论文部分内容阅读
[摘 要]随着油田增储上产压力增大，稠油油藏的勘探开发成为油田增产的重要油藏类型，而注蒸汽开发是稠油油藏开发的有效手段，但在注汽锅炉热注过程中，因为多种因素影响会造成热量损失，其中排烟热损失占比较大，本文就是结合油田热注锅炉排烟热损失原因分析，对排烟热损失处理和应对措施进行的探究。
[关键词]注汽锅炉；排烟热损失；处理技术措施
中图分类号：TE933.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）20-0100-01
辽河油田所属区块勘探开发中，稠油油藏占有相当大的比例，对稠油油藏采取注蒸汽开发技术是主要的技术措施，技术实施中需要注汽锅炉进行热注施工，而在这一过程中，因为设备老化、运行不科学以及外在环境因素和人为操作因素的影响，很容易加大排烟热损失，浪费掉大量的热能，并影响锅炉的安全稳定运行，不利于油田降本增效和安全生产目标实现。因此，有必要结合油田热注锅炉运行实际，对热注过程中排烟热损失进行分析，并研究提出有针对性的对策措施。
一、热注锅炉排烟热损失的基本情况分析
稠油油藏注蒸汽开发需要热注锅炉进行热注作业，结合油田热注锅炉运行的现场经验和理论分析，对锅炉排烟热损失产生的原因进行分析，基本上包括以下几种情况。
1、锅炉炉膛系统漏风
漏风产生的部位主要集中是在锅炉的炉膛系统和烟道等部位，这些部位的漏风是锅炉排烟温度异常增高的主要原因，而在热注作业中产生漏风问题，主要是设备长期使用中运行管理不善、維护处理不当、设备老化、锅炉结构不合理以及检修工作不到位等。
2、过剩空气量大
在热注锅炉实际运行中，因为人工操作问题或设备老化等原因，容易造成实际运行中进入炉膛的空气量比炉膛内燃料燃烧所需的空气量要多，特别是以原油作为燃料时，为防止炉膛燃烧中产生黑烟问题，往往会适度的加大风门的开度，加大了排烟的容积，因为进气量过大又会导致炉膛内空气流动加速，排烟温度也就相应的提高。
3、严重的受热面积灰问题
在以原油作为燃料时，如果燃料的雾化不佳、炉膛温度过低或是油品不达标等，都容易造成锅炉燃烧中产生受热面积灰或是结焦等问题，降低锅炉的导热系数，相应的降低锅炉吸热量，也就造成热量吸收状况不佳，增加了排烟的温度。
4、对流段入口水温过高或结垢问题
在锅炉热注中，如果不能很好的控制给水预热器的旁通阀开度，将会升高锅炉的给水温度，对流段的水温也就相应增高，造成排烟温度升高。同时，水垢的导热系数较低，一旦产生水垢，锅炉的导热系数将只有无结垢情况下的1/3左右，特别是对流段比较容易结垢，且对流段作为尾部烟道的部位，热量流动一般比较快，一旦结垢导致受热面传热产生阻碍，将大幅降低锅炉的热效率，造成排烟温度的大幅上升。
5、其他原因
在锅炉运行中，如果作为燃料的燃油温度较低，将会使火焰燃烧不充分，造成燃烧排烟带走大量热量。锅炉结构会对整体热能利用效率产生重要影响，如果对锅炉结构设计特别是受热面的设计不佳，将会对受热面的吸热产生不良影响，使排烟温度升高。
二、缓解油田热注锅炉排烟热损失的技术措施
1、锅炉炉膛系统漏风的处理对策
要针对热注锅炉长期持续运行、设备老化等实际问题，加强锅炉的维护和检修工作，适当减少大修、小修的间隔，增加维修频率，在维修中要及时更换密封性强的门和孔等结构，确保锅炉的炉膛和烟道具备较强的密封性。
2、过剩空气量大的处理对策
要根据锅炉运行外在环境和运行情况记录，科学计算燃料与氧气的比例，并利用检测设备对排烟中的含氧量进行测量，根据实际运行情况及时调整进气风门的开度，防止锅炉运行中出现过剩空气量偏大的问题。但需要注意的是，进气量也不能过低，过低的进气量影响火焰的燃烧性，使燃料燃烧不充分，造成更大的热能损失。
3、受热面积灰问题的处理对策
在锅炉运行中要加强炉膛运行情况的监测，适当加大吹灰的频率，加强锅炉吹灰管理，提升吹灰效果。要对炉膛内燃烧状况进行实时监测，根据实际燃烧情况及时进行燃烧调整，确保燃料足够的雾化压力，防止产生冒黑烟造成燃料燃烧不充分、含烟灰量增加等问题，影响炉膛内部受热面的清洁度，一般情况下，要将炉膛内的压力控制在0.5KP以下，确保燃料充分的燃烧。
