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摘要:辽河油田锦州采油厂稠油开采的主要方式为蒸汽吞吐和蒸汽驱,而蒸汽又是稠油开采的生命线,高压注汽锅炉的正常运行显得尤为重要。锅炉热效率:说明锅炉经济性能的一个重要指标,热效率高就说明锅炉经济性高,节约燃料降低了一次能源消耗。如何有效提高注汽锅炉热功率,摆在我们面前有一大课题。
关键词:热功率;注汽锅炉;提高;
一、锦州采油厂热注作业二区锅炉简介:
热注作业二区锅炉型号为JG-130/3.82-YQ的锅炉,采用岛式布置。该锅炉为单汽包,自然循环,集中下降管,“П”布置的燃油燃气锅炉,锅炉室外布置。锅炉前部为炉膛,水平烟道装设了两级对流过热器。尾部竖井烟道中布置三级省煤器和一级空气预热器。汽包内部采用旋风分离器进行一次汽水分离,过热蒸汽温度的控制采用给水喷水减温装置。炉膛采用膜式水冷壁,供水采用集中下降管。平台为栅格结构。
水和汽水混合物在锅炉蒸发受热面回路中不断流动,叫做锅炉的水循环。
在锅炉的水循环中,汽水混合物的密度比水的密度小,利用这种密度差造成水和汽水混合物的循环流动称为自然循环。水在管中循环流动时,必然产生流动阻力,自然循环中的循环推动力称为流动压头(它的大小取决于下降管中水的密度、上升管中汽水混合物的密度、以及循环回路的高度)。当循环回路运行稳定时,流动阻力和流动压头保持平衡。当锅炉压力增高时,饱和水密度减小,饱和蒸汽密度增大,水和汽水混合物的密度差减小,所以运动压头减小,自然循环就会趋于困难。实践和理论证明,当饱和蒸汽压力高于18.6MPa时,就难以保证稳定的水循环了,需要采用强制循环,如利用水泵来推动工质流动。
二、锅炉的热效率:
锅炉热效率:说明锅炉经济性能的一个重要指标,热效率高就说明锅炉经济性高,节约燃料降低了一次能源消耗。
锅炉热效率=100% - 各项热损失的百分比之和
=100% -(Q2+Q3+Q4+Q5+Q6)
锅炉热平衡:就是指燃烧的全部热量(用Qr 表示)和锅炉有效利用热量及锅炉各项热损失之间的平衡。即: 燃料输入热量=锅炉有效利用热量+锅炉各项热损失的总和
由上式可以看出,要想做到节约燃料,提高锅炉的有效利用热量,就要采取相应的措施来降低这些热损失。
Qr:燃烧全部热量
Q1:锅炉热效率
Q2:排烟热损失:锅炉运行时,排出的烟气温度一般在150~300℃,这样的高温烟气经由烟囱排出,表明有很大一部分热量被带走。
Q3:化学不完全燃烧热损失:烟气中残余的可燃气体造成,这些可燃气体中主要成分是一氧化碳,有时还有少量的氢及甲烷等,这项损失实际上就是可燃气体化学能没有全部转变为热能,而产生的未完全燃烧损失。烟气中可燃气体含量越高, Q3就越高。
Q4: 机械不完全燃烧热损失:这是由于锅炉排灰中含有未燃尽的碳所造成。这项热损失主要存在于燃煤锅炉中,它与煤的性质、燃烧方式、炉膛结构、运行情况等有关。对于燃油和燃气锅炉一般认为此项损失为零。
Q5:灰渣物理热损失:从锅炉炉膛中清出的炽热灰渣具有很高的温度,其显热得不到利用,这部分热损失叫灰渣物理热损失。此项热损失存在于燃用固体燃料的锅炉中,与固体燃料的灰分含量、排渣的数量和温度、除灰方式等有关。煤中的灰分含量越高,排出的灰渣温度越高,热损失就越高。对于燃烧燃气锅炉,此项热损失为零。
Q6:散热损失:在锅炉运行中,锅炉与热力管道外壁温度总是高于周围空气的温度。因此,一部分热量就通过它们向外界散发,造成散热损失。锅炉外表面面积越大、表面温度越高、周围空气温度越低、散热损失就越大
