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注汽鍋爐節(jié)能降耗探討論文
關鍵詞：節(jié)能降耗論文
摘要：油田的稠油開采多采用注入蒸汽熱采集方法，這種方法的高成本、高耗能特質(zhì)也成為了稠油熱采高產(chǎn)高效被嚴重制約的主要要因。本文從煙氣余熱回收加熱鍋爐給水和注汽鍋爐配風調(diào)節(jié)兩方面探討了當前注汽鍋爐節(jié)能降耗的具體方案，為企業(yè)節(jié)能生產(chǎn)提供科學依據(jù)。
關鍵詞：注汽鍋爐；稠油熱采；節(jié)能降耗；煙氣余熱回收；配風調(diào)節(jié)
注汽系統(tǒng)是油田稠油開采中最重要的組成部分，但它也是企業(yè)生產(chǎn)耗能最大的因素。近年來為了追求節(jié)能降耗生產(chǎn)、降低稠油開采成本目標，許多企業(yè)紛紛開始在注汽系統(tǒng)上采用并優(yōu)化高新配套技術，提高注汽鍋爐運行的經(jīng)濟效益，實現(xiàn)高效率能量轉(zhuǎn)換，減少注汽成本在稠油熱采過程中損耗總成本比重。這也是我國未來重質(zhì)油高效勘探開發(fā)的主力發(fā)展方向。
一、注汽鍋爐燃料及其熱損失現(xiàn)狀分析
如今注汽鍋爐多采用原油作為燃料，它的損耗大，如果是以稠油熱采集為例，它的操作成本構成中燃料費用就要占到整體的30%~50%。在日常生產(chǎn)角度來看，稠油熱采的主要缺陷就在于爐管流段會積灰嚴重且容易遭到腐蝕，這些都嚴重阻礙了煙氣沖刷翅片管，進而導致爐管傳熱效果降低，大幅制約了注汽鍋爐的熱效率。同時，鍋爐的維修成本與安全性也因為爐管更換頻率的提高而無法得到保障。從注汽鍋爐的熱損內(nèi)容來看，它主要就包括了排煙熱損、機械不完全燃燒熱損、鍋爐向外環(huán)境散熱熱損以及化學不完全燃燒熱損，這些熱損就占到了鍋爐總損失的80%以上。注汽鍋爐在設計燃氣溫度時一般都小于200℃，燃油溫度小于250℃，所以在現(xiàn)階段的實際生產(chǎn)過程中，鍋爐的排煙熱損已經(jīng)超過設計要求太多，無法達到溫度標準，而燃料排放到大氣中的多余熱量，不但造成了極大的能源浪費，也使大氣造成嚴重污染。
二、基于熱管技術的煙氣余熱回收與鍋爐加熱給水
1.問題提出。在稠油熱采燃油過程中注汽鍋爐的平均排煙溫度會達到300~340℃左右，而燃氣平均排煙溫度也會達到220~260℃。注汽鍋爐所產(chǎn)生的煙氣余熱在工業(yè)原理上是通過余熱伴熱燃料油、助燃空氣與給水的形式而形成的，所以燃油工藝流程在流動性上表現(xiàn)較差，對伴熱介質(zhì)的溫度與品質(zhì)要求也相當高，很可能造成油路凝堵或油壓不足等等不良現(xiàn)象。如果利用煙氣余熱伴熱助燃空氣原理就能夠有效提高送風熱焓值，這非常有利于提高鍋爐爐膛溫度進而促進燃料的充分燃燒。對注汽鍋爐而言，由于燃油時對瓦口溫度要求不可過高，所以要采用熱管技術回收煙氣余熱來控制溫度，以免儀表設備、鼓風膠囊及線路遭到熱損壞。熱管煙氣余熱伴熱鍋爐給水是目前解決上述問題的最好方法，因為煙氣余熱預熱給水方式工藝相對傳統(tǒng)工藝更加簡單，投資成本少且見效快，對鍋爐排煙熱損失的降低，熱效率的提升都有明顯作用。當鍋爐給水加熱后溫度達到50~60℃時，也是水腐蝕金屬最為嚴重的溫度段，因此在這里對熱管材質(zhì)的選擇就變得十分重要。通過該技術進行加熱以后，其管內(nèi)給水絕對不能超過柱塞泵所允許的溫度上限，以避免損壞泵配件。因此需要采用更耐高溫的水封閥片和柱塞泵閥片等等來解決這一問題。2.優(yōu)化方案。考慮到注汽鍋爐在運行過程中會消耗大量的天然氣及原油，所以需要改善它的燃料高消耗、高成本現(xiàn)狀，優(yōu)化方案中選擇水煤漿來代替上述燃料。在決定采用新燃料后，它所主要面臨的技術優(yōu)化問題包含以下3個方面。