唐永江（中國石油遼河油田分公司）

注汽鍋爐節(jié)能技術(shù)應(yīng)用

唐永江（中國石油遼河油田分公司）

注汽鍋爐大量應(yīng)用于稠油熱采開發(fā)的遼河油田，由于使用年限較長、技術(shù)及設(shè)備不完備等原因，導(dǎo)致注汽鍋爐普遍存在燃料消耗量大、表面溫度高、熱能損失多、熱效率低等問題。通過有針對性地實施注汽鍋爐絕熱保溫技術(shù)、柴油起爐技術(shù)、穩(wěn)燃室改進(jìn)等一系列節(jié)能降耗技術(shù)的研究與應(yīng)用，有效地降低了注汽鍋爐的表面溫度約22℃，降低注汽單耗3 kg/m3，注汽鍋爐熱效率提高了2%以上，減少了能量損失；同時，減少了污染物排放，降低了生產(chǎn)成本。

注汽鍋爐；節(jié)能；熱效率

遼河油田某采油廠目前擁有注汽鍋爐設(shè)備13臺，其中燃煤加熱爐1臺、燃煤注汽爐1臺、石油焦注汽爐4臺、燃油注汽爐7臺，年均燃料成本6800萬元以上。由于技術(shù)和管理上的欠缺，各種注汽鍋爐普遍存在熱效率低、燃料消耗量大、熱能損失多等缺點。特別是石油焦注汽鍋爐，國內(nèi)應(yīng)用較少，沒有成熟的技術(shù)可供參考。幾年來，圍繞節(jié)能降耗，提高注汽效率，減少污染，采取了一系列技術(shù)改進(jìn)手段，大幅提高了石油焦注汽鍋爐熱效率，減少能量損失，降低生產(chǎn)成本。

1 注汽鍋爐絕熱保溫技術(shù)

1.1 技術(shù)原理

注汽鍋爐自身散熱達(dá)到總熱量損失的20%左右[1]。通過對注汽鍋爐爐體表面噴涂GR-200絕熱保溫涂料，進(jìn)行隔熱保溫處理，以此減少注汽鍋爐自身的熱量損失。GR-200絕熱保溫涂料具有絕熱、保溫、抗輻射、防腐、防水等優(yōu)點，是新一代的絕熱保溫材料。該涂料以多孔微珠為功能填料，采用復(fù)合配方研制而成。其絕熱性能出眾，同時具有防輻射性能，質(zhì)量輕，延伸率良好，可涂覆于不同環(huán)境下各種基材表面。

1.2 技術(shù)特點

1）絕熱性能。經(jīng)過測試分析中心檢測，其50℃熱導(dǎo)率為0.10 W/(m·K)，經(jīng)過與聚苯乙烯泡沫樣品的隔熱比較試驗，噴涂GR-200絕熱保溫涂料的箱子要比用聚苯乙烯泡沫填充的箱子的溫度平均低8.1℃。0.5 mm的絕熱保溫涂層用量能夠取得與110 mm聚苯乙烯泡沫板相同的絕熱保溫效果。絕熱性能測試如表1所示。

2）輻射性能。GR-200絕熱保溫涂料采用了儲箱保溫技術(shù)，而且融入了衛(wèi)星天線表面采用的太陽能熱反射技術(shù)成果，具有優(yōu)異防輻射性能，其輻射系數(shù)為0.87，反射比為0.96。

3）附著力。GR-200絕熱保溫涂料具有良好的吸附性，可以直接噴涂于金屬、玻璃、陶瓷、玻璃鋼等基材表面，形成牢固的絕熱保溫涂層。噴涂基材表面溫度范圍在18～175℃之間，能適應(yīng)多種環(huán)境。在涂層沒有完全固化的情況下，經(jīng)過劃格法測試附著力，測試結(jié)果就能達(dá)到0級。該絕熱保溫涂料的樹脂乳液與多孔微珠填料能起到隔音作用，可用于工業(yè)降噪，密度為0.47 g/cm3。

