油田注汽鍋爐熱效率的潛力分析與技術優化探討

張宏偉 閆志群

【摘要】針對稠油產量和注汽仼務逐年增加，注汽鍋爐消耗燃氣數量巨大，為有效提高熱效率，進一步降低注汽鍋爐燃氣噸汽單耗，通過熱效率潛力提升方案及實驗，在對試驗數據進行分析的基礎，進一步優化提升熱效率，形成了熱效率優化提升技術并推廣應用，取得了良好效果。在推廣應用過程中，要做好相應設備檢查維修工作和儀表校驗工作，強化設備巡檢制，做到按時巡檢，并確定最佳加熱溫度、燃氣壓力和霧化壓力，以保證鍋爐高效運行。

【關鍵詞】油田注汽鍋爐 ?熱效率 ?技術優化

隨著稠油產量和注汽仼務的逐年增加，注汽鍋爐消耗燃氣數量巨大，某注汽單位為提高熱效率，降低注汽鍋爐燃氣噸汽單耗，我們要打破習慣思維進行潛力再認識，對標再分析，創新方法，通過開展注汽鍋爐熱效率再提高的相關試驗，并進行分析總結、提高和推廣，以期取得良好的社會和經濟效益。

一、熱效率潛力提升方案及實驗

試驗的平臺是注汽鍋爐DCS系統“運行數據”，主要設備為EMISSION ANALYZER500型微電腦自動煙氣分析儀。為對實驗數據進行有效分析利用，創新性地借助了交互式可視化統計發現軟件JMP軟件。該軟件以統計方法的實際應用為導向，交互性、可視化能力強，適合此類研究分析。

以硬件平臺為基礎，以軟件分析和現場經驗相結合，制定了科學合理的優化提升工作流程，對影響鍋爐熱效率的7個主要參數進行了優化調整

二、試驗數據分析及熱效率優化提升

為摸清影響鍋爐熱效率的主要因素，做到有的放矢，我們開展了系統數據分析，在分析的基礎上不斷調整優化。

我們使用JMP軟件對以上錄取的數據進行分析和優化，以期獲得最優運行參數和最高熱效率。

根據《鍋爐熱效率試驗》表，以“對流段入口溫度”等各個因素作為因子，以“鍋爐熱效率”作為輸出進行線性及多項式擬合。

根據擬合曲線和生產實際，結合理論分析，可得出以下結論：

（1）對流段入口溫度基本上是個獨立參數，確定了優化數值后，對其他參數基本沒有影響。按照注汽鍋爐技術規范要求，為防止對流段溫度低于煙氣的露點（90℃）而產生低溫腐蝕，根據以上擬合曲線，將流段入口溫度控制在90℃，鍋爐熱效率最高，而不會影響其他參數的調整和優化。

（2）煙氣含氧必須嚴格控制。為保證燃料充分燃燒，過剩空氣系數一般為11～1.2之間，可以根據煙氣中O2和CO2含量以及根據熱平衡方程計算得到。由于活動鍋爐所用燃氣油質、油品等常有波動，實踐證明過剩空氣系數低于1.15時，燃燒情況、排煙溫度等并不在最佳點，對活動鍋爐取1.15～1.2間為宜。

（3）在其他運行參數相對不變的情況下，鍋爐蒸發量越高，越接近鍋爐額定蒸發量，其熱效率越高。在保證注汽質量和可控注汽壓力范圍內，盡量提高注汽速度。

（4）熱效率最高點為燃氣溫度87℃左右;燃氣溫度超過100℃時熱效率有上升趨勢。考慮到某油田原油特性及泵輸效率、燃氣霧化效果、燃氣加熱效率等綜合因素，燃氣溫度不可能無限制的增加，根據現場試驗及對燃燒的影響取經驗值85～90℃。

（5）只考慮燃氣壓力的情況下，在0.4～0.44MPa范圍內，燃氣壓力越低，鍋爐熱效率越高;0.44～0.5MPa范圍內，燃氣壓力越高，鍋爐熱效率越高。釆用介質霧化式噴燃器的注汽鍋爐，要保證良好的霧化效果，燃氣壓力必須適當提高，一般控制在048MPa左右。

三、熱效率優化提升技術的推廣應用

（一）優化方案

注汽鍋爐參數調整和優化是個互相影響、相互制約的過程，根據以上分析，確定優化流程如下

鍋爐運行期間，在注汽井壓力允許和施工方案設計要求下，應盡可能提高鍋爐排量。

對流段入口水溫在煙氣露點（90℃）左右，為保證不發生對流段低溫腐蝕，控制在煙氣露點溫度以上5℃～10℃，即95℃～100℃。

油溫應保持在85-90℃，燃氣壓力應保持在0.48MPa左右，霧化壓力與燃氣壓力差值應在0.01-0.015MPa間。

煙氣含氧量應保持在3-3.5%，應同時觀察火焰形狀、顏色和排煙溫度變化確定。

（二）推廣應用

按以上分析和流程，對測試的注汽鍋爐，用正平衡法進行了計算，用反平衡進行校核，熱效率均有不同程度的提高。

（三）推廣應用鞏固措施

為進一步保證推廣應用效果，持續提高注汽鍋爐熱效率，制定了以下鞏固措施：

做好相應設備檢查維修工作和儀表校驗工作，確保設備靈敏可靠，儀表準確無誤;強化設備巡檢制，做到按時巡檢，調整及時，記錄無誤。將優化提升方案固化、標準化，制定了《注汽鍋爐熱效率提升推薦做法》。當更換燃氣時，及時進行試驗和分析，確定最佳加熱溫度、燃氣壓力和霧化壓力，以保證鍋爐高效運行。

四、結束語

結合稠油產量和注汽仼務逐年增加、注汽鍋爐消耗燃氣數量巨大這一實際，通過熱效率潛力提升方案及實驗，在對試驗數據進行分析的基礎，進一步優化提升熱效率，形成了熱效率優化提升技術并推廣應用，取得了良好效果。在今后的推廣應用過程中，要做好相應設備檢查維修工作和儀表校驗工作，強化設備巡檢制，做到按時巡檢，并確定最佳加熱溫度、燃氣壓力和霧化壓力，以保證鍋爐高效運行。

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