浅析油田注汽锅炉热损分析及降耗措施

郑笑影 余斌（中国石油辽河油田分公司曙光采油厂，辽宁 盘锦 124010）

浅析油田注汽锅炉热损分析及降耗措施

郑笑影 余斌（中国石油辽河油田分公司曙光采油厂，辽宁 盘锦 124010）

在稠油开发企业中，注汽锅炉是一种高耗能设备，它以原油或者天然气为主要燃料，在运行过程中燃料消耗量较大，同时稠油企业对热采的依赖程度越来越高，随之而来燃料消耗逐年增加，因此，积极发展油田注汽锅炉的节能降耗措施对提高油田的经济效益，促进油田可持续发展具有重要意义。本文从降低注汽锅炉及注汽管线散热损失两方面着手，结合现场实际，采取了多种减损提效措施，取得了一定的经济效益和社会效益。

稠油热采；注汽锅炉；节能降耗

稠油开发注汽系统主要由注汽站和注汽管网两大部分组成，地面注汽工艺由湿蒸汽发生器将高温高压蒸汽通过较长的注汽管道输送到井口，然后通过注采合一管道注入井下。在这个过程中，主要的散热损失体现在两个方面：一是注汽锅炉的散热损失，二是输汽管路的散热损失。因此降低这两方面的散热损失对提高注汽系统热效率，降低燃料单耗具有重要意义。

1 注汽系统散热损失的主要影响因素

1.1 注汽锅炉散热损失

锅炉燃烧热平衡方程为

其中，—输入锅炉热量，—有效利用热，—排烟热损失，—气体未完全燃烧热损失，—固体未完全燃烧热损失，—散热损失，—灰渣物理热损失。

以燃烧天然气为例来说明，、、可以忽略不计。散热损失与锅炉的结构和保温材料有关，一般在3%～8%之间，所以燃气锅炉的主要热损失是排烟热损失。

又知，烟气热损失的计算式为

式中，B为每小时天然气的使用量；K为机械不完全燃烧，因烧天然气，燃烧较为充分，所以K取0；Vn为完全燃烧时的实际烟气量；t1为环境温度，t2为排烟平均温度；C2及C1为烟气在0 至t2及t1间的平均比热。

从式中可以看出，影响排烟热损失的主要因素是排烟温度和烟气量。排烟温度比环境温度高得越多，排烟量越大，则排烟热损失就越大。

因此，排烟温度和排烟总量是锅炉散热损失的主要表现形式。

1.2 注汽管网的散热损失

在注汽锅炉运行中，锅炉和热力管线外壁温度总是高于周围空气的温度，一部分热量就通过外壁释放到周围空气中，造成散热损失。散热损失与注汽锅炉散热的表面积，表面温度，空气温度以及保温层的保温性能有关。注汽锅炉的表面积越大，表面温度越高，周围空气温度越低，散热损失就越大。保温层是绝热层，起到阻止热量向空气传递的作用。

因此，保温层是控制散热损失的重要措施，其性能和完好程度对散热损失的影响很大。

2 降低锅炉散热损失

燃气锅炉排烟热损失和散热损失是影响锅炉热效率的两个主要因素。排烟热损失主要体现在两个方面，一是空气过剩系数过高，二是排烟温度高；散热损失主要体现在炉体保温状况较差。因此，要减少这部分散热损失，可以从以下四个方面进行。

2.1 降低锅炉烟温

对流段入口水温过高，热交换能力下降，锅炉排烟温度会升高，散热损失较大。因此适当降低对流段入口水温可以有效降低排烟温度。通常天然气是经过脱硫处理的，不含酸性气体，因此可将燃气锅炉对流段入口水温控制在80～95℃之间，即露点温度以下。现场试验中，我们将锅炉对入温度由110℃降低到90℃后，平均烟温由191.8℃下降到170.2℃，效果较好。

2.2 降低排烟总量

锅炉烟气的总量主要由提供助燃的空气量决定，当供给空气过多时，多于的空气会携带大量的热量以烟气的形式排放掉，即空气过剩系数过高，排烟总量增加。因此在保证燃烧充分的情况下，可以适当降低空气过剩系数最大限度地降低排烟热损失。

利用烟气含氧分析仪可以实时监测锅炉空气过剩系数，在保证燃烧良好的情况下，最大限度地降低锅炉进风量，有效减少排烟总量，达到降损目的。

2.3 锅炉清灰

从锅炉炉膛出来的烟气温度较高，因此常常在锅炉烟道出口增加对流段进行换热，充分利用烟气余热，加热来水，这是锅炉节能的一个重要措施。但是对流段及辐射段炉管长期受到烟气的冲刷，烟气中的杂质、灰尘等会附着在对流段的管壁上，使得换热器的传热效率降低，烟气预热利用率较低，从而导致炉尾的排烟温度升高。因此，对锅炉对流段及炉管进行清灰，可以提高烟气的热交换能力，达到降低烟温的目的。通常可以利用压缩空气和喷砂的方式进行清灰，增强炉管热交换能力。

2.4 锅炉酸洗

有时锅炉在吹灰后烟温降低并不明显，并且锅炉前后差压较大，基本可判断为炉管结垢，这种情况同样影响锅炉的换热效率。对于炉管结垢，通常采取化学清洗的方式进行除垢，可选用HCl、HF混配酸与Lan-826缓蚀剂溶液进行清洗。清洗后，炉管内壁上的盐垢被去除，传热效率增大，烟温进一步降低。

3 降低输汽管路散热损失

造成管线热损失的主要原因在于：局部管线未保温和保温材料选用不当。要提高注汽管线的保温效果，就要重点做好管道保温材料的优选、保温层结构的优化两方面工作。

在生产现场实践中，长期投用的注汽管线保温层老化，保温效果较差，通过对注汽管道除锈—喷涂底漆—安装涂料模块—涂覆勾缝等技术保温处理后，注汽管道直管段的表面温度由原来的58℃降低至36℃，保温效果较好。

4 综合应用效果及结论

通过降低对流段入口水温、降低空气过剩系数、采用锅炉清灰及炉管酸洗技术，提高了锅炉热效率；给输汽管路投用新型保温材料减少了输汽管路的散热损失，从整体上提升了稠油热采地面工艺系统的热效率，减少了燃料消耗，提升了注汽质量，同时减少了锅炉尾气排放，取得了较好的经济效益和社会效益，具有现实意义。

［1］武占.油田注汽锅炉［M］.上海：上海交通大学出版社，2008.

［2］丁万成，等.降低稠油注汽系统能耗技术研究［J］.特种油气藏，2005年04期.

［3］孙素凤.稠油开采注汽管道保温层的优化［J］.油气储运，2011年07期.