構建注汽站低碳運行機制 提升能源利用效率

崔憲山 秦曄 喬莉萍

中圖分類號： TU834? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.12296/j.2096-3475.2021.07.092

目前，注蒸汽采油已越來越廣泛的被大面積應用。同時，隨著隨著熱采活動鍋爐的增多，安全、環保、節能等實質性問題不斷受到各級領導重視，煙氣排放、污水處理等環保問題成為目前熱采活動注汽運行中的難點。同時，由于受到作業方式、設備條件和自然因素的影響，加上設備不同程度老化，新舊問題沉積，系統能耗依然很大，在多方調研、詳細論證后，我們構建了注汽站低碳運行機制，在提升能源利用效率方面進行了探索。

一、現狀分析

隨著國內經濟的迅猛發展，企業節能增效逐漸成為建設的一項重要經濟政策，它往往比直接增加能源生產投入更具有現實意義。對于活動注汽來說，能源的節約總體可以從兩方面入手。

1.人員技術素質方面。從生產實際來看，由于職工技術素質低，相應的對設備故障預知能力差，因此造成的設備故障、誤操作或滅火停爐產生的損失，不包括設備維修等費用，僅頻繁啟停爐，一口井約浪費能源折合標準煤4262.2kg。（根據近兩年報表統計，老式鍋爐在運行過程中，一口井滅火可達10次，一次滅火啟停爐需時間10分鐘左右。

2.技術設備方面。對于活動注汽，一套完整的系統運作模型可由水（汽）、電、油的使用建立起來，這便同時建立起了能耗。每部分系統的節能問題，恰恰是降低該能耗的問題。如：油的消耗主要集中在高、低壓上、水（汽）的使用則集中在高、低壓、水處理及油罐加溫上，電的消耗分布在柱塞泵、鼓風機，空壓機、生水泵等用電設備上。

（1）高壓系統

油在高壓系統的耗能主要表現在油的加溫和燃燒系統上，蒸汽則表現在蒸汽霧化投運、燃油加熱及注入井口的過程中，至于電分布較廣和細繁，可詳化到具體的用電設備中。主要挖潛點集中在以下幾方面：

（一）現活動注汽配風系統均采用風門調節，鼓風機提供風量不變，通過調節風門開度控制進入爐膛的風量，而鍋爐正常運轉時所需風量僅為鼓風機額定狀態風量的60%，也就是說鼓風機產生的風40%被白白浪費掉。現在活動注汽采用風機功率大都在22kw以上，按我隊今年生產任務45口井，每口井需注汽15天計算，僅此一項每年就多耗電能5.07萬度，折合資金2.33萬元。

（二）帶霧化系統的注汽鍋爐均能順利投運蒸汽霧化，空氣壓縮機的實際工作時間不到1/4，其余時間空壓機處在空轉狀態，而電機則持續運轉，造成了電資源的浪費。

（三）干度取樣器每天需冷卻水3m3左右，這部分水溫度可達40℃以上，且經過軟化、加藥處理過，被導入排污池，增大了水耗，粗算每個注汽站每年因此而損失的水達800m3。

（2） 水處理系統

鍋爐水處理的主要目的是保障設備用水安全，能源的利用主要集中在鍋爐給水水質保障上，具體如下：

（一）水處理再生，一、二級正洗流速均在20m3/h，時間平均在50min左右，每天2組樹脂罐至少再生一次，這部分水因高鹽，高硬度無法回收利用，水源消耗過大。經計算一個活動注汽站一年此項損失為1.56萬立方米。

（二）真空除氧器作為目前注汽鍋爐水處理作業的除氧設備，可大幅度降低鍋爐給水含氧、有效控制含氧指標，在注汽施工中、安全生產方面發揮著至關重要的作用，但在遇到注汽流量大、施工環境惡劣、外部溫度低等問題的時候，其單向流動的二級除氧方式還不足以滿足目前生產需求。

