注汽锅炉热损及降耗措施研究

注汽锅炉热损及降耗措施研究

李敏

中 国石油化工股份有限公司胜利油田分公司注汽技术服务中心现河注汽项目部，山东 东营 257000

摘要：随着科学技术的不断发展，市场经济也取得了一些成绩。石油能源在人类生产和生活中占有重要地位，发挥着不可替代的作用。在这种情况下，油田企业越来越受到各部门的重视，其生产活动是否安全稳定成为一个关键的研究课题。因此，有必要更加关注注气锅炉的热损失，并对其进行深入研究，从而找到有效的降耗措施，有利于油田企业的长期稳定发展。

关键词：注汽锅炉；热损；降耗措施

前言

我国拥有非常丰富的稠油资源。稠油资源也是当前我国经济发展中不可忽略的一部分，目前为止，世界在开展开采稠油资源时，所采用的开采方式主要为稠油热采。在热采过程中最重要的设备就是注汽锅炉，在使用的过程中如何提高注汽锅炉在稠油热采中的经济性以及采收效率，是目前我国在稠油热采过程中所面对的重要问题。

1注汽锅炉热损分析

1.1排烟热损失

注汽锅炉的燃料主要为石油和天然气，其中对于注汽锅炉热损量主要一部分来自排烟热损失，所占比率达到了50%以上，排烟热损失就是通过高温气态将热量传导出去，其中排烟热损失与排烟量和温度成正比，通常情况下设定天然气排烟温度在240℃，石油排烟温度在180℃，如果超过这个范围，其排烟量会大大增加，就会造成更大的热损失，如果周围环境温度与排烟温差较大，会加剧排烟热损失量，排出来的烟气不仅会影响注气锅炉的有效热利用，同时还会造成空气污染。

1.2散热损失

在整个注汽系统中，包括注汽锅炉和管网，这两部分的散热损失占总散热损失为3%~8%。对于注汽锅炉和管网来说，影响其散热效率的因素包括是注汽锅炉散热表面积和管网直径、炉内和管内的温度、环境温度、锅炉和管网外覆盖的保温层性能。如果注汽锅炉表面积较大，管网直径较大，其与外部环境接触面积变大，热损失增大，对于个别地区温度较低，与炉内温差较大，不利于热利用；如果所用的保温层材料性能差，也会增大热损失，则应合理选取保温层材质。

1.3燃料未完全燃烧损失

除以上两点外，注汽锅炉热损失还包括燃料未完全燃烧损失。其中有一部分是机械未完全燃烧热损失，主要原因是天然气和石油在锅炉内并没有进行完全燃烧，会残留一部分可燃物，这部分可燃物造成一定量的热损失。还有一部分是化学未完全燃烧热损失，主要是天然气和原油中所含有的化学元素较多，当其进行燃烧之后，会产生一部分可燃的化学物质，这部分化学物质通常会直接排出注汽锅炉。热损失主要存在的是化学未完全燃烧损失，主要影响因素包括石油和天然气的物质特性、炉内各个部分的结构特点、炉内过剩空气系数等。一般情况下，对于轻质原油和天然气来说，其挥发性较高，如果炉内的容积较小，过剩空气系数小，则化学未完全燃烧热损大。

2注汽锅炉降耗措施

2.1降低排烟量

造成排烟热损失的主要原因是助燃空气量较大，注汽锅炉内的大量热量随着多余的助燃空气对流到环境中，因此减少排烟量可以减少热量损失。在助燃空气量能够保证燃料充分燃烧的基础上，将其减少到最低程度，可以减少热量散失。一般情况下，油田通过含氧分析仪进行检测助燃空气量，将助燃空气的量保持在合适的范围内，不影响物质的燃烧带来的未完全燃烧损失，又可以保证其排烟量减少带来的热损失。

2.2清灰

注汽锅炉内排放出来的烟气温度较高，合理利用这部分烟气，可以增大注汽锅炉的热效率，在注汽锅炉的烟口排放出加设对流段，之后通过热辐射和热传导进行节能。但是由于烟气是由原油和天然气燃烧而成的，因此烟气中含有大量的杂志、灰尘、和化学物质，长期的工作之后，杂质和灰尘就会堆积在炉内和管内的表面，对其传导效率进行影响。因此必须对这部分灰尘和杂质进行清灰工作，使其能达到高效率的传热。通常所采取压缩空气和喷砂，对炉管表面的进行清理，对于对流段所采用的清理方式为水力吹灰方式进行青灰，保证注汽锅炉内的热量能更好利用。

