濕蒸汽發生器注汽效率分析及提高措施

賈志辰

摘要：石油勘探的過程中不斷有稠油出現，稠油的開發不同于其他原油，因其粘度大的特性不能使用常規的開采方法和機械進行剝離，設計人員研發了濕蒸汽發生器專門用于采集稠油。本文客觀分析和研究了濕蒸汽發生器在工作時產生熱量損失的各種因素，并提出了降低熱量損失提高注氣效率的有效措施。

關鍵詞：濕蒸汽發生器? 發生器? 注氣效率

1 概述

濕蒸汽發生器的主要燃料是天然氣和原油，將燃燒后產生的高溫高壓濕飽和蒸汽注入具有稠油的油井，可以大幅度提高油井稠油的采收率。目前，遼河油田、勝利油田、新疆克拉瑪依油田等均使用了蒸汽發生器，共計百余臺。一般濕蒸汽發生器的注氣鍋爐設計效率為80%，但經過多年使用長時間運行，設備老化現象較為嚴重，濕蒸汽發生器的熱能損失逐漸增加，實際稠油開采中的工作效率僅為70%左右。因此，消除不良因素提高注氣鍋爐熱效率，是油田稠油開采的重要節能措施。

2 影響濕蒸汽發生器注氣效率的因素

濕蒸汽發生器在運行過程中如果有大量的熱量損失，則必然大大減少注氣效率，分析并治理發生器的熱量損失是保證注氣效率的最為直接和行之有效的方法。

2.1不完全燃燒造成的熱量損失。濕蒸汽發生器長時間工作后，燃燒留下的灰燼是不會發熱的，并且在換熱管上會有留存，導致與燃燒點隔離，降低換熱管工作效率。經統計，換熱管上粘結的灰燼可降低發生器鍋爐0.3%的換熱效率。濕蒸汽發生器都要經長時間運行的，都會有不同程度的粘結灰燼。因此，定期清除灰燼是提高鍋爐熱效率的有效措施。

2.2 霧化效果不好造成的熱量損失。濕蒸汽發生器的霧化效果不好，可以直接產生大量的碳黑，吸附于濕蒸汽發生器的受熱面，碳黑導熱性能差，嚴重阻礙熱量傳遞。導致出現碳黑的因素有：燃油高速流動時產生的紊流脈動;高速旋轉下的離心力作用;霧化口前后油壓急劇下降時產生的局部汽化，產生細小油珠;助燃氣高速沖擊形成小油珠等等，都可以造成發生器的霧化效果不好，產生碳黑。

2.3 外殼散熱造成的熱量損失。發生器工作時，鍋爐本體溫度自然會高于周圍空氣的溫度，形成熱量損失。因此此種熱量流失的多少取決于發生器鍋爐的保溫性能、密封性、環境溫度等。一般發生器鍋爐外殼會比環境溫度高20℃-30℃，一旦出現溫差過高的情況，則說明鍋爐外殼的保溫功能出現了問題。

2.4 煙氣溫度造成的熱量損失。在煙氣與水管線對流換熱后，煙氣從煙囪排走，煙氣的換熱效率高低是決定發生器注氣效率的關鍵因素，其占燃燒放出熱量的6%-12%。如果煙氣未充分換熱，那么會將大量燃燒的熱量直接排走，據專門的數據統計，排煙溫度每增高12℃-18℃，熱量損失會增加1%。

2.5 煙氣純度造成的熱量損失。煙氣中空氣的含量是決定熱量損失的一個因素，發生器鍋爐中過剩的空氣越多，鍋爐注氣效率就越低。一般煙氣含氧量每提高1%，熱效率就會降低0.6%-0.8%。因此，應該盡量降低鍋爐內的煙氣含氧量。

2.6 其他原因造成的熱量損失。主要包括冷卻損失和泄露損失。冷卻損失主要是干度取樣造成的，干度取樣水經過冷卻器后，冷卻水溫度升高，由此造成熱量損失。另外，濕蒸汽發生器本身具有很多密封點，一旦有泄露都會造成熱量損失，其中最大的泄露來自于放空閥，嚴重時，每天可帶來大量的蒸汽泄露。還有其他一些不同程度的熱量損失。

3 提高濕蒸汽發生器注氣效率的有效措施

①及時有效的吹灰。針對濕蒸汽發生器流段的積灰，及時用水沖掉，減少熱量損失。對于無法用水沖洗的輻射段管線，國DAEEL公司在濕蒸汽發生器內加裝不停爐吹灰器，每天都吹一次，大大降低灰燼隔離造成的熱量損失。近幾年我國多數企業引進了微爆吹灰器，利用乙炔和空氣在流道內微爆炸產生的振動，松動灰燼粘結，再由高溫煙氣帶出流道。②控制油壓，提升霧化效果。針對發生器霧化效果不佳的情況，可采用控制油壓、霧化壓的辦法來解決。經過反復試驗發現：當油壓保持在0.9-1.1MPa，霧化壓保持在0.45-0.55MPa范圍內時，發生器的霧化效果最佳，燃燒充分，基本不產生碳黑。③發生器保溫控制。保溫系統故障時，發生器停爐時立即修補，減少熱量損失。目前多家企業都采用了熱量回爐反射的新技術，在濕蒸汽發生器的鍋爐耐火層表面涂抹高溫輻射涂料，一般為高溫紅外輻射涂料，當溫度升高的時候，這種涂料可以將映射到耐火層的熱量中，輻射率由原來的0.45提高到0.94，映射回的熱量輻射率提高1倍，大部分熱量都被反射到爐管上，而并非通過爐壁散到空氣中。經測試數據表明，發生器內引用該涂料后，大大提高節能效果，提升熱效率的2%以上。④煙氣余熱回收。由煙氣帶走的熱量是巨大的，回收煙氣余熱是提高濕蒸汽發生器注氣效率的主要工作內容。加裝余熱回收裝置，改裝熱管換熱器，提高換熱器使用壽命。利用熱管換熱器可使煙氣溫度下降40℃-70℃，大大降低煙氣溫度過高帶來的熱量損失。⑤監控煙氣含氧量?？刂茻煔夂趿靠墒瑰仩t內煙氣達到充分燃燒的狀態，目前可控制在1%-3%，燃燒率大大提高。通過實時監測數據調整進風量，使空氣系統保持在合理范圍內，一般將系數控制在1.2左右，降低不完全燃燒。

4 結束語

通過上述各種措施的應用，可有效降低熱損失，一般可順利將濕蒸汽發生器的注氣效率提升到82%以上，這對油田開采企業來說是一項重大的經濟效益和成果，也是節能降耗工作的重要組成部分。

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