淺談注汽鍋爐熱煤氣技術的應用與發展

何福功

摘 要：介紹遼河油田注氣鍋爐熱煤氣技術的特點。以遼河油田金馬注氣站注汽鍋爐改燒熱煤氣為例，對比同類鍋爐使用不同燃料的各自特點，分析熱煤氣技術在油田注汽鍋爐上應用的潛力。同時指出目前熱煤氣技術需要解決的一些問題。

關鍵詞：油田注汽鍋爐 ?熱煤氣技術 ?不同燃料各自特點 ?應用潛力

中圖分類號：TE4 ? ?文獻標識碼：A ?文章編號：1674-098X（2014）11（b）-0057-01

油田專用濕蒸汽發生器又稱注汽鍋爐，是專門用于油田稠油開發的熱工設備，隨著西氣東輸工程的推進及環保要求的提高，現在遼河油田注氣鍋爐多以天然氣為燃料，只有個別偏遠井站供氣受限才使用原油作為燃料。多年來，注汽鍋爐一直是油田開發的主要耗能設備，近年來隨著原油天然氣價格的不斷上漲以及國內原油天然氣生產局勢的日益緊張，這種高成本高消耗的燃料結構嚴重制約著油田的持續發展和經濟效益。另一方面我國是煤炭大國，其儲量和產量都位于世界前列，尤其近幾年國內煤炭價格持續回落，使得煤炭在釋放同等熱量前提下相對石油和天然氣更具有價格優勢，如果能夠以煤炭作為鍋爐燃料，所帶來的經濟效益將十分巨大。

1 熱煤氣鍋爐技術特點

相對于傳統注氣鍋爐，熱煤氣鍋爐可以利用原有鍋爐爐體，在不改變輻射段及對流段的前提下通過改變燃燒器及供氣管線就可實現。同時為了保證充分燃燒需在鍋爐尾部增加“熱管空氣預熱器”，利用燃燒后的煙氣對空氣進行預熱;為了克服改造后空氣及煙氣阻力的增加，在系統中需增加一臺引風機。

受煤氣輸送距離影響，通常煤氣發生爐就安置在注汽站旁。煤氣站使用原煤利用空氣和蒸汽產生的煤氣經旋風除塵器、管道擴容除塵器及除硫塔后與空氣混合進入燃燒器燃燒;空氣通過鼓風機進入熱管換熱器進行預熱并升溫至200 ℃，經過調節閥與煤氣站輸送過來的煤氣在燃燒器混合后進入鍋爐爐膛燃燒，燃燒后產生的煙氣經過對流段對蒸汽進行第一次換熱，隨后進入熱管換熱器對空氣進行第二次換熱，最后由引風機通過煙囪排放。

2 對比燃氣鍋爐各自特點

傳統鍋爐相對于煤氣鍋爐流程簡單，不需要引風機及換熱管線，占地面積小，可根據開發需求調整布局易于整體搬遷。燃料方面，由于使用重油及渣油排放污染物超標現已基本停止使用，使用稀油因成本高也僅限于供氣受限的局部地區使用。作為主要燃料的天然氣因成分比較單純有害雜質少，污染物排放量少，S02、NOX含量均在標準范圍內，煙塵幾乎沒有，因此也不需要輔助的除塵除硫凈化設備，運行設備維護費用少，但燃氣鍋爐會受供氣氣源影響，供氣壓力波動頻繁會對鍋爐運行參數產生影響，需要實時調整;在冬季及用氣緊張時常因供氣壓力過低而影響生產。

使用熱煤氣的鍋爐最大的特點是相對傳統燃料價格低廉，鍋爐燃料來自旁邊煤氣站，相對燃料供應穩定，配合調整靈活，不受季節天氣影響，適合長期穩定運行。但受原煤特點影響，需要一系列相應的配套設備，包括原煤儲運、煤氣發生器、供氣管線、換熱管線、凈化設備等，設備繁多占地面積大，一旦建站不宜搬遷，后期設備維護頻繁，人員配置需求量大，且凈化設備需要持續投入，整體設備運行成本高。同時熱煤氣污染物排放含量要比天然氣大，需要實時監測控制。

3 熱煤氣鍋爐的應用潛力

油田燃油（天然氣）注汽鍋爐改燒熱煤氣后其燃料成本將大大降低。以遼河油田金馬熱注大一站為例：一臺23 t注汽鍋爐每天標準生產432 t蒸汽，燃料會消耗掉26噸稀油或是3萬方天然氣，折算成價錢則是燃油10萬元;燃氣6萬元。而采用熱煤氣技術后，在生成相同蒸汽量的情況下每日耗煤65 t，按700元/t估算，每日燃料成本是4.6萬元。對比燒油每臺鍋爐每天可節省燃料費5.4萬元，比燒天然氣每天可節省1.4萬元。熱注站煤氣改造工程投資約為1200萬，改造后建成的煤氣站可供兩臺鍋爐同時使用，設計年蒸汽發生量可達20萬方，相對傳統燃油每年可節約燃料費用2500萬，當年就可收回改造投資費用。即使對比燃氣每年也可節省燃料費用650萬，2年可收回投資費用。金馬煤氣站建成于2007年，一直使用至今，投產7年目前仍在使用中。

4 目前熱煤氣鍋爐所面臨的問題

由于原煤品質以及燃燒方式的影響，在燃燒過程中會產生不同的有害物質，諸如粉塵、NOX、硫化物的排放，雖然采取凈化設備能夠大大減少污染物的排放，但在實際運行中尤其是在啟停爐燃燒沒有穩定形成或是結束的時候還是會產生部分污染物。此外，雖然氣化后的煤氣溫度可達400 ℃以上，高于煤氣中的焦油的凝析點，但在管道內壁、助燃空氣混合等溫度比較低部件處，由于煤焦油的析出，會使諸如主輸氣管道、燃燒器、對流段的翅片管、煙囪等部件結焦。通常在連續運行三周就要對燃燒器進行清焦，連續運行三個月要對主輸氣管道和煙囪清灰清焦。由于鍋爐的本體是利用原有鍋爐進行改造，鍋爐爐體的各部件并沒有針對熱煤氣而專門設計。在使用一段時間后會出現一些問題：輻射段容易積灰，可以通過停爐檢修時對爐體內進行清潔;對流段翅片管結焦積灰，嚴重時會影響對流段的換熱效果，最終導致鍋爐熱效率的降低及煙溫的升高。不同與常規鍋爐，煤焦油結焦后會與煤灰形成塊狀粘物粘在翅片管上，在常溫下還會吸收空氣中的水分，潮解后會變的更粘，清理起來費時費力，而且效果也很有限，需要針對煤焦油進行攻關研究新的清灰方法或是減少煤灰粘結。

5 結語

作為一項新生技術，雖然熱煤氣鍋爐在使用上仍存在種種問題，但其在工藝技術上是可行的，并且具有巨大的經濟效益。相信在未來經過充分的調整改進，這項技術將會對油田鍋爐的燃料結構調整上發揮重要的作用。

參考文獻

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