4、对流段入口水温过高或结垢的处理对策
控制热注锅炉对流段的入口水温，可以通过适当调整给水预热器旁通阀的开度等措施降低给水温度，但是如果水温过低，特别是比烟气露点温度还要低时，会在锅炉的翅片管等部位引发低温腐蚀问题，所以在对流段水温控制上，主要是根据环境温度变化和锅炉运行的水温需求，及时对入口水温进行有针对性的调整，一般情况下，要保持水温在110-140℃的范围内，如果检测后烟气中含硫较少，则可以适当降低水温到110℃以下，降低排烟温度。针对锅炉的结垢问题，传统处理方式主要是通过在锅炉中投加亚硫酸钠进行炉膛除氧抑制结垢，但这一方法易加大水中的含盐量，在较高温度下会形成盐垢；烧清水时操作技术控制不当，容易造成过热或漏硬等问题，也会在锅炉对流段形成结垢，要针对这些结的原因，定期对锅炉进行酸洗，并检测锅炉内壁结垢情况，防止由于结垢而加大排烟热损失。
5、改善炉膛燃烧温度和受热面设计
要针对炉膛内低温造成火焰燃烧不良问题，适当提升炉膛内的燃烧温度，但要注意结合实际需要进行升温，防止燃烧温度过高造成爆燃等问题引发危险情况。要积极改进锅炉不合理的受热面和结构设计，确保充分吸收燃烧产生的热量，防止热量吸收不充分造成热能随烟气排出锅炉。同时，要积极进行锅炉优化改进，通过增加燃烧自动跟踪系统和雾化自动跟踪系统，加强对锅炉系统的配风设计，通过积极改善配风实现锅炉内空气与燃料充分混合和燃烧，提升燃料利用效率；通过设备优化设计提升燃料的雾化水平，增加燃料的表面积，确保燃料更加充分的燃烧。
三、结论
综上所述，热注锅炉作为稠油注蒸汽开发的重要辅助设备，在热注施工中存在一定的排烟热损失，要加强对排烟热损失产生原因的分析，有针对性的采取技术措施缓解和杜绝排烟热损失，确保热注锅炉能量的充分利用。
参考文献
[1] 宋云鹏.浅谈燃油注汽锅炉的基本结构及原理[J].中国石油和化工标准与质量，2013（11）.
[2] 阮林华，陈贵军，李维仲.油田注汽锅炉经济运行研究[J].节能与环保，2006（06）.
[3] 赵健，黄新斌，姬文超.FHC-AB型节能涂料在油田注汽锅炉中的应用[J].管道技术与设备，2007（04）.
[4] 李桂芹，许春英，苏娅.热采注汽锅炉节能降耗的有效途径[J].节能与环保，2009（04）.
[关键词]注汽锅炉；排烟热损失；处理技术措施
中图分类号：TE933.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）20-0100-01
辽河油田所属区块勘探开发中，稠油油藏占有相当大的比例，对稠油油藏采取注蒸汽开发技术是主要的技术措施，技术实施中需要注汽锅炉进行热注施工，而在这一过程中，因为设备老化、运行不科学以及外在环境因素和人为操作因素的影响，很容易加大排烟热损失，浪费掉大量的热能，并影响锅炉的安全稳定运行，不利于油田降本增效和安全生产目标实现。因此，有必要结合油田热注锅炉运行实际，对热注过程中排烟热损失进行分析，并研究提出有针对性的对策措施。
一、热注锅炉排烟热损失的基本情况分析
稠油油藏注蒸汽开发需要热注锅炉进行热注作业，结合油田热注锅炉运行的现场经验和理论分析，对锅炉排烟热损失产生的原因进行分析，基本上包括以下几种情况。
1、锅炉炉膛系统漏风
漏风产生的部位主要集中是在锅炉的炉膛系统和烟道等部位，这些部位的漏风是锅炉排烟温度异常增高的主要原因，而在热注作业中产生漏风问题，主要是设备长期使用中运行管理不善、維护处理不当、设备老化、锅炉结构不合理以及检修工作不到位等。
2、过剩空气量大
在热注锅炉实际运行中，因为人工操作问题或设备老化等原因，容易造成实际运行中进入炉膛的空气量比炉膛内燃料燃烧所需的空气量要多，特别是以原油作为燃料时，为防止炉膛燃烧中产生黑烟问题，往往会适度的加大风门的开度，加大了排烟的容积，因为进气量过大又会导致炉膛内空气流动加速，排烟温度也就相应的提高。
3、严重的受热面积灰问题
在以原油作为燃料时，如果燃料的雾化不佳、炉膛温度过低或是油品不达标等，都容易造成锅炉燃烧中产生受热面积灰或是结焦等问题，降低锅炉的导热系数，相应的降低锅炉吸热量，也就造成热量吸收状况不佳，增加了排烟的温度。
