油田注汽锅炉节能技术探析

武华东 华隆油田技术服务有限责任公司

油田注汽锅炉节能技术探析

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注汽锅炉又称为湿蒸汽发生器，是油田开采稠油的专用注汽设备。本文分析了油田注汽锅炉的基本原理，并提出了关于油田注汽锅炉节能的一些措施，希望能引起大家的关注。

注汽锅炉 节能技术 探析

注汽锅炉又称为湿蒸汽发生器，是油田开采稠油的专用注汽设备。它是利用所生产的高温高压湿蒸汽注入油井，加热油层中的原油以降低稠油的粘度，从而增加稠油的流动性，能够大幅度地提高稠油的采收率。油田注汽锅炉是以原油为主要燃料，在运行过程中耗油量较大，在稠油的开发中，注汽锅炉常年连续运转，并且注汽锅炉的运营数量也有加大的趋势。几年来，围绕注汽锅炉节能降耗，提高注汽效率，减少污染，陆续采取了注汽锅炉绝热保温技术、稳燃室技术改进等一系列节能降耗手段，提高了注汽锅炉热效率，减少了能量损失，降低了生产成本，在应用中见到良好效果。

一、注汽锅炉的能耗特点分析

（一）锅炉的排烟损失

注汽锅炉的排烟温度较高，当注汽锅炉采用原油作为燃料时，排烟温度通常设计为≤240℃；当采用天然气作为燃料时，排烟温度通常设计为≤180℃。高温烟气带走了锅炉燃烧产生的很大一部分热量，不仅造成了排烟热损失，而且也污染了周围的环境。

（二）燃料的未完全燃烧热损失

锅炉中的燃料未完全燃烧热损失主要包括化学未完全燃烧热损失和机械未完全燃烧热损失。其中化学未完全燃烧热损失是指燃料燃烧后排出的烟气中含有未燃尽的气体而造成的；机械未完全燃烧热损失是指锅炉排出的灰渣中含有一定量的碳等可燃物而造成的。由于在注汽锅炉中通常采用原油或天然气作为燃料，因此机械未完全燃烧热损失可以忽略不计，认为注汽锅炉中只存在化学未完全燃烧热损失。

（三）锅炉的散热损失

在注汽锅炉的运行过程中，锅炉的本体及热力管道的温度要高于周围环境的温度，尤其是在我国的东北地区，在冬季环境的温度很低，这使得锅炉及热力管道与周围环境间存在较大的温差，锅炉的热量会以对流和辐射的形式散失到周围环境中去，造成锅炉的散热损失。

二、油田热注锅炉节能降耗技术措施

（一）尽量降低排烟温度，减少排烟热损失

锅炉排烟热损失是产生能量损耗的主要原因，因此，尽量降低排烟温度，并对锅炉排烟中所含余热进行有效利用，是降低排烟热损失的主要措施。具体工作中，一是积极利用复合相变换热技术，充分利用排出烟气中包含的热能，对复合相变换热装置中的水进行加热，使水变为水蒸气，通过水蒸气所带能量对热注锅炉给水进行加热，该技术不仅可以降低排烟温度、减少热损失，还能利用排烟余热进行循环使用，提高了锅炉整体的热能利用效率；或是通过加装热交换器，提高助燃空气温度。二是科学设计和布局锅炉对流段，对流段在锅炉尾部烟道里，是锅炉的辅助受热结构，基于锅炉排烟温度较高的实际，通过对对流段进行合理的设计和布置规划，将对流段与锅炉给水和炉膛等部位进行优化组合，可有效地使高温烟气在经过烟道时对锅炉给水进行加热，并对进入锅炉助燃的空气进行加热，实现热量循环使用。还可以应用免维护声波除灰技术，确保对流段内部的清洁度，防止因为灰尘及分子结构流动产生热能传递阻碍，降低热能传递效率。同时，在翅片管等部位改进给水预热器设置，有效利用余热提升给水温度，降低燃烧热能损耗。三是对锅炉燃烧结构进行优化设计，很多油田都是利用稀原油燃烧产生热量，其产生同等热能成本相对较高，同时排烟温度也比较高，因此，可结合锅炉结构的优化设计，综合利用原油和天然气的混合燃料进行加热，降低排烟温度。但需要注意的是，要针对天然气挥发性强和易燃易爆特点，对使用混合燃料的锅炉设置相应的天然气报警系统，在天然气压力异常波动或发生泄漏时，及时进行处置，危险情况下可自动进行停炉处理。

（二）利用高温红外辐射涂料技术，降低锅炉的热量散失

热注锅炉内部温度较高，在超过650℃时传热形式多是以辐射为主，如果能够有效提升表面辐射率，就可以大幅提升炉膛和锅炉受热面的吸热率，降低热量损失。因此，可以对锅炉的辐射段表面进行红外辐射涂料的涂刷，显著提升锅炉辐射率，理想状况下可提升1倍以上，明显增加锅炉炉体的吸热量。

（三）推广应用湿蒸汽干度在线监控系统，加强锅炉运行监测

热注锅炉燃料燃烧主要依靠人工操作进行，而人工操作行为需要以准确的燃烧状况作为依据，常规的锅炉控制系统因为热惯性等因素，在发现蒸汽干度变化后再采取进气阀门开度的调整等措施就已经滞后于燃料的燃烧情况，容易造成蒸汽干度大幅波动，加大燃料燃烧损耗。因此，可对锅炉进行湿蒸汽干度在线监控系统的加装改造和技术升级，将湿蒸汽干度监测与PLC自控系统结合起来，提升对湿蒸汽干度监测的及时性和准确性，降低干度调整的波动。同时，要在锅炉上进行流量计、变送器等多种设备的加装和应用，对燃料消耗、锅炉给水等情况进行准确控制，有效杜绝燃料的额外浪费，提升锅炉热能利用效率。

（四）明确注意事项，提升利用效率

在锅炉运行中，要把握操作注意事项，尽量提高热能利用效率，锅炉火焰温度会在负荷变化时出现变化，但换热量变化率比负荷变化率要低，为确保蒸汽干度在出口不变，需要确保火焰火量比水量调节力度更大。在锅炉燃烧中，要注意根据火焰的形状进行位置调节，积极对配风进行改进，并对结焦进行清理，防止火焰偏离主要部位。

三、结论

综上所述，热注锅炉作为油田稠油油藏开发的重要设备，在使用中容易产生热能损耗，针对损耗产生的原因采取技术措施，积极进行技术改造，有助于提升热能利用效率，实现油田降本增效、节能降耗的目的。

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