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摘 要：注汽锅炉是稠油开采过程中必不可少的一种设备 ，也是消耗能量比较多的设备 ，在稠油的开采过程中积极利用注汽锅炉的节能技术对油田开采效益的提升有着重要的意义。本文对当前油田注汽锅炉的能耗特点进行了分析 ，并对可以实现注汽锅炉节能的技术进行了探讨。
关键词：注汽锅炉 节能技术 特点
稠油是指胶质和沥青质的含量比较高、粘度较大的一种原油，目前辽河油田是我国最大的稠油生产基地，稠油产量占其原油总产量的 60% 以上。在稠油的开采过程中，为了降低原油的粘度 ，增大其流动性 ，需要往地下注入一定量的高温高压蒸汽 ，而提供蒸汽的设备就是注汽锅炉。
一、注汽锅炉的能耗特点分析
油田注汽锅炉的热损失主要包括三部分 ，即锅炉的排烟损失、燃料的未完全燃烧热损失和锅炉的散热损失。
1.锅炉的排烟损失
注汽锅炉的排烟温度较高 ，当注汽锅炉采用原油作为燃料时 ，排烟温度通常设计为≤ 240℃；当采用天然气作为燃料时 ，排烟温度通常设计为≤ 180℃。高溫烟气带走了锅炉燃烧产生的很大一部分热量 ，不仅造成了排烟热损失 ，而且也污染了周围的环境。据统计 ，在油田的注汽锅炉中 ，排烟热损失占锅炉热损失总量的一半以上。排烟热损失量的大小主要受排烟温度和排烟体积的影响 ，要想减轻排烟热损失 ，就必须想办法降低排烟温度和减少排烟的体积。
2.燃料的未完全燃烧热损失
锅炉中的燃料未完全燃烧热损失主要包括化学未完全燃烧热损失和机械未完全燃烧热损失。其中化学未完全燃烧热损失是指燃料燃烧后排出的烟气中含有未燃尽的气体而造成的 ；机械未完全燃烧热损失是指锅炉排出的灰渣中含有一定量的碳等可燃物而造成的。
3.锅炉的散热损失
在注汽锅炉的运行过程中 ，锅炉的本体及热力管道的温度要高于周围环境的温度 ，尤其是在我国的东北地区 ，在冬季环境的温度很低 ，这使得锅炉及热力管道与周围环境间存在较大的温差 ，锅炉的热量会以对流和辐射的形式散失到周围环境中去 ，造成锅炉的散热损失。
二、注汽锅炉节能技术分析
在上文介绍了油田注汽锅炉主要的能耗损失情况 ，要想在锅炉的运行中实现节能 ，必须针对上述问题采取一定的对策。
1.降低排烟温度 ，充分利用烟气余热
由于锅炉的排烟损失是注汽锅炉的主要热损失 ，因此降低排烟温度及充分利用烟气的余热是做好注汽锅炉节能工作的关键所在 ，要做好这项工作可以采用以下几点措施。
1.1 采用复合相变换热技术
复合相变换热技术是指 ，首先利用注汽锅炉的排烟对复合相变换热装置中的水进行加热 ，使水变成水蒸气 ；然后再利用水蒸气来加热注汽锅炉的给水。这在提高锅炉给水温度的同时也降低了排烟的温度 ，提高了锅炉的热效率。在油田的某采油厂采用该技术以后 ，烟气的排烟温度从 220℃下降到了140℃，锅炉的热效率提高了 3%，取得了非常好的节能效果。
1.2 合理布置锅炉的对流段
对流段位于锅炉的尾部烟道里 ，属于锅炉的辅助受热面。
由于排烟的温度较高 ，因此可以通过合理布置锅炉的对流段 ，使烟气流经尾部烟道 ，直接利用烟气的余热来加热锅炉给水和用来助燃的空气 ，这样烟气的热量可以有很大一部分被回收利用 ，在一定程度上提高锅炉的热效率。
1.3 优化注汽锅炉燃料结构
原先的许多注汽锅炉都是以稀原油为燃料 ，在产生同样热值的情况下原油的价格较高 ，同时利用原油燃烧时排烟的温度较高 ，排烟损失较大。因此 ，应积极优化注汽锅炉的燃料结构 ，使用天然气代替原油或发展油气混燃技术。在使用天然气作为燃料时 ，需要对锅炉配置天然气压力报警系统 ，当天然气的压力较低或者发生泄漏时 ，能够实现自动报警及自动停炉。当使用油气混燃工艺时 ，需要对控制系统及燃烧系统进行改造 ，应增加天然气高压报警系统 ，以防止燃料消耗过多而产生过热蒸汽。经过辽河油田、新疆油田及胜利油田等多年的实践 ，发现通过优化锅炉的燃料结构可以很有效地提高注汽锅炉的热效率。
