普通注汽鍋爐提升為高干度注汽鍋爐的可行性分析

1、工業(yè)技術l■ChinaSCienceandTechnologyRevi普通注汽鍋爐提升為高干度注汽鍋爐的可行性分析盛(勝利油田現(xiàn)河采油廠韜山東東營257000)中圖分類號：TK229文獻標識碼：A文章編號：1009—914X(2010)1卜0002一O11概述注汽鍋爐作為稠油開采的主要設備，從國外引進到不斷的更新，已沿用了23年。隨著稠油開采難度的不斷增加，壓力等級得到了不斷提升，從172MPa發(fā)展到21MPa和26MPa。隨著技術的不

2、斷進步，控制部分由繼電器發(fā)展到PLC計算機控制。但在注汽質量主要指標一千度這一指標上，一直沿用小于80％，沒有突破性發(fā)展。但隨著稠油開采粘度及蒸汽驅開采范圍的不斷增大，需要的蒸汽干度越來越高，由于沒有在注汽鍋爐本體上做文章，而是在鍋爐外部增加汽水分離器通過將濕蒸汽中的水分分離出來提高注汽干度。應用汽水分離器帶來的不利因素是高壓水的熱量損失，即使增加熱量回收裝置也存有整體熱效率低和污水外排影響環(huán)境的問題。勝利油田在用注汽鍋爐已近百臺，設計

3、干度均為≤80％，熱效率≤85％：在實際運行中，由于參數(shù)調整、清灰不及時及保證安全運行等因素，實際干度在70％左右、熱效率在80％以下運行，造成了不必要的能源浪費，也影響了稠油開采的整體效果。由以上現(xiàn)狀可以看出，研究高干度注汽鍋爐適應稠油開采的需求、提高注汽鍋爐整體熱效率，同時又可對原有注汽鍋爐進行簡單的改造達到高于度運行的目的是注汽鍋爐以后發(fā)展的方向。2原理分析21制約千度低的分析干度的高低主要取決于注汽鍋爐用水的溶解鹽量的高低，在高

4、壓、高溫狀態(tài)下，水的溶鹽度是一定的，濕蒸汽中的高壓水的含鹽量高出此時的溶鹽度將會造成鹽的析出，附著在爐管內壁降低熱量吸收，在一定條件(壓力、爐管溫度)下降造成爐管的破裂，帶來安全隱患。以黃河水為例：現(xiàn)在我們應用的黃河水的溶解鹽量在350—450mg／1之間，經過注汽鍋爐后干度為80％狀況下，20％的高壓、高溫水溶解所有的供水中的含鹽，濃度達到1750—2250mg／1。反推，若在高壓、高溫下水的溶鹽濃度1750mg／1不析鹽，干度為95

5、％，進水含鹽量只要控制在1750X5100=875mg／1以內就能保證注汽鍋爐的安全運行。換言之，只要在注汽鍋爐的供水含鹽量處理在87rag／1以內，注汽鍋爐的濕蒸汽干度就可提升到95％運行。22傳熱面積的分析以17MPa狀態(tài)下的濕蒸汽分析，80％濕蒸汽的熱焓值為23756kj／kg，95％濕蒸汽的熱焓值為25041kj／kg，焓差為1285kj／kg，增加百分數(shù)為54％。傳熱面積增加54％就能滿足高干度的要求。以23t／h、172MP

6、a注汽鍋爐計，光管長度為940米、翅片管340米。需增加量為光管長度508米、翅片管184米，折合對流段處光管13根、翅片管5根。因此，在對流段光管、翅片管結合部位增加光管、翅片管各一排(各l3根)，完全達到高于度注汽鍋爐對傳熱面積增加的要求。其工程量及難度不大，有利于改造。23燃燒器的優(yōu)化作為能量的供給設備，燃燒器本身的燃燒效率決定了最終的注汽鍋爐整體熱效率。根據熱量提高的比例、燃燒器的負荷變化、燃燒方式等技術要求，通過調研選擇高效率

7、、負荷符合要求的燃燒器。3可行性方案的設計31高壓、高溫水溶鹽性根據黃河水的水質情況，結合理論研究，在實驗室內作出高壓、高溫水溶鹽性隨壓力的變化曲線。作為注汽鍋爐最大干度的理論依據。32高干度濕蒸汽傳熱機理對濕蒸汽干度有80％上升到95％的吸熱情況進行研究，找出其存在的不同，為注汽鍋爐的設計與現(xiàn)有注汽鍋爐的改造提供理論支持。33低溶鹽水處理系統(tǒng)根據高壓、高溫水溶鹽性的研究結果，制定低溶鹽水處理系統(tǒng)的方案。主要幾種硬度、除鹽系統(tǒng)的研究，通

