油田注汽鍋爐能耗分析及節(jié)能降耗措施分析

郭崇華

摘 要：石油資源是工業(yè)發(fā)展及社會經(jīng)濟的重要血液，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展我國對于石油的需求量也在逐年的增加，在我國的油氣資源分布中，稠油井是其中分布較多也是開采難度較大的一種，在稠油的開采過程中需要使用注汽鍋爐來向井下注入高溫蒸汽來使得稠油的流動性增加，是一種在稠油井開采過程中使用較多的一種重要的設(shè)備。注汽鍋爐同時也是一種能耗較高的設(shè)備其主要使用原油或是天然氣作為加熱的主要燃料，燃燒效率不高且由于其他一些原因?qū)е伦⑵仩t的能耗極大，為提高石油的開采效率需要在做好對于注汽鍋爐能耗分析的基礎(chǔ)上采取相應(yīng)的措施來降低注汽鍋爐的能耗從而提高油田的經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞：注汽鍋爐；稠油；節(jié)能

中圖分類號：TE357 文獻標識碼：A

稠油井是一種在我國廣為分布的油井種類，現(xiàn)今對于稠油井的開采多采用的是注入高溫蒸汽來增加稠油流動性的方式.對于稠油井的的注汽系統(tǒng)主要由注汽站和注汽管等兩個主要的部分所組成，其中，注汽鍋爐屬于注汽站中的重要的設(shè)備，其是高溫蒸汽的發(fā)生設(shè)備，做好油田注汽鍋爐的節(jié)能降耗對于提高油田的經(jīng)濟效益有著極為重要的意義.本文將在分析油田注汽鍋爐熱損原因的基礎(chǔ)上對如何降低油田注汽鍋爐的熱損進行分析闡述.

1.影響油田注汽鍋爐熱損因素分析

在油田注汽鍋爐的工作過程中造成其熱損較大的原因較為復(fù)雜，在油田注汽稠油開采的過程中，整個油田注汽鍋爐的熱循環(huán)如下：燃油（天然氣）燃燒所產(chǎn)生的熱量輸入到油田注汽鍋爐中其中一部分被利用用于實現(xiàn)對于水的加熱而量一部分加熱熱量則隨著熱煙損失掉了，其中，在能耗中，燃燒不完全的天然氣或是油渣等都會造成油田注汽鍋爐的燃燒效率較低能耗升高。以天然氣燃燒對于油田注汽鍋爐進行加熱為例，燃燒不完全所造成的損失可以忽略，散熱損失則與油田注汽鍋爐的結(jié)構(gòu)合理性和油田注汽鍋爐的保溫材料有著密切的聯(lián)系，通常來說，油田注汽鍋爐由于散熱所造成的損失占到整個熱能量的6%±2%的區(qū)間范圍內(nèi)，因此，對于使用天然氣作為主要燃燒能源的油田注汽鍋爐來說，做好油田注汽鍋爐的能耗控制關(guān)鍵是要做好對于油田注汽鍋爐燃燒加熱過程中的排煙熱能的損失的控制。通過研究表明，在煙氣排放損失的過程中排煙量和排煙溫度以其中兩大主要影響因素，兩者都與油田注汽鍋爐的排煙熱損失呈正比關(guān)系，因此，為做好對于油田注汽鍋爐的能耗控制關(guān)鍵是要做好對于天然氣燃燒排氣量和排煙溫度的控制。而在使用燃油作為油田注汽鍋爐的燃燒熱能時除了排煙熱損失外，燃油的燃燒不完全也是影響油田注汽鍋爐能耗的重要因素之一，因此對于燃油油田注汽鍋爐需要做好對于排煙熱能可燃燒效率的控制，以此來提高油田注汽鍋爐的工作效率，降低能耗，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。

此外，在油田注汽鍋爐的工作過程中，油田注汽鍋爐和熱力管線外壁由于熱蒸汽的原因使得熱力管線外壁的溫度總是要高于周邊空氣的溫度，從而使得一部分熱能散熱損失于空氣中，油田注汽鍋爐的散熱損失與油田注汽鍋爐散熱的表面積、表面溫度以及空氣溫度和油田注汽鍋爐的保溫層結(jié)構(gòu)有著密切的聯(lián)系，上述影響因素都與油田注汽鍋爐的散熱損失呈現(xiàn)出正比的關(guān)系。因此，為提高油田注汽鍋爐的熱利用率需要做好油田注汽鍋爐的結(jié)構(gòu)及保溫層的設(shè)計。

