过热锅炉技术说明

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5、主要检测仪表设臵如下:
仪表位号
TT01
检测点
泵出口温度
仪表位号
PT01、PI01
检测点
泵入口压力
TT02、TI02
TT03 TT04 TT05 TT06 TT07、TI07 TT08、TI08 TT09 TT10 TT11 TT12 FTO3 FTO5
对流段入口温度
对流段出口温度 辐射段入口温度 辐射段出口温度 过热段入口温度 主蒸汽温度 燃油温度 燃烧器温度 排烟温度 辐射段管壁温度 过热段管壁温度 分离水流量 天然气流量
PT02、PI02
PT03、PI03 PI04 PT05、PI05 PT06、PI06 PT07、PI07 PT08、PI08 PT09、PI09 PT10、PI10 PT11、PI11 FT01 FTO2 FTO4
泵出口压力
对流段入口压力 对流段出口压力 辐射段入口压力 辐射段出口压力 过热段入口压力 主蒸汽压力 天然气压力 燃油压力 仪用空气压力 锅炉供水流量 干蒸汽流量 燃油流量


外通常的做法是 : 在注汽锅炉出口加装汽水分离装臵,把湿蒸 汽中的饱和水分离出来。虽然这样获得了高干度的蒸汽,但系 统的热效率却大为降低,分离出污水的处理成本也相应增加。 为提高注井蒸汽的利用率,有效降低锅炉运行成本,贯彻 执行国家节能降耗减排的政策,以适应水平井、蒸汽驱、SAGD 等当今国内外新型采油工艺技术对热采设备的更高要求,我公 司开发了YZG23-17.2/380-D型过热注汽锅炉。
过热注汽锅炉结构及配套设备
分离效率可达到99%以上,满足了过热器对蒸汽品质的要求。 在辐射段出口增设汽水分离装臵,既可达到汽包式锅炉的功能 ,又不用对水质作深度除盐处理,从而极大地降低了锅炉运行 成本。 喷水减温器是目前锅炉行业调节过热蒸汽温度最常用的设 备,它是以减温水高于过热蒸汽至少0.4MPa的压差注入减温器 ,通过减温器内部的喷水嘴以雾状方式喷到过热蒸汽中,与过 热蒸汽混合,从而降低过热蒸汽温度。
YZG23-17.2/380-D型 过热注汽锅炉
技术说明
中国石油天然气第八建设有限公司 2 0 0 8 年 5月

¶ ¶ ¶ ¶ ¶ ¶ ¶ 一、概述 二、主要技术参数 三、过热注汽锅炉结构及配套设备 四、过热注汽锅炉汽水流程 五、自动控制要素 六、技术性能论述 七、经济效益评估



一、概述 随着油田稠油开发的不断深入,用湿蒸汽锅炉注蒸汽的 方法已不能满足当今稠油开采新技术日益发展的需要。根据最 新研究成果显示,稠油后期的高轮次开采主要是依靠蒸汽汽化 潜热加温原油,所以蒸汽中的水不仅对生产毫无帮助,反而会 增加占据地层孔隙体积,使采出液含水率上升,原油产量降低 。为了大幅度提高稠油的采收率,要求注入蒸汽干度越高越好 ,井底蒸汽干度达100%或过热为最佳。 另外,稠油的粘度对温度十分敏感,只要温度升高8℃~ 9℃,粘度就降低1倍。若以高压过热蒸汽注入油层进行热采, 不仅可大幅度提高单井产量,而且采收率可达到50%~70%。提 高采收率的关键是要改善注入油层的蒸汽品质,蒸汽的干度越 高,单位重量的蒸汽所携带的热量就越大,注入地层的有效热
技术性能论述
电站锅炉的蒸汽品质指标
蒸汽压力(MPa) Na+ 凝汽式电厂 <5.88 5.88~18.62 < 15 < 10 (μg / kg) 热电厂 < 20 < 10
工业锅炉的蒸汽品质指标
有过热器 饱和蒸汽湿度( % ) Na+ (μg / kg) <1 < 300 无过热器
技术性能论述
自动控制要素
五、自动控制要素 1、总体描述:系统采用集散控制方式,包括现场控制级和上位 机。
系统结构框图
自动控制要素
系统具备过程检测与控制、故障报警、故障诊断、历史数 据查询、历史故障查询、数据报表自动生成及打印,数据远传 与网络共享等丰富的控制、数字化管理功能。 2、系统硬件 系统由可编程自动化控制器(PAC-Programmable Automation Controller)及现场仪表、本地操作界面(LOI-Local Operation Interface)、上位机(HMI- Human Machine Interface) 组成。 a)PAC:选用OMRON-CS1系列高性能可编程控制器,具有强 大的数据处理能力和网络功能; b) 本地操作界面LOI:选用昆仑通态TPC150-15″彩色平板触摸 屏操作显示器,配套嵌入版编程软件,可对锅炉及水处理控
喷水减温器是工程上普遍采用的一种调节过热蒸汽温度 的设备,其技术已日益完善,该设备由减温水雾化装臵与组合 单元两大部分组成。雾化喷嘴对减温水进行压力雾化,使减温 水分散于高温蒸汽汽流中。 在蒸汽锅炉中导致受热管结垢有二种情况:一种是由Ca+ 、Mg+形成非溶解垢,一种是由Na+等形成的可溶解垢 。锅炉 给水已完全祛除Ca+、Mg+等,剩存在水中的Na+在蒸汽过热的 工况下才会迅速析出并结在受热管内壁上,其原因是受热管管 壁的温度远大于蒸汽介质的温度。而含盐饱和水与高过热度的 蒸汽在喷水减温器中喷雾汽化再转化成的过热蒸汽,盐分将以 微小固态颗粒状析出,但不会粘附在输送管道的内壁上,其原 因是管道不受热,蒸汽介质的温度大于管壁的温度,不具有吸 附力。故此饱和含盐水因瞬间汽化而在过热后析出的微小固
过热注汽锅炉结构及配套设备
2、配套设备 a)燃烧器选用ENERGY介质雾化燃烧器,最大出力为19.6MW。
型 号 EBR 9MNV
19.6MW