4）阻燃性。通過航天科技集團(tuán)測試分析中心檢測，GR-200絕熱保溫涂層的火焰蔓延率為4%，其閃點不燃。通過使用無溴、無鹵環(huán)保助燃劑進(jìn)行燃燒試驗，涂層在燃燒過程中迅速產(chǎn)生膨脹碳保護(hù)層，隔絕空氣達(dá)到阻燃的作用，防止表面火焰進(jìn)一步擴(kuò)散。整個燃燒過程低煙、無毒。

5）防腐性能。該絕熱保溫涂料本身含有一定的防腐成分。使用時，主要靠涂層直接附著在被隔熱體的表面，中間不含空氣，可有效阻隔水汽的冷凝和侵入。其次自身有很好的耐老化性能，長期暴曬不會開裂，耐水性優(yōu)良，彈性好，耐高低溫交變性好，能有效保護(hù)被隔物體的表面不被氧化，進(jìn)而達(dá)到防腐蝕目的。

表1 GR-200絕熱保溫涂料絕熱性能

1.3 應(yīng)用效果

在5臺鍋爐上進(jìn)行了爐體表面絕熱保溫涂覆試驗，總投入經(jīng)費47.5萬元。經(jīng)現(xiàn)場測量對比，平均節(jié)能2%左右。使用絕熱保溫涂料前，爐體表面溫度75℃以上，使用后降低至53℃。不僅降低爐體表面溫度，有效減少了鍋爐熱量損失，而且更改善了鍋爐周邊工作環(huán)境。

2 注汽鍋爐節(jié)能技術(shù)改造

2.1 石油焦注汽鍋爐柴油起爐改造

原有的4臺石油焦注汽鍋爐，每次用穩(wěn)燃室起爐需消耗原油2 t左右，全年需要大量原油作為燃料。同時，該起爐方式需天然氣引燃，增加了安全風(fēng)險。為了減少單耗、降低成本，研制了一種小型柴油點火系統(tǒng)，轉(zhuǎn)換點火方式，達(dá)到節(jié)約成本的目的。在現(xiàn)有設(shè)備基礎(chǔ)上，完成柴油點火系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理設(shè)計，采用柴油壓力霧化電極引燃，替代現(xiàn)有的原油起爐方式，達(dá)到節(jié)能目的。同時，該點火系統(tǒng)滿足注汽鍋爐的耐壓、防爆要求，有效提高安全性（圖1）。

改進(jìn)前，每次點火消耗原油2 t，年點火約48次，4臺石油焦?fàn)t年消耗成本120萬元以上；目前采用柴油點火，年均消耗成本只需40.24萬元。起爐技術(shù)改造實施后，達(dá)到了減少成本、節(jié)約能源的效果。改成柴油點火系統(tǒng)后，不需要電加熱，有效解決了管路和油槍的堵塞現(xiàn)象，減小了對油槍的損害。采用壓力霧化電極直接點燃的點火方式，取消了天然氣引燃系統(tǒng)。第二支油槍和第三支油槍點火容易，附屬設(shè)備少。改造后系統(tǒng)安全可靠，操作簡單，縮短了起爐時間；中途停爐后可以馬上起泵點火。油泵不用長期工作，延長了設(shè)備使用壽命，降低了系統(tǒng)故障率。

2.2 穩(wěn)燃室改進(jìn)

由于石油焦鍋爐工藝上的要求，鍋爐本體中存在一段穩(wěn)燃室，其作用是產(chǎn)生一個高達(dá)1200℃的高溫區(qū)，使得石油焦碳化燃燒。穩(wěn)燃室內(nèi)部與火焰直接接觸的為耐火層，材料為含鋯特級磚。處于耐火磚與鍋爐外殼之間的為保溫層，包括保溫磚、二級磚、一級磚（從外到內(nèi)）。當(dāng)爐體受熱之后，保溫層膨脹系數(shù)大于耐火層的受熱膨脹系數(shù)。保溫層受熱膨脹將耐火層漲裂。每次維修費用都高達(dá)十幾萬元。維修之后也只能注汽3～5井次。為了降低維修費用，節(jié)約生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，現(xiàn)研制一新型爐體保溫層結(jié)構(gòu)，達(dá)到穩(wěn)燃室長期使用的效果。這樣既能節(jié)約生產(chǎn)成本，又能提高鍋爐使用率。