2.降低油田注汽鍋爐散熱損失的相關(guān)措施

通過研究表明，造成油田注汽鍋爐熱損失較大的主要影響因素是：油田注汽鍋爐的排煙損失和散熱損失及油田注汽鍋爐的燃燒熱效率等幾個方面。為提高油田注汽鍋爐的工作效率降低油田注汽鍋爐的熱損失需要在油田注汽鍋爐的排煙熱損失中采取以下的措施加以控制：（1）做好對于油田注汽鍋爐中的排煙溫度的控制，油田注汽鍋爐中的對流端入口如水溫過高則會導致油田注汽鍋爐的水熱交換能力下降從而使得油田注汽鍋爐的排煙溫度升高造成油田注汽鍋爐的散熱損失率升高，因此，在油田注汽鍋爐的運行過程中通過適當?shù)亟档陀吞镒⑵仩t中的對流段入口水溫是降低油田注汽鍋爐散熱損失的有效措施之一。此外，當使用天然氣作為油田注汽鍋爐的加熱燃料時，一般來首，天然氣是經(jīng)過脫硫處理的，其內(nèi)部是不含有酸性氣體的，因此對于油田注汽鍋爐中的對流入口處的水溫可以控制在80℃～95℃之間，既可以在不影響油田注汽鍋爐蒸汽效率的同時降低油田注汽鍋爐的排煙溫度。（2）在控制好油田注汽鍋爐排煙溫度的基礎(chǔ)上還需要做好對于排煙總量的控制，油田注汽鍋爐中的煙氣總量與提供助燃的空氣量有著密切的聯(lián)系，當空氣注入量具較多時，多余的空氣并未參與到燃油或是天然氣的燃燒過程中，而且在其排出的過程中還會攜帶著較多的燃燒熱量以煙氣的形式被排出浪費。為控制好油田注汽鍋爐的排煙總量可以在確保油田注汽鍋爐燃油或是天然氣充分燃燒的基礎(chǔ)上適當?shù)亟档涂諝膺^剩系數(shù)以減少排煙熱損失。對于注入空氣的量可以通過使用煙氣含氧分析儀來進行測定，在確保天然氣或是燃油完全燃燒的基礎(chǔ)上控制好油田注汽鍋爐的進風量，降低油田注汽鍋爐的熱損失。（3）做好對于油田注汽鍋爐的酸洗降低油田注汽鍋爐內(nèi)的水垢對于熱交換的影響，為清除油田注汽鍋爐內(nèi)的水垢可以通過采用化學清洗的方式來進行除垢，對于油田注汽鍋爐內(nèi)的除垢通常采用的是HCl、HF混合酸與Lan-826緩蝕劑的混合溶液來對油田注汽鍋爐進行除垢作業(yè)，完成對于油田注汽鍋爐內(nèi)的除垢后將會使得油田注汽鍋爐內(nèi)的換熱管的熱交換效率更高，從而降低對于燃料等的而消耗。

