油田注汽鍋爐的能耗分析及節能降耗措施

吳坤朋

【摘 要】石油資源是工業、社會和經濟發展的重要血液，隨著我國經濟的快速發展，中國對石油的需求也在逐年增加，隨著石油工業的快速發展，正在勘探的油井越來越多，大量先進的優質原油，伴隨著機械能消耗和開采的增加，越來越多的國內企業走向石油生產和煉油節能減排，在油氣生產過程中，高溫蒸汽必須通過注汽鍋爐進行地下注入，以增加油氣的流動性，是油井生產中廣泛應用的重要設備，注汽鍋爐也是一種高能耗設備，主要以原油或天然氣為燃料。因為各種原因，燃燒效率不高，注汽鍋爐能耗大，為提高生產效率，必須對注汽鍋爐能耗進行分析，采取措施降低注汽鍋爐能耗，從而提高油田經濟效益。

【關鍵詞】油氣;油田;注汽鍋爐;節能降耗;措施

前言

目前，人們通過在高溫下注入蒸汽來改善油氣的流動性。油田注汽系統主要是在注汽尾管內向油井內注汽，注汽鍋爐和高溫蒸汽生產設備是末端注汽中的重要設備。節能降耗注汽鍋爐蒸汽是提高油田經濟效益的重要手段。本文詳細分析了如何減少油田鍋爐注汽時的熱損失，并有針對性地提出部分建議。

1注汽鍋爐的能耗特點

1.1注汽鍋爐排煙損失

因為注汽鍋爐過程需要燃料，原油和天然氣是注汽鍋爐的主要燃料，會影響空氣和環境，對人類健康的負面影響。在相關研究的基礎上，注汽鍋爐的能量損失部分是由于排煙，并且損失高達50%，結果表明，排氣量和溫度是影響廢氣損失的兩個主要因素，與鍋爐注蒸汽的熱量損失成正比。為了控制油田注汽鍋爐的能耗，關鍵是控制天然氣的排氣量和燃燒溫度，更多的是，為了減少注汽鍋爐燃燒過程中的能量損失，必須控制因排氣煙氣而造成的能量損失[1]。

1.2注汽鍋爐自身能量損失

油田注汽鍋爐運行過程中，熱管注汽鍋爐油田外壁溫度由于熱蒸汽的作用總是高于環境空氣溫度，注汽油田鍋爐的熱損失與注汽油田鍋爐的表面散熱有關，根據能量守恒定律，這是不可能在能量傳遞過程中保持恒定的。這屬于管道材料獨特的導熱系數，這是不可避免的，散失的熱量會在空氣中消散。溫差也是注汽鍋爐能量損失的另一個主要因素，特別是在一些室外溫度與室內溫度相差很大，功率損失與消耗較大的環境中，溫差與消耗呈正相關。

1.3燃燒不完全的燃料導致的能量損失

天然氣或礦渣油的不完全燃燒會導致燃燒效率低，能耗高，由于燃料燃燒過程中發生的化學和物理反應，這些反應產生的部分產物不能再燃燒，或注汽鍋爐受燃燒條件限制，導致燃料燃燒不徹底，能量損失。

2.降低油田注汽鍋爐熱損失的相關措施

2.1油田注汽鍋爐排煙溫度的控制

如果注汽鍋爐端部的水溫熱負荷過高，可以降低注汽鍋爐的水和熱交換能力，提高注汽鍋爐的排煙溫度，進而提高注汽鍋爐的熱損失率。油田注汽鍋爐運行過程中，適當降低油田注汽鍋爐對流門的溫度是減少油田注汽鍋爐熱損失的有效措施之一。此外，當蒸汽噴射鍋爐使用天然氣作為供暖燃料時，天然氣一般都被脫硫了，它不含酸性氣體。因此，在不影響注汽鍋爐效率的前提下，鍋爐入口對流溫度可控制在80～95℃之間，從而降低注汽鍋爐排汽溫度，通過控制油田注汽鍋爐排汽溫度，發現注汽鍋爐排汽量之和與燃燒供氣量密切相關，當有更多的過量空氣噴射裝置不參與燃料或天然氣的燃燒過程時，但在排放過程中以廢氣的形式攜帶更多的燃燒熱。為了控制注汽鍋爐的總排氣量，在油田注汽鍋爐完全燃燒石油或天然氣的基礎上，注氣量煙氣氧分析儀監測注汽鍋爐量是控制注汽鍋爐熱損失的一種方法[2]。

