稠油热采注汽锅炉烟气控制节能技术研究

　目前，稠油开采的主要方式为注蒸汽开采，包括蒸汽吞吐和蒸汽驱两种方式，利用注人的湿饱和蒸汽热量来加热油层，降低稠油黏度，以自喷和机械举升方式将稠油输送至地面。作为稠油热力开采的关键设备一注汽锅炉，是注蒸汽开采专用高压直流工业锅炉，额定蒸发量9.2~23t，出口压力1l~18MPa，蒸汽干度80%，排烟温度140~250，热效率80%~88%.为满足稠油的大规模开发，注汽锅炉的蒸发量已发展到50t、100t，蒸汽品质也由原来300的湿饱和蒸汽发展到目前350的过热蒸汽。随着稠油开采规模的不断扩大，注汽锅炉的使用量将越来越多。

　　作为国内主要稠油生产基地，新疆油田公司稠油产量占其总产量的1/3左右，但稠油生产能耗占总能耗的70%，其中注汽系统能耗又占稠油生产能耗的80%.稠油注汽系统消耗的资源种类主要是燃料（天然气、原油）、电以及水资源。从能源消耗的环节分析主要是注汽站和注汽管网，即蒸汽的生产环节和输送环节，其中注汽锅炉的热损失最大，注汽管网次之。根据中国石油天然气集团公司西北油田节能监测中心对新疆油田注汽系统能量平衡测试结果：注汽系统能量有效利用率为85.13%，能量损失达14.87%，而在能量损失构成中注汽锅炉环节热损失占73.64%，注汽管线等热损失占26.36%.因此对注汽锅炉开展节能研究，提高注汽锅炉热效率，降低注汽系统能耗，将是节能工作的重点。

　　1注汽锅炉热效率分析油田注汽锅炉热损失主要为排烟热损失（占总热损失90%~96%）、锅炉散热损失（占总热损失3.5%~6.0%）及燃料不完全燃烧热损失（占总热损失0.5%~4.0%），其中排烟热损失所占份额最大。注汽锅炉的设计排烟温度为：燃油时不超过250燃气时不超过180而在实际运行中锅炉排烟温度（燃气）均在180~240T，远大于设计要求。减少排烟热损失是提高注汽锅炉热效率的主要途径。影响排烟热损失的主要因素是排烟温度和过剩空气系数。

　　锅炉热效率、过量空气系数、排烟温度关系如所示。

　　第一：衣怀峰，1982年毕业于华东石油学院，高级工程师，现从事质量管理及节能管理工作，E-mail：Yhfpetrochina.com.cn，地址：新疆克拉玛依市迎宾路66号新疆油田公司质量管理与节能排-烟度/C锅炉热效率、过量空气系数和排烟温度间的关系由经验公式计算可得：排烟温度每升高20 25，锅炉热效率就降低约1个百分点；烟气中含氧量每增加1个百分点，锅炉热效率就降低约0.7个百分点。

　　2注汽锅炉烟气控制措施由上述分析可知，注汽锅炉节能减排的重点应在烟气控制方面。近年来，新疆油田在降低注汽锅炉排烟温度、减少排烟体积方面进行了积极实践和探索。研究的注汽锅炉参数：YZG-22.5/9.5-G1，燃料为天然气，额定蒸发量22.5t，额定温度307额定蒸汽压力9.5MPa，设计热效率85%. 2.1排烟温度控制锅炉排烟温度控制是指通过利用烟气余热来降低锅炉排烟温度。烟气余热利用方式根据加热介质的不同可分为三种：①预热助燃空气；②预热燃料；③预热锅炉给水。

　　自1994年以来，新疆油田针对固定站式及简配站式油田注汽锅炉烟气余热的利用进行了大量研究应用工作。

　　2.1.1固定站式油田注汽锅炉固定站式注汽锅炉安装在室内，利用烟气余热加热锅炉给水，这种方式与其他两种方式相比，工艺简单，投资少，见效快。先后应用过光管和针型管换热器，这两种换热器置于注汽锅炉对流段上，虽然能使锅炉的排烟温度有明显下降，节能效果显著，但由于低温腐蚀问题，使得换热器寿命只有1~2年。

　　从2000年开始，应用SGR型热管给水换热器，采用重力式热管，利用其高温端及低温端分属不同区间，解决了低温腐蚀问题；同时，它还具有结构紧凑、传热效果好、流动阻力小、适用范围广、不易积灰、运行可靠、寿命长等特点。经中国石油天然气集团公司西北油田节能监测中心测试，采用SGR型换热器进行烟气回收后，注汽锅炉烟温下降了62，锅炉反平衡热效率从88.7%提高到91.3%，锅炉给水温度从10提高到30.烟气余热利用工艺流程见。

　　近年来，随着油田采出水回用注汽锅炉应用的规模越来越大，回用的稠油采出水温度为55~75，如果采用SGR型热管换热器，将使给水温度超过柱塞栗所能承受的工况介质温度65要求。