油田注汽鍋爐的能耗研究

黃平 舒正棟 曹生玉 董全忠(新疆油田公司采油一廠第一供汽聯合站， 新疆 克拉瑪依 834000)

油田注汽鍋爐的能耗研究

黃平 舒正棟 曹生玉 董全忠(新疆油田公司采油一廠第一供汽聯合站， 新疆 克拉瑪依 834000)

油田注汽鍋爐在稠油開采過程中是一個高耗能的設備，通過對鍋爐生產運行過程中蒸發量、干度、天然氣耗量和單耗的測試、分析、研究，得到在滿足蒸汽生產要求的情況下鍋爐的能耗規律，從而對鍋爐生產參數的調控達到蒸汽生產的節能效果。

油田注汽鍋爐；蒸發量；干度；天然氣耗量；單耗；節能

在我國，稠油資源的儲量約占我國石油總儲量的70%，稠油的高效開采和有效利用正逐漸成為油田采油的研究重點。注汽鍋爐是油田熱力開采稠油最重要的設備之一，也是油田主要的耗能設備之一，其能耗約占油田熱力采油系統總能耗的70%。因此，針對油田注汽鍋爐的能耗研究，特別是關于在滿足蒸汽生產要求的前提下注汽鍋爐蒸發量和天然氣用量調配的研究，可合理優化油田注汽鍋爐實際運行工作參數，對降低油田熱力采油系統能耗具有重要意義。

油田注汽鍋爐的能耗情況一般用單耗(單位鍋爐給水量所消耗的天然氣量)這個指標來衡量，在滿足注汽干度和壓力的情況之下，單耗越小表示越節能。通常降低排煙溫度、配比最佳的過量空氣系數等措施來提高油田注汽鍋爐的熱效率，也研究出從油田注汽鍋爐熱效率主要是受鍋爐蒸發量、蒸汽壓力和蒸汽干度影響，而對鍋爐的實際生產做相應的指導。但是每一臺注汽鍋爐實際運行時，蒸發量、蒸汽壓力和蒸汽干度等參數對鍋爐的耗能情況影響又各有不同。針對單臺油田注汽鍋爐實際運行過程中蒸發量、蒸汽干度和蒸汽壓力對鍋爐耗能的影響研究,找到一個“黃金點”或者是“黃金區間”，使在滿足注汽要求的情況下又節省天然氣的耗量。油田實際的蒸汽生產過程中蒸汽壓力不僅是受運行參數的影響，也同樣受所在油層區塊的地層壓力和注汽管網壓力影響，通過調整鍋爐的蒸發量和蒸汽干度可以達到稠油生產所需的注汽壓力。因此，本文研究在運行過程中的蒸發量和蒸汽干度對天然氣耗量的影響情況。

1 測量、研究方法

由于每一臺注汽鍋爐的燃燒和傳熱狀況都有所不同，研究單臺鍋爐的運行時蒸發量、蒸汽干度和天然氣耗量之間的關系，找出其“黃金點”，對單臺鍋爐在生產過程中降低能耗具有非常重要的指導意義。我們所選取的注汽鍋爐為第一供汽聯合站四二區二號站3#爐，根據其鍋爐運行狀況，調節鍋爐的蒸發量從19.5t/h到21.5t/h，滿足干度要求從75%到80%之間，測量該鍋爐的天然氣耗量。

2 不同蒸汽干度對天然氣耗量的影響

以鍋爐蒸發量為不變量，蒸汽的干度為自變量，分別測出在不同蒸發量的情況下，干度從75%到80%這6個點所對應的天然氣的耗量。定義一個產出投入比為蒸汽熱焓值與所用天然氣的熱量的比值，產出投入比的大小可以反映鍋爐熱效率高低。研究發現：

(1)當蒸發量為21.5t/h時，隨著蒸汽干度的升高，天氣燃氣的耗量在不斷 的上升，但是天然氣增加的幅度是不同的，干度從76%升高到77%時天然氣的耗量增加的幅度最大，產出投入比隨干度的變化也呈現一個下降的趨勢，在干度76%時下降的幅度最大。因此可以認為在滿足干度要求的情況下，干度為76%這個點為生產過程中的“黃金點”，而干度為75%到76%之間為“黃金區間”。

(2)當蒸發量為19.5t/h，20t/h，21t/h，20.5t/h時，隨著蒸汽干度的升高，天然氣耗量都相應的增大，當干度從75%升高到76%時，天然氣耗量增大的幅度相對平緩，但干度從76%升高到77%過程中，天然氣耗量增大的幅度最大。不同的蒸發量時，產出投入比也隨干度呈現相同的變化規律。因此，可以找到在注汽鍋爐實際生產中的“黃金點”為76%，“黃金區間”為75%到76%，調節鍋爐的干度在黃金區間內可以在滿足蒸汽生產干度的同時降低天然氣的耗量，達到節能的效果。

3 不同蒸發量對單耗的影響

以生產的蒸汽干度為不變量，鍋爐的蒸發量為自變量，分別測出在不同蒸發量的情況下的天然氣耗量，從而得出蒸發量與單耗之間的關系。

(1)當干度為75%時，研究蒸發量和單耗的關系，得出鍋爐的蒸發量越大，天然氣耗量越大，但鍋爐的單耗越小。從而可以得出蒸發量越大，水在鍋爐中流動時吸熱效率越好，即鍋爐的熱效率越高。

(2)同時，分別研究了干度為76%、77%、78%、79%、80%時蒸發量和單耗的關系，研究發現，隨蒸發量的增加，燃氣單耗呈現單調下降趨勢，但同干度情況下單耗隨水量的變化速率在水量變化區間上存在大小差異。將75%-80%干度情況下所有單耗隨水量變化速率進行統計分析發現，各干度狀態下蒸發量在20.5T/h-21T/h區間時單耗下降速率明顯增大，在75%到80%所有干度范圍內，單耗下降速率在水量20.5T/h-21T/h區間內的值為其它區間的兩倍甚至更多，單耗下降速率的大小在一定程度上能夠體現鍋爐熱效率的提升程度，即單耗下降速率越快，鍋爐熱效率提升效果越明顯。因此可以得出，在蒸發量在20.5T/h-21T/h區間內時，鍋爐熱效率提升明顯，相較于其它蒸發量區間較優。

4 結語

在蒸發量一定的情況下，干度在76%到77%之間天然氣耗量增加幅度最大，產出投入比隨干度的增大呈現減小的趨勢，同樣在76%到77%之間減小的幅度最大，在實際生產中將蒸汽干度控制在75%到76%之間的“黃金區間”內，可以達到節能的效果；對于不同的干度，單耗隨蒸發量的增大而降低，蒸發量在20.5T/h-21T/h區間，單耗下降速率最快，鍋爐熱效率提升效果最明顯。

[1]董珊珊,王為民,等.油田注汽鍋爐蒸汽參數的熱力分析[J].當代化工，2014,43(11):2339-2345.

[2]方元.稠油熱采注汽鍋爐節能降耗技術[J].油氣田地面工程，2008,27(3):68-69.