靳虎群(中石化河南油田技術(shù)監(jiān)測(cè)中心,河南 南陽(yáng) 473132)
注汽鍋爐別名濕蒸汽發(fā)生器,功能是在稠油開采過(guò)程中,發(fā)揮注汽的作用。注汽鍋爐將高溫高壓的濕蒸汽注入油井,實(shí)現(xiàn)油層中原油溫度的升高,降低粘稠度,將稠油的流動(dòng)性增強(qiáng),使得原油的開采率得以大幅度提升。為此,要千方百計(jì)制定有效措施,實(shí)現(xiàn)注汽鍋爐能量消耗的降低,促進(jìn)油田的良性發(fā)展。
在注水采鹽原理的基礎(chǔ)上,形成了重力泄油的理論,也就是借助淡水實(shí)現(xiàn)對(duì)固體鹽的溶解,這樣,密度較大的鹽溶液就會(huì)向下方流動(dòng),浮在上面的是密度較小的那部分。這樣,不斷地注水實(shí)現(xiàn)高濃度鹽溶液的不斷采出。由于水與含鹽溶液密度上的差異,使得濃度較高的鹽溶液形成向下的流動(dòng)。將這一道理應(yīng)用在注汽熱采中,就形成了重力泄油的概念。借助這一概念及蒸汽的作用,實(shí)現(xiàn)對(duì)稠油的開采,基本原理為:將高干度的蒸汽注入生產(chǎn)井的上部,實(shí)施連續(xù)操作,形成蒸汽腔,利用邊緣實(shí)現(xiàn)溫度的提升,蒸汽冷凝成水,與原油一起借助重力進(jìn)入生產(chǎn)井,達(dá)到開采的目的。隨著蒸汽腔的擴(kuò)展,連續(xù)過(guò)程產(chǎn)生。蒸汽輔助重力泄油主要具有兩個(gè)方面的特征:
1.1 鑒于蒸汽腔擴(kuò)展原理的應(yīng)用,其中的水分沒(méi)有任何價(jià)值,反而增強(qiáng)體積和分量,降低原油的開采,因此,要保證蒸汽的干度較高。
1.2 借助重力泄油,要求水平生產(chǎn)井的壓差與液面高度一致,保持在5-15米以內(nèi)。根據(jù)SAGD的原理,其注采工藝技術(shù)路線為:注汽鍋爐產(chǎn)生高干度的飽和蒸汽,借助汽水分離器進(jìn)行分離,蒸汽通過(guò)分配器實(shí)現(xiàn)分配和計(jì)量,經(jīng)注汽井達(dá)到底層。當(dāng)原油蒸汽加溫之后,進(jìn)入水平井,借助大泵,達(dá)到抽出的目的,而后經(jīng)由換算,達(dá)到外輸。鍋爐水與油井產(chǎn)出的液體與分離器的高溫水進(jìn)行換熱,再回至鍋爐,實(shí)現(xiàn)熱量回收的再利用。
通過(guò)對(duì)油田注汽鍋爐系統(tǒng)的分析以及專業(yè)技術(shù)的探討,需要做好如下幾個(gè)方面的工作,實(shí)現(xiàn)對(duì)注汽鍋爐的技術(shù)改造:
2.1 借助注汽鍋爐的煙氣,實(shí)現(xiàn)對(duì)熱效率的提升。對(duì)于這種技術(shù),主要是借助熱交換器來(lái)降低熱損失,提高助燃空氣的含熱量以及熱效率。
2.2 在注汽鍋爐的輻射部位涂上紅外輻射涂料。這一技術(shù)的應(yīng)用,能夠降低熱損失的數(shù)量。鍋爐輻射部分的溫度能夠達(dá)到650攝氏度,以輻射熱傳遞為主要形式,在整個(gè)熱傳遞總量中占據(jù)大部分。在進(jìn)行紅外輻射涂料的使用后,溫度升高,輻射率上升,升高一倍以上,節(jié)能比例高達(dá)10%。爐膛內(nèi)熱量的增加加之涂料的作用,使得輻射本身的輻射量高達(dá)94%,爐體內(nèi)的溫度顯著提升。鑒于這種涂料的強(qiáng)輻射性,具有極強(qiáng)穿透力的紅外波被分子產(chǎn)生的能量級(jí)越級(jí),將正能量吸入,保證鍋爐受熱均衡,溫度被提高,達(dá)到節(jié)能的目標(biāo)。
2.3 利用蒸汽鍋爐對(duì)流段免維護(hù)聲波采取除灰技術(shù),目的是減少熱損失。這一裝置的原動(dòng)力為蒸汽,借助聲波轉(zhuǎn)換器,也就是將高強(qiáng)度聲波引入鍋爐的對(duì)流位置,借助聲波的能力產(chǎn)生動(dòng)力,促使這部位的粉塵等顆粒出現(xiàn)震蕩,對(duì)分子之間的結(jié)合進(jìn)行阻止,保證其處于懸浮流化的形態(tài),借助煙氣帶走顆粒,實(shí)現(xiàn)除塵的目的。該技術(shù)的應(yīng)用,降低了排煙的溫度,提升熱效高達(dá)3%。
2.4 更換注汽鍋爐維修部分的流段翅片管和給水預(yù)熱器,有效提高鍋爐流段的熱系數(shù),降低煙氣溫度,提升熱效率,達(dá)到節(jié)能目的。
3.1 在注汽鍋爐的運(yùn)行過(guò)程中,爐內(nèi)火焰溫度隨著負(fù)荷的增減進(jìn)行升降。但是,爐內(nèi)輻射換熱量變化與燃料量不成正比變化。也就是說(shuō),爐內(nèi)熱量的變化要小于負(fù)荷的變化率。
3.2 在燃料燃燒的過(guò)程中,供油較少,且低負(fù)荷使得火焰周圍的風(fēng)相對(duì)減小,出現(xiàn)物化不良的現(xiàn)象,容易造成燃燒器漩口結(jié)焦。因此,在低負(fù)荷狀態(tài)下,要觀察火焰的形態(tài),注意調(diào)整火焰的位置。
3.3 在輻射段,熱負(fù)荷增高,所占比例較大,爐管內(nèi)呈現(xiàn)汽水兩種狀態(tài),因此,負(fù)荷減小或者中途停電,爐管有可能出現(xiàn)傳熱惡化的現(xiàn)象,爐管因?yàn)闇囟雀叨霈F(xiàn)損壞。
綜上所述,在對(duì)油田注汽鍋爐工作原理、結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上,為了更好地發(fā)揮其在原油開采過(guò)程中的作用,要對(duì)油田專用注汽鍋爐進(jìn)行節(jié)能改造,深入研究節(jié)能技術(shù),遵循注汽鍋爐在結(jié)構(gòu)、性能、原理和流程方面的特征,正視鍋爐運(yùn)行中的問(wèn)題,提高運(yùn)行效率,降低損耗,實(shí)現(xiàn)熱損失的減少,提升原油注汽鍋爐的運(yùn)行效率,優(yōu)化節(jié)能效果,保證鍋爐及相關(guān)設(shè)備能實(shí)現(xiàn)持續(xù)、安全、穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行,以實(shí)現(xiàn)在具體運(yùn)用過(guò)程中資源的節(jié)約,在較大程度上達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目標(biāo),在滿足環(huán)保、節(jié)能要求的基礎(chǔ)上,推動(dòng)石油產(chǎn)業(yè)獲取更高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
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