注汽锅炉热损原因及应对措施

注汽锅炉热损原因及应对措施

路锋

注汽技术服务中心

摘 要：石油是当今社会的主要能源之一，为社会进步和人类发展做出了巨大贡献。，近年来，随着全球对石油需求量的加剧，石油消耗量也越来越大。实现可持续发展，加强节能降耗已经成为当今社会的一个重要课题。注汽锅炉的热损失当中，排烟损失是最大的一项，一般占到7~8%，第二是机械不完全燃烧损失占到1~2%，而化学不完全燃烧损失、散热损失、灰渣物理显热损失只占很少份额。文章就油田企业注汽锅炉为研究对象，就其热损问题及相关对策进行研究。

关键词：油田企业；注汽锅炉；散热损失；排烟温度

1 概述

石油开发中，注汽锅炉的能耗非常高。原油、天然气是注汽锅炉主要燃料。在这一过程中，会消耗大量的石油燃料。采取行之有效的节能降耗，减少燃料用量，也有利于节能环保，符合绿色开发发展的要求。从石油开发系统来看，注汽站、注汽管网构成注汽系统。在湿蒸汽发生器的作用下，经过注汽管道的高温高压蒸汽，到达井口后，再经过注采合一的管道，进入到井下。在这一过程中，所经历的路段比较长，难免会在注汽锅炉和输汽管道出现散热损失。，加强对散热损失形成原因的分析，然后再想方设法地降低散热损失，提升注汽系统的热效率，具有十分重要的现实意义。由此可见，油田注汽锅炉热损问题直接影响着锅炉的能耗。降低排烟温度和空气过剩系数，对锅炉进行清灰和酸洗的方式，让锅炉热效率得到有效降低。同时，使用新型保温材料，让散热损失得到最大程度地减少。通过让锅炉尾气排放量减少，能够达到良好的经济效益和社会效益。

2 原因分析

在石油开采注汽系统中，通常会出现散热损失，为加强防治，将热散失降低，提升其生产的节能效果，就必须加强原因分析，一般而言，导致油田注汽锅炉热损的原因主要表现在以下几个方面：

2.1 注汽锅炉散热损失

从锅炉燃烧热的过程分析发现，QDW是1kg应用基燃料的低位发热量，Q1 是有效利用热量、Q2为排烟热损失、Q3为化学不完全燃烧热损失、Q4为机械不完全燃烧热损失(包括灰渣、漏煤和飞灰三种热损失)、Q5是锅炉本体的散热损失、Q6是灰渣带走的物理热损失。按照能量守恒的原理，

可得出锅炉热平衡方程为：QDW=Q1+Q2+Q3+Q4 +Q5+Q6 (kJ/kg)。

用输入热量百分比表示为：q1+q2+q3+q4+q5+q6=100%。

式中，q1为锅炉效率，q2排烟热损失的占比、q3为化学燃烧不完全热损失的占比、q4为机械燃烧不完全热损失的占比、q5为散热热损失的占比、q6为灰渣物理热热损失的占比。如果使用的是天然气作为燃料，其散热损失主要依赖于锅炉结构、保温材料，其热损失在

3%至8%的范围内。，排烟热损失是燃气锅炉的主要热损失。排烟的烟气量及温度是影响排烟热损失的主要原因。假如排烟温度高出环境温度多，排量越大，而随之产生的排烟热损失

也就越多。经过有关研究调查表明，排烟热损失占总体热损量的50%以上。如果注汽锅炉具有较高的排烟温度，而其使用的是天然气作为燃料，排烟温度一般会高达240摄氏度。在这样的情况下，在锅炉燃烧的热量就会随着高温烟气带走大量的热量，出现比较大的排烟热损失，同时，也会污染到周边的大气环境。

2.2 注汽管网所产生的散热损失

在注汽系统中，注汽管网也是散热产生的主要部位之一。注汽锅炉运行过程中，燃料的燃烧，其本身和热力管线外壁有着很高的温度。正因为它们的温度要高于周边环境的温度，其

中有部分热量就会散发到周围空气中，导致散热损失。注汽锅炉的散热表面积大小、高炉温度及空气温度高低，还有保温层的性能优良等等有着直接的关系。如果注汽锅炉的表面积比

较大，其表面温度也比较高，而所在的环境中空气温度越低，就容易出现较大的散热损失。如果保温层失去了应有的性能，就难以对热量的散发起到有效的阻止作用。，发挥保温层作用是对散热损失进行有效防控的重要举措。保温层的性能如何，直接影响着散热损失的控制效果。

2.3排烟温度高的原因

在理论分析与总结现场经验的基础上，对排烟温度升高的原因进行了总结，其主要原因有以下几个方面：炉膛系统漏风；过剩空气量大；受热面积灰；对流段入口水温高；燃料温度低；受热面布置原因。

3 锅炉散热损失的应对措施

影响锅炉热效率的是燃气锅炉排烟和散热损失两个方面。如果空气过剩较多，或是排烟的温度较高。另外，炉体保温较差是导致散热损失的主要原因。对此，应该从以下四个方面采取措施：

3.1 降低排烟的温度

从对流段入口水温着手，严格控制好对流段入口水温，提高对流段管束与入口水的热交换能力，达到最大限度地让排烟温度降低的能力。从目前我油田注汽锅炉来看，使用燃料油主

要为重油，将入口水温控制在118℃~136℃，这样既不会影响锅炉的蒸汽效率，也不会产生露点腐蚀，又能够达到降低排烟温度值效果。

3.2 减少排烟量

排烟量越大，其散热损失就越大。对此，减少排烟总量是减少散热损失的重要途径。助燃空气量越大，其所带走的热量就会越多。，应该尽可能保障充分地燃烧，在此基础上，将排烟热损失降到最低程度。充分发挥烟气含氧分析仪的积极作用，对锅炉空气过剩系数进行严格监测，在不影响燃烧充分的情况下，将锅炉进风量降低，达到将排烟总量建设的目的。

3.3 调试“燃烧自动跟踪系统”改善配风

配风的关键在于空气量合适以及空气与燃料的混合要充分。空气量合适与否，最好是通过烟气成分分析来判断，但一般锅炉都没有这样的设备，因此都通过火焰的颜色或者烟气的颜色判断，火焰明亮表明空气量适合，若火焰颜色暗淡则表明空气量不足，颜色发白则表明空气过量。当然这些只能通过操作经验来判断了。如果控制不当，燃烧效率就会受到严重的影响。安装在烟道内的氧化锆氧含量分析仪将数据传送到锅炉控制主机，经过PID调节程序的内部运算，输出一个变量控制信号，传递给风机变频，通过这种闭环控制系统，动态调节风机频率，改变进入炉膛的空气量，使燃料空气比例保持在最佳状态，从而达到稳定、经济控制锅炉燃烧的目的。

参考文献

[1] 浅析油田注汽锅炉系统节能降耗改进措施[J].杨博文.当代化工研究.2018(01)