LTJ5100TQ6型蒸汽清蠟車技術改造

楊成，任蘇朝，牛文錄，景莉，牛燕，張亞麗，鐘敏

（1.中國石油天然氣股份有限公司青海油田分公司，甘肅敦煌 736202；2.甘肅藍科石化高新裝備股份有限公司，蘭州 730070）①

青海油田使用的LTJ5100TQ6型蒸汽清蠟車是蘭州通用機器廠于2007年生產的，主要由供油系統、供風系統、供水系統、鍋爐組成［1］。該車由鍋爐生產出高溫、高壓蒸汽進行洗井作業。鍋爐是以柴油為燃料，作業成本高，排放的煙氣中含有大量有害氣體，對環境造成污染。本文提出了以天然氣為燃料的技術改造方案，滿足了生產要求，并大幅減少了污染物的排放量，經濟效益和社會效益顯著。

1 存在問題

LTJ5100TQ6型蒸汽清蠟車是以柴油為燃料，燃油和空氣的混合比與理論計算所得的值相差很多，從而造成燃油消耗量偏高、燃燒不充分、冒黑煙的現象。由于燃燒成本較高（平均每臺燃油蒸汽車的燃料消耗量為18L／h），直接影響了油田的經濟效益。另外，燃燒排放的HC、SO2、CO2、NOx、固體顆粒物等污染物是造成大氣污染的主要組成部分，不滿足環保要求。因此，有必要對LTJ5100TQ6型蒸汽清蠟車的鍋爐燃燒系統進行技術改造。

2 技術改造方案

以天然氣為燃料對LTJ5100TQ6型對蒸汽清蠟車進行技術改造，應遵循安全、適用、節能、環保的原則［2－3］，不能以犧牲設備性能、損害使用需求為代價。在保持原車技術參數不變，不改變原車主傳動路線和主要部件的布置方式和位置的前提下，重點解決燃燒器和天然氣氣源的問題，以最小的投資來換取最大的效益。技術改造后的整車布置方案如圖1，型號定為LTJ5100TQ6－Ⅰ。

圖1 LTJ5100TQ6－Ⅰ型蒸汽清蠟車整車布置方案（改造后）

2.1 天然氣供給系統

1）加裝儲氣瓶在車的后部加裝天然氣鋼瓶14只，用于儲存鍋爐燃燒所需的天然氣，所有天然氣鋼瓶都經過了火燒、爆炸、墜落、槍擊等特殊項目檢驗合格，并符合GBl7258—1998《汽車用壓縮天然氣鋼瓶標準》，以適應油田野外工作的需要。每只氣瓶容積80L，總容積1120L，每只氣瓶可充裝20 MPa天然氣16m3，14只氣瓶可裝天然氣約220m3。

2）更換鍋爐的燃燒器拆除原車鍋爐的燃油燃燒系統及燃油供給系統。在不改變原鍋爐車本體結構的基礎上，在原車燃油燃燒器的位置安裝新設計的天然氣燃燒器。該燃燒器端部應裝有火焰探測離子棒、點火電極、天然氣噴嘴等，后端裝有減壓閥、電磁閥、過濾器等。天然氣供給流程如圖2所示。

圖2 天然氣供給系統流程

2.2 控制系統

1）逆變器在水箱側上方安裝1臺逆變電源控制箱，利用原車24V 電瓶提供控制系統及點火所需的電能，從而省去了設備所必須的發電機組，既達到了控制要求，又實現了設備使用安全及節能的目的。

2）計算機控制系統采用炎龍熱能車載鍋爐計算機控制系統。控制柜具有手動和自動2種運行方式，對鍋爐的排出壓力、溫度進行實時監測。然后，根據溫度值可進行燃燒器大、小火自動轉化控制，并能自動開啟、停止燃燒器。控制柜還具有超壓、超溫報警功能，并及時停止供氣。壓力值和溫度值也可通過控制柜自行設定后自動控制，確保設備安全運行。

3）排出管路更換原蒸汽車上的蒸汽排出管路，排出管路由液包、蒸汽閥組、硬管路、蒸汽軟管、快速接頭等組成。液包上裝有安全閥，當排出壓力超過最大壓力時安全閥開啟。液包上還裝有溫度傳感器，把信號傳給電腦控制系統。

2.3 供風系統

LTJ5100TQ6型蒸汽清蠟車的供風量較大，且不需要對供風量進行精確控制。如果采用原車的供風系統則可能造成鍋爐點火困難，甚至影響燃燒器的燃燒性能。為了使天然氣燃燒器能夠具備充分合理的燃燒條件，在原蒸汽車供風系統風道上方便操作的位置安裝風量控制閥，有效控制供風量，使天然氣和空氣成比例供給，以保證燃料燃燒充分。

2.4 其他

對蒸汽清蠟車燃料系統進行改造以后，車輛外觀基本保持不變，不影響車輛正常的運行，符合國家安全生產要求，還能夠減輕操作人員的工作強度且維修方便。此外，在車棚內除減壓系統自帶的氣體報警系統外，還安裝一套可燃氣體報警器，以防止燃氣泄露，保證設備運行安全。

3 經濟效益分析

青海油田于2011－07完成了LTJ5100TQ6型蒸汽清蠟車的技術改造，并在作業區域內進行清洗油管作業，效果良好。經現場測算，對于相同的工作量（平均每口井的油管約為150根），使用LTJ5100TQ6型蒸汽清蠟車，每天平均需要工作6h；使用改造后的LTJ5100TQ6－Ⅰ蒸汽清蠟車，每天平均需要工作3h。因此，改造后蒸汽清蠟車的工作效率是原車的2倍。現場測試數據如表1～2所示。

表1 蒸氣清蠟車現場測試數據對比

表2 蒸氣清蠟車經濟性對比

由以上數據可得，蒸汽車使用天然氣作為鍋爐燃料，可以減少施工時間，工作效率提高1倍，每年可降低生產成本約￥13萬元。改裝1臺設備的費用約為￥25萬元，2a就可收回改造成本。

4 環境效益分析［3］

據統計，燃料燃燒造成的污染占大氣污染的30%～60%，其中主要有害成分是一氧化碳（CO）、碳氫化合物（HC）、氮氧化合物（NOx）等。天然氣作為一種清潔能源，具有熱值高、效率高、污染小、燃燒完全等特點，CO、NOx和PM的排放量均低于燃油，排氣污染明顯降低。據有關資料顯示，使用天然氣作為燃料與燃油作燃料相比可以減少排放量：90%CO、90%SO2、72%HC、39%NOx、24%CO2、無粉塵排放，對環境保護有顯著作用。因此，LTJ5100TQ6－Ⅰ型蒸汽清蠟車采用天然氣作為燃料后，對保護環境具有重要意義。

5 結論

1）改造后的LTJ5100TQ6－Ⅰ型蒸汽清蠟車的各項性能指標能夠滿足生產需要，安全可靠、操作維修方便，工作效率提高了1倍，可大幅節約生產成本。

2）采用天然氣作為燃料后，可大幅降低HC、SO2、CO2、NOx、固體顆粒物等污染物的排放量，達到了環保目的。

3）建議油田采用天然氣作為燃料，對同類設備做技術改造，提高經濟效益和環保效益。

［1］蘭州通用機器廠.燃氣蒸汽車使用說明書［K］.2007.

［2］劉智勇，丁亮，馬玉華，等.天然氣整體撬裝加熱爐的研發與應用［J］.石油礦場機械，2008，37（6）：99－101.

［3］諸林.天然氣加工工程［M］.石油工業出版社，1996.