油田注汽鍋爐的能耗研究

黃平 舒正棟 曹生玉 董全忠(新疆油田公司采油一廠第一供汽聯(lián)合站， 新疆 克拉瑪依 834000)

油田注汽鍋爐的能耗研究

黃平 舒正棟 曹生玉 董全忠(新疆油田公司采油一廠第一供汽聯(lián)合站， 新疆 克拉瑪依 834000)

油田注汽鍋爐在稠油開采過(guò)程中是一個(gè)高耗能的設(shè)備，通過(guò)對(duì)鍋爐生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中蒸發(fā)量、干度、天然氣耗量和單耗的測(cè)試、分析、研究，得到在滿足蒸汽生產(chǎn)要求的情況下鍋爐的能耗規(guī)律，從而對(duì)鍋爐生產(chǎn)參數(shù)的調(diào)控達(dá)到蒸汽生產(chǎn)的節(jié)能效果。

油田注汽鍋爐；蒸發(fā)量；干度；天然氣耗量；單耗；節(jié)能

在我國(guó)，稠油資源的儲(chǔ)量約占我國(guó)石油總儲(chǔ)量的70%，稠油的高效開采和有效利用正逐漸成為油田采油的研究重點(diǎn)。注汽鍋爐是油田熱力開采稠油最重要的設(shè)備之一，也是油田主要的耗能設(shè)備之一，其能耗約占油田熱力采油系統(tǒng)總能耗的70%。因此，針對(duì)油田注汽鍋爐的能耗研究，特別是關(guān)于在滿足蒸汽生產(chǎn)要求的前提下注汽鍋爐蒸發(fā)量和天然氣用量調(diào)配的研究，可合理優(yōu)化油田注汽鍋爐實(shí)際運(yùn)行工作參數(shù)，對(duì)降低油田熱力采油系統(tǒng)能耗具有重要意義。

油田注汽鍋爐的能耗情況一般用單耗(單位鍋爐給水量所消耗的天然氣量)這個(gè)指標(biāo)來(lái)衡量，在滿足注汽干度和壓力的情況之下，單耗越小表示越節(jié)能。通常降低排煙溫度、配比最佳的過(guò)量空氣系數(shù)等措施來(lái)提高油田注汽鍋爐的熱效率，也研究出從油田注汽鍋爐熱效率主要是受鍋爐蒸發(fā)量、蒸汽壓力和蒸汽干度影響，而對(duì)鍋爐的實(shí)際生產(chǎn)做相應(yīng)的指導(dǎo)。但是每一臺(tái)注汽鍋爐實(shí)際運(yùn)行時(shí)，蒸發(fā)量、蒸汽壓力和蒸汽干度等參數(shù)對(duì)鍋爐的耗能情況影響又各有不同。針對(duì)單臺(tái)油田注汽鍋爐實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中蒸發(fā)量、蒸汽干度和蒸汽壓力對(duì)鍋爐耗能的影響研究,找到一個(gè)“黃金點(diǎn)”或者是“黃金區(qū)間”，使在滿足注汽要求的情況下又節(jié)省天然氣的耗量。油田實(shí)際的蒸汽生產(chǎn)過(guò)程中蒸汽壓力不僅是受運(yùn)行參數(shù)的影響，也同樣受所在油層區(qū)塊的地層壓力和注汽管網(wǎng)壓力影響，通過(guò)調(diào)整鍋爐的蒸發(fā)量和蒸汽干度可以達(dá)到稠油生產(chǎn)所需的注汽壓力。因此，本文研究在運(yùn)行過(guò)程中的蒸發(fā)量和蒸汽干度對(duì)天然氣耗量的影響情況。

1 測(cè)量、研究方法

由于每一臺(tái)注汽鍋爐的燃燒和傳熱狀況都有所不同，研究單臺(tái)鍋爐的運(yùn)行時(shí)蒸發(fā)量、蒸汽干度和天然氣耗量之間的關(guān)系，找出其“黃金點(diǎn)”，對(duì)單臺(tái)鍋爐在生產(chǎn)過(guò)程中降低能耗具有非常重要的指導(dǎo)意義。我們所選取的注汽鍋爐為第一供汽聯(lián)合站四二區(qū)二號(hào)站3#爐，根據(jù)其鍋爐運(yùn)行狀況，調(diào)節(jié)鍋爐的蒸發(fā)量從19.5t/h到21.5t/h，滿足干度要求從75%到80%之間，測(cè)量該鍋爐的天然氣耗量。

2 不同蒸汽干度對(duì)天然氣耗量的影響

以鍋爐蒸發(fā)量為不變量，蒸汽的干度為自變量，分別測(cè)出在不同蒸發(fā)量的情況下，干度從75%到80%這6個(gè)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的天然氣的耗量。定義一個(gè)產(chǎn)出投入比為蒸汽熱焓值與所用天然氣的熱量的比值，產(chǎn)出投入比的大小可以反映鍋爐熱效率高低。研究發(fā)現(xiàn)：

