油田注汽鍋爐節(jié)能降耗措施探討

陳斌

摘 要 油田注汽鍋爐主要以原油或天然氣為主要燃料，在運(yùn)行過程中耗油（氣）量較大，加大對(duì)油田注汽鍋爐的節(jié)能降耗措施的應(yīng)用有利于提高油田開發(fā)的經(jīng)濟(jì)效益十分重要。本文分析了油田注汽鍋爐的基本原理，并提出了油田注汽鍋爐節(jié)能降耗的配套措施。

關(guān)鍵詞 油田 注汽鍋爐 節(jié)能降耗 措施探討

中圖分類號(hào)：TH612 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1注汽鍋爐原理及應(yīng)用

重力泄油的理論最初的概念是基于注水采鹽的原理，即注入的淡水將鹽層中的固體鹽溶解，濃度大的鹽溶液由于其密度大而向下流動(dòng)，而密度小的水溶液浮在上面，這樣可以通過不斷地在鹽層的上部注水，而鹽層的下部源源不斷地將高濃度的鹽溶液采出。高濃度的鹽溶液向下流動(dòng)的動(dòng)力就是水與含鹽溶液的密度差，將這一原理用于注汽熱采過程中就產(chǎn)生了重力泄油概念。蒸汽輔助重力泄油開采超稠油油藏的基本原理是：在水平生產(chǎn)井的上部連續(xù)注入大量的高干度蒸汽，使得地層中形成蒸汽腔，蒸汽腔的邊緣加溫原油，同時(shí)蒸汽冷凝成水，與原油依靠重力流入水平生產(chǎn)井，并被大排量采出。蒸汽腔不斷緩慢擴(kuò)展，并不斷加溫原油，從而形成連續(xù)的生產(chǎn)過程，直到蒸汽腔擴(kuò)展到油層頂界和水平井控制邊界。

2注汽鍋爐熱效率影響因素分析

注汽鍋爐是利用燃料燃燒放出的熱量來加熱爐水產(chǎn)生蒸汽的。但是送入鍋爐內(nèi)的燃料不可能完全燃燒，并且燃燒所放出的熱量也不可能全部都有效地用于產(chǎn)生蒸汽或熱水，其中必然有一部分熱量損失掉了，這部分損失掉的熱量叫鍋爐的熱損失。通過提高熱效率是實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的主要手段。

影響鍋爐熱損失主要有五項(xiàng)：排煙熱損失（Q2）、化學(xué)不完全燃燒熱損失（Q3）、機(jī)械不完全燃燒熱損失（Q4）、散熱損失（Q5）、灰渣物理熱損失（Q6）。

3油田注汽鍋爐節(jié)能降耗措施

3.1優(yōu)化燃料結(jié)構(gòu)改燃油為燃?xì)?/p>

對(duì)原有注汽鍋爐進(jìn)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)改造，改燃油為燃?xì)?。注汽鍋爐使用不同燃料的能源消耗情況。采用燃?xì)庋b置后，可大大提高鍋爐爐膛燃燒溫度，而且安全性能和自動(dòng)化技術(shù)程度高、運(yùn)行成本低、維修方便、易操作。最大優(yōu)點(diǎn)是采用燃?xì)夥绞胶螅剂喜煌耆紵龓缀蹩梢院雎?，無污水排放，煙氣排放量相對(duì)燃油降低幅度可達(dá)25%。

3.2優(yōu)化燃燒方式采用富氧燃燒

提高燃料的燃燒效率通常需要考慮兩個(gè)方面因素，要有適當(dāng)過量的空氣及燃料與空氣要充分混合，富氧燃燒技術(shù)即是利用高氧含量空氣做助燃劑提高燃燒效率的。主要特點(diǎn)為：

（1）燃燒速率加快，火焰溫度、強(qiáng)度提高，優(yōu)化了傳熱效果。富氧助燃火焰強(qiáng)度增加，燃燒劇烈，不僅增強(qiáng)傳熱，而且使燃燒更為完全，消除黑煙產(chǎn)生，同時(shí)減少了污染物排放；

（2）降低燃點(diǎn)的溫度：燃料的燃點(diǎn)不是一個(gè)常數(shù)，例如一氧化碳在空氣中燃點(diǎn)為609℃，氧濃度為100%時(shí)則為388℃；

（3）低空氣系數(shù)，減少燃燒后的煙氣量：普通空氣作為助燃劑，使得占79%的N2不僅不能助燃，而且還帶走了燃燒產(chǎn)生的大部分熱量，降低了熱效率，而氧濃度為27%與普通空氣比較，煙氣體積減少了20%，促進(jìn)了熱效率的提高；

（4）提高氧濃度、空氣消耗減少：氧分布更加廣泛，因此缺氧“盲區(qū)”很少存在，促進(jìn)了燃料的充分燃燒、合理燃燒。目前國內(nèi)油田行業(yè)富氧制取方法最常用的是膜法富氧技術(shù)。不同粒徑分子的混合物在通過半透膜時(shí)，氧氣和氮?dú)獾耐高^速度不同，氧氣透過膜的速度要比氮?dú)饪?～5倍，這樣就可在單位時(shí)間內(nèi)得到更多的氧，而氮的含量降低。隨著膜法富氧技術(shù)的發(fā)展，富氧技術(shù)日趨成熟，效益的提高及在生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用，成本逐漸降低，推廣也更加廣泛可行。

