油田注汽鍋爐空氣預(yù)熱節(jié)能技術(shù)應(yīng)用

韓國(guó)彤，戚元久，楊現(xiàn)立

（新疆油田公司新港作業(yè)分公司，新疆 克拉瑪依 834000）

油田注汽鍋爐空氣預(yù)熱節(jié)能技術(shù)應(yīng)用

韓國(guó)彤，戚元久，楊現(xiàn)立

（新疆油田公司新港作業(yè)分公司，新疆 克拉瑪依 834000）

應(yīng)用空氣預(yù)熱節(jié)能技術(shù)，在油田鍋爐安裝空氣預(yù)熱裝置后，改善了燃燒效率，使燃料不完全燃燒熱損失降低，提升了油田注汽鍋爐節(jié)能降耗的效果。

油田注汽鍋爐；空氣預(yù)熱；熱效率；節(jié)能降耗

一、引言

克拉瑪依油田九1～九5區(qū)主要的開發(fā)技術(shù)手段為高溫、高干度蒸汽吞吐和蒸汽驅(qū)。油田直流注汽鍋爐為稠油油藏開發(fā)的關(guān)鍵設(shè)備。鍋爐熱效率為85%；鍋爐外排煙氣溫度熱損失、鍋爐本體散熱損失以及燃料不完全燃燒損失占鍋爐總熱效率的15%，其中外排煙溫?fù)p失占鍋爐總熱量損失的90%以上。開發(fā)區(qū)內(nèi)擁有直流注汽鍋爐54臺(tái)，節(jié)能降耗挖潛空間巨大。2012年油田開展了直流注汽鍋爐空氣預(yù)熱節(jié)能技術(shù)研究，應(yīng)用空氣預(yù)熱節(jié)能裝置回收外排煙溫余熱，用以加熱入爐空氣，提高鍋爐燃燒效率，成功地將爐效提高了2.5%。

二、技術(shù)原理及參數(shù)

鍋爐空氣預(yù)熱節(jié)能技術(shù)的核心為重力熱管元件。重力熱管由殼體、工質(zhì)、端蓋和翅片構(gòu)成，是一種導(dǎo)熱性能極佳的傳熱元件。重力熱管的下端為蒸發(fā)段、中端為絕熱段、上端為凝結(jié)段(圖1)。

圖1 熱管結(jié)構(gòu)示意圖

重力熱管開始工作時(shí)，首先熱管的下端與管外高溫流體接觸，通過管殼迅速將熱傳遞到管內(nèi)工質(zhì)，工質(zhì)在蒸發(fā)段發(fā)生氣化后上升至凝結(jié)段，在凝結(jié)段向低溫流體放出氣化潛熱后凝結(jié)，并在重力作用下回流至蒸發(fā)段，完成一個(gè)循環(huán)。如此反復(fù)循環(huán)傳熱。傳熱總量

計(jì)算公式：

式中：Q—總熱量，J；

K—總傳熱系數(shù)；

S—蒸發(fā)段的外表面積，m2；

△t—總溫降，℃。

鍋爐空氣預(yù)熱裝置通過調(diào)整熱管元件蒸發(fā)段和冷凝段外表擴(kuò)張傳熱面的大小等手段來調(diào)節(jié)管壁溫度，使其高于煙氣露點(diǎn)或避開最大腐蝕區(qū)，這對(duì)于防止鍋爐尾部的低溫腐蝕、積堵灰效果較好，且煙氣側(cè)與空氣側(cè)之間用隔板通過密封環(huán)隔開，使之不漏風(fēng)。鍋爐空氣預(yù)熱裝置技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 空氣預(yù)熱裝置技術(shù)參數(shù)

三、技術(shù)改造工藝

鍋爐空氣預(yù)熱節(jié)能技術(shù)采用傳統(tǒng)的重力熱管元件，熱管傾角15°，呈左右方式布置。空氣預(yù)熱器安裝在直流注汽鍋爐對(duì)流段上部，上接煙囪。鍋爐燃燒生成的煙氣經(jīng)對(duì)流段橫向吹掃空氣預(yù)熱器熱管蒸發(fā)段，煙溫下降后排入大氣中。入爐空氣首先經(jīng)過空氣預(yù)熱裝置加熱，再送人爐內(nèi)。考慮到冬、夏兩季室內(nèi)、室外空氣溫差加大，空氣入口采取室內(nèi)、室外兩路入口方式進(jìn)行設(shè)計(jì)和改造，且在兩路空氣入口安裝自動(dòng)調(diào)節(jié)閥。同時(shí)，在空氣入口、風(fēng)機(jī)入口、煙氣出口處安裝一體化溫度變送器，使運(yùn)行參數(shù)實(shí)現(xiàn)上位監(jiān)控和觸摸屏顯示。為滿足直流鍋爐燃燒器風(fēng)機(jī)進(jìn)口風(fēng)壓要求，將北美燃燒器原37kW風(fēng)機(jī)更換為45kW耐高溫風(fēng)機(jī)。空氣預(yù)熱裝置工藝流程如圖2所示。

四、應(yīng)用效果

2012年在克拉瑪依油田九1～九5區(qū)完成2臺(tái)直流注汽鍋爐空氣預(yù)熱節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用。鍋爐的型號(hào)為SF-52.8-10.3-YQ，額定蒸發(fā)量為23t/h，額定工作壓力為10.3MPa。這期間由西北節(jié)能檢測(cè)中心對(duì)鍋爐熱效率開展持續(xù)跟蹤對(duì)比測(cè)試。測(cè)試結(jié)果見表2。

表2 鍋爐熱效率測(cè)試對(duì)比表

由測(cè)試結(jié)果可知，油田直流注汽鍋爐預(yù)熱節(jié)能技術(shù)完成改造后，入爐空氣溫升達(dá)31.5℃，外排煙氣溫降達(dá)22.4℃，煙氣余熱利用率為21.4%，反平衡熱效率為89.9%，鍋爐熱效率提高2.5%。

五、經(jīng)濟(jì)效益

油田直流注汽鍋爐空氣預(yù)熱節(jié)能技術(shù)實(shí)施后，鍋爐熱效率提高2.5%。現(xiàn)以23t/h油田直流注汽鍋爐燃燒天然氣為例進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益分析。根據(jù)η=Qg/BjQr，按鍋爐實(shí)際負(fù)荷運(yùn)行B=1 350m3/h，則η=87.4%，△B=△η/(η+△η)B。

△B=22.78m3/h，每天節(jié)約天然氣相當(dāng)于標(biāo)煤數(shù)727kg。按天然氣1.46元/m3，并考慮加裝空氣預(yù)熱器后，燃燒器風(fēng)機(jī)增加功率7.5kW，電價(jià)以0.44元/kW·h計(jì)算，油田直流注汽鍋爐每天節(jié)約719元，年節(jié)約資金23.62萬元。每臺(tái)鍋爐空氣預(yù)熱節(jié)能技術(shù)投資及安裝總費(fèi)用為49.8萬元，資金回收期為2.1年。

圖2 空氣預(yù)熱裝置工藝流程圖

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1671-0711（2014）03-0020-02

2013-12-25)