張偉(克拉瑪依市科力節(jié)能環(huán)保技術(shù)有限公司，新疆克拉瑪依 834000)

宋傳陽(新疆石油工程設(shè)計(jì)有限公司，新疆克拉瑪依 834000)

王華(克拉瑪依市科力節(jié)能環(huán)保技術(shù)有限公司，新疆克拉瑪依 834000)

注汽鍋爐系統(tǒng)用能分析及改進(jìn)建議

張偉(克拉瑪依市科力節(jié)能環(huán)保技術(shù)有限公司，新疆克拉瑪依 834000)

宋傳陽(新疆石油工程設(shè)計(jì)有限公司，新疆克拉瑪依 834000)

王華(克拉瑪依市科力節(jié)能環(huán)保技術(shù)有限公司，新疆克拉瑪依 834000)

注汽鍋爐是目前采油過程中常用的工具之一，但在使用過程中耗用能量太大。現(xiàn)在普遍投用的注汽鍋爐大都是高壓直流鍋爐，蒸發(fā)量一般在8～24t/h左右，壓力在7～18MPa之間，最初設(shè)計(jì)的熱效率大約為80%[1]。但在實(shí)際運(yùn)行過程中普遍存在運(yùn)行效率低于設(shè)計(jì)值的現(xiàn)象。因此，開展對注汽鍋爐能耗的研究勢在必行，通過改進(jìn)其工作方式達(dá)到節(jié)能的目的，進(jìn)一步降低采油的成本。

1 簡述注汽鍋爐工作流程

供水通過預(yù)處理之后，再由水泵加壓，進(jìn)入預(yù)熱器預(yù)熱到一定溫度，然后進(jìn)入對流段，從對流段出來的物流要再一次進(jìn)入預(yù)熱器加熱，最后才能流入鍋爐輻射段進(jìn)行進(jìn)一步的加熱[2]。

2 注汽鍋爐能量分析

2.1 能量分析

對于注汽鍋爐系統(tǒng)來說，評(píng)價(jià)它能耗最好的指標(biāo)就是能量的有效利用率。在這個(gè)系統(tǒng)中，被有效利用的能量就是從鍋爐中出來的蒸汽所具有的能量和最初在換熱之前的供水所具有的能量的差值。系統(tǒng)的提供的總能量由燃料的化學(xué)能和顯熱、霧化蒸汽帶入能量以及系統(tǒng)中泵所消耗的電能等。

實(shí)際在求注汽鍋爐的熱效率時(shí)，可通過正、反平衡計(jì)算。其中正平衡熱效率是等于鍋爐有效利用能量/鍋爐供給能量。而反平衡的熱效率等于損失的能量/鍋爐的供給能量。

2.2 能量損失

2.2.1 排煙能量損耗

由于注汽系統(tǒng)在工作的時(shí)候，排放的煙氣的溫度比較高，可以達(dá)到180～220℃。因此，這一部分排除的煙氣中帶走了很大一部分能量的損耗。綜合對比排煙熱損失在注汽系統(tǒng)能量損耗中所占比例最大。而影響排煙能量損耗的最關(guān)鍵因素是排放的煙氣的溫度和體積[3]。顯而易見，排放的煙氣的溫度越高，輸出量越大，所帶來的能量損耗就越大。

2.2.2 燃燒不完全帶來的能量利用低

燃燒如果進(jìn)行的不完全，包括反應(yīng)時(shí)間不夠或者氧氣量不足導(dǎo)致排出的煙氣中還有剩余的可燃物質(zhì)，那么所加入的燃料的能量利用就是不完全的。在注汽鍋爐系統(tǒng)中，如果排放的煙氣中可燃?xì)怏w含量較高，那么燃料的能量利用率肯定是不完全的，從而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的能量利用率低下。

2.2.3 熱傳遞帶來的能量損耗

根據(jù)化工過程的能量傳遞原理可知，熱量是會(huì)自發(fā)從高溫物體向低溫物體傳遞的，注氣系統(tǒng)在運(yùn)行過程中爐壁表面具有很高的溫度，因此很容易就和周圍的空氣之間發(fā)生熱傳遞現(xiàn)象，將本該用于該體系的能量傳遞給周圍空氣而浪費(fèi)掉。由于爐壁溫度較高，所以這一部分損失的能量值也比較大，在實(shí)際過程中不容忽視。