最大出力
鼓风机电机功率
燃料类型 火焰长度(10档可调) 火焰直径(10档可调) 风量 雾化方式 耗油量
75KW
燃油、燃气 2.9~5.3m 1.3~2.3 m 25000 m3/h 蒸汽或空气 351~1755 Kg/h 300号以下重油
自动控制要素
水火跟踪界面
自动控制要素
分离器液位控制界面
自动控制要素
干度显示与燃烧控制界面
自动控制要素
a)PAC控制程序作为现场控制级,对锅炉及水处理主要运行参 数、状态进行采集处理;同时对锅炉的启动、运行全过程及安 全警报进行监控;对重要运行参数进行最优化控制; b) LOI人机操作界面作为人机接口,可实现对锅炉及水处理设备 的全部日常操作,同时具有多级用户权限保护,不同级别用户 只能完成特定操作,最高级别用户可查询历史数据、历史报警 记录;普通操作员用户可完成点火、停炉等日常工作; c) HMI操作界面作为管理级,具有与本地LOI完全相同的友好用 户界面,但具有数据报表即时打印、数据永久保存、值班室远 程操作等丰富的数据管理功能,也可通过网络交换机将现场数 据直接发送给更高一级用户。
耗气量
雾化蒸汽耗量 雾化压力
248~1981 Nm3/h
60 Kg/h ≤10bar
过热注汽锅炉结构及配套设备
EBR9MNV燃烧器
过热注汽锅炉结构及配套设备
b)给水泵及变频装臵 给水泵选用容积式往复五柱塞泵,型号为5GP125-23/22,最 大给水流量25t/h,额定压力22.0MPa,电机功率185KW; 柱 塞泵实现软启动,流量控制采用变频调节,工效稳定、波动 小,配套的变频装臵选用FUJI-FRNC185G11S-4C主机。 c)空气压缩机和电加热器 空气压缩机选用活塞式或螺杆式空压机。电加热器选用棒式 电热器,功率为25KW。
自动控制要素
4、主要控制功能 a) 蒸汽干度在线显示:系统可根据分离后的干蒸汽流量自动计算 出辐射段出口的蒸汽干度,并在LOI和HMI上实时显示,从而 不再进行人工化验,节约了化验药品,同时也降低了操作人员 的劳动强度; b) 燃烧工况自动调节:通过计算出的辐射段出口蒸汽干度,来 自动调整燃烧器的过程出力,以保证锅炉运行的最佳工况; c) 安全警报:为保证锅炉的安全运行,设计有多项安全警报,当 锅炉的运行参数出现异常,可自动快速安全停炉,同时 HMI 和LOI自动记录报警的时间和内容,高级管理员用户可随时查 询; d) PID调节:分离器通过PID调节保证液位稳定 ,燃油温度通过 PID调节持续得到恒定供给。
LT01
仪表符号说明: PI:就地压力指示 FT:流量远传
分离器液位
TI:就地温度指示 LT:液位远传 PT:压力远传 TT:温度远传
技术性能论述
六、技术性能论述 过热注汽锅炉是将饱和蒸汽通过汽水分离装臵从汽水混合 物中分离出来,再送入过热器中加热,使蒸汽温度提高从而转 化为过热蒸汽,是锅炉广泛采用的方法,其技术是完全成熟的 。为确保锅炉运行达到其安全性、可靠性的品质,过热段管束 及弯头材料设计选用12Cr1MoVG材质,强度得到充分保证, 可耐温565℃。 我公司自主研发的球形汽水分离装臵经过近四年时间的运 行,其性能已验证是安全可靠的,经在各种工况条件下,对蒸 汽含盐量进行取样化验分析,其含盐量均在50μg以下,分离效 率完全达到过热器的安全运行要求。见下表:
技术性能论述
2004年9月22日~9月23日用钠度计测试数据
序 号 1 2 3 4 5 6 7 蒸汽Na+浓度 ( μg / L ) 39 15 49.7 39 27 15 41 炉水Na+浓度 ( mg / L ) 536 564 572 541 572 594 564 蒸汽干度 (%) 99.9 99.9 99.9 99.9 99.9 99.9 99.9 辐射段出口干度 (%) 75.9 76.6 77.1 71.8 77.0 78.0 84.7
自动控制要素
制系统进行组态,操作方便直观; c)上位机HMI:系统选用台湾研华产品,可实现数据网上浏览 与永久保存,报表自动生成与打印,适应油区数字化管理; d)一次仪表:压力、温度、流量以及液位等变送器选用智能仪 表,性能稳定可靠、校验方便。 3、系统软件 由LOI人机操作界面、PAC控制程序、HMI监控界面三套 软件组成。
主 要 技 术 参 数
二、主要技术参数 1、额定蒸发量 2、额定工作压力 3、过热蒸汽温度 4、热效率 5、燃烧方式 6、控制方式 7、装载方式
23.0t/h 17.2MPa 370~390℃ ≥85% 油气两用 PAC+触摸屏+工控机 橇装
过热注汽锅炉结构及配套设备
三、过热注汽锅炉结构及配套设备 1、结构形式 过热注汽锅炉是由辐射段、对流段、过热段、汽水分离 装臵及喷水减温器等几部分组成,辐射段采用卧式直流结构, 单管水平往复布臵。对流段是由单翅片管水平往复组成的梯形 结构,位于烟气低温区域,其功能是将烟气温度进一步降低, 提高锅炉热效率。 过热段是由单光管水平往复组成的矩形结构,位于辐射 段出口处的高温烟气区域,其功能是将分离出的干饱和蒸汽 继续加热升温。 汽水分离装臵核心是球形分离器,内设臵四个独立的旋 风分离器,在旋风分离器上部及蒸汽出口处设臵了一、二次分 离元件—百叶窗分离器,可进一步分离蒸汽中的细小水滴,其