8、過研究找出各種方法的合理搭配，達到即能保證水質達標，同時又使得水的利用率為最大化、能耗最低化、操作最簡化、運行配比最優(yōu)化。4社會經濟效益分析及琢測41千度提高帶來的效益預測項目完成后，運行干度可提高20％，到達稠油油層的蒸汽干度可由現(xiàn)在的50％提高到65％以上。干度的提高可使得周期注汽量帶入油層的熱量提高5％以上，增大了蒸汽的加熱半徑，提高周期稠油開采量。據不完全統(tǒng)計，干度每升高10％，油汽比可提高01，即每注2000噸的蒸汽可提高20

9、0噸的采油量。稠油整體采收率與注入蒸汽的干度成正比，有利于整體采收率的提高。因此，不論從短期上還是長遠上效益都十分可觀。42高干度注汽鍋爐與新上原注汽鍋爐系統(tǒng)的對比：(1)直接經濟效益：現(xiàn)運行的注汽鍋爐若達到高干度的目的，采卻的工藝是增加一套汽水分離器。一套汽水分離器的價格在120萬元左右，加裝管線及房子的投入4O萬元，一臺現(xiàn)有水處理裝置為6O萬元。若應用高干度注汽鍋爐，一套低溶鹽水處理系統(tǒng)價值在100萬元以內，注汽鍋爐增加的加熱面積的

10、價值在l0萬元左右。盡從投資上講節(jié)約成本近1O0萬元。(2)間接經濟效益：應用汽水分離器后有70％干度提升到90％的蒸汽以23t／h計，需分離的高壓水量為23X(170％90％)≈5t。即便是增加了熱量回收裝置，以熱量回收率80％，將有l(wèi)t高壓、高溫水的熱量浪費掉。以172MPa計，換算為耗燃油量為5X103X1698；4[焓值](41820[原油的低發(fā)熱值])一203kg。一年以運行時率80％、負荷利用率85％計，年多耗原油：203X

11、08X085X365=503846kg50噸。原油價格以3000元／噸計，年間接經濟損失在15萬元以上。43原注汽鍋爐系統(tǒng)改造的效益分析：(1)增加汽水分離器提高注汽干度在原有注汽鍋爐上增加汽水分離器提高注汽干度，投資與進行技術改造基本持平，還增加了汽水分離器安裝地基的投資，加上管線及房子的投入在4O萬元以上。熱損失的增加年間接經濟損失在15萬元以上。(2)僅對原有注汽鍋爐升級改造僅對原有注汽鍋爐升級改造，可提高周期采油量，但周期多采油

12、200噸，周期天數(shù)以300天計，原油價格以3000元／噸計，年經濟效益200365300X300073萬元。投資120萬元，投資回收期為12073=16年。同時節(jié)約了稠油開采后期提高干度的設施。效益也十分明顯。44社會效益提高油田的原油回收率是我們石油人不懈的努力，是稠油開采的發(fā)展方向。同時，使得注汽設備從耗能上和環(huán)保上得到了技術提升。因此，具有深遠的社會效益。均勻。對油楔進行研刮，保證進油處有足夠的面積。力。緊力調整到003mm。重新

13、調整軸瓦間隙及緊修。電廠在今后的維護過程中應著重對軸瓦的維護，油質的定期化驗。34再次對機械密封進行更換重新調整彈簧的預緊值。35由于時間有限，未對泵內部套進行解體檢查恢復后重新試運該水泵，在啟動過程中嚴格控制最小流量閥的開度。并充分暖泵，直到泵內溫度與除氧器溫度相差小于30“C。此次未再出現(xiàn)振動大的情況。結語針對該水泵檢修情況，我們得出結論。振動引起的主要原因一是泵體自身軸瓦烏金承力面剛度不足，二是油楔經過長時間運行后，有部分磨損，造

14、成油膜形成不足，引起油膜振蕩。三是軸瓦緊力不足。四是由于正值春節(jié)期間，檢修人員精力不夠集中，在第一次檢修時未對軸瓦仔細檢查，造成了多次檢2I科技博覽由于未對泵內部套進行解體檢查，無法判斷平衡盤及次末級、末級葉片是否有損傷，且無法判斷首級葉輪處的軸向定位尺寸是否合格。電廠再下次檢修時應著重對此處的檢查。工業(yè)技術l■ChinaSCienceandTechnologyRevi普通注汽鍋爐提升為高干度注汽鍋爐的可行性分析盛(勝利油田現(xiàn)河采油廠韜