3.做好對于油田注汽鍋爐及輸汽管道的保溫

油田注汽鍋爐熱管線的散熱損失也是影響油田注汽鍋爐能耗的重要影響因素之一，提高油田注汽鍋爐熱管線的熱工作效果關(guān)鍵是要做好對于管線的保溫結(jié)構(gòu)及保溫材料的選取。硅酸鋁陶瓷耐火纖維毯交錯平鋪結(jié)構(gòu)技術(shù)是現(xiàn)今世界上熱保溫效果較高的一種技術(shù)，因此在油田注汽鍋爐的工作過程中需要采用合理的油田注汽鍋爐保溫結(jié)構(gòu)及保溫材料。采用耐火纖維做內(nèi)襯的保溫技術(shù)在提高油田注汽鍋爐保溫效果的同時也能夠使得油田注汽鍋爐輕質(zhì)化，采用耐火纖維做內(nèi)襯的保溫技術(shù)將能夠使得油田注汽鍋爐的容重更低、熱容量更低以及其他一些性能都能夠得到優(yōu)化，從而使得其能夠更好地適應(yīng)油田注汽鍋爐的自動化控制。使用纖維毯平鋪的油田注汽鍋爐保溫結(jié)構(gòu)將會使得油田注汽鍋爐的結(jié)構(gòu)性更好，散熱損失也得到了較大的降低。在油田注汽鍋爐的工作過程中燃燒所產(chǎn)生的溫度在900℃時熱量的傳遞將會變?yōu)橐詿彷椛錇橹鳎椛湔紦?jù)到整個熱傳遞的近9成以上，當油田注汽鍋爐的保溫層在輻射熱高溫下內(nèi)表面黑度大幅上升時將會導致油田注汽鍋爐爐體內(nèi)表面的吸收熱量大幅增加，從而使得油田注汽鍋爐的爐內(nèi)溫度受熱更為均勻，減少了加熱時間更好的節(jié)約能源。使用纖維內(nèi)保溫結(jié)構(gòu)在錨固方式的選擇上可以選用冷面焊接的錨固釘與耐熱不銹鋼拉筋與熱面煙氣避免接觸，從而避免熱橋的產(chǎn)生，以期取得較為良好的油田注汽鍋爐保溫效果。此外在油田注汽鍋爐的錨固中熱面的而錨固釘避免與油田注汽鍋爐的外壁鋼板直接接觸，在緊固上使用陶瓷帽進行緊固以降低熱橋產(chǎn)生的幾率同時還能夠提高錨固件錨固的可靠性，通過良好的錨固可以有效地降低因纖維毯的自重及高溫下的收縮而使得錨固件部位出現(xiàn)直通縫所造成的油田注汽鍋爐熱損失。在油田注汽鍋爐的保溫結(jié)構(gòu)的施工工程中使用耐高溫防腐不銹鋼筋需要固定在油田注汽鍋爐爐膛的內(nèi)壁上，疏密度可以根據(jù)需要來進行相應(yīng)的調(diào)整，以來來說其間距控制在400mm較為合適，在油田注汽鍋爐保溫結(jié)構(gòu)的設(shè)置中需要使用耐高溫耐腐蝕的陶瓷帽來進行最后一層的固定，增強其抗機械振動的能力。完成了對于錨固件的設(shè)定后在其上噴涂第一層高溫黏結(jié)劑涂料，而后完成第一層耐高溫耐腐蝕纖維毯的鋪設(shè)，所使用的纖維毯在收熱完成收縮定型后具有較強的抗熱疲勞的性能。此外，對于油田注汽鍋爐的熱管線的保溫應(yīng)當加強對于注汽管線保溫層的設(shè)置，對于長期使用的油田注汽鍋爐注汽管線的保溫層其會產(chǎn)生嚴重的老化從而使得保溫效果極差，在保溫改造過程中需要對油田注汽鍋爐熱管線按照以下步驟進行處理：除銹-噴涂底漆-安裝涂料模塊-涂覆勾縫等技術(shù)來對油田注汽鍋爐的熱管線進行處理。通過上述措施后對熱力管線進行測定后發(fā)現(xiàn)油田注汽鍋爐熱力管線的表面溫度降低了近4成左右，提高了油田注汽鍋爐的注汽工作效率。

結(jié)語

油田注汽鍋爐一直是稠油井開采過程中的能耗大戶，為提高油田的開采降低成本，需要對油田注汽鍋爐進行一定的節(jié)能改造，本文在分析油田注汽鍋爐能耗較大原因的基礎(chǔ)上提出了對于油田注汽鍋爐的對流段入手水文、降低排煙溫度和排煙量及對油田注汽鍋爐的保溫結(jié)構(gòu)進行改進等的措施來降低了油田注汽鍋爐的能耗，提高了企業(yè)的經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1]廖洪波.一種提高油田注汽鍋爐熱效率方法的可行性研究.特種油氣藏，2006，13（6）：98-100.