野外鍋爐供水池改造及效果

孫厚俊（大慶油田有限責任公司井下作業分公司）

井下作業隊使用的野外鍋爐為燃油蒸汽鍋爐，其型號為WNS0.5-0.7-YQ，使用柴油作為燃料，供水池內的水進入野外鍋爐經加熱后產生蒸汽。每口井施工過程中管、桿及下井工具的清洗，地面工具的清潔都要用到野外鍋爐產生的蒸汽，野外鍋爐及其供水池安裝在可移動的板房內。冬季氣溫較低，由于野外鍋爐供水池貼近板房墻面，供水池會出現凍堵現象，影響供水池的使用。為了解決凍堵問題，需要使用野外鍋爐產生的蒸汽間歇加熱供水池，柴油消耗量較大。

1 改造方案

針對供水池凍堵的問題，在供水池上設計、安裝電加熱裝置，裝置由電加熱管、溫度傳感器、智能溫控系統組成，電加熱管安裝在供水池底部，對供水池內的水進行加熱。其基本工作原理是：通過智能溫控系統設定電加熱裝置工作溫度，電加熱裝置啟動后，電加熱管對供水池內的水進行加熱，水溫由溫度傳感器測定后以電信號方式傳輸至智能溫控系統。當系統檢測的水溫達到設定的最高水溫時，電加熱裝置自動停止工作；當水溫降低，達到設定的最低水溫時，電加熱裝置自動啟動。如果水溫未達到設定的溫度參數，而電加熱管工作溫度已超過自身設定溫度時，電加熱裝置自動切斷工作電源，停止工作，保護電加熱管[1-3]。野外鍋爐供水池改造后電加熱流程示意圖見圖1。

圖1 野外鍋爐供水池改造后電加熱流程示意圖

2 電加熱裝置特點

電加熱裝置利用電流的焦耳效應將電能轉變成熱能用以加熱物體。電加熱管通電后產生熱能，通過輻射、對流和傳導等方式傳到被加熱物體上。電加熱管為內嵌式，對野外鍋爐供水池外部結構基本無影響。智能溫控系統為集成裝置，體積小、操作方便；如果不改變溫度，只需在首次使用前進行一次設定，后續使用只需操作“起、停”開關。電加熱裝置具有自動完成數據的檢測與采集、參數就地顯示及設定、緊急情況自動停機保護等功能，實現了使用過程中無人值守[4]。

2.1 電加熱管

電加熱管采用六角銅頭水箱專用加熱管，DN40，功率3 kW。共安裝3個，加熱3 min即可將供水池出口處的水溫從0℃升高到25℃。

2.2 溫度傳感器

溫度傳感器采用鎧裝熱電偶，與智能溫控系統配套使用，組成過程控制系統，其測溫范圍寬，性能穩定，便于自動控制。溫度傳感器安裝在供水池出口處，及時準確地測量水溫[5]。

2.3 智能溫控系統

智能溫控系統參數調節方便，具有顯示精度高、控溫性能好、可靠性佳、讀數清晰、體積輕巧、安裝方便等優點。PID調節形式，并增加超限報警輸出功能[6]。智能溫控儀顯示面板見圖2。其上部數字表示工作參數，下部數字表示設定參數。

圖2 智能溫控儀顯示面板

3 現場應用

3.1 應用效果

2015年11月，供水池改造完成后投入使用，經過現場使用，電加熱裝置加熱穩定、熱效率高、安全性強。冬季供水池未出現凍堵現象，可正常使用，無需使用野外鍋爐產生的蒸汽間歇加熱供水池，降低柴油消耗量。同時，由于進入野外鍋爐的供水溫度提高，經野外鍋爐加熱產生蒸汽的時間縮短，柴油消耗量進一步降低。電加熱裝置現場應用照片見圖3。圖中左側為安裝后的電加熱管，右側為電加熱裝置智能溫控系統。

圖3 電加熱裝置現場應用照片

3.2 經濟效益測算

1）野外鍋爐供水池改造后，無需使用野外鍋爐產生的蒸汽間歇加熱供水池。冬季施工時，每口井可減少蒸汽加熱供水池時間14 h，與改造前對比，節約柴油17.5 kg。

2）野外鍋爐供水池改造后，供水池內的水溫提高。當水進入野外鍋爐后，經加熱產生蒸汽的時間縮短，每口井減少柴油消耗25.4 kg，但每口井需消耗電能320 kWh。

3）經過計算，供水池改造后，冬季每施工1口井共減少柴油消耗42.9 kg，增加電能消耗320 kWh。柴油的平均價格為8.25元/kg，大慶油田生產用電價格為0.66元/kWh，每口井可節約費用142.7元。

4 結論

1）電加熱裝置結構簡單、性能穩定，利用加熱管、自動控制技術的有機組合，在設定的溫度下自動停止和啟動，降低耗電量。

2）應用電加熱裝置可解決野外鍋爐供水池凍堵的問題，冬季氣溫較低時供水池可正常使用，有效保障生產。

3）應用電加熱裝置可加熱野外鍋爐供水池，降低野外鍋爐柴油消耗量，節約生產成本。同時，柴油耗量的下降不僅能減少各種廢氣的排放量，而且對大氣環境也起到一定的保護作用。