(1)當(dāng)蒸發(fā)量為21.5t/h時(shí)，隨著蒸汽干度的升高，天氣燃?xì)獾暮牧吭诓粩?的上升，但是天然氣增加的幅度是不同的，干度從76%升高到77%時(shí)天然氣的耗量增加的幅度最大，產(chǎn)出投入比隨干度的變化也呈現(xiàn)一個(gè)下降的趨勢(shì)，在干度76%時(shí)下降的幅度最大。因此可以認(rèn)為在滿足干度要求的情況下，干度為76%這個(gè)點(diǎn)為生產(chǎn)過(guò)程中的“黃金點(diǎn)”，而干度為75%到76%之間為“黃金區(qū)間”。

(2)當(dāng)蒸發(fā)量為19.5t/h，20t/h，21t/h，20.5t/h時(shí)，隨著蒸汽干度的升高，天然氣耗量都相應(yīng)的增大，當(dāng)干度從75%升高到76%時(shí)，天然氣耗量增大的幅度相對(duì)平緩，但干度從76%升高到77%過(guò)程中，天然氣耗量增大的幅度最大。不同的蒸發(fā)量時(shí)，產(chǎn)出投入比也隨干度呈現(xiàn)相同的變化規(guī)律。因此，可以找到在注汽鍋爐實(shí)際生產(chǎn)中的“黃金點(diǎn)”為76%，“黃金區(qū)間”為75%到76%，調(diào)節(jié)鍋爐的干度在黃金區(qū)間內(nèi)可以在滿足蒸汽生產(chǎn)干度的同時(shí)降低天然氣的耗量，達(dá)到節(jié)能的效果。

3 不同蒸發(fā)量對(duì)單耗的影響

以生產(chǎn)的蒸汽干度為不變量，鍋爐的蒸發(fā)量為自變量，分別測(cè)出在不同蒸發(fā)量的情況下的天然氣耗量，從而得出蒸發(fā)量與單耗之間的關(guān)系。

(1)當(dāng)干度為75%時(shí)，研究蒸發(fā)量和單耗的關(guān)系，得出鍋爐的蒸發(fā)量越大，天然氣耗量越大，但鍋爐的單耗越小。從而可以得出蒸發(fā)量越大，水在鍋爐中流動(dòng)時(shí)吸熱效率越好，即鍋爐的熱效率越高。

(2)同時(shí)，分別研究了干度為76%、77%、78%、79%、80%時(shí)蒸發(fā)量和單耗的關(guān)系，研究發(fā)現(xiàn)，隨蒸發(fā)量的增加，燃?xì)鈫魏某尸F(xiàn)單調(diào)下降趨勢(shì)，但同干度情況下單耗隨水量的變化速率在水量變化區(qū)間上存在大小差異。將75%-80%干度情況下所有單耗隨水量變化速率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，各干度狀態(tài)下蒸發(fā)量在20.5T/h-21T/h區(qū)間時(shí)單耗下降速率明顯增大，在75%到80%所有干度范圍內(nèi)，單耗下降速率在水量20.5T/h-21T/h區(qū)間內(nèi)的值為其它區(qū)間的兩倍甚至更多，單耗下降速率的大小在一定程度上能夠體現(xiàn)鍋爐熱效率的提升程度，即單耗下降速率越快，鍋爐熱效率提升效果越明顯。因此可以得出，在蒸發(fā)量在20.5T/h-21T/h區(qū)間內(nèi)時(shí)，鍋爐熱效率提升明顯，相較于其它蒸發(fā)量區(qū)間較優(yōu)。

4 結(jié)語(yǔ)

在蒸發(fā)量一定的情況下，干度在76%到77%之間天然氣耗量增加幅度最大，產(chǎn)出投入比隨干度的增大呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)，同樣在76%到77%之間減小的幅度最大，在實(shí)際生產(chǎn)中將蒸汽干度控制在75%到76%之間的“黃金區(qū)間”內(nèi)，可以達(dá)到節(jié)能的效果；對(duì)于不同的干度，單耗隨蒸發(fā)量的增大而降低，蒸發(fā)量在20.5T/h-21T/h區(qū)間，單耗下降速率最快，鍋爐熱效率提升效果最明顯。

[1]董珊珊,王為民,等.油田注汽鍋爐蒸汽參數(shù)的熱力分析[J].當(dāng)代化工，2014,43(11):2339-2345.

[2]方元.稠油熱采注汽鍋爐節(jié)能降耗技術(shù)[J].油氣田地面工程，2008,27(3):68-69.