濕蒸汽發(fā)生器注汽效率分析及提高措施

賈志辰

摘要：石油勘探的過(guò)程中不斷有稠油出現(xiàn)，稠油的開(kāi)發(fā)不同于其他原油，因其粘度大的特性不能使用常規(guī)的開(kāi)采方法和機(jī)械進(jìn)行剝離，設(shè)計(jì)人員研發(fā)了濕蒸汽發(fā)生器專(zhuān)門(mén)用于采集稠油。本文客觀分析和研究了濕蒸汽發(fā)生器在工作時(shí)產(chǎn)生熱量損失的各種因素，并提出了降低熱量損失提高注氣效率的有效措施。

關(guān)鍵詞：濕蒸汽發(fā)生器? 發(fā)生器? 注氣效率

1 概述

濕蒸汽發(fā)生器的主要燃料是天然氣和原油，將燃燒后產(chǎn)生的高溫高壓濕飽和蒸汽注入具有稠油的油井，可以大幅度提高油井稠油的采收率。目前，遼河油田、勝利油田、新疆克拉瑪依油田等均使用了蒸汽發(fā)生器，共計(jì)百余臺(tái)。一般濕蒸汽發(fā)生器的注氣鍋爐設(shè)計(jì)效率為80%，但經(jīng)過(guò)多年使用長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，設(shè)備老化現(xiàn)象較為嚴(yán)重，濕蒸汽發(fā)生器的熱能損失逐漸增加，實(shí)際稠油開(kāi)采中的工作效率僅為70%左右。因此，消除不良因素提高注氣鍋爐熱效率，是油田稠油開(kāi)采的重要節(jié)能措施。

2 影響濕蒸汽發(fā)生器注氣效率的因素

濕蒸汽發(fā)生器在運(yùn)行過(guò)程中如果有大量的熱量損失，則必然大大減少注氣效率，分析并治理發(fā)生器的熱量損失是保證注氣效率的最為直接和行之有效的方法。

2.1不完全燃燒造成的熱量損失。濕蒸汽發(fā)生器長(zhǎng)時(shí)間工作后，燃燒留下的灰燼是不會(huì)發(fā)熱的，并且在換熱管上會(huì)有留存，導(dǎo)致與燃燒點(diǎn)隔離，降低換熱管工作效率。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，換熱管上粘結(jié)的灰燼可降低發(fā)生器鍋爐0.3%的換熱效率。濕蒸汽發(fā)生器都要經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的，都會(huì)有不同程度的粘結(jié)灰燼。因此，定期清除灰燼是提高鍋爐熱效率的有效措施。

2.2 霧化效果不好造成的熱量損失。濕蒸汽發(fā)生器的霧化效果不好，可以直接產(chǎn)生大量的碳黑，吸附于濕蒸汽發(fā)生器的受熱面，碳黑導(dǎo)熱性能差，嚴(yán)重阻礙熱量傳遞。導(dǎo)致出現(xiàn)碳黑的因素有：燃油高速流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的紊流脈動(dòng);高速旋轉(zhuǎn)下的離心力作用;霧化口前后油壓急劇下降時(shí)產(chǎn)生的局部汽化，產(chǎn)生細(xì)小油珠;助燃?xì)飧咚贈(zèng)_擊形成小油珠等等，都可以造成發(fā)生器的霧化效果不好，產(chǎn)生碳黑。

2.3 外殼散熱造成的熱量損失。發(fā)生器工作時(shí)，鍋爐本體溫度自然會(huì)高于周?chē)諝獾臏囟?，形成熱量損失。因此此種熱量流失的多少取決于發(fā)生器鍋爐的保溫性能、密封性、環(huán)境溫度等。一般發(fā)生器鍋爐外殼會(huì)比環(huán)境溫度高20℃-30℃，一旦出現(xiàn)溫差過(guò)高的情況，則說(shuō)明鍋爐外殼的保溫功能出現(xiàn)了問(wèn)題。

2.4 煙氣溫度造成的熱量損失。在煙氣與水管線(xiàn)對(duì)流換熱后，煙氣從煙囪排走，煙氣的換熱效率高低是決定發(fā)生器注氣效率的關(guān)鍵因素，其占燃燒放出熱量的6%-12%。如果煙氣未充分換熱，那么會(huì)將大量燃燒的熱量直接排走，據(jù)專(zhuān)門(mén)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，排煙溫度每增高12℃-18℃，熱量損失會(huì)增加1%。

