚固钉避免与油田注汽锅炉的外壁钢板直接接触，在紧固上使用陶瓷帽进行紧固以降低热桥产生的几率同时还能够提高锚固件锚固的可靠性，通过良好的锚固可以有效地降低因纤维毯的自重及高温下的收缩而使得锚固件部位出现直通缝所造成的油田注汽锅炉热损失。在油田注汽锅炉的保温结构的施工工程中使用耐高温防腐不锈钢筋需要固定在油田注汽锅炉炉膛的内壁上，疏密度可以根据需要来进行相应的调整，以来来说其间距控制在400mm较为合适，在油田注汽锅炉保温结构的设置中需要使用耐高温耐腐蚀的陶瓷帽来进行最后一层的固定，增强其抗机械振动的能力。完成了对于锚固件的设定后在其上喷涂第一层高温黏结剂涂料，而后完成第一层耐高温耐腐蚀纤维毯的铺设，所使用的纤维毯在收热完成收缩定型后具有较强的抗热疲劳的性能。此外，对于油田注汽锅炉的热管线的保温应当加强对于注汽管线保温层的设置，对于长期使用的油田注汽锅炉注汽管线的保温层其会产生严重的老化从而使得保温效果极差，在保温改造过程中需要对油田注汽锅炉热管线按照以下步骤进行处理：除锈-喷涂底漆-安装涂料模块-涂覆勾缝等技术来对油田注汽锅炉的热管线进行处理。通过上述措施后对热力管线进行测定后发现油田注汽锅炉热力管线的表面温度降低了近4成左右，提高了油田注汽锅炉的注汽工作效率。

结语

油田注汽锅炉一直是稠油井开采过程中的能耗大户，为提高油田的开采降低成本，需要对油田注汽锅炉进行一定的节能改造，本文在分析油田注汽锅炉能耗较大原因的基础上提出了对于油田注汽锅炉的对流段入手水文、降低排烟温度和排烟量及对油田注汽锅炉的保温结构进行改进等的措施来降低了油田注汽锅炉的能耗，提高了企业的经济效益。

参考文献

[1]廖洪波.一种提高油田注汽锅炉热效率方法的可行性研究.特种油气藏，2006，13（6）：98-100.