2.2注汽鍋爐結垢對換熱的降低作用

需要采用新的除灰，除垢工藝，在注汽鍋爐過程中，通常會發生灰的堆積。如果有太多的粉煤灰，注汽鍋爐的工作效率和使用壽命將受到影響。注汽鍋爐產生的灰必須定期清洗。過去，注汽鍋爐除灰除垢需要投入大量的時間來清理，也不能完全干凈。因此，研究和開發一種新型的除灰除垢工藝是非常重要的，在試驗這種新型清洗工藝時，工作人員首先要對材料進行現場測試和分析，研制適合注汽鍋爐除灰的化學試劑，因此，注汽鍋爐的使用壽命是一個大增系統。搞好油田注汽鍋爐酸洗，為消除油田注汽鍋爐中的結垢，化學清洗法可用于除垢，油田注汽鍋爐除垢通常采用HE1，RF，LAN-826的混合物，油田注汽鍋爐除垢后，油田注汽鍋爐傳熱換熱效率會更高，從而降低油耗[3]。

2.3余熱給水鍋爐的熱回收

總的來說，不同的注汽鍋爐需要燃燒不同種類的燃料，不同的燃料對鍋爐消耗的影響并不相同，煙氣的燃燒溫度和放熱也不同。例如，比如用燃料和天然氣，燃料燃燒過程中最高煙溫可達300℃，這會給鍋爐注入蒸汽帶來巨大的損失。煙霧的最高溫度可達220攝氏度，而注汽鍋爐煙氣的熱損失低于燃料燃燒，可以看成是注汽鍋爐在燃燒過程中的大量排煙和排煙中還存在著大量的熱量，為了減少能源浪費，余熱原理可以用來加熱水和空氣，為了保證員工的人身安全，應嚴格按照使用燃料技術的要求進行，應嚴格控制伴熱介質的質量和耐熱性，并且適應性也要能夠滿足使用要求，余熱加熱就可以完成。從高燃料流量到高對流，輸油管道的質量也很重要，如果在特定的過程中發生事故，可以有以下兩種情況：油線堵塞和油壓持續下降。這些情況會對生產運行產生重大影響，根據以往的研究報道，注汽鍋爐煙氣余熱達到一定值后可重復利用，利用煙氣熱能煙氣余熱供熱技術具有工藝簡單，投資少，見效快，能充分提高注汽鍋爐燃燒過程中的熱效率等優點[4]。

2.4改用水煤漿作為注汽鍋爐的燃料

減少煤炭污染，我國是世界上煤炭產量較高的主要國家之一，煤炭儲量巨大，甚至中國的主要能源還是來自煤炭，能源消耗比其他能源要高得多。與其他燃料相比，和相對低成本的煤，但是在煤的燃燒過程中也有一個很大的問題，即會產生大量的污染物（廢渣和廢氣），對空氣和環境產生很大的影響，因此，水煤漿用于煙火或其他煤炭資源時應特別注意對環境有直接影響的污染物的處理[5]。

解決點火和控制系統的問題，水煤漿的著火點遠遠高于其他燃料性能，水煤漿在沒有外燃輔助的情況下很難著火。因此，水煤漿的著火點比其他燃料性能高得多。對于水煤漿的快速著火，水煤漿將在助劑（通常是氣體）的幫助下被點燃。應特別注意如何控制氣體流量和壓力，以達到煤漿水著火的最終目的，因此，優化著火系統和控制系統對鍋爐工作和節能具有重要意義。

2.5做好油田注汽鍋爐輸氣管道保溫

注汽鍋爐供熱管道的熱損失也是影響注汽鍋爐能耗的重要因素[6]。為了提高油田注汽鍋爐供熱管道的熱效率，需要選擇管道的保溫結構和保溫材料。因此，油汽噴射鍋爐應采用合適的保溫結構和保溫材料。采用保溫技術不僅可以提高注汽鍋爐的保溫性能，可以使注汽鍋爐過程更加方便，采用阻燃纖維涂層，油田注汽鍋爐可具有重量小，熱容量小的特點，提高了油田注汽鍋爐效率的注熱管表面溫度。

3結論

油田注汽鍋爐始終是油田開發過程中的能源消耗，在我國稠油生產中占有舉足輕重的地位。為了提高油田開發水平，降低成本，對注汽鍋爐進行檢修是十分必要的。為解決注汽問題，提出了利用鍋爐余熱回收熱量，節約鍋爐熱量等一些有效措施。以煤漿水作為注汽鍋爐的替代品，注汽鍋爐的能效有待進一步提高，對企業效益和提高經濟效益具有重要作用。

參考文獻：

[1]高飛.淺析油田注汽鍋爐系統節能降耗改進措施[J].化工設計通訊，2017

[2]郭崇華.油田注汽鍋爐能耗分析及節能降耗措施分析[J].中國新技術新產品，2017

[3]牛小根.油田注汽鍋爐熱損分析及降耗措施[J].化工設計通訊，2019：134.

[4]鄧力瀾.采油生產現場的節能降耗技術措施分析[J].石化技術，2020：235-236.

[5]武八鎖，趙學展，岳峰等.基于能流分析的油田注汽鍋爐節能技術的開發與應用[J].石油石化節能，2020：33-39.

[6]鄭再金.電廠鍋爐節能改造措施分析[J].石化技術，2020：230-231.