油田注汽锅炉节能措施探析

油田注汽锅炉节能措施探析

摘要：油田注汽锅炉是以原油为主要燃料，在运行过程中耗油量较大，在稠油的开发中，注汽锅炉常年连续运转，并且注汽锅炉的运营数量也有加大的趋势，因此，加大对油田注汽锅炉的节能措施的探讨有利于提高油田的经济效益，促进油田的可持续发展。本文分析了油田注汽锅炉的基本原理，并提出了关于油田注汽锅炉节能的一些措施，希望能引起大家的关注。

关键词：注汽锅炉节能原理

注汽锅炉又称为湿蒸汽发生器，是油田开采稠油的专用注汽设备。它是利用所生产的高温高压湿蒸汽注入油井，加热油层中的原油以降低稠油的粘度，从而增加稠油的流动性，能够大幅度地提高稠油的采收率。油田注汽锅炉是以原油为主要燃料，在运行过程中耗油量较大，在稠油的开发中，注汽锅炉常年连续运转，并且注汽锅炉的运营数量也有加大的趋势，因此，加大对油田注汽锅炉的节能措施的探讨有利于提高油田的经济效益，促进油田的可持续发展。本文分析了油田注汽锅炉的基本原理，并提出了关于油田注汽锅炉节能的一些措施，希望能引起大家的关注。

一、油燃烧注汽锅炉原理及应用

重力泄油的理论最初的概念是基于注水采盐的原理，即注入的淡水将盐层中的固体盐溶解，浓度大的盐溶液由于其密度大而向下流动，而密度小的水溶液浮在上面，这样可以通过不断地在盐层的上部注水，而盐层的下部源源不断地将高浓度的盐溶液采出。高浓度

的盐溶液向下流动的动力就是水与含盐溶液的密度差，将这一原理用于注汽热采过程中就产生了重力泄油概念。蒸汽辅助重力泄油开采超稠油油藏的基本原理是：在水平生产井的上部连续注入大量的高干度蒸汽，使得地层中形成蒸汽腔，蒸汽腔的边缘加温原油，同时蒸汽冷凝成水，与原油依靠重力流入水平生产井，并被大排量采出。蒸汽腔不断缓慢扩展，并不断加温原油，从而形成连续的生产过程，直到蒸汽腔扩展到油层顶界和水平井控制边界。根据sagd

工艺原理，可以归纳出蒸汽辅助重力泄油方式有以下两个主要特征：

1.由于是依靠蒸汽腔扩展加温原油，所以蒸汽中的饱和水不仅对生产毫无帮助，反而增加占据地层孔隙体积分量，使原油产量降低。故要求注入蒸汽干度越高越好，一般要求注汽站出口干度大于95%，井口干度大于90%，井底干度大于70%。

2.由于是依靠重力泄油，所以水平生产井的生产压差为水平井上部可流动液体的液面高度。一般保持在为5～15m。

据有关报道和国外考察，目前采用sagd开采方式生产稠油和超稠油的以加拿大最为成熟。

根据sagd的工艺原理，和油藏工程研究结果，其工艺设计的总体要求为：在直井连续（多井同时）注入高干度（大于95%）蒸汽，水平井大排量（300～350t/d）采出高温（200℃）含水（70～90%）原油。根据工艺设计的总体要求，设计sagd注采工艺技术路线是：注汽锅炉产生干度为75～80%饱和蒸汽，经汽水分离器分离，干度

为95%已上的蒸汽通过球形分配器分配计量，再经注汽井注入地层。蒸汽加温地层原油，变成冷凝水与原油一起流入水平井，经大泵抽出地面，地面换热后再经计量，最后进入中心站外输。注汽锅炉用水先与油井产出液换热，再与汽水分离器分离出的高温水换热后，最后进入注汽锅炉，完成热量回收利用。