4、对流段入口水温过高或结垢问题
在锅炉热注中，如果不能很好的控制给水预热器的旁通阀开度，将会升高锅炉的给水温度，对流段的水温也就相应增高，造成排烟温度升高。同时，水垢的导热系数较低，一旦产生水垢，锅炉的导热系数将只有无结垢情况下的1/3左右，特别是对流段比较容易结垢，且对流段作为尾部烟道的部位，热量流动一般比较快，一旦结垢导致受热面传热产生阻碍，将大幅降低锅炉的热效率，造成排烟温度的大幅上升。
5、其他原因
在锅炉运行中，如果作为燃料的燃油温度较低，将会使火焰燃烧不充分，造成燃烧排烟带走大量热量。锅炉结构会对整体热能利用效率产生重要影响，如果对锅炉结构设计特别是受热面的设计不佳，将会对受热面的吸热产生不良影响，使排烟温度升高。
二、缓解油田热注锅炉排烟热损失的技术措施
1、锅炉炉膛系统漏风的处理对策
要针对热注锅炉长期持续运行、设备老化等实际问题，加强锅炉的维护和检修工作，适当减少大修、小修的间隔，增加维修频率，在维修中要及时更换密封性强的门和孔等结构，确保锅炉的炉膛和烟道具备较强的密封性。
2、过剩空气量大的处理对策
要根据锅炉运行外在环境和运行情况记录，科学计算燃料与氧气的比例，并利用检测设备对排烟中的含氧量进行测量，根据实际运行情况及时调整进气风门的开度，防止锅炉运行中出现过剩空气量偏大的问题。但需要注意的是，进气量也不能过低，过低的进气量影响火焰的燃烧性，使燃料燃烧不充分，造成更大的热能损失。
3、受热面积灰问题的处理对策
在锅炉运行中要加强炉膛运行情况的监测，适当加大吹灰的频率，加强锅炉吹灰管理，提升吹灰效果。要对炉膛内燃烧状况进行实时监测，根据实际燃烧情况及时进行燃烧调整，确保燃料足够的雾化压力，防止产生冒黑烟造成燃料燃烧不充分、含烟灰量增加等问题，影响炉膛内部受热面的清洁度，一般情况下，要将炉膛内的压力控制在0.5KP以下，确保燃料充分的燃烧。
4、对流段入口水温过高或结垢的处理对策
控制热注锅炉对流段的入口水温，可以通过适当调整给水预热器旁通阀的开度等措施降低给水温度，但是如果水温过低，特别是比烟气露点温度还要低时，会在锅炉的翅片管等部位引发低温腐蚀问题，所以在对流段水温控制上，主要是根据环境温度变化和锅炉运行的水温需求，及时对入口水温进行有针对性的调整，一般情况下，要保持水温在110-140℃的范围内，如果检测后烟气中含硫较少，则可以适当降低水温到110℃以下，降低排烟温度。针对锅炉的结垢问题，传统处理方式主要是通过在锅炉中投加亚硫酸钠进行炉膛除氧抑制结垢，但这一方法易加大水中的含盐量，在较高温度下会形成盐垢；烧清水时操作技术控制不当，容易造成过热或漏硬等问题，也会在锅炉对流段形成结垢，要针对这些结的原因，定期对锅炉进行酸洗，并检测锅炉内壁结垢情况，防止由于结垢而加大排烟热损失。
5、改善炉膛燃烧温度和受热面设计
要针对炉膛内低温造成火焰燃烧不良问题，适当提升炉膛内的燃烧温度，但要注意结合实际需要进行升温，防止燃烧温度过高造成爆燃等问题引发危险情况。要积极改进锅炉不合理的受热面和结构设计，确保充分吸收燃烧产生的热量，防止热量吸收不充分造成热能随烟气排出锅炉。同时，要积极进行锅炉优化改进，通过增加燃烧自动跟踪系统和雾化自动跟踪系统，加强对锅炉系统的配风设计，通过积极改善配风实现锅炉内空气与燃料充分混合和燃烧，提升燃料利用效率；通过设备优化设计提升燃料的雾化水平，增加燃料的表面积，确保燃料更加充分的燃烧。
三、结论
综上所述，热注锅炉作为稠油注蒸汽开发的重要辅助设备，在热注施工中存在一定的排烟热损失，要加强对排烟热损失产生原因的分析，有针对性的采取技术措施缓解和杜绝排烟热损失，确保热注锅炉能量的充分利用。
参考文献
[1] 宋云鹏.浅谈燃油注汽锅炉的基本结构及原理[J].中国石油和化工标准与质量，2013（11）.
[2] 阮林华，陈贵军，李维仲.油田注汽锅炉经济运行研究[J].节能与环保，2006（06）.
[3] 赵健，黄新斌，姬文超.FHC-AB型节能涂料在油田注汽锅炉中的应用[J].管道技术与设备，2007（04）.
[4] 李桂芹，许春英，苏娅.热采注汽锅炉节能降耗的有效途径[J].节能与环保，2009（04）.