3 注汽鍋爐系統(tǒng)改進(jìn)建議

通過對注汽鍋爐系統(tǒng)能量損失主要形式的分析討論，要提高注汽鍋爐系統(tǒng)的能量利用率，可以從以下幾個(gè)方面來考慮。

（1）回收的余熱

回收的余熱可以被用于加熱本注汽系統(tǒng)中最開始的供水，減少換熱器從系統(tǒng)外部獲取的能量，或者將余熱煙氣與進(jìn)入系統(tǒng)之前的空氣換熱，讓空氣達(dá)到一定溫度之后再進(jìn)入系統(tǒng)助燃，這樣系統(tǒng)內(nèi)部的一個(gè)能量綜合利用，不僅能夠使得余熱被有效利用，同時(shí)還能減少系統(tǒng)從外部獲取的能量，所以能夠有效提高系統(tǒng)的能量利用率。綜合實(shí)際情況分析，空氣進(jìn)氣位置在整個(gè)注汽系統(tǒng)的前面，但是排氣管道在整個(gè)系統(tǒng)的后部，而煙氣余熱回收位于系統(tǒng)后部，因此如果把余熱煙氣用于預(yù)熱空氣，則需要對系統(tǒng)管路進(jìn)行較大程度的改造，因此工程量較大且經(jīng)濟(jì)投入也比較大。但是如果將余熱煙氣用于加熱系統(tǒng)供水，則可以在一定程度上降低前面所說的投入和工作量。因此我們建議將預(yù)熱煙氣用于供水加熱。

（2）降低排煙能量損耗

前面我們提到了通過利用余熱來提高能量利用率，而另一條提高能量利用率的有效途徑就是讓燃料在燃燒的化學(xué)反應(yīng)中盡可能的完全反應(yīng)。主要手段就是提供足夠的空氣/氧氣使得燃料能夠充分燃燒。同時(shí)，進(jìn)行爆破吹灰和干冰吹灰，減少灰塵污垢在爐體受熱面的附著，提高熱吸收效率，降低排煙溫度，從而提高能量利用率。

（3）減少爐壁與空氣的傳熱

由于系統(tǒng)在運(yùn)行過程中注氣鍋爐爐壁溫度較高，很容易與周圍空氣發(fā)生熱傳遞，導(dǎo)致能量損耗，這一部分損耗是很難避免的，但是可以通過有效手段來降低。一方面，爆破吹灰和干冰吹灰，減少灰塵污垢在爐體受熱面的附著，降低爐壁自身的溫度，減小傳熱溫差，從而降低能量損耗；另一方面，采用目前出現(xiàn)的不少新材料對爐壁保溫層進(jìn)行改造，就能有效幫助我們解決這一問題。

4 結(jié)語

注汽鍋爐作為采油過程中的主要設(shè)備之一，其功能暫時(shí)無法替代，但是高能耗又是我們所不愿意看到的，因此采用有效手段來降低能量損耗，從而使得該系統(tǒng)能在采油過程中更加有效和廣泛的使用是目前的一個(gè)重要問題。通過對該系統(tǒng)能耗損失的形式進(jìn)行分析給出的建議不僅能降低能耗帶來經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也是對環(huán)境的一種保護(hù)，值得大家關(guān)注。

[1]薛銀皎.注汽鍋爐系統(tǒng)用能分析及改進(jìn)建議[J].特種油氣藏,2005,12(3):103-105.

張偉（1985-）；性別：男，籍貫：山東濟(jì)寧人，學(xué)歷：大專，畢業(yè)于克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院；現(xiàn)有職稱：助理工程師；研究方向：電氣及其自動(dòng)化；

宋傳陽，新疆石油工程設(shè)計(jì)有限公司；

王華，克拉瑪依市科力節(jié)能環(huán)保技術(shù)有限公司。