2.采用高温红外辐射涂料技术
当注汽锅炉内的温度超过 650℃时 ，辐射段内的传热形式以辐射为主 ，因此如果能提高辐射段表面的辐射率 ，则可以使炉膛的吸热量大大增加。当在注汽锅炉的辐射段表面涂上红外辐射涂料以后 ，可以使锅炉辐射段陶纤表面的辐射率由 0.45提高到 0.9 以上 ，即辐射率提高了一倍以上 ，在此情况下炉体的吸热量明显增加 ，温度有明显提高。由于在此种涂料中含有一定含量的强辐射材料 ，其在高温下有能产生穿透力强的红外波的能力 ，从而使得被加热的水分子产生能级跃进 ，同时达到均匀受热、提高温度、节约能源的目的。当在注汽锅炉的辐射段喷涂红外辐射涂料以后，可使注汽锅炉的热效率平均上升4%左右。
3.积极引进湿蒸汽干度在线监控系统
在注汽锅炉普通的控制系统下 ，由于有热惯性的存在 ，当监测到蒸汽的干度发生变化以后 ，锅炉的运行人员很难精确地对其进行调整 ，通常是根据积累的一些经验进行调整 ，这使得蒸汽的干度波动较大 ，造成了注汽锅炉燃料的消耗量过大。当引进湿蒸汽干度在线监控系统以后 ，可以实现湿蒸汽的在线测量过程与 PLC 自动控制的完美结合。
三、结论
注汽锅炉是油田的主要耗能设备之一 ，由于其应用广泛、数量众多 ，因此对燃料的消耗量比较大 ，但同时也是节能潜力最大的设备。积极采用先进技术对油田注汽锅炉进行改造，不仅能够提高注汽锅炉的热效率 ，而且也能够在很大程度上改善所生产蒸汽的质量 ，有利于油田生产的顺利进行。本文对油田注汽锅炉节能技术进行了探讨 ，希望能为相关从业人员提高一些有益的参考。
参考文献
[1]文凤余.油田注汽锅炉节能技术[J].中国设备工程，2011，11：47-48.
[2]方云.稠油热采注汽锅炉节能降耗技术[J]油气田地面工程，2008，3：68-69.
关键词：注汽锅炉 节能技术 特点
稠油是指胶质和沥青质的含量比较高、粘度较大的一种原油，目前辽河油田是我国最大的稠油生产基地，稠油产量占其原油总产量的 60% 以上。在稠油的开采过程中，为了降低原油的粘度 ，增大其流动性 ，需要往地下注入一定量的高温高压蒸汽 ，而提供蒸汽的设备就是注汽锅炉。
一、注汽锅炉的能耗特点分析
油田注汽锅炉的热损失主要包括三部分 ，即锅炉的排烟损失、燃料的未完全燃烧热损失和锅炉的散热损失。
1.锅炉的排烟损失
注汽锅炉的排烟温度较高 ，当注汽锅炉采用原油作为燃料时 ，排烟温度通常设计为≤ 240℃；当采用天然气作为燃料时 ，排烟温度通常设计为≤ 180℃。高溫烟气带走了锅炉燃烧产生的很大一部分热量 ，不仅造成了排烟热损失 ，而且也污染了周围的环境。据统计 ，在油田的注汽锅炉中 ，排烟热损失占锅炉热损失总量的一半以上。排烟热损失量的大小主要受排烟温度和排烟体积的影响 ，要想减轻排烟热损失 ，就必须想办法降低排烟温度和减少排烟的体积。
2.燃料的未完全燃烧热损失
锅炉中的燃料未完全燃烧热损失主要包括化学未完全燃烧热损失和机械未完全燃烧热损失。其中化学未完全燃烧热损失是指燃料燃烧后排出的烟气中含有未燃尽的气体而造成的 ；机械未完全燃烧热损失是指锅炉排出的灰渣中含有一定量的碳等可燃物而造成的。
3.锅炉的散热损失
在注汽锅炉的运行过程中 ，锅炉的本体及热力管道的温度要高于周围环境的温度 ，尤其是在我国的东北地区 ，在冬季环境的温度很低 ，这使得锅炉及热力管道与周围环境间存在较大的温差 ，锅炉的热量会以对流和辐射的形式散失到周围环境中去 ，造成锅炉的散热损失。
