油田注汽锅炉热效率的潜力分析与技术优化探讨

张宏伟 闫志群

【摘要】针对稠油产量和注汽仼务逐年增加，注汽锅炉消耗燃气数量巨大，为有效提高热效率，进一步降低注汽锅炉燃气吨汽单耗，通过热效率潜力提升方案及实验，在对试验数据进行分析的基础，进一步优化提升热效率，形成了热效率优化提升技术并推广应用，取得了良好效果。在推广应用过程中，要做好相应设备检查维修工作和仪表校验工作，强化设备巡检制，做到按时巡检，并确定最佳加热温度、燃气压力和雾化压力，以保证锅炉高效运行。

【关键词】油田注汽锅炉  热效率  技术优化

随着稠油产量和注汽仼务的逐年增加，注汽锅炉消耗燃气数量巨大，某注汽单位为提高热效率，降低注汽锅炉燃气吨汽单耗，我们要打破习惯思维进行潜力再认识，对标再分析，创新方法，通过开展注汽锅炉热效率再提高的相关试验，并进行分析总结、提高和推广，以期取得良好的社会和经济效益。

一、热效率潜力提升方案及实验

试验的平台是注汽锅炉DCS系统“运行数据”，主要设备为EMISSION ANALYZER500型微电脑自动烟气分析仪。为对实验数据进行有效分析利用，创新性地借助了交互式可视化统计发现软件JMP软件。该软件以统计方法的实际应用为导向，交互性、可视化能力强，适合此类研究分析。

以硬件平台为基础，以软件分析和现场经验相结合，制定了科学合理的优化提升工作流程，对影响锅炉热效率的7个主要参数进行了优化调整

二、试验数据分析及热效率优化提升

为摸清影响锅炉热效率的主要因素，做到有的放矢，我们开展了系统数据分析，在分析的基础上不断调整优化。

我们使用JMP软件对以上录取的数据进行分析和优化，以期获得最优运行参数和最高热效率。

根据《锅炉热效率试验》表，以“对流段入口温度”等各个因素作为因子，以“锅炉热效率”作为输出进行线性及多项式拟合。

根据拟合曲线和生产实际，结合理论分析，可得出以下结论：

（1）对流段入口温度基本上是个独立参数，确定了优化数值后，对其他参数基本没有影响。按照注汽锅炉技术规范要求，为防止对流段温度低于烟气的露点（90℃）而产生低温腐蚀，根据以上拟合曲线，将流段入口温度控制在90℃，锅炉热效率最高，而不会影响其他参数的调整和优化。

（2）烟气含氧必须严格控制。为保证燃料充分燃烧，过剩空气系数一般为11～1.2之间，可以根据烟气中O2和CO2含量以及根据热平衡方程计算得到。由于活动锅炉所用燃气油质、油品等常有波动，实践证明过剩空气系数低于1.15时，燃烧情况、排烟温度等并不在最佳点，对活动锅炉取1.15～1.2间为宜。

（3）在其他运行参数相对不变的情况下，锅炉蒸发量越高，越接近锅炉额定蒸发量，其热效率越高。在保证注汽质量和可控注汽压力范围内，尽量提高注汽速度。

（4）热效率最高点为燃气温度87℃左右;燃气温度超过100℃时热效率有上升趋势。考虑到某油田原油特性及泵输效率、燃气雾化效果、燃气加热效率等综合因素，燃气温度不可能无限制的增加，根据现场试验及对燃烧的影响取经验值85～90℃。

（5）只考虑燃气压力的情况下，在0.4～0.44MPa范围内，燃气压力越低，锅炉热效率越高;0.44～0.5MPa范围内，燃气压力越高，锅炉热效率越高。釆用介质雾化式喷燃器的注汽锅炉，要保证良好的雾化效果，燃气压力必须适当提高，一般控制在048MPa左右。

三、热效率优化提升技术的推广应用

（一）优化方案

注汽锅炉参数调整和优化是个互相影响、相互制约的过程，根据以上分析，确定优化流程如下

锅炉运行期间，在注汽井压力允许和施工方案设计要求下，应尽可能提高锅炉排量。

对流段入口水温在烟气露点（90℃）左右，为保证不发生对流段低温腐蚀，控制在烟气露点温度以上5℃～10℃，即95℃～100℃。

油温应保持在85-90℃，燃气压力应保持在0.48MPa左右，雾化压力与燃气压力差值应在0.01-0.015MPa间。

烟气含氧量应保持在3-3.5%，应同时观察火焰形状、颜色和排烟温度变化确定。

（二）推广应用

按以上分析和流程，对测试的注汽锅炉，用正平衡法进行了计算，用反平衡进行校核，热效率均有不同程度的提高。

（三）推广应用巩固措施

为进一步保证推广应用效果，持续提高注汽锅炉热效率，制定了以下巩固措施：

做好相應设备检查维修工作和仪表校验工作，确保设备灵敏可靠，仪表准确无误;强化设备巡检制，做到按时巡检，调整及时，记录无误。将优化提升方案固化、标准化，制定了《注汽锅炉热效率提升推荐做法》。当更换燃气时，及时进行试验和分析，确定最佳加热温度、燃气压力和雾化压力，以保证锅炉高效运行。

四、结束语

结合稠油产量和注汽仼务逐年增加、注汽锅炉消耗燃气数量巨大这一实际，通过热效率潜力提升方案及实验，在对试验数据进行分析的基础，进一步优化提升热效率，形成了热效率优化提升技术并推广应用，取得了良好效果。在今后的推广应用过程中，要做好相应设备检查维修工作和仪表校验工作，强化设备巡检制，做到按时巡检，并确定最佳加热温度、燃气压力和雾化压力，以保证锅炉高效运行。

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