15、山東東營257000)中圖分類號：TK229文獻標識碼：A文章編號：1009—914X(2010)1卜0002一O11概述注汽鍋爐作為稠油開采的主要設備，從國外引進到不斷的更新，已沿用了23年。隨著稠油開采難度的不斷增加，壓力等級得到了不斷提升，從172MPa發(fā)展到21MPa和26MPa。隨著技術的不斷進步，控制部分由繼電器發(fā)展到PLC計算機控制。但在注汽質量主要指標一千度這一指標上，一直沿用小于80％，沒有突破性發(fā)展。但隨著稠油開采粘

16、度及蒸汽驅開采范圍的不斷增大，需要的蒸汽干度越來越高，由于沒有在注汽鍋爐本體上做文章，而是在鍋爐外部增加汽水分離器通過將濕蒸汽中的水分分離出來提高注汽干度。應用汽水分離器帶來的不利因素是高壓水的熱量損失，即使增加熱量回收裝置也存有整體熱效率低和污水外排影響環(huán)境的問題。勝利油田在用注汽鍋爐已近百臺，設計干度均為≤80％，熱效率≤85％：在實際運行中，由于參數(shù)調整、清灰不及時及保證安全運行等因素，實際干度在70％左右、熱效率在80％以下運行

17、，造成了不必要的能源浪費，也影響了稠油開采的整體效果。由以上現(xiàn)狀可以看出，研究高干度注汽鍋爐適應稠油開采的需求、提高注汽鍋爐整體熱效率，同時又可對原有注汽鍋爐進行簡單的改造達到高于度運行的目的是注汽鍋爐以后發(fā)展的方向。2原理分析21制約千度低的分析干度的高低主要取決于注汽鍋爐用水的溶解鹽量的高低，在高壓、高溫狀態(tài)下，水的溶鹽度是一定的，濕蒸汽中的高壓水的含鹽量高出此時的溶鹽度將會造成鹽的析出，附著在爐管內壁降低熱量吸收，在一定條件(壓力

18、、爐管溫度)下降造成爐管的破裂，帶來安全隱患。以黃河水為例：現(xiàn)在我們應用的黃河水的溶解鹽量在350—450mg／1之間，經過注汽鍋爐后干度為80％狀況下，20％的高壓、高溫水溶解所有的供水中的含鹽，濃度達到1750—2250mg／1。反推，若在高壓、高溫下水的溶鹽濃度1750mg／1不析鹽，干度為95％，進水含鹽量只要控制在1750X5100=875mg／1以內就能保證注汽鍋爐的安全運行。換言之，只要在注汽鍋爐的供水含鹽量處理在87ra

19、g／1以內，注汽鍋爐的濕蒸汽干度就可提升到95％運行。22傳熱面積的分析以17MPa狀態(tài)下的濕蒸汽分析，80％濕蒸汽的熱焓值為23756kj／kg，95％濕蒸汽的熱焓值為25041kj／kg，焓差為1285kj／kg，增加百分數(shù)為54％。傳熱面積增加54％就能滿足高干度的要求。以23t／h、172MPa注汽鍋爐計，光管長度為940米、翅片管340米。需增加量為光管長度508米、翅片管184米，折合對流段處光管13根、翅片管5根。因此，在

20、對流段光管、翅片管結合部位增加光管、翅片管各一排(各l3根)，完全達到高于度注汽鍋爐對傳熱面積增加的要求。其工程量及難度不大，有利于改造。23燃燒器的優(yōu)化作為能量的供給設備，燃燒器本身的燃燒效率決定了最終的注汽鍋爐整體熱效率。根據熱量提高的比例、燃燒器的負荷變化、燃燒方式等技術要求，通過調研選擇高效率、負荷符合要求的燃燒器。3可行性方案的設計31高壓、高溫水溶鹽性根據黃河水的水質情況，結合理論研究，在實驗室內作出高壓、高溫水溶鹽性隨壓力

21、的變化曲線。作為注汽鍋爐最大干度的理論依據。32高干度濕蒸汽傳熱機理對濕蒸汽干度有80％上升到95％的吸熱情況進行研究，找出其存在的不同，為注汽鍋爐的設計與現(xiàn)有注汽鍋爐的改造提供理論支持。33低溶鹽水處理系統(tǒng)根據高壓、高溫水溶鹽性的研究結果，制定低溶鹽水處理系統(tǒng)的方案。主要幾種硬度、除鹽系統(tǒng)的研究，通過研究找出各種方法的合理搭配，達到即能保證水質達標，同時又使得水的利用率為最大化、能耗最低化、操作最簡化、運行配比最優(yōu)化。4社會經濟效益分

22、析及琢測41千度提高帶來的效益預測項目完成后，運行干度可提高20％，到達稠油油層的蒸汽干度可由現(xiàn)在的50％提高到65％以上。干度的提高可使得周期注汽量帶入油層的熱量提高5％以上，增大了蒸汽的加熱半徑，提高周期