上述的几种损失中,利用价值最大的,也是浪费最多的,就是排烟热损失、以及不完全燃烧热损失。一方面我们要控制,另一方面是合理利用。
1、控制:控制炉膛过量空气系数是提高燃料完全燃烧程度,降低热损失的措施。炉膛过量空气系数过高,会使炉膛温度降低,导致燃烧速度降低,从而使气体不完全燃烧损失和固体不完全燃烧损失增大。而过量空气系数过低,往往由于可燃物得不到氧气而不能完全燃烧,也造成气体不完全燃烧损失增大。因此,炉膛过量空气系数有一最经济的数值,这一数值使q2,q3,q4三者之和最小,即最佳过量空气系数。这就是调度让我们调整氧含量的原因。
2、利用:水热媒技术(空预器改造)
空预器腐蚀的危害:
在高负荷下运行时,锅炉排烟温度一般在150~160℃,在30%或更低负荷下运行时,排烟温度一般在100~110℃左右,而根據测算,其烟气的露点温度为120℃,这表明在低负荷下运行不可避免的会造成露点腐蚀。
露点腐蚀造成空预器严重漏风,由于管式空预器结构方面的原因,一旦发生露点腐蚀,换热管很容易因腐蚀穿孔,导致助燃空气泄漏进烟气中。空预器漏风造成排烟温度偏低的假象,热风温度达不到设计值,影响锅炉燃烧组织,导致锅炉燃料消耗增加,影响锅炉效率和运行经济性。
锅炉出力达不到额定负荷,影响正常生产调度。由于锅炉空预器漏风,加大了锅炉鼓风机和引风机负荷,锅炉出力只能达到100t/h(额定为130t/h)左右,而且90t/h以上负荷容易冒黑烟,既增大了锅炉辅机动力消耗,又制约生产正常调度,降低了对主生产装置安全保障能力。
检修维护工作量大,维修费用高。由于原空预器腐蚀积灰严重,每年均需要对空预器进行检修,更换部分换热管,检修维护工作量大,维修费用高。
参考文献
[1]聂海光,王新河。油气田热注作业手册(m) 北京:石油工业出版社,2002.02
[2]万仁薄. 注气工程手册(m) 北京:石油工业出版社,2000.08
关键词:热功率;注汽锅炉;提高;
一、锦州采油厂热注作业二区锅炉简介:
热注作业二区锅炉型号为JG-130/3.82-YQ的锅炉,采用岛式布置。该锅炉为单汽包,自然循环,集中下降管,“П”布置的燃油燃气锅炉,锅炉室外布置。锅炉前部为炉膛,水平烟道装设了两级对流过热器。尾部竖井烟道中布置三级省煤器和一级空气预热器。汽包内部采用旋风分离器进行一次汽水分离,过热蒸汽温度的控制采用给水喷水减温装置。炉膛采用膜式水冷壁,供水采用集中下降管。平台为栅格结构。
水和汽水混合物在锅炉蒸发受热面回路中不断流动,叫做锅炉的水循环。
在锅炉的水循环中,汽水混合物的密度比水的密度小,利用这种密度差造成水和汽水混合物的循环流动称为自然循环。水在管中循环流动时,必然产生流动阻力,自然循环中的循环推动力称为流动压头(它的大小取决于下降管中水的密度、上升管中汽水混合物的密度、以及循环回路的高度)。当循环回路运行稳定时,流动阻力和流动压头保持平衡。当锅炉压力增高时,饱和水密度减小,饱和蒸汽密度增大,水和汽水混合物的密度差减小,所以运动压头减小,自然循环就会趋于困难。实践和理论证明,当饱和蒸汽压力高于18.6MPa时,就难以保证稳定的水循环了,需要采用强制循环,如利用水泵来推动工质流动。
二、锅炉的热效率:
锅炉热效率:说明锅炉经济性能的一个重要指标,热效率高就说明锅炉经济性高,节约燃料降低了一次能源消耗。
锅炉热效率=100% - 各项热损失的百分比之和
=100% -(Q2+Q3+Q4+Q5+Q6)