2.5 煙氣純度造成的熱量損失。煙氣中空氣的含量是決定熱量損失的一個(gè)因素，發(fā)生器鍋爐中過(guò)剩的空氣越多，鍋爐注氣效率就越低。一般煙氣含氧量每提高1%，熱效率就會(huì)降低0.6%-0.8%。因此，應(yīng)該盡量降低鍋爐內(nèi)的煙氣含氧量。

2.6 其他原因造成的熱量損失。主要包括冷卻損失和泄露損失。冷卻損失主要是干度取樣造成的，干度取樣水經(jīng)過(guò)冷卻器后，冷卻水溫度升高，由此造成熱量損失。另外，濕蒸汽發(fā)生器本身具有很多密封點(diǎn)，一旦有泄露都會(huì)造成熱量損失，其中最大的泄露來(lái)自于放空閥，嚴(yán)重時(shí)，每天可帶來(lái)大量的蒸汽泄露。還有其他一些不同程度的熱量損失。

3 提高濕蒸汽發(fā)生器注氣效率的有效措施

①及時(shí)有效的吹灰。針對(duì)濕蒸汽發(fā)生器流段的積灰，及時(shí)用水沖掉，減少熱量損失。對(duì)于無(wú)法用水沖洗的輻射段管線(xiàn)，國(guó)DAEEL公司在濕蒸汽發(fā)生器內(nèi)加裝不停爐吹灰器，每天都吹一次，大大降低灰燼隔離造成的熱量損失。近幾年我國(guó)多數(shù)企業(yè)引進(jìn)了微爆吹灰器，利用乙炔和空氣在流道內(nèi)微爆炸產(chǎn)生的振動(dòng)，松動(dòng)灰燼粘結(jié)，再由高溫?zé)煔鈳С隽鞯馈＂诳刂朴蛪?，提升霧化效果。針對(duì)發(fā)生器霧化效果不佳的情況，可采用控制油壓、霧化壓的辦法來(lái)解決。經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：當(dāng)油壓保持在0.9-1.1MPa，霧化壓保持在0.45-0.55MPa范圍內(nèi)時(shí)，發(fā)生器的霧化效果最佳，燃燒充分，基本不產(chǎn)生碳黑。③發(fā)生器保溫控制。保溫系統(tǒng)故障時(shí)，發(fā)生器停爐時(shí)立即修補(bǔ)，減少熱量損失。目前多家企業(yè)都采用了熱量回爐反射的新技術(shù)，在濕蒸汽發(fā)生器的鍋爐耐火層表面涂抹高溫輻射涂料，一般為高溫紅外輻射涂料，當(dāng)溫度升高的時(shí)候，這種涂料可以將映射到耐火層的熱量中，輻射率由原來(lái)的0.45提高到0.94，映射回的熱量輻射率提高1倍，大部分熱量都被反射到爐管上，而并非通過(guò)爐壁散到空氣中。經(jīng)測(cè)試數(shù)據(jù)表明，發(fā)生器內(nèi)引用該涂料后，大大提高節(jié)能效果，提升熱效率的2%以上。④煙氣余熱回收。由煙氣帶走的熱量是巨大的，回收煙氣余熱是提高濕蒸汽發(fā)生器注氣效率的主要工作內(nèi)容。加裝余熱回收裝置，改裝熱管換熱器，提高換熱器使用壽命。利用熱管換熱器可使煙氣溫度下降40℃-70℃，大大降低煙氣溫度過(guò)高帶來(lái)的熱量損失。⑤監(jiān)控?zé)煔夂趿??？刂茻煔夂趿靠墒瑰仩t內(nèi)煙氣達(dá)到充分燃燒的狀態(tài)，目前可控制在1%-3%，燃燒率大大提高。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)調(diào)整進(jìn)風(fēng)量，使空氣系統(tǒng)保持在合理范圍內(nèi)，一般將系數(shù)控制在1.2左右，降低不完全燃燒。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)上述各種措施的應(yīng)用，可有效降低熱損失，一般可順利將濕蒸汽發(fā)生器的注氣效率提升到82%以上，這對(duì)油田開(kāi)采企業(yè)來(lái)說(shuō)是一項(xiàng)重大的經(jīng)濟(jì)效益和成果，也是節(jié)能降耗工作的重要組成部分。

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