二、注汽锅炉节能技术分析
在上文介绍了油田注汽锅炉主要的能耗损失情况 ，要想在锅炉的运行中实现节能 ，必须针对上述问题采取一定的对策。
1.降低排烟温度 ，充分利用烟气余热
由于锅炉的排烟损失是注汽锅炉的主要热损失 ，因此降低排烟温度及充分利用烟气的余热是做好注汽锅炉节能工作的关键所在 ，要做好这项工作可以采用以下几点措施。
1.1 采用复合相变换热技术
复合相变换热技术是指 ，首先利用注汽锅炉的排烟对复合相变换热装置中的水进行加热 ，使水变成水蒸气 ；然后再利用水蒸气来加热注汽锅炉的给水。这在提高锅炉给水温度的同时也降低了排烟的温度 ，提高了锅炉的热效率。在油田的某采油厂采用该技术以后 ，烟气的排烟温度从 220℃下降到了140℃，锅炉的热效率提高了 3%，取得了非常好的节能效果。
1.2 合理布置锅炉的对流段
对流段位于锅炉的尾部烟道里 ，属于锅炉的辅助受热面。
由于排烟的温度较高 ，因此可以通过合理布置锅炉的对流段 ，使烟气流经尾部烟道 ，直接利用烟气的余热来加热锅炉给水和用来助燃的空气 ，这样烟气的热量可以有很大一部分被回收利用 ，在一定程度上提高锅炉的热效率。
1.3 优化注汽锅炉燃料结构
原先的许多注汽锅炉都是以稀原油为燃料 ，在产生同样热值的情况下原油的价格较高 ，同时利用原油燃烧时排烟的温度较高 ，排烟损失较大。因此 ，应积极优化注汽锅炉的燃料结构 ，使用天然气代替原油或发展油气混燃技术。在使用天然气作为燃料时 ，需要对锅炉配置天然气压力报警系统 ，当天然气的压力较低或者发生泄漏时 ，能够实现自动报警及自动停炉。当使用油气混燃工艺时 ，需要对控制系统及燃烧系统进行改造 ，应增加天然气高压报警系统 ，以防止燃料消耗过多而产生过热蒸汽。经过辽河油田、新疆油田及胜利油田等多年的实践 ，发现通过优化锅炉的燃料结构可以很有效地提高注汽锅炉的热效率。
2.采用高温红外辐射涂料技术
当注汽锅炉内的温度超过 650℃时 ，辐射段内的传热形式以辐射为主 ，因此如果能提高辐射段表面的辐射率 ，则可以使炉膛的吸热量大大增加。当在注汽锅炉的辐射段表面涂上红外辐射涂料以后 ，可以使锅炉辐射段陶纤表面的辐射率由 0.45提高到 0.9 以上 ，即辐射率提高了一倍以上 ，在此情况下炉体的吸热量明显增加 ，温度有明显提高。由于在此种涂料中含有一定含量的强辐射材料 ，其在高温下有能产生穿透力强的红外波的能力 ，从而使得被加热的水分子产生能级跃进 ，同时达到均匀受热、提高温度、节约能源的目的。当在注汽锅炉的辐射段喷涂红外辐射涂料以后，可使注汽锅炉的热效率平均上升4%左右。
3.积极引进湿蒸汽干度在线监控系统
在注汽锅炉普通的控制系统下 ，由于有热惯性的存在 ，当监测到蒸汽的干度发生变化以后 ，锅炉的运行人员很难精确地对其进行调整 ，通常是根据积累的一些经验进行调整 ，这使得蒸汽的干度波动较大 ，造成了注汽锅炉燃料的消耗量过大。当引进湿蒸汽干度在线监控系统以后 ，可以实现湿蒸汽的在线测量过程与 PLC 自动控制的完美结合。
三、结论
注汽锅炉是油田的主要耗能设备之一 ，由于其应用广泛、数量众多 ，因此对燃料的消耗量比较大 ，但同时也是节能潜力最大的设备。积极采用先进技术对油田注汽锅炉进行改造，不仅能够提高注汽锅炉的热效率 ，而且也能够在很大程度上改善所生产蒸汽的质量 ，有利于油田生产的顺利进行。本文对油田注汽锅炉节能技术进行了探讨 ，希望能为相关从业人员提高一些有益的参考。
参考文献
[1]文凤余.油田注汽锅炉节能技术[J].中国设备工程，2011，11：47-48.
[2]方云.稠油热采注汽锅炉节能降耗技术[J]油气田地面工程，2008，3：68-69.