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(huì)經(jīng)濟(jì)的重要血液，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展我國(guó)對(duì)于石油的需求量也在逐年的增加，在我國(guó)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(guò)程中需要使用注汽鍋爐來(lái)向井下注入高溫蒸汽來(lái)使得稠油的流動(dòng)性增加，是一種在稠油井開采過(guò)程中使用較多的一種重要的設(shè)備。注汽鍋爐同時(shí)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(duì)于注汽鍋爐能耗分析的基礎(chǔ)上采取相應(yīng)的措施來(lái)降低注汽鍋爐的能耗從而提高油田的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：注汽鍋爐；稠油；節(jié)能

中圖分類號(hào)：TE357 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

稠油井是一種在我國(guó)廣為分布的油井種類，現(xiàn)今對(duì)于稠油井的開采多采用的是注入高溫蒸汽來(lái)增加稠油流動(dòng)性的方式.對(duì)于稠油井的的注汽系統(tǒng)主要由注汽站和注汽管等兩個(gè)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(duì)于提高油田的經(jīng)濟(jì)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(duì)如何降低油田注汽鍋爐的熱損進(jìn)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(guò)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(guò)程中，整個(gè)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(shí)現(xiàn)對(duì)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(huì)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(duì)于油田注汽鍋爐進(jìn)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(lái)說(shuō)，油田注汽鍋爐由于散熱所造成的損失占到整個(gè)熱能量的6%±2%的區(qū)間范圍內(nèi)，因此，對(duì)于使用天然氣作為主要燃燒能源的油田注汽鍋爐來(lái)說(shuō)，做好油田注汽鍋爐的能耗控制關(guān)鍵是要做好對(duì)于油田注汽鍋爐燃燒加熱過(guò)程中的排煙熱能的損失的控制。通過(guò)研究表明，在煙氣排放損失的過(guò)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(duì)于油田注汽鍋爐的能耗控制關(guān)鍵是要做好對(duì)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(shí)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(duì)于燃油油田注汽鍋爐需要做好對(duì)于排煙熱能可燃燒效率的控制，以此來(lái)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(jì)效益。

此外，在油田注汽鍋爐的工作過(guò)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(jì)。

2.降低油田注汽鍋爐散熱損失的相關(guān)措施

通過(guò)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(gè)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(duì)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(duì)流端入口如水溫過(guò)高則會(huì)導(dǎo)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(yùn)行過(guò)程中通過(guò)適當(dāng)?shù)亟档陀吞镒⑵仩t中的對(duì)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(dāng)使用天然氣作為油田注汽鍋爐的加熱燃料時(shí)，一般來(lái)首，天然氣是經(jīng)過(guò)脫硫處理的，其內(nèi)部是不含有酸性氣體的，因此對(duì)于油田注汽鍋爐中的對(duì)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(shí)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(duì)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(dāng)空氣注入量具較多時(shí)，多余的空氣并未參與到燃油或是天然氣的燃燒過(guò)程中，而且在其排出的過(guò)程中還會(huì)攜帶著較多的燃燒熱量以煙氣的形式被排出浪費(fèi)。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(dāng)?shù)亟档涂諝膺^(guò)剩系數(shù)以減少排煙熱損失。對(duì)于注入空氣的量可以通過(guò)使用煙氣含氧分析儀來(lái)進(jìn)行測(cè)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(jìn)風(fēng)量，降低油田注汽鍋爐的熱損失。（3）做好對(duì)于油田注汽鍋爐的酸洗降低油田注汽鍋爐內(nèi)的水垢對(duì)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(guò)采用化學(xué)清洗的方式來(lái)進(jìn)行除垢，對(duì)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(lái)對(duì)油田注汽鍋爐進(jìn)行除垢作業(yè)，完成對(duì)于油田注汽鍋爐內(nèi)的除垢后將會(huì)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(duì)于燃料等的而消耗。

3.做好對(duì)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(duì)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(cuò)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(guò)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(shí)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(dòng)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(huì)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(guò)程中燃燒所產(chǎn)生的溫度在900℃時(shí)熱量的傳遞將會(huì)變?yōu)橐詿彷椛錇橹鳎椛湔紦?jù)到整個(gè)熱傳遞的近9成以上，當(dāng)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(shí)將會(huì)導(dǎo)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(shí)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(jìn)行緊固以降低熱橋產(chǎn)生的幾率同時(shí)還能夠提高錨固件錨固的可靠性，通過(guò)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(lái)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，以來(lái)來(lái)說(shuō)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(lái)進(jìn)行最后一層的固定，增強(qiáng)其抗機(jī)械振動(dòng)的能力。完成了對(duì)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(qiáng)的抗熱疲勞的性能。此外，對(duì)于油田注汽鍋爐的熱管線的保溫應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)于注汽管線保溫層的設(shè)置，對(duì)于長(zhǎng)期使用的油田注汽鍋爐注汽管線的保溫層其會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的老化從而使得保溫效果極差，在保溫改造過(guò)程中需要對(duì)油田注汽鍋爐熱管線按照以下步驟進(jìn)行處理：除銹-噴涂底漆-安裝涂料模塊-涂覆勾縫等技術(shù)來(lái)對(duì)油田注汽鍋爐的熱管線進(jìn)行處理。通過(guò)上述措施后對(duì)熱力管線進(jìn)行測(cè)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(yǔ)

油田注汽鍋爐一直是稠油井開采過(guò)程中的能耗大戶，為提高油田的開采降低成本，需要對(duì)油田注汽鍋爐進(jìn)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(duì)于油田注汽鍋爐的對(duì)流段入手水文、降低排煙溫度和排煙量及對(duì)油田注汽鍋爐的保溫結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)等的措施來(lái)降低了油田注汽鍋爐的能耗，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[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.