（3）配套系統

（一）水處理鹽耗過大，也是熱采注汽的挖潛重點之一。經調研發現，造成這種情況的主要原因是不能很好的控制再生進鹽濃度造成。通過實踐證明，進鹽濃度為10%時樹脂再生效果最后，濃度過高、過低都會降低再生效果，而在實際運行中由于受設備、鹽的質量、人員等因素的影響，進鹽濃度控制不好，再生效果不理想，常出現進鹽時間延長或增加進鹽次數的現象，從而造成鹽耗過大。

（二）在原油的加熱過程中，油罐及各種加熱器均采用蒸汽加熱，加熱余汽被當作廢汽排入公共排污池，每天排出蒸汽量1500kg，而余汽溫度仍高達120℃。通過計算每天排放的加熱余汽可帶走122kg標準煤的熱量（計算方法同上文滅火后耗能計算），也就是說，一年要浪費掉29.2噸標準煤。

二、具體內容和措施

1.人員技術素質方面

可通過不間斷地職工技術培訓、崗位練兵等形式多樣地活動，增強職工技術素質、職業道德素質和業務水平，為鍋爐地安全運行提供良好地條件。

2.技術設備方面

（1） 高壓系統

（一）鼓風機可采用電機變頻調速控制進風

變頻調速就是通過改變電源的傳電頻率而去改變電機轉速的方法，在一般情況下，我們的電機只在工頻下運行。

目前，我單位注汽鍋爐鼓風機的控制設計都是采用風門調節的方式，風門調節的作用是調節供給燃燒用的有效風量，即通過伺服控制器馬達帶動風門拉桿，開大或減小風門開度。鼓風機的風量與其轉速成正比，因此改變其風機轉速同樣能達到風門調節的效果，而此時電機能耗卻大大較低了。

我們設想將伺服控制器與風門之間的連桿斷開，風門開度為最大。風機變頻運行工作原理：給水流量經變送器轉換成按流量成比例的電信號，控制變頻器的輸出頻率，從而控制風機的轉速。輸出頻率反饋至頻-模轉換器，由此輸出的電信號控制油閥伺服電機的旋轉訪問，控制采用變頻調節，可以杜絕電機因啟動瞬時電流過大而燒毀現象，大大減少了維修費用。同時，減少了不完全燃燒損失，提高了鍋爐的燃燒熱效率，節省燃油及電能的消耗。

（二）針對空氣壓縮機空轉時間過長的現象，我們在氣路上加裝壓力開關，根據所需壓力來控制空壓機啟停。當壓力達到上限（一般在0.8Mpa）時，空壓機停止運轉;當壓力達到下限（一般在0.6Mpa）時，空壓機啟動。目前，此項改進已在我隊3#注汽鍋爐實施。通過觀察，在投運蒸汽霧化后，空壓機啟停的時間差一般在10-15分鐘，大大降低了能耗，同時，減少了空壓機的機械磨損，降低了設備維修費用。

（2）水處理系統

（一）建議一、二級正洗所用水可通過水罐等設備儲存，因為一、二級正洗水鹽水濃度一般在2%以下，所以可用來反洗樹脂罐，可起到節水1萬立方的作用。

（二）建議通過打通一、二級除氧空間的隔板，將原來的兩個“單間”改為一個連通的“套房”，使該除氧器內部除氧順序從一、二級單向除氧流向，變成一二一二循環除氧，增加除氧器內部工作時間，提高除氧效率，解決因注汽流量大等因素造成的除氧困難這一難題。

（3）配套系統

（一）加強進鹽的監控力度，保障進鹽濃度始終在10%左右。

（二）加熱余汽和干度取樣器冷卻水可通過簡單的流程改造，作為鹽池用水。一方面可節省軟化水，一方面可因水溫升高加快鹽溶解速度，經計算年節約水、油折合資金1萬元左右。

三、主要效果

通過提高鍋爐效率、加強設備潤滑管理，以及污水的處理、回收，預計每年每站可實現經濟效益10萬元;降低了鍋爐廢水、廢氣的排放，有效增強了環境保護。

（勝利油田注汽技術服務中心孤東注汽項目部? 山東東營? 257231）