构建注汽站低碳运行机制 提升能源利用效率

崔宪山 秦晔 乔莉萍

中图分类号： TU834                                                  文獻标识码：A                                                 DOI：10.12296/j.2096-3475.2021.07.092

目前，注蒸汽采油已越来越广泛的被大面积应用。同时，随着随着热采活动锅炉的增多，安全、环保、节能等实质性问题不断受到各级领导重视，烟气排放、污水处理等环保问题成为目前热采活动注汽运行中的难点。同时，由于受到作业方式、设备条件和自然因素的影响，加上设备不同程度老化，新旧问题沉积，系统能耗依然很大，在多方调研、详细论证后，我们构建了注汽站低碳运行机制，在提升能源利用效率方面进行了探索。

一、现状分析

随着国内经济的迅猛发展，企业节能增效逐渐成为建设的一项重要经济政策，它往往比直接增加能源生产投入更具有现实意义。对于活动注汽来说，能源的节约总体可以从两方面入手。

1.人员技术素质方面。从生产实际来看，由于职工技术素质低，相应的对设备故障预知能力差，因此造成的设备故障、误操作或灭火停炉产生的损失，不包括设备维修等费用，仅频繁启停炉，一口井约浪费能源折合标准煤4262.2kg。（根据近两年报表统计，老式锅炉在运行过程中，一口井灭火可达10次，一次灭火启停炉需时间10分钟左右。

2.技术设备方面。对于活动注汽，一套完整的系统运作模型可由水（汽）、电、油的使用建立起来，这便同时建立起了能耗。每部分系统的节能问题，恰恰是降低该能耗的问题。如：油的消耗主要集中在高、低压上、水（汽）的使用则集中在高、低压、水处理及油罐加温上，电的消耗分布在柱塞泵、鼓风机，空压机、生水泵等用电设备上。

（1）高压系统

油在高压系统的耗能主要表现在油的加温和燃烧系统上，蒸汽则表现在蒸汽雾化投运、燃油加热及注入井口的过程中，至于电分布较广和细繁，可详化到具体的用电设备中。主要挖潜点集中在以下几方面：

（一）现活动注汽配风系统均采用风门调节，鼓风机提供风量不变，通过调节风门开度控制进入炉膛的风量，而锅炉正常运转时所需风量仅为鼓风机额定状态风量的60%，也就是说鼓风机产生的风40%被白白浪费掉。现在活动注汽采用风机功率大都在22kw以上，按我队今年生产任务45口井，每口井需注汽15天计算，仅此一项每年就多耗电能5.07万度，折合资金2.33万元。

（二）带雾化系统的注汽锅炉均能顺利投运蒸汽雾化，空气压缩机的实际工作时间不到1/4，其余时间空压机处在空转状态，而电机则持续运转，造成了电资源的浪费。

（三）干度取样器每天需冷却水3m3左右，这部分水温度可达40℃以上，且经过软化、加药处理过，被导入排污池，增大了水耗，粗算每个注汽站每年因此而损失的水达800m3。

（2） 水处理系统

锅炉水处理的主要目的是保障设备用水安全，能源的利用主要集中在锅炉给水水质保障上，具体如下：

（一）水处理再生，一、二级正洗流速均在20m3/h，时间平均在50min左右，每天2组树脂罐至少再生一次，这部分水因高盐，高硬度无法回收利用，水源消耗过大。经计算一个活动注汽站一年此项损失为1.56万立方米。

（二）真空除氧器作为目前注汽锅炉水处理作业的除氧设备，可大幅度降低锅炉给水含氧、有效控制含氧指标，在注汽施工中、安全生产方面发挥着至关重要的作用，但在遇到注汽流量大、施工环境恶劣、外部温度低等问题的时候，其单向流动的二级除氧方式还不足以满足目前生产需求。

（3）配套系统

（一）水处理盐耗过大，也是热采注汽的挖潜重点之一。经调研发现，造成这种情况的主要原因是不能很好的控制再生进盐浓度造成。通过实践证明，进盐浓度为10%时树脂再生效果最后，浓度过高、过低都会降低再生效果，而在实际运行中由于受设备、盐的质量、人员等因素的影响，进盐浓度控制不好，再生效果不理想，常出现进盐时间延长或增加进盐次数的现象，从而造成盐耗过大。

（二）在原油的加热过程中，油罐及各种加热器均采用蒸汽加热，加热余汽被当作废汽排入公共排污池，每天排出蒸汽量1500kg，而余汽温度仍高达120℃。通过计算每天排放的加热余汽可带走122kg标准煤的热量（计算方法同上文灭火后耗能计算），也就是说，一年要浪费掉29.2吨标准煤。

二、具体内容和措施

1.人员技术素质方面

可通过不间断地职工技术培训、岗位练兵等形式多样地活动，增强职工技术素质、职业道德素质和业务水平，为锅炉地安全运行提供良好地条件。

2.技术设备方面

（1） 高压系统

（一）鼓风机可采用电机变频调速控制进风

变频调速就是通过改变电源的传电频率而去改变电机转速的方法，在一般情况下，我们的电机只在工频下运行。

目前，我单位注汽锅炉鼓风机的控制设计都是采用风门调节的方式，风门调节的作用是调节供给燃烧用的有效风量，即通过伺服控制器马达带动风门拉杆，开大或减小风门开度。鼓风机的风量与其转速成正比，因此改变其风机转速同样能达到风门调节的效果，而此时电机能耗却大大较低了。

我们设想将伺服控制器与风门之间的连杆断开，风门开度为最大。风机变频运行工作原理：给水流量经变送器转换成按流量成比例的电信号，控制变频器的输出频率，从而控制风机的转速。输出频率反馈至频-模转换器，由此输出的电信号控制油阀伺服电机的旋转访问，控制采用变频调节，可以杜绝电机因启动瞬时电流过大而烧毁现象，大大减少了维修费用。同时，减少了不完全燃烧损失，提高了锅炉的燃烧热效率，节省燃油及电能的消耗。

（二）针对空气压缩机空转时间过长的现象，我们在气路上加装压力开关，根据所需压力来控制空压机启停。当压力达到上限（一般在0.8Mpa）时，空压机停止运转;当压力达到下限（一般在0.6Mpa）时，空压机启动。目前，此项改进已在我队3#注汽锅炉实施。通过观察，在投运蒸汽雾化后，空压机启停的时间差一般在10-15分钟，大大降低了能耗，同时，减少了空压机的机械磨损，降低了设备维修费用。

（2）水处理系统

（一）建议一、二级正洗所用水可通过水罐等设备储存，因为一、二级正洗水盐水浓度一般在2%以下，所以可用来反洗树脂罐，可起到节水1万立方的作用。

（二）建议通过打通一、二级除氧空间的隔板，将原来的两个“单间”改为一个连通的“套房”，使该除氧器内部除氧顺序从一、二级单向除氧流向，变成一二一二循环除氧，增加除氧器内部工作时间，提高除氧效率，解决因注汽流量大等因素造成的除氧困难这一难题。

（3）配套系统

（一）加强进盐的监控力度，保障进盐浓度始终在10%左右。

（二）加热余汽和干度取样器冷却水可通过简单的流程改造，作为盐池用水。一方面可节省软化水，一方面可因水温升高加快盐溶解速度，经计算年节约水、油折合资金1万元左右。

三、主要效果

通过提高锅炉效率、加强设备润滑管理，以及污水的处理、回收，预计每年每站可实现经济效益10万元;降低了锅炉废水、废气的排放，有效增强了环境保护。

（胜利油田注汽技术服务中心孤东注汽项目部  山东东营  257231）