淺析油田注汽鍋爐熱損分析及降耗措施

鄭笑影 余斌（中國石油遼河油田分公司曙光采油廠，遼寧 盤錦 124010）

淺析油田注汽鍋爐熱損分析及降耗措施

鄭笑影 余斌（中國石油遼河油田分公司曙光采油廠，遼寧 盤錦 124010）

在稠油開發企業中，注汽鍋爐是一種高耗能設備，它以原油或者天然氣為主要燃料，在運行過程中燃料消耗量較大，同時稠油企業對熱采的依賴程度越來越高，隨之而來燃料消耗逐年增加，因此，積極發展油田注汽鍋爐的節能降耗措施對提高油田的經濟效益，促進油田可持續發展具有重要意義。本文從降低注汽鍋爐及注汽管線散熱損失兩方面著手，結合現場實際，采取了多種減損提效措施，取得了一定的經濟效益和社會效益。

稠油熱采；注汽鍋爐；節能降耗

稠油開發注汽系統主要由注汽站和注汽管網兩大部分組成，地面注汽工藝由濕蒸汽發生器將高溫高壓蒸汽通過較長的注汽管道輸送到井口，然后通過注采合一管道注入井下。在這個過程中，主要的散熱損失體現在兩個方面：一是注汽鍋爐的散熱損失，二是輸汽管路的散熱損失。因此降低這兩方面的散熱損失對提高注汽系統熱效率，降低燃料單耗具有重要意義。

1 注汽系統散熱損失的主要影響因素

1.1 注汽鍋爐散熱損失

鍋爐燃燒熱平衡方程為

其中，—輸入鍋爐熱量，—有效利用熱，—排煙熱損失，—氣體未完全燃燒熱損失，—固體未完全燃燒熱損失，—散熱損失，—灰渣物理熱損失。

以燃燒天然氣為例來說明，、、可以忽略不計。散熱損失與鍋爐的結構和保溫材料有關，一般在3%～8%之間，所以燃氣鍋爐的主要熱損失是排煙熱損失。

又知，煙氣熱損失的計算式為

式中，B為每小時天然氣的使用量；K為機械不完全燃燒，因燒天然氣，燃燒較為充分，所以K取0；Vn為完全燃燒時的實際煙氣量；t1為環境溫度，t2為排煙平均溫度；C2及C1為煙氣在0 至t2及t1間的平均比熱。

從式中可以看出，影響排煙熱損失的主要因素是排煙溫度和煙氣量。排煙溫度比環境溫度高得越多，排煙量越大，則排煙熱損失就越大。

因此，排煙溫度和排煙總量是鍋爐散熱損失的主要表現形式。

1.2 注汽管網的散熱損失

在注汽鍋爐運行中，鍋爐和熱力管線外壁溫度總是高于周圍空氣的溫度，一部分熱量就通過外壁釋放到周圍空氣中，造成散熱損失。散熱損失與注汽鍋爐散熱的表面積，表面溫度，空氣溫度以及保溫層的保溫性能有關。注汽鍋爐的表面積越大，表面溫度越高，周圍空氣溫度越低，散熱損失就越大。保溫層是絕熱層，起到阻止熱量向空氣傳遞的作用。

因此，保溫層是控制散熱損失的重要措施，其性能和完好程度對散熱損失的影響很大。

2 降低鍋爐散熱損失

燃氣鍋爐排煙熱損失和散熱損失是影響鍋爐熱效率的兩個主要因素。排煙熱損失主要體現在兩個方面，一是空氣過剩系數過高，二是排煙溫度高；散熱損失主要體現在爐體保溫狀況較差。因此，要減少這部分散熱損失，可以從以下四個方面進行。

2.1 降低鍋爐煙溫

對流段入口水溫過高，熱交換能力下降，鍋爐排煙溫度會升高，散熱損失較大。因此適當降低對流段入口水溫可以有效降低排煙溫度。通常天然氣是經過脫硫處理的，不含酸性氣體，因此可將燃氣鍋爐對流段入口水溫控制在80～95℃之間，即露點溫度以下。現場試驗中，我們將鍋爐對入溫度由110℃降低到90℃后，平均煙溫由191.8℃下降到170.2℃，效果較好。

2.2 降低排煙總量

鍋爐煙氣的總量主要由提供助燃的空氣量決定，當供給空氣過多時，多于的空氣會攜帶大量的熱量以煙氣的形式排放掉，即空氣過剩系數過高，排煙總量增加。因此在保證燃燒充分的情況下，可以適當降低空氣過剩系數最大限度地降低排煙熱損失。

利用煙氣含氧分析儀可以實時監測鍋爐空氣過剩系數，在保證燃燒良好的情況下，最大限度地降低鍋爐進風量，有效減少排煙總量，達到降損目的。

2.3 鍋爐清灰

從鍋爐爐膛出來的煙氣溫度較高，因此常常在鍋爐煙道出口增加對流段進行換熱，充分利用煙氣余熱，加熱來水，這是鍋爐節能的一個重要措施。但是對流段及輻射段爐管長期受到煙氣的沖刷，煙氣中的雜質、灰塵等會附著在對流段的管壁上，使得換熱器的傳熱效率降低，煙氣預熱利用率較低，從而導致爐尾的排煙溫度升高。因此，對鍋爐對流段及爐管進行清灰，可以提高煙氣的熱交換能力，達到降低煙溫的目的。通?？梢岳脡嚎s空氣和噴砂的方式進行清灰，增強爐管熱交換能力。

2.4 鍋爐酸洗

有時鍋爐在吹灰后煙溫降低并不明顯，并且鍋爐前后差壓較大，基本可判斷為爐管結垢，這種情況同樣影響鍋爐的換熱效率。對于爐管結垢，通常采取化學清洗的方式進行除垢，可選用HCl、HF混配酸與Lan-826緩蝕劑溶液進行清洗。清洗后，爐管內壁上的鹽垢被去除，傳熱效率增大，煙溫進一步降低。

3 降低輸汽管路散熱損失

造成管線熱損失的主要原因在于：局部管線未保溫和保溫材料選用不當。要提高注汽管線的保溫效果，就要重點做好管道保溫材料的優選、保溫層結構的優化兩方面工作。

在生產現場實踐中，長期投用的注汽管線保溫層老化，保溫效果較差，通過對注汽管道除銹—噴涂底漆—安裝涂料模塊—涂覆勾縫等技術保溫處理后，注汽管道直管段的表面溫度由原來的58℃降低至36℃，保溫效果較好。

4 綜合應用效果及結論

通過降低對流段入口水溫、降低空氣過剩系數、采用鍋爐清灰及爐管酸洗技術，提高了鍋爐熱效率；給輸汽管路投用新型保溫材料減少了輸汽管路的散熱損失，從整體上提升了稠油熱采地面工藝系統的熱效率，減少了燃料消耗，提升了注汽質量，同時減少了鍋爐尾氣排放，取得了較好的經濟效益和社會效益，具有現實意義。

［1］武占.油田注汽鍋爐［M］.上海：上海交通大學出版社，2008.

［2］丁萬成，等.降低稠油注汽系統能耗技術研究［J］.特種油氣藏，2005年04期.

［3］孫素鳳.稠油開采注汽管道保溫層的優化［J］.油氣儲運，2011年07期.