淺論優(yōu)化注汽鍋爐參數(shù)配置提高熱效率

張傳強

摘要：注汽鍋爐是油田熱力采油過程中最主要的耗能設備，簡要介紹了注汽鍋爐的熱工過程，在此基礎上，通過實例驗證分析：注汽鍋爐操作參數(shù)中排煙溫度、注汽干度、配風量對注汽鍋爐熱效率的影響。研究結(jié)果表明，注汽鍋爐的熱效率隨上述因素增大而降低，且排煙溫度對注汽鍋爐的熱效率影響最大，注汽干度和配風量的影響次之，空氣過量系數(shù)的影響最小。本文通過某注汽鍋爐的實際運行參數(shù)驗證了計算軟件的準確性，系統(tǒng)分析了注汽鍋爐操作參數(shù)對其熱效率的影響及其變化規(guī)律，以期為降低油田熱力采油系統(tǒng)的能耗提供一定的理論基礎

關鍵詞：熱力采油技術；注汽鍋爐；操作參數(shù)；排煙溫度；注汽干度；熱效率

熱力采油技術是主要開采稠油的方法，熱力采油技術主要有蒸汽吞吐、注蒸汽、火燒油層等，其中，注蒸汽熱力采油是目前世界上應用最為廣泛的方法。注汽鍋爐是制造蒸汽的主要設備，同時也是熱力采油過程中的主要耗能設備，其耗能約占總能耗70%，因此，提高注汽鍋爐的熱效率直接降低熱力采油系統(tǒng)的系統(tǒng)能耗，該方而的研究具有重要的意義。注汽鍋爐是一種高壓直流式鍋爐，其運行的主要目的是將蒸汽干度75%的蒸汽注入地下油層，并將其攜帶的熱量傳遞給稠油，進而降低稠油的粘度，最終提高油田采油率。

實例驗證分析：注汽鍋爐操作參數(shù)中排煙溫度、注汽干度、配風量對注汽鍋爐熱效率的影響。其中，排煙溫度每升高200C，鍋爐熱效率約下降1%。注汽鍋爐的熱工過程為：首先，燃氣與空氣由管道經(jīng)閥門送入輻射段爐膛內(nèi)燃燒，爐膛內(nèi)的串聯(lián)爐管分別與火焰發(fā)生輻射換熱，并且與高溫煙氣發(fā)生對流換熱，爐管把接受的熱量以熱傳導的方式傳遞給管內(nèi)的軟化脫氧水，使水迅速汽化變成蒸汽；然后，高溫煙氣流經(jīng)鍋爐過渡段后進入對流段，在對流段中高溫煙氣（870-980℃）作為熱源與翅片管和光管進行對流換熱，翅片管和光管把吸收的熱量以熱傳導的方式傳遞給管內(nèi)的水，使水的溫度升高，煙氣溫度降低至150-300℃后排除。本文通過某注汽鍋爐的實際運行參數(shù)驗證了計算軟件的準確性，系統(tǒng)分析了注汽鍋爐操作參數(shù)對其熱效率的影響及其變化規(guī)律，以期為降低油田熱力采油系統(tǒng)的能耗提供一定的理論基礎。

1熱力計算

1.1數(shù)據(jù)來源

以燃氣作為鍋爐燃料為例進行設計計算。燃料的主要成分見表l。

1.2計算方程

結(jié)合鍋爐實際熱工過程，注汽鍋爐的物理模型可分為輻射段和對流段，如圖1所示。

注汽鍋爐的熱力計算的具體內(nèi)容主要包括熱效率計算、爐膛輻段射傳熱計算和對流段受熱而計算3部分。

1.3計算程序結(jié)構

主要涉及兩方而的內(nèi)容，首先依據(jù)熱力計算的理論基礎，繪制了程序的開發(fā)框圖，繪圖根據(jù)注汽鍋爐的物理結(jié)構圖按照輻射段和對流段的順序，分別針對各段熱力計算的特點設計了不同的算法。

2注汽鍋爐熱效率的影響因素分析

2.1排煙溫度對鍋爐熱效率的影響

設定空氣過量系數(shù)為1.1、給水溫度為105℃、蒸汽壓力為17MPa和蒸汽溫度為370℃且保持不變，依次設定排煙溫度分別為120，140， 160，180，200℃。排煙溫度與鍋爐熱效率的關系如圖3所示。

由圖3分析得出，排煙溫度與鍋爐熱效率幾乎呈線性關系，且鍋爐熱效率隨排煙溫度的升高而降低，排煙溫度的改變對鍋爐熱效率的影響較大，排煙溫度每升高20℃，鍋爐熱效率約下降1%。排煙溫度升高是導致排煙熱損失增加的主要因素，因此在鍋爐運行過程中，可設置煙氣換熱器，利用高溫煙氣作為熱源分別與空氣和軟化脫氧水進行換熱，降低排煙溫度，提高鍋爐熱效率。

2.2注汽干度對注汽鍋爐效率的影響

在控制鍋爐給水量及排煙處煙氣含氧量保持不變的前提下，依次改變注汽干度的數(shù)值為59.8%，63.5%，70.6%，76.0%和81.7%，注汽干度與鍋爐的熱效率關系如圖4所示。注汽干度與鍋爐熱效率大致呈線性關系，且隨著注汽干度的提高，鍋爐熱效率逐步下降，注汽干度每提高約5%，鍋爐熱效率約降低0.7%。因此，可以在注汽鍋爐中安裝干度控制系統(tǒng)，通過對注汽干度檢測并輸出作為系統(tǒng)反饋信號，持續(xù)調(diào)節(jié)鍋爐注汽干度。

參考文獻：

[1]方云.稠油熱采注汽鍋爐節(jié)能降耗技術[[J].油氣田地面工程，2016，27（3）：68-69.