影响热采燃气蒸汽锅炉热效率技术分析与解决对策

金云英

摘 要 简要分析了热采燃气蒸汽锅炉系统，重点结合热采燃气蒸汽锅炉热效率分析方法，对影响热效率的相关因素进行了技术分析，并就如何提高热采燃气蒸汽锅炉热效率提出了解决方法与对策。

关键词 热采燃气蒸汽锅炉 热效率 技术分析

中图分类号：TK22 文献标识码：A

1热采燃气蒸汽锅炉系统

热采燃气蒸汽锅炉采用的燃料主要是油田的伴生气，供汽压力一般为0.5兆帕。热采燃气蒸汽锅炉的水源，主要来自自来水源，它是经过水处理系统后，经过缓冲罐和多级离心式锅炉给水泵供给锅炉，水质指标满足热采燃气蒸汽锅炉水质要求。热采燃气蒸汽锅炉国内外普遍采用的是油田专用注气锅炉。锅炉形式为直流锅炉。直流的锅炉优点是适用于任何压力，重量轻，金属耗量小，制造安装及运输方便，水容积小，启停反应快，可迅速启停。直流锅炉无论是适用性、经济性、操作运行及维护方面，都比汽包锅炉更适合蒸汽热采项目。出氧器一般采用低位热力出氧器，布置在0米层，采用消除气蚀装置与给水加压装置，保证锅炉给水泵不发生气蚀，便于维护保养。

热采燃气蒸汽锅炉给水系统采用离心泵作为给水泵，给水泵出口总管设置流量控制阀，离心泵为防止气蚀和过热，需泵保护系统及最小流量控制，主要有以下四种形式：一是设置手动旁路阀。缺点是误差较大，一般不常使用，或者不单独使用。二是设置旁路和限流孔板。缺点是准确度较差，压差较大，容易引起管线的振动和噪声。旁路流量增大了泵的能力和操作费用。三是设置旁路自动控制调节系统。缺点是造价昂贵，维修费用高，旁通阀开启的瞬间，降压剧烈，水流湍急，导致旁路系统汽穴腐蚀。四是设置自动再循环阀。这种自动再循环阀具有流量感知、旁通控制和多级降压功能，随时可保证必需要的流量，对泵可提供即时保护。锅炉给水系统可以采用带自动再循环阀的给水系统，该系统比较简单，旁通多级减压，减少了突然降压带来的汽体腐蚀，整个系统维修费用比较低，在阀的选型中应该注意，对高压给水，要选择高压型多级减压式旁路，可以消除高速流动介质产生的噪声，防止汽蚀和闪蒸对阀门元件的破坏。

热采燃气蒸汽锅炉燃烧系统。热采燃气蒸汽锅炉一般是撬装结构，带有全自动的燃烧器，可以实现远程控制。燃烧器采用调节比一般是大于6：1，并且能够满足锅炉110%的负荷要求。燃烧器可以适应提供燃料气的组分要求。燃烧器一般为低氮型，氮氧化合物排放浓度不高于200毫克/Nm3。燃烧器入口燃气压力为0.5兆帕。燃烧器具有燃气阀组的检漏、点火、熄火保护、燃气压力保护、风压保护、负荷调节等过程全部自动控制的功能。

2热采燃气蒸汽锅炉热效率

热采燃气蒸汽锅炉热效率的高低直接影响锅炉的运行成本，是评判热采燃气蒸汽锅炉的一项重要指标。热采燃气蒸汽锅炉热效率的高低直接影响运行成本，是评判热采燃气蒸汽锅炉的一项重要指标。

2.1燃气锅炉热效率分析方法

热采燃气蒸汽锅炉热效率测试方法有两种：正平衡测试方法和反平衡测试方法。锅炉正平衡效率只能整体反映出锅炉的运行效率的高低，是否達到锅炉设计效率，锅炉的具体热损失产生在什么地方并不能通过正平衡效率测试结果反映出来。锅炉反平衡效率的计算能比较清晰的反映出影响锅炉运行效率的原因，通过对反平衡效率测试结果、数据的分析，能对锅炉的热效率提高提出解决措施和建议。本文主要采用反平衡效率测试方法对燃气锅炉的热效率进行测试，根据TSGG0003-2010《工业锅炉能效测试与评价规则》，锅炉运行工况热效率简单测试结果按照公式（1）计算：

j=100-（q2+q3+q4+q5+q6）（1）

式中：

j―热效率

q2―排烟热损失

q3―气体未完全燃烧热损失

q4―固体未完全燃烧热损失

q5―散热损失

q6―燃料物理热损失

燃气锅炉所用燃料为气体，燃料不存在固体未完全燃烧热损失，故q4为0。燃料燃烧后的含灰量很小，q6可忽略不计，因此，降低燃气锅炉热损失的因素就由排烟热损失q2、气体未完全燃烧热损失q3、散热损失q5决定。本文使用ecomJ2KN型烟气分析仪测试烟气成分，将测试数据导入工业锅炉能效测试计算与管理平台对比。

从上面分析可知，影响锅炉热效率主要是排烟热损失q2，其次是散热损失q5。未完全燃烧热损失q3锅炉间相差最小；排烟热损失q2相差最大，部分锅炉排烟热损失高达20.61%如10#锅炉；过量空气系数 py相差也较大，最高达4.03；排烟温度tpy相差同样较大，最高为206.00℃。

3提高热采燃气蒸汽锅炉热效率的主要方法与对策

3.1改善气流相遇的条件

改善燃气锅炉燃气和空气两股气流的相通条件，其目的是增大它们的接触面积。接触面积越大，就是反应面积越大，强化了燃烧。具体办法，可以把燃气和空气分成多股细流，让两股气流具有一定速度并交叉相遇；格一股气流（通常是燃气）穿过并淹没在另一股气流之中，等等。

3.2加强混合、扰动

燃气锅炉燃用气体燃料的燃烧是单相反应，着火和燃烧比固体燃料容易，但其燃烧速度和燃烧的完善程度与燃气和空气的混合好坏关系密切。混合愈好，燃烧愈迅速、完全，火焰也短。所以，只要火焰的稳定性不被破坏，应尽量提高气流出口或燃烧室中的气流速度，甚至在入口处设置挡板等阻力大的障碍物，让其按击、冲焰，增加气流的扰动，以加强混合。

3.3预热燃气和空气

提高燃气和空气的温度，可以强化燃烧反应。因此应利用排烟的余热预热燃气和空气温度，从而提高燃烧温度和火焰的传播速度，使燃烧过程得以强化。

3.4旋转和循环气流

促使气流旋转可以加强扰动和混合。同时，在旋转气流的中心会形成一个回流区引导大量烟气回流、循环，既强化了混合，也延长了烟气在燃气锅炉内流动路线和逗留时间而减少了不完全燃烧损失。

3.5烟气再循环

为了提高燃气锅炉燃烧反应区的温度，可以将一部分高温烟气引向燃烧据，使之与末燃的或正在燃烧的可燃混合物相混合，以提高燃烧强度。但需注意的是，再循环的烟气量不宜过大，不然会因惰性物质过多而稀释可燃混合钩，反而使燃烧速度减缓，甚至缺氧热解，造成燃气锅炉不完全燃烧损失。

3.6其它因素

严格控制水垢层；控制好空燃比；定时对锅炉清理；加大节能设备的使用。

综上所述，燃气锅炉热效率主要与q2、q3以及q5有关，在锅炉使用过程中要时刻注意以上参数相关问题，这样锅炉才能实现高效率的运行，达到节能减排目的。