圖1 改造前后鍋爐點火方式對比

對耐火磚及保溫磚的熱膨脹性能進(jìn)行了試驗，對穩(wěn)燃室的力學(xué)特性和受熱條件做了初步研究。在相關(guān)科研機(jī)構(gòu)的幫助下，改進(jìn)耐火層及保溫層的結(jié)構(gòu)，對穩(wěn)燃室火焰氣體流體進(jìn)行了力學(xué)計算，重新設(shè)計了穩(wěn)燃室的結(jié)構(gòu)，與專業(yè)廠家技術(shù)合作，完成穩(wěn)燃室改造。改造后，穩(wěn)燃室的維修次數(shù)由平均每年4～5次降低到1次，大大降低了維修費用。新結(jié)構(gòu)穩(wěn)燃室的投入使用，不僅降低了鍋爐的維修成本，而且使燃料燃燒更完全，減少了污染氣體的排放，對于保護(hù)環(huán)境具有重要的意義；同時使?fàn)t膛保溫更好，提高了鍋爐的熱效率，節(jié)省了燃料。

2.3 燃煤鍋爐對流段改造

在使用中發(fā)現(xiàn)，燃煤注汽爐對流段原有入孔狹窄，致使吹灰無法徹底進(jìn)行，常有大量遺留死角，容易堵塞通風(fēng)道，使引風(fēng)加大，耗電量增加，并且煙溫?zé)o法充分吸收，直接影響對流段熱效率，增加單耗[2]。經(jīng)過認(rèn)真分析對流段積灰原因及組分，尋找解決辦法[3]。在充分論證以后，決定在對流段護(hù)板側(cè)面重開入孔，入孔直徑1.2 m，入孔門板厚度0.2 m，極大方便了吹灰的進(jìn)行。改造前單耗165 kg/m3，改造后單耗降低到162 kg/m3，全年節(jié)約煤300 t以上。

2.4 減少鍋爐配套設(shè)備磨損

與13臺注汽鍋爐配套使用的各型電動機(jī)、泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)及工程機(jī)械共計140余臺，每年共耗電766×104kWh，消耗柴油120.5 t，消耗各種潤滑油5 t。由于傳統(tǒng)潤滑，潤滑油變質(zhì)快，機(jī)械摩擦損失較大，占到消耗能量的35%～40%。為了提高能源利用率，結(jié)合實際，反復(fù)論證，采用超強(qiáng)抗磨潤滑護(hù)理納米技術(shù)，降低磨損，減少維修成本。

統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，該技術(shù)使用后，年節(jié)電率達(dá)到12%；延長換油周期，節(jié)約潤滑油60%；5臺工程機(jī)械節(jié)約燃油10%；13臺注汽爐年節(jié)約維修費用28萬元。

3 結(jié)論

通過不斷探索注汽鍋爐節(jié)能降耗技術(shù)，提高了注汽效率，降低了生產(chǎn)成本。在實踐中針對不同的鍋爐類型，陸續(xù)采取了注汽鍋爐絕熱保溫技術(shù)、柴油起爐技術(shù)改造、穩(wěn)燃室技術(shù)改進(jìn)等技術(shù)手段，節(jié)能效果顯著。與此同時，不斷加強(qiáng)管理，挖潛增效，在產(chǎn)值效益有所提升的同時，年消耗能源總量以每年2%的速度遞減。

[1]劉超，朱瑞娜，王舂蘭.提高注汽鍋爐系統(tǒng)效率技術(shù)研究[J].技術(shù)與市場，2011，18（1）：29.

[2]衣懷峰，韓春雨，馬海斌，等.稠油熱采注汽鍋爐煙氣控制節(jié)能技術(shù)研究[J].石油石化節(jié)能，2011（2）：1-3.

[3]苗浩然.注汽鍋爐弱爆吹灰技術(shù)的研究與現(xiàn)場應(yīng)用[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2011（3）：3-4.

10.3969/j.issn.2095-1493.2017.02.011

2016-10-25

（編輯 王 艷）

唐永江，工程師，2014年畢業(yè)于東北石油大學(xué)（石油與天然氣工程專業(yè)），從事油田生產(chǎn)管理工作，E-mail：starmq@163. com，地址：遼寧省盤錦市興隆臺區(qū)油氣合作開發(fā)公司，124010。