3.3采用新型燃燒器

國內(nèi)注汽鍋爐主要引進(jìn)國外燃燒器，基本上使用北美燃燒器，其結(jié)構(gòu)緊湊，成本低，便于管理與使用。采用壓力式蒸汽霧化燃燒。目前北美燃燒器已不能適應(yīng)超稠油的性質(zhì)，燃燒不完全，污染環(huán)境，熱效率大幅降低。由此，采用轉(zhuǎn)杯式霧化的扎克燃燒器被廣泛引進(jìn)應(yīng)用在稠油熱采的注汽鍋爐上。其霧化效果好，燃燒充分，熱效率高，對(duì)環(huán)境污染小等。

3.4強(qiáng)化燃油霧化

為減少油田注汽鍋爐燃料消耗，現(xiàn)引進(jìn)莫爾節(jié)能技術(shù)。莫爾節(jié)能技術(shù)是采用莫爾液為催化劑，經(jīng)過高度霧化與燃料氣體混合，在其金屬化合物有效催化下，燃料小顆粒間隙增大、變得松散，而且能增大燃料與助燃劑的接觸面積、提高燃料活性、促進(jìn)燃料完全燃燒。在促進(jìn)燃料完全燃燒同時(shí)可有效減少積碳和結(jié)焦化物的生成、增加鍋爐排管傳熱系數(shù)，實(shí)現(xiàn)鍋爐熱效率提高和燃料單耗的降低。在達(dá)到最佳工況下工作，鍋爐注汽的單耗值隨使用時(shí)間呈逐漸下降趨勢(shì)，最大降幅6%。NOx排放指標(biāo)下降幅度較大，均為20%以上，其他如SO2含量亦有不同程度降低。在實(shí)際測(cè)試中，平均節(jié)能熱效率可提高4%～5%。燃油鍋爐單耗上，由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)得鍋爐單耗可由61.40kg/m3降低為59.69kg/m3，達(dá)到了2.78%的節(jié)能率，按照3372.92t/（臺(tái)·a），計(jì)算可有93.77t/a，每臺(tái)年節(jié)約成本28萬元以上。當(dāng)前我國正在大力發(fā)展高效能源利用模式，能夠達(dá)到節(jié)能環(huán)保要求，并能提高經(jīng)濟(jì)效益。

3.5調(diào)整鍋爐的燃料空氣比，確定合理的過量空氣系數(shù)

通過調(diào)節(jié)配風(fēng)裝置，利用煙氣分析儀確定最佳過量空氣系數(shù)，使燃料充分燃燒，同時(shí)還要做好爐墻煙道的密封，防止漏風(fēng)增大過量空氣系數(shù)，導(dǎo)致熱損失增加。

3.6優(yōu)化對(duì)流段結(jié)構(gòu)，定期清灰

注汽鍋爐產(chǎn)能大，損耗比較嚴(yán)重，經(jīng)過一定使用年限后，鍋爐必然會(huì)出現(xiàn)各方面的老化問題：鍋爐內(nèi)表面物質(zhì)性狀發(fā)生改變、對(duì)流段存在積灰，導(dǎo)致鍋爐注汽參數(shù)不穩(wěn)定、可控性下降，而且不能達(dá)到保溫要求，不能保證內(nèi)部輻射傳熱、對(duì)流傳熱的高效運(yùn)行，最終降低了鍋爐熱效率。對(duì)鍋爐內(nèi)部結(jié)構(gòu)適當(dāng)修復(fù)，提高內(nèi)部對(duì)流換熱和熱輻射能力，減少透過鍋爐導(dǎo)熱引起的熱損失，可大大提高鍋爐熱效率。采用對(duì)流翅片管清洗除灰即是改變鍋爐對(duì)流段受熱面的結(jié)構(gòu)，從而提高熱效率的。

4結(jié)束語

目前油田注汽鍋爐使用燃料由燃油轉(zhuǎn)向燃?xì)?，燃燒方式由常?guī)燃燒方式轉(zhuǎn)向富氧燃燒，燃燒器依據(jù)燃油性質(zhì)進(jìn)行改變，取得了良好的節(jié)能降耗效果，此外，正在采取降低散熱損失和降低排煙熱損失，進(jìn)而提高鍋爐熱效率等方面的措施。這些措施有的需要同時(shí)使用，有的進(jìn)行節(jié)能改造，通過配套措施有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉超等.提高注汽鍋爐系統(tǒng)效率技術(shù)研究[J].技術(shù)與市場，2011，18（01）.

[2] 衣懷峰等.稠油熱采注汽鍋爐煙氣控制節(jié)能技術(shù)研究[J].石油石化節(jié)能，2011（02）.