2.3降低烟温

通常情况下排烟温度升高，热损失增加，因此需要降低排烟温度。烟气从注汽锅炉排出进入对流段，可以通过对流入口处水温改变烟气温度，对流入口处的水与烟气进行热对流，若水温过高，热对流效率降低则热损失过大，水温降低，排烟烟气温度随之降低，达到降能耗作用。通常情况下，石油作为注汽锅炉的燃料，则其入口水温控制在118℃~136℃，水温控制在这个范围既不影响锅炉的热效率，也不会达到露点产生腐蚀，保护设备，又降低能耗。对于天然气作为注汽锅炉的燃料，其入口水温控制在露点温度以下大致在80℃~95℃，因为天然气已经经过脱硫处理，不会含有酸性气体。

2.4酸洗

注汽锅炉内的烟气和水都会产生许多化学物质，对于这些化学物质会在锅炉内部和管网内部结垢，运行时间过长，结垢的厚度和面积增大，导致其传热效率降低。形成的污垢不能进行清灰处理，通常采用化学方法进行清洗，常用试剂为酸性物质，如HCL、HF和Lan-826缓释溶剂等混合酸。进行酸洗之后，换热管的热传递效率明显增大，烟气温度降低，能耗减少。

2.5保温措施

注汽锅炉和管网具有良好的的保温设备，可以减少热量散失，通常采取的方法是覆盖保温层和涂抹保温剂。当炉内进行工作时，温度可以达到900℃以上，此时热传递的方式大部分为热辐射，在高温的作业环境下，锅炉内的保温涂层就会越来越黑，此时的热辐射吸收能力也会增加，因此减少能耗。对于管网的保温层，通常采用的是纤维材料，其不仅质量轻，抗老化能力强，也可达到良好的保温效果。

2.6注汽设备使用管理

（1）继续推进标准建设。一流的标杆行业，建立先进的标准体系，以高标准引领高品质。随着注汽行业对设备管理理念和工艺技术认识水平的提高，专业改革以来，我们进一步分析判断了注汽设备管理的运行管理、技术参数等要求，科学地进行了优化调整指导生产操作，保持生产系统各环节简洁合理，实现了标准化、流程化和高水平设备管理的高效有序运行。（2）完善设备操作规程并执行。设备操作规程的编制和培训是降低HSE风险、保证设备安全稳定运行的前提。由于技术升级和改进，设备的操作方法和工艺参数可能会发生变化，应及时修订操作规程。同时，现场管理和操作人员培训要到位，真正做到“四懂三会”。由于信息化与工业化的深度融合还不完善，远程控制无法完全取代传统的人工检测。因此，必须实行巡回检查和设备点检制度，确保发现问题及时处理。对烟气等设备进行节能降耗等参数的实时跟踪调试，保证设备24小时的安全运行。

3结束语

综上所述，减少注汽锅炉的热损失是油田公司需要关注的问题，油田公司不仅需要注重自己的利益还需要关注环境问题，世界环保组织将空气污染列为环境污染的首要，因此注汽锅炉大量排放烟气不但会造成环境污染也会降低效率。我国人均可利用资源相对较少，在当前经济发展中，更加强调节能生产。电厂锅炉运行消耗的煤炭资源多，且大部分用来燃烧，产生大量的SO2排放，因此其运行中不仅能耗严重，且会对环境造成污染。在当前可持续发展战略下，要实现节能生产目标，需要加强节能产品建设，对锅炉汽轮机进行有效改进，减少运行消耗和污染，使其能够在新时期适应社会需求。应针对这类问题提出行之有效的方案，合理利用能源，顺应国家号召，遵循绿色、节能、可持续发展战略，提高社会效益和经济效益。

参考文献：

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[3]王华，张伟，武建飞，等.油田注汽锅炉烟气冷凝节能技术[J].当代化工，2014（11）：2316-2318.