淺析如何提高注汽鍋爐熱效率

楊蘋

摘 要：隨著勝利油田濱南稠油油區(qū)開采年限的增長，對注汽質(zhì)量的要求越來越高。而由于注汽鍋爐運行年限的增加，設(shè)備燃燒過程工況調(diào)整難度加大，稠油注汽管理方面難度越來越大。為保證設(shè)備高效經(jīng)濟運行，通過對影響設(shè)備熱效率的影響因素進行分析，找到對應(yīng)的對策，提高設(shè)備熱效率，調(diào)整設(shè)備注汽參數(shù)，達到降本增效的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：注汽鍋爐；熱效率；提高

1、概況

濱南采油廠共有注汽站28座，在用注汽鍋爐及水處理38臺套，擔(dān)負著單家寺油田和王莊油田的注汽任務(wù)。全廠的注汽鍋爐隨著使用年限的增加，設(shè)備老化現(xiàn)象嚴(yán)重。38臺設(shè)備中，投產(chǎn)5年以下的25臺套，其中投產(chǎn)大于11年的達到11臺套，占總設(shè)備總數(shù)的28.9%。由于使用年限的增長，設(shè)備存在主要問題是：設(shè)備老化嚴(yán)重，設(shè)備本體，儀表部分以及高溫部分流程以及閥組等都存在問題，安全隱患較大；注汽鍋爐煙溫較高而且上升速度快。

2、注汽鍋爐熱效率分析

熱效率是注汽鍋爐的重要指標(biāo)，它表明設(shè)備的完善程度和運行管理水平。熱效率現(xiàn)場測試一般采用反平衡測試法。

2.1注汽鍋爐反平衡熱力計算分析

對注汽鍋爐而言，其評定準(zhǔn)則為熱效率，可通過反平衡法計算公式求得。

其中：

（1）排煙熱損失q2：

鍋爐排煙帶走的一部分熱量造成的熱損失，其大小與煙氣量、排煙與基準(zhǔn)溫度、煙氣中水蒸氣的顯熱有關(guān)。

（2）化學(xué)不完全燃燒熱損失q3：

燃油燃燒時，其中的可燃氣體在爐膛內(nèi)燃燒。如果部分可燃氣體沒有燃盡而被煙氣帶走，這些可燃氣體中主要是一氧化碳，有時還有少量的氫及甲烷等，煙氣中的可燃氣體含量越高，化學(xué)不完全燃燒熱損失就越大，一般為1%-3%。

（3）散熱損失q4：

設(shè)備運行時，爐墻、鋼架、管道和其它附件等表面溫度總是高于周圍空氣的溫度。因此，一部分熱量就通過它們向外散發(fā)，造成散熱損失。爐體外表面積越大，保溫性能就越差，散熱量也就越大，一般為3%-5%。

（4）機械未完全燃燒熱損失q5：

鍋爐煙氣帶走的飛灰，取決于燃料性質(zhì)和運行人員的操作水平。

2.2 注汽鍋爐熱效率影響因素分析

通過上述公式可以看出，影響注汽鍋爐熱效率的因素主要有：

（1）排煙溫度

通常，排煙溫度每升高15℃，排煙溫度熱損失將增大1%左右，所以在注汽鍋爐的運行中，應(yīng)盡可能地將排煙溫度控制在230℃以內(nèi)。

（2）蒸汽干度

隨著蒸汽干度的提高，注汽單耗及排煙溫度逐步提高，注汽鍋爐熱效率逐步下降。正常情況下，蒸汽干度每提高5%，注汽單耗約增加4%，排煙溫度約提高10～20℃，鍋爐熱效率約降低0.7個百分點。因此注汽鍋爐的日常運行應(yīng)滿足注汽干度要求即可。

（3）負荷率

在控制蒸汽干度及排煙處煙氣含氧量基本不變的前提下，通過調(diào)節(jié)注汽鍋爐給水量及燃料量來改變鍋爐負荷量，選擇不同23t/h設(shè)備進行熱效率分析。分析發(fā)現(xiàn)，注汽鍋爐負荷率對設(shè)備的熱效率、注汽單耗及排煙溫度存在著較為明顯的關(guān)系，正常情況下，23t注汽鍋爐最佳運行負荷應(yīng)在18～20 t/h之間。

（4）設(shè)備熱損失

注汽鍋爐保溫材料采用高純硅酸鋁纖維保溫材料。根據(jù)現(xiàn)場測試結(jié)果，分析、總結(jié)現(xiàn)用鍋爐保溫結(jié)構(gòu)存在的問題如下：一是設(shè)備外表面溫度不均勻，輻射段、過渡段及端部，均存在保溫缺陷，造成局部溫度過高；二是保溫結(jié)構(gòu)存在著熱橋，熱橋主要集中于各種局部部件與接縫處；三是結(jié)構(gòu)導(dǎo)熱系數(shù)偏大，外表面散熱損失大。

3、提高注汽鍋爐熱效率的措施

根據(jù)上述分析因素，在注汽八號站802#爐進行試驗，主要從節(jié)能技術(shù)改造和加強管理兩個方面開展工作：

3.1增大注汽鍋爐的尾部換熱面積

排煙損失占全部熱損失的70～80%，排煙溫度高是設(shè)備熱損失的最主要指標(biāo)。由于注汽鍋爐在運行當(dāng)中排煙溫度不允許低于其露點溫度（防止尾部受熱面酸腐蝕），因此排煙溫度熱損失必然存在，增大尾部換熱面積可適當(dāng)降低排煙溫度，提高注汽鍋爐進口水溫，防止設(shè)備尾部受熱面腐蝕。

采用復(fù)合相變換熱器很好解決了這一問題，這種換熱器不僅能防止煙氣結(jié)露而且也避免了煙灰在管壁上的粘結(jié)，能夠保證設(shè)備長期運行，提高了熱效率，設(shè)備壽命達到7年以上。當(dāng)注汽鍋爐運行參數(shù)發(fā)生變化時，復(fù)合相變換器能夠自動調(diào)節(jié)受熱面壁面溫度和排煙溫度，取得了較好的節(jié)能效果。

3.2強化注汽過程管理，確定合理的經(jīng)濟運行工況

一是加強注汽鍋爐對流段與輻射段清灰。由于煙灰導(dǎo)熱能力比鋼鐵的導(dǎo)熱能力小數(shù)百倍，爐管上一旦積灰，爐管的導(dǎo)熱能力迅速下降，隨著厚度增加，設(shè)備的排煙溫度逐漸上升，熱效率下降，因此，定期對注汽鍋爐爐內(nèi)輻射段爐管與對流段翅片管清灰是必不可少的一項工作。

二是合理調(diào)整注汽鍋爐工況。繼續(xù)實施一爐一策管理，以注汽鍋爐熱效率等指標(biāo)為抓手，圍繞提高鍋爐熱效率，合理調(diào)整設(shè)備運行工況。重點是運行參數(shù)的合理匹配，避免鍋爐在過高或過低負荷區(qū)運行，提高燃燒效果，降低空氣過剩系數(shù)和煙溫，使鍋爐效率達到85%以上。

三是加強注汽鍋爐的維修維護，及時對對流段翅片管及保溫層進行維修，降低熱損失。

四是加強技術(shù)培訓(xùn)，特別是注汽站班組長在注汽鍋爐參數(shù)運行、調(diào)試方面的培訓(xùn)。

3.3實施結(jié)果

按照制定措施，及時調(diào)整運行參數(shù)，并進行維修維護，通過對比發(fā)現(xiàn)，鍋爐熱效率得到有效提高（見表一）