淺析如何提高注汽鍋爐熱效率

楊蘋

摘 要：隨著勝利油田濱南稠油油區開采年限的增長，對注汽質量的要求越來越高。而由于注汽鍋爐運行年限的增加，設備燃燒過程工況調整難度加大，稠油注汽管理方面難度越來越大。為保證設備高效經濟運行，通過對影響設備熱效率的影響因素進行分析，找到對應的對策，提高設備熱效率，調整設備注汽參數，達到降本增效的目標。

關鍵詞：注汽鍋爐；熱效率；提高

1、概況

濱南采油廠共有注汽站28座，在用注汽鍋爐及水處理38臺套，擔負著單家寺油田和王莊油田的注汽任務。全廠的注汽鍋爐隨著使用年限的增加，設備老化現象嚴重。38臺設備中，投產5年以下的25臺套，其中投產大于11年的達到11臺套，占總設備總數的28.9%。由于使用年限的增長，設備存在主要問題是：設備老化嚴重，設備本體，儀表部分以及高溫部分流程以及閥組等都存在問題，安全隱患較大；注汽鍋爐煙溫較高而且上升速度快。

2、注汽鍋爐熱效率分析

熱效率是注汽鍋爐的重要指標，它表明設備的完善程度和運行管理水平。熱效率現場測試一般采用反平衡測試法。

2.1注汽鍋爐反平衡熱力計算分析

對注汽鍋爐而言，其評定準則為熱效率，可通過反平衡法計算公式求得。

其中：

（1）排煙熱損失q2：

鍋爐排煙帶走的一部分熱量造成的熱損失，其大小與煙氣量、排煙與基準溫度、煙氣中水蒸氣的顯熱有關。

（2）化學不完全燃燒熱損失q3：

燃油燃燒時，其中的可燃氣體在爐膛內燃燒。如果部分可燃氣體沒有燃盡而被煙氣帶走，這些可燃氣體中主要是一氧化碳，有時還有少量的氫及甲烷等，煙氣中的可燃氣體含量越高，化學不完全燃燒熱損失就越大，一般為1%-3%。

（3）散熱損失q4：

設備運行時，爐墻、鋼架、管道和其它附件等表面溫度總是高于周圍空氣的溫度。因此，一部分熱量就通過它們向外散發，造成散熱損失。爐體外表面積越大，保溫性能就越差，散熱量也就越大，一般為3%-5%。

（4）機械未完全燃燒熱損失q5：

鍋爐煙氣帶走的飛灰，取決于燃料性質和運行人員的操作水平。

2.2 注汽鍋爐熱效率影響因素分析

通過上述公式可以看出，影響注汽鍋爐熱效率的因素主要有：

（1）排煙溫度

通常，排煙溫度每升高15℃，排煙溫度熱損失將增大1%左右，所以在注汽鍋爐的運行中，應盡可能地將排煙溫度控制在230℃以內。

（2）蒸汽干度

隨著蒸汽干度的提高，注汽單耗及排煙溫度逐步提高，注汽鍋爐熱效率逐步下降。正常情況下，蒸汽干度每提高5%，注汽單耗約增加4%，排煙溫度約提高10～20℃，鍋爐熱效率約降低0.7個百分點。因此注汽鍋爐的日常運行應滿足注汽干度要求即可。

（3）負荷率

在控制蒸汽干度及排煙處煙氣含氧量基本不變的前提下，通過調節注汽鍋爐給水量及燃料量來改變鍋爐負荷量，選擇不同23t/h設備進行熱效率分析。分析發現，注汽鍋爐負荷率對設備的熱效率、注汽單耗及排煙溫度存在著較為明顯的關系，正常情況下，23t注汽鍋爐最佳運行負荷應在18～20 t/h之間。

（4）設備熱損失

注汽鍋爐保溫材料采用高純硅酸鋁纖維保溫材料。根據現場測試結果，分析、總結現用鍋爐保溫結構存在的問題如下：一是設備外表面溫度不均勻，輻射段、過渡段及端部，均存在保溫缺陷，造成局部溫度過高；二是保溫結構存在著熱橋，熱橋主要集中于各種局部部件與接縫處；三是結構導熱系數偏大，外表面散熱損失大。

3、提高注汽鍋爐熱效率的措施

根據上述分析因素，在注汽八號站802#爐進行試驗，主要從節能技術改造和加強管理兩個方面開展工作：

3.1增大注汽鍋爐的尾部換熱面積

排煙損失占全部熱損失的70～80%，排煙溫度高是設備熱損失的最主要指標。由于注汽鍋爐在運行當中排煙溫度不允許低于其露點溫度（防止尾部受熱面酸腐蝕），因此排煙溫度熱損失必然存在，增大尾部換熱面積可適當降低排煙溫度，提高注汽鍋爐進口水溫，防止設備尾部受熱面腐蝕。

采用復合相變換熱器很好解決了這一問題，這種換熱器不僅能防止煙氣結露而且也避免了煙灰在管壁上的粘結，能夠保證設備長期運行，提高了熱效率，設備壽命達到7年以上。當注汽鍋爐運行參數發生變化時，復合相變換器能夠自動調節受熱面壁面溫度和排煙溫度，取得了較好的節能效果。

3.2強化注汽過程管理，確定合理的經濟運行工況

一是加強注汽鍋爐對流段與輻射段清灰。由于煙灰導熱能力比鋼鐵的導熱能力小數百倍，爐管上一旦積灰，爐管的導熱能力迅速下降，隨著厚度增加，設備的排煙溫度逐漸上升，熱效率下降，因此，定期對注汽鍋爐爐內輻射段爐管與對流段翅片管清灰是必不可少的一項工作。

二是合理調整注汽鍋爐工況。繼續實施一爐一策管理，以注汽鍋爐熱效率等指標為抓手，圍繞提高鍋爐熱效率，合理調整設備運行工況。重點是運行參數的合理匹配，避免鍋爐在過高或過低負荷區運行，提高燃燒效果，降低空氣過剩系數和煙溫，使鍋爐效率達到85%以上。

三是加強注汽鍋爐的維修維護，及時對對流段翅片管及保溫層進行維修，降低熱損失。

四是加強技術培訓，特別是注汽站班組長在注汽鍋爐參數運行、調試方面的培訓。

3.3實施結果

按照制定措施，及時調整運行參數，并進行維修維護，通過對比發現，鍋爐熱效率得到有效提高（見表一）