二、油田专用注汽锅炉技术改造方案

根据油田专用注汽锅炉系统现状并结合国内外成熟技术，主要通过采取以下几方面的系统技术改造工作方案：

1.助燃空气的温度额可以利用油田专用注汽锅炉的烟气来提高

注汽锅炉系统的热效率。这一技术主要通过一套热交换器来降低烟气的热损失，以此来提高助燃空气的含热量和注汽锅炉的热效率。

2.在油田专用注汽锅炉辐射段的表面涂上红外辐射涂料，利用这一技术可以降低注汽锅炉的热损失。因为专用注汽锅炉辐射段的温度达到650℃以上的时候，热传递就以辐射为主，辐射的热传递占到总传递的九成以上，我们如果在膛陶纤表面涂上红外辐射涂料后，在高温条件下，锅炉内膛表面的辐射率就会从没有涂涂料前的0.45上升到0.94，也就是炉膛的辐射率提高一倍以上，辐射率提高一倍就能够节能百分之十。炉膛内表面的热量大幅度增加，再加上这种涂料字高温下辐射率本身就能达到94%，我们根据四次方定律计算，物体表面热辐射能力和绝对温度的四次方成正比，这就使得加热炉体的温度显著提高。因为这种涂料含有很强辐射的材料，所以在高温下辐射出的穿透力很强的红外波能够被加热物体分子

产生能量越级，吸收正能量，锅炉均匀受热，达到提高温度的效果和节约能源的目的。当油田专用注汽锅炉炉膛内壁陶纤表面喷涂htee-87-2型高温红外辐射涂料后，可提高油田专用注汽锅炉热效率2.5%～7%，平均为4.5%（即节油4%～10%）。

3.运用油田专用注汽锅炉对流段免维护声波除灰技术，达到降低烟气热损失的目的。这套装置主要是以蒸汽为原始动力经过特殊的声波发生转换器，把具有一定强度的声波传入注汽锅炉的对流部位的空间，通过声能量产生力量，把这一区域内的粉尘颗粒和空气分子产生震荡，阻止和破坏粉尘在表面或者粒子之间的结合，促使他们始终处于悬浮流化状态，让烟气或者重力把这些颗粒带走，达到清除灰尘的目的。利用这项技术可以使得锅炉的排烟温度降低10～30摄氏度，热效率提高一到三个百分点。

4.油田专用注汽锅炉的维修改造部分对于流段翅片管和给水预热器，能够提高注汽锅炉的热效率，如果更换一部分翅片管和给水转化器，就会有效的提高油田专用注汽锅炉对流段的热系数，有效降低油田专用注汽锅炉的烟气的温度，提高油田专用注汽锅炉的热效率，达到节能的目的。

三、注汽锅炉应用中需注意的问题

1.在注汽锅炉运行时，炉内火焰温度随着负荷的增减而升降。但是，炉内辐射换热量的变化与燃料量的变化并不成正比。根据实验证明，锅炉从半负荷增加到额定负荷时，炉内换热量的增加不超过50%～80%，并不是成倍增加。总而言之，炉内换热量的变化率小于

负荷的变化率。因此，为保证出口干度不变，在运行时火量要比水量调节得大一些。

2.燃烧方面，由于要求使用较少供油，且炉内燃油在低负荷配风时火焰的周界风相对减弱，易导致压降低造成雾化不良。此时很可能会造成燃烧器旋口结焦，遮挡了周界风风口，使火焰偏斜甚至飘至炉管上。因此，低负荷时要特别注意观察火焰形状，调整火焰位置，改进配风，经常清焦，以避免火焰方向偏斜上窜。

3.辐射段承受的热负荷较高，根据资料显示约占总热负荷的82%，而炉管内又是汽、水两相流动，因此当设备负荷减小至一定数值或在运行中突遇停电时，炉管就很有可能出现传热恶化现象，导致炉管因超温而损坏。

四、结论

总之，对油田专用注汽锅炉实施节能改造工程，并在具体的应用过程中减少对资源的浪费，能够在很大程度上实现节能环保的目的，必将有力的促进油田采油的可持续发展。

参考文献

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