浅析如何提高注汽锅炉热效率

杨苹

摘 要：随着胜利油田滨南稠油油区开采年限的增长，对注汽质量的要求越来越高。而由于注汽锅炉运行年限的增加，设备燃烧过程工况调整难度加大，稠油注汽管理方面难度越来越大。为保证设备高效经济运行，通过对影响设备热效率的影响因素进行分析，找到对应的对策，提高设备热效率，调整设备注汽参数，达到降本增效的目标。

关键词：注汽锅炉；热效率；提高

1、概况

滨南采油厂共有注汽站28座，在用注汽锅炉及水处理38台套，担负着单家寺油田和王庄油田的注汽任务。全厂的注汽锅炉随着使用年限的增加，设备老化现象严重。38台设备中，投产5年以下的25台套，其中投产大于11年的达到11台套，占总设备总数的28.9%。由于使用年限的增长，设备存在主要问题是：设备老化严重，设备本体，仪表部分以及高温部分流程以及阀组等都存在问题，安全隐患较大；注汽锅炉烟温较高而且上升速度快。

2、注汽锅炉热效率分析

热效率是注汽锅炉的重要指标，它表明设备的完善程度和运行管理水平。热效率现场测试一般采用反平衡测试法。

2.1注汽锅炉反平衡热力计算分析

对注汽锅炉而言，其评定准则为热效率，可通过反平衡法计算公式求得。

其中：

（1）排烟热损失q2：

锅炉排烟带走的一部分热量造成的热损失，其大小与烟气量、排烟与基准温度、烟气中水蒸气的显热有关。

（2）化学不完全燃烧热损失q3：

燃油燃烧时，其中的可燃气体在炉膛内燃烧。如果部分可燃气体没有燃尽而被烟气带走，这些可燃气体中主要是一氧化碳，有时还有少量的氢及甲烷等，烟气中的可燃气体含量越高，化学不完全燃烧热损失就越大，一般为1%-3%。

（3）散热损失q4：

设备运行时，炉墙、钢架、管道和其它附件等表面溫度总是高于周围空气的温度。因此，一部分热量就通过它们向外散发，造成散热损失。炉体外表面积越大，保温性能就越差，散热量也就越大，一般为3%-5%。

（4）机械未完全燃烧热损失q5：

锅炉烟气带走的飞灰，取决于燃料性质和运行人员的操作水平。

2.2 注汽锅炉热效率影响因素分析

通过上述公式可以看出，影响注汽锅炉热效率的因素主要有：

（1）排烟温度

通常，排烟温度每升高15℃，排烟温度热损失将增大1%左右，所以在注汽锅炉的运行中，应尽可能地将排烟温度控制在230℃以内。

（2）蒸汽干度

随着蒸汽干度的提高，注汽单耗及排烟温度逐步提高，注汽锅炉热效率逐步下降。正常情况下，蒸汽干度每提高5%，注汽单耗约增加4%，排烟温度约提高10～20℃，锅炉热效率约降低0.7个百分点。因此注汽锅炉的日常运行应满足注汽干度要求即可。

（3）负荷率

在控制蒸汽干度及排烟处烟气含氧量基本不变的前提下，通过调节注汽锅炉给水量及燃料量来改变锅炉负荷量，选择不同23t/h设备进行热效率分析。分析发现，注汽锅炉负荷率对设备的热效率、注汽单耗及排烟温度存在着较为明显的关系，正常情况下，23t注汽锅炉最佳运行负荷应在18～20 t/h之间。

（4）设备热损失

注汽锅炉保温材料采用高纯硅酸铝纤维保温材料。根据现场测试结果，分析、总结现用锅炉保温结构存在的问题如下：一是设备外表面温度不均匀，辐射段、过渡段及端部，均存在保温缺陷，造成局部温度过高；二是保温结构存在着热桥，热桥主要集中于各种局部部件与接缝处；三是结构导热系数偏大，外表面散热损失大。

3、提高注汽锅炉热效率的措施

根据上述分析因素，在注汽八号站802#炉进行试验，主要从节能技术改造和加强管理两个方面开展工作：

3.1增大注汽锅炉的尾部换热面积

排烟损失占全部热损失的70～80%，排烟温度高是设备热损失的最主要指标。由于注汽锅炉在运行当中排烟温度不允许低于其露点温度（防止尾部受热面酸腐蚀），因此排烟温度热损失必然存在，增大尾部换热面积可适当降低排烟温度，提高注汽锅炉进口水温，防止设备尾部受热面腐蚀。

采用复合相变换热器很好解决了这一问题，这种换热器不仅能防止烟气结露而且也避免了烟灰在管壁上的粘结，能够保证设备长期运行，提高了热效率，设备寿命达到7年以上。当注汽锅炉运行参数发生变化时，复合相变换器能够自动调节受热面壁面温度和排烟温度，取得了较好的节能效果。

3.2强化注汽过程管理，确定合理的经济运行工况

一是加强注汽锅炉对流段与辐射段清灰。由于烟灰导热能力比钢铁的导热能力小数百倍，炉管上一旦积灰，炉管的导热能力迅速下降，随着厚度增加，设备的排烟温度逐渐上升，热效率下降，因此，定期对注汽锅炉炉内辐射段炉管与对流段翅片管清灰是必不可少的一项工作。

二是合理调整注汽锅炉工况。继续实施一炉一策管理，以注汽锅炉热效率等指标为抓手，围绕提高锅炉热效率，合理调整设备运行工况。重点是运行参数的合理匹配，避免锅炉在过高或过低负荷区运行，提高燃烧效果，降低空气过剩系数和烟温，使锅炉效率达到85%以上。

三是加强注汽锅炉的维修维护，及时对对流段翅片管及保温层进行维修，降低热损失。

四是加强技术培训，特别是注汽站班组长在注汽锅炉参数运行、调试方面的培训。

3.3实施结果

按照制定措施，及时调整运行参数，并进行维修维护，通过对比发现，锅炉热效率得到有效提高（见表一）