第一，以水煤漿作為燃料的生產(chǎn)與運輸過程要把握好，因為煤本身是一種價格低廉但污染嚴重的非可再生原料，所以在運用煤作為燃料時要把握好對它的設備清潔工藝，在完善工藝流程同時降低設備的基礎改造成本。第二，在點火與控制系統(tǒng)完善方面，燃燒水煤漿需要保留它的引燃系統(tǒng)，在操作中要以燃料氣作為水煤漿與火源引燃的基礎。考慮到水煤漿相比于燃油不容易被點燃，所以要相應增大引燃氣壓力及流量來控制和完成點火過程。為了確保水煤漿燃燒能達到最佳效果，也要考慮提高爐膛壓力與煙氣含氧量，并實現(xiàn)供漿系統(tǒng)的自動化控制。另外，要保持新的點火控制系統(tǒng)與原鍋爐控制系統(tǒng)運行狀態(tài)一致，確保整個注汽鍋爐都能在最佳狀態(tài)下持續(xù)運行。最后，要做到對吹灰排灰系統(tǒng)的改良。因為如果采用水煤漿作為基礎燃料，它的積灰量必然會偏大，所以應該采用成本更低廉、更省時省力的除灰方式來將注汽鍋爐內(nèi)的灰渣排除，如果鍋爐內(nèi)積灰過多也會影響注汽傳熱效果。
三、注汽鍋爐配風調(diào)節(jié)
1.問題提出。當注汽鍋爐的空氣系數(shù)α增大時，排煙量就會隨之增多，排煙損失比例也會增加，而運行熱效率會不斷下降。換言之，空氣系數(shù)每增加0.1，注汽鍋爐的熱效率就會降低1%，以下給出注汽鍋爐運行熱效率與排煙溫度、空氣系數(shù)之間的關系曲線，如圖1。如圖1所示，當空氣系數(shù)偏小時，注汽鍋爐中的燃料不能實現(xiàn)充分燃燒，鍋爐整體的運行效率也會大幅度下降，引起嚴重的環(huán)境污染。所以本文希望提出控制方案，將空氣系數(shù)控制在合理范圍內(nèi)。2.優(yōu)化方案。本文針對注汽鍋爐節(jié)能降耗所采用的優(yōu)化方案是鍋爐配風調(diào)節(jié)系統(tǒng)，它主要由3部分組成：以氧量檢測與傳輸為主的檢測部分、以檢測信號向執(zhí)行機構下達控制命令為主的控制部分以及以配風調(diào)節(jié)工作為主的調(diào)節(jié)部分，它的基本工作原理如圖2。2.1試驗部分。為注汽鍋爐安裝這套配風調(diào)節(jié)系統(tǒng)，并輔助采用氧量檢測探頭和壁掛式氧化氧量分析儀，設計其測氧量范圍為0~20.5%，輸出為4~20mA，并將其安裝在微機控制室內(nèi)。當注汽鍋爐開始運轉(zhuǎn)且運行參數(shù)基本穩(wěn)定以后，檢測其鍋爐內(nèi)部的煙氣燃稠油氧含量，在改造前它的氧含量應該在7%左右，空氣系數(shù)α應該大于1.5。在改造后煙氣中的燃稠油氧含量應該在3.5~4%之間，而空氣系數(shù)α應該保持在1.15~1.25范圍內(nèi)。2.2試驗結果。經(jīng)過試驗表明，如果對注汽鍋爐采用配風調(diào)節(jié)系統(tǒng)并將傳統(tǒng)燃料原油改為水煤漿，它的系統(tǒng)燃料適應性也會被改良。而且在選定燃料以后，在任意負荷情況下空氣系數(shù)都應該小于1.5。另外從降低注汽鍋爐排煙溫度與減少空氣氧氣含量兩方面來看，改造后的注汽鍋爐在運行熱效率方面能提高5.44%左右，運行熱效率也可以達到初始設計值標準。在經(jīng)濟效益方面，安裝了配風調(diào)節(jié)系統(tǒng)的注汽鍋爐在同時采取余熱回收措施以后每年可節(jié)省原有330t左右，年經(jīng)濟收益提高30萬元。
四、結語
本文介紹了煙氣余熱回收加熱鍋爐給水和注汽鍋爐配風調(diào)節(jié)兩種設備節(jié)能降耗方法，它們都實現(xiàn)了利用高性價比能源及設備實現(xiàn)簡捷工藝操作的效果，降低了排煙溫度和熱損失，提高了注汽鍋爐的運行效率，是當今嚴峻能源形勢發(fā)展背景下的最優(yōu)生產(chǎn)選擇。
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