锅炉热平衡:就是指燃烧的全部热量(用Qr 表示)和锅炉有效利用热量及锅炉各项热损失之间的平衡。即: 燃料输入热量=锅炉有效利用热量+锅炉各项热损失的总和
由上式可以看出,要想做到节约燃料,提高锅炉的有效利用热量,就要采取相应的措施来降低这些热损失。
Qr:燃烧全部热量
Q1:锅炉热效率
Q2:排烟热损失:锅炉运行时,排出的烟气温度一般在150~300℃,这样的高温烟气经由烟囱排出,表明有很大一部分热量被带走。
Q3:化学不完全燃烧热损失:烟气中残余的可燃气体造成,这些可燃气体中主要成分是一氧化碳,有时还有少量的氢及甲烷等,这项损失实际上就是可燃气体化学能没有全部转变为热能,而产生的未完全燃烧损失。烟气中可燃气体含量越高, Q3就越高。
Q4: 机械不完全燃烧热损失:这是由于锅炉排灰中含有未燃尽的碳所造成。这项热损失主要存在于燃煤锅炉中,它与煤的性质、燃烧方式、炉膛结构、运行情况等有关。对于燃油和燃气锅炉一般认为此项损失为零。
Q5:灰渣物理热损失:从锅炉炉膛中清出的炽热灰渣具有很高的温度,其显热得不到利用,这部分热损失叫灰渣物理热损失。此项热损失存在于燃用固体燃料的锅炉中,与固体燃料的灰分含量、排渣的数量和温度、除灰方式等有关。煤中的灰分含量越高,排出的灰渣温度越高,热损失就越高。对于燃烧燃气锅炉,此项热损失为零。
Q6:散热损失:在锅炉运行中,锅炉与热力管道外壁温度总是高于周围空气的温度。因此,一部分热量就通过它们向外界散发,造成散热损失。锅炉外表面面积越大、表面温度越高、周围空气温度越低、散热损失就越大
上述的几种损失中,利用价值最大的,也是浪费最多的,就是排烟热损失、以及不完全燃烧热损失。一方面我们要控制,另一方面是合理利用。
1、控制:控制炉膛过量空气系数是提高燃料完全燃烧程度,降低热损失的措施。炉膛过量空气系数过高,会使炉膛温度降低,导致燃烧速度降低,从而使气体不完全燃烧损失和固体不完全燃烧损失增大。而过量空气系数过低,往往由于可燃物得不到氧气而不能完全燃烧,也造成气体不完全燃烧损失增大。因此,炉膛过量空气系数有一最经济的数值,这一数值使q2,q3,q4三者之和最小,即最佳过量空气系数。这就是调度让我们调整氧含量的原因。
2、利用:水热媒技术(空预器改造)
空预器腐蚀的危害:
在高负荷下运行时,锅炉排烟温度一般在150~160℃,在30%或更低负荷下运行时,排烟温度一般在100~110℃左右,而根據测算,其烟气的露点温度为120℃,这表明在低负荷下运行不可避免的会造成露点腐蚀。
露点腐蚀造成空预器严重漏风,由于管式空预器结构方面的原因,一旦发生露点腐蚀,换热管很容易因腐蚀穿孔,导致助燃空气泄漏进烟气中。空预器漏风造成排烟温度偏低的假象,热风温度达不到设计值,影响锅炉燃烧组织,导致锅炉燃料消耗增加,影响锅炉效率和运行经济性。
锅炉出力达不到额定负荷,影响正常生产调度。由于锅炉空预器漏风,加大了锅炉鼓风机和引风机负荷,锅炉出力只能达到100t/h(额定为130t/h)左右,而且90t/h以上负荷容易冒黑烟,既增大了锅炉辅机动力消耗,又制约生产正常调度,降低了对主生产装置安全保障能力。
检修维护工作量大,维修费用高。由于原空预器腐蚀积灰严重,每年均需要对空预器进行检修,更换部分换热管,检修维护工作量大,维修费用高。
参考文献
[1]聂海光,王新河。油气田热注作业手册(m) 北京:石油工业出版社,2002.02
[2]万仁薄. 注气工程手册(m) 北京:石油工业出版社,2000.08