浅谈注汽锅炉热煤气技术的应用与发展

何福功

摘 要：介绍辽河油田注气锅炉热煤气技术的特点。以辽河油田金马注气站注汽锅炉改烧热煤气为例，对比同类锅炉使用不同燃料的各自特点，分析热煤气技术在油田注汽锅炉上应用的潜力。同时指出目前热煤气技术需要解决的一些问题。

关键词：油田注汽锅炉  热煤气技术  不同燃料各自特点  应用潜力

中图分类号：TE4    文献标识码：A  文章编号：1674-098X（2014）11（b）-0057-01

油田专用湿蒸汽发生器又称注汽锅炉，是专门用于油田稠油开发的热工设备，随着西气东输工程的推进及环保要求的提高，现在辽河油田注气锅炉多以天然气为燃料，只有个别偏远井站供气受限才使用原油作为燃料。多年来，注汽锅炉一直是油田开发的主要耗能设备，近年来随着原油天然气价格的不断上涨以及国内原油天然气生产局势的日益紧张，这种高成本高消耗的燃料结构严重制约着油田的持续发展和经济效益。另一方面我国是煤炭大国，其储量和产量都位于世界前列，尤其近几年国内煤炭价格持续回落，使得煤炭在释放同等热量前提下相对石油和天然气更具有价格优势，如果能够以煤炭作为锅炉燃料，所带来的经济效益将十分巨大。

1 热煤气锅炉技术特点

相对于传统注气锅炉，热煤气锅炉可以利用原有锅炉炉体，在不改变辐射段及对流段的前提下通过改变燃烧器及供气管线就可实现。同时为了保证充分燃烧需在锅炉尾部增加“热管空气预热器”，利用燃烧后的烟气对空气进行预热;为了克服改造后空气及烟气阻力的增加，在系统中需增加一台引风机。

受煤气输送距离影响，通常煤气发生炉就安置在注汽站旁。煤气站使用原煤利用空气和蒸汽产生的煤气经旋风除尘器、管道扩容除尘器及除硫塔后与空气混合进入燃烧器燃烧;空气通过鼓风机进入热管换热器进行预热并升温至200 ℃，经过调节阀与煤气站输送过来的煤气在燃烧器混合后进入锅炉炉膛燃烧，燃烧后产生的烟气经过对流段对蒸汽进行第一次换热，随后进入热管换热器对空气进行第二次换热，最后由引风机通过烟囱排放。

2 对比燃气锅炉各自特点

传统锅炉相对于煤气锅炉流程简单，不需要引风机及换热管线，占地面积小，可根据开发需求调整布局易于整体搬迁。燃料方面，由于使用重油及渣油排放污染物超标现已基本停止使用，使用稀油因成本高也仅限于供气受限的局部地区使用。作为主要燃料的天然气因成分比较单纯有害杂质少，污染物排放量少，S02、NOX含量均在标准范围内，烟尘几乎没有，因此也不需要辅助的除尘除硫净化设备，运行设备维护费用少，但燃气锅炉会受供气气源影响，供气压力波动频繁会对锅炉运行参数产生影响，需要实时调整;在冬季及用气紧张时常因供气压力过低而影响生产。

使用热煤气的锅炉最大的特点是相对传统燃料价格低廉，锅炉燃料来自旁边煤气站，相对燃料供应稳定，配合调整灵活，不受季节天气影响，适合长期稳定运行。但受原煤特点影响，需要一系列相应的配套设备，包括原煤储运、煤气发生器、供气管线、换热管线、净化设备等，设备繁多占地面积大，一旦建站不宜搬迁，后期设备维护频繁，人员配置需求量大，且净化设备需要持续投入，整体设备运行成本高。同时热煤气污染物排放含量要比天然气大，需要实时监测控制。

3 热煤气锅炉的应用潜力

油田燃油（天然气）注汽锅炉改烧热煤气后其燃料成本将大大降低。以辽河油田金马热注大一站为例：一台23 t注汽锅炉每天标准生产432 t蒸汽，燃料会消耗掉26吨稀油或是3万方天然气，折算成价钱则是燃油10万元;燃气6万元。而采用热煤气技术后，在生成相同蒸汽量的情况下每日耗煤65 t，按700元/t估算，每日燃料成本是4.6万元。对比烧油每台锅炉每天可节省燃料费5.4万元，比烧天然气每天可节省1.4万元。热注站煤气改造工程投资约为1200万，改造后建成的煤气站可供两台锅炉同时使用，设计年蒸汽发生量可达20万方，相对传统燃油每年可节约燃料费用2500万，当年就可收回改造投资费用。即使对比燃气每年也可节省燃料费用650万，2年可收回投资费用。金马煤气站建成于2007年，一直使用至今，投产7年目前仍在使用中。

4 目前热煤气锅炉所面临的问题

由于原煤品质以及燃烧方式的影响，在燃烧过程中会产生不同的有害物质，诸如粉尘、NOX、硫化物的排放，虽然采取净化设备能够大大减少污染物的排放，但在实际运行中尤其是在启停炉燃烧没有稳定形成或是结束的时候还是会产生部分污染物。此外，虽然气化后的煤气温度可达400 ℃以上，高于煤气中的焦油的凝析点，但在管道内壁、助燃空气混合等温度比较低部件处，由于煤焦油的析出，会使诸如主输气管道、燃烧器、对流段的翅片管、烟囱等部件结焦。通常在连续运行三周就要对燃烧器进行清焦，连续运行三个月要对主输气管道和烟囱清灰清焦。由于锅炉的本体是利用原有锅炉进行改造，锅炉炉体的各部件并没有针对热煤气而专门设计。在使用一段时间后会出现一些问题：辐射段容易积灰，可以通过停炉检修时对炉体内进行清洁;对流段翅片管结焦积灰，严重时会影响对流段的换热效果，最终导致锅炉热效率的降低及烟温的升高。不同与常规锅炉，煤焦油结焦后会与煤灰形成块状粘物粘在翅片管上，在常温下还会吸收空气中的水分，潮解后会变的更粘，清理起来费时费力，而且效果也很有限，需要针对煤焦油进行攻关研究新的清灰方法或是减少煤灰粘结。

5 结语

作为一项新生技术，虽然热煤气锅炉在使用上仍存在种种问题，但其在工艺技术上是可行的，并且具有巨大的经济效益。相信在未来经过充分的调整改进，这项技术将会对油田锅炉的燃料结构调整上发挥重要的作用。

参考文献

[1] 刘继和.油田注汽锅炉燃油改烧热煤气技术[J].节能与环保，2009（12）：38-39.

[2] 王丽萍.辽河油田热注锅炉燃料结构调整试验研究[J].石油规划设计，2007（4）.

[3] 孙文.浅谈辽河油田燃料结构调整的工艺技术[J].中国工程咨询，2007（11）：23-24.endprint