浅析注汽锅炉节能降耗

2022-09-10

引言

目前, 由于油田开采的原油粘度较大, 影响开采率, 因此就需要利用注汽锅炉在稠油中注入一定的高温高压蒸汽降低其的粘度, 提高稠油的流动性, 达到便于开采的目的。注汽锅炉作为主要的稠油开采设备并且在使用过程中能耗较大, 因此了解注汽锅炉的主要工作原理并在此基础上对其进行结构以及技术上的改造, 以达到节能降耗的目的就变得十分必要。

一、注汽锅炉概述

注汽锅炉的工作原理是利用锅炉内产生的高温高压湿蒸汽注入油井, 降低稠油的粘性, 在此基础上增大其流动性, 从而提高稠油的开采率。注汽锅炉是开采稠油的一种专用注汽设备, 其产生的汽水混合物与其他锅炉的产物不同, 属于高压湿蒸汽。整个注汽锅炉主要由辐射段、对流段、过渡段、给水预热器等组成, 通过各个设备才能够保证其正常运行。注汽锅炉在日常的运行中其能耗的损失主要表现在排烟、未完全燃烧、电能消耗、炉体散热四个方面, 特别是排烟热方面, 是成为了影响注汽锅炉降低能耗的主要因素, 因此在控制排烟温度方面就需要进行着重的研发。

二、提高注汽锅炉节能降耗的措施

1. 控制排烟温度

导致注汽锅炉在运行的过程中效率低下的原因就是排烟温度过高和过量空气系数大。当排烟温度保持不变时, 过量空气系数越大, 注汽锅炉热效率和㶲效率越低;当过量空气系数不变时, 排烟温度过高, 注汽锅炉热效率和㶲效率越低。因此想要提高注汽锅炉热效率和㶲效率, 一方面清除对流段受热面的硬垢, 硬垢产生的原因是当锅炉在燃油的过程中, 各种灰垢、烟垢等杂质在高温高压环境下吸附于对流段受热面, 注汽锅炉在长期运作的过程中, 聚合物质量越来越大, 导致对流段烟道阻力增加等一系列故障, 利用化学剂再加上高压水射流技术, 能有有效解决对流段硬垢问题, 解决这个问题之后就能够大大降低注汽锅炉能耗。另外一种能够有效清除对流段受热面硬垢的方法是采用弱爆炸吹灰技术, 其原理是将乙炔 (分子式C2H2) 和空气按照一定比例混合, 通过在爆炸腔中加速产生的高速脉冲射流, 向对流段受热面发射高速脉冲射流, 将受热面上面的硬垢冲击下来, 保证烟气正常排放[1]。在探索过程中, 将吹灰装置弱爆腔安装在对流段的下部能够起到良好的吹灰效果。这项技术吹灰效果十分明显, 大大降低了排烟温度, 在降低了工作人员的劳动强度的情况下还能够有效保证注汽锅炉的持续运行。

2. 优化注汽锅炉燃料结构性能

注汽锅炉在运行的过程需要消耗大量的原油或者天然气, 这就是注汽锅炉能耗大的原因之一, 因此想要降低注汽锅炉的能耗, 就需要优化其燃料结构性能[2]。并且原油在燃烧的过程中排烟产生的温度较高, 所以使用新能源代替原油变得十分必要。目前较为可行的是使用天然气这种清洁能源, 在利用天然气替代原油的过程中, 必须保持天然气供给来源干净, 压力需要保持不变, 将锅炉天然气管线的压力稳定在0.1-0.2MPa之间。但是在使用天然气代替原油的过程中, 需要注意的是安全问题。

3. 采用变频技术降低电耗

调节注汽锅炉辅助设备到最佳工况下的锅炉柱塞泵和鼓风机的选型设计都是以额定负荷为计算依据, 计算流量和扬程还要加一个富裕量, 一般都略高于计算值, 注汽锅炉负荷变动很大, 一般多在额定负荷下运行。由于诸多因素, 锅炉运行时柱塞泵、鼓风机的实际流量都小于设备的额定流量, 必须进行调节, 一般的调节方法都是改变其柱塞泵出口回水阀或鼓风机入口挡板的开启度, 形成电机的输出功率一部分用来克服节流阻力的状况。因此, 调节后流量减少了, 但电机功率没有明显的减少, 也就是说电机消耗的电能中的一部分用于调节流量形成的运行阻力而消耗。

变频器技术工艺由变频器、压力变送器、气电转换器、配套仪表及控制系统组成。变频调速是由频率改变来调节电机的转速, 流量得以调节而电机的输出功率也随转速的大小而改变, 也就是说流量大转速高, 电机输出功率大, 电能消耗大;流量小, 转速低电机输出功率小, 没有节流阻力的存在.故流量减少时, 电机功率明显减少, 可减少15%~40%的电能消耗。

4. 采用红外辐射涂料技术

采用高温红外辐射保温技术这种做法主要是当炉内温度超过一定时, 辐射段内的传热方式变成辐射, 在这种情况下如果能够提高辐射段的辐射率, 就能够大大提高炉膛的吸热量。因此在注汽锅炉的炉膛内耐火层加涂高温红外辐射涂料就能够提高其辐射率。

结语

通过对原有工艺进行深一步的研发与升级, 将原有的高能耗逐渐向节能降耗方面转移, 其中控制排烟温度、在提高注汽锅炉燃料结构性能、采用变频技术降低电耗、高温红外辐射保温技术等一系列先进技术都能够达到良好的节能降耗效果, 特别是在当下能日益紧张的局势之下, 油田开采对于我的的国民经济有着支撑作用, 在进行稠油的开发方面利用各种先进技术达到实现注汽锅炉节能降耗的目的, 有利于我国实现可持续发展的战略目标。

摘要：随着科技的进步加上我国在各项能源的进一步开发, 其中针对稠油的开发越来越受到重视。在稠油开发的过程中, 注汽锅炉成为了其必不可少的设备, 在提高重质高粘度稠油方面更加高效, 在此情况下注汽锅炉迅速发展起来。但是在使用注汽锅炉的过程中发现其在能耗方面的问题较为严重, 因此为实现我国能源可持续发展的战略目标就需要对注汽锅炉进行改造。本文主要阐述利用各种先进技术达到降低油田注汽锅炉能耗的措施。

关键词：注汽锅炉,节能,降耗