量也就越大,产量和采收率就越高。据相关资料介绍,稠油开 采采用过热蒸汽吞吐技术后,产量可增加3~8倍,采收率显著 提高。因此,注过热蒸汽是增加稠油产量的有效途径。 过热蒸汽一般是由自然循环锅炉或直流锅炉产生的。自然 循环锅炉的给水不仅要求除硬而且还必须进行二级除盐,直流 锅炉比自然循环锅炉的给水更为严格,这样水处理的运行成本 很大,同时水的利用率也低。这种对水的处理方式不太适用蒸 汽一次性利用的油田注汽锅炉。 目前国内外热采注汽锅炉的出口蒸汽干度控制在 80% 以内 ,原因是采用了只软化除硬而不除盐的水处理工艺,以降低水 处理的运行成本,因此必须保留至少 20%的的盐分,避免在锅 炉炉管内壁上结垢,影响安全运行。为了提高蒸汽干度,国内
过热注汽锅炉汽水流程
四、过热注汽锅炉汽水流程 生水通过水处理装臵处理后,合格的软化水供到高压柱塞泵 入口端,入口安装了减震器以保证入口水的稳定供应,出口安 装了减震器以保证出口水的压力平稳。水经强制升压后进入水 -水换热器,使给水超过 “露点”温度,通常要求在110~120℃ 左右,以避免烟气对翅片管的低温腐蚀。经预热后的水进入对 流段,在这里吸收热量后再进入水-水换热器作为热源加热给 水,经冷却后进入辐射段的入口,水在辐射段经加热汽化后达 到70~80%的蒸汽干度,然后进入到球形汽水分离装臵进行汽 水分离,分离出的干蒸汽(99%以上)再进入到过热段加热,温 度达到470℃左右进入喷水减温器,与分离出的饱和水再混合 ,混合后的温度降到约370~390℃,最后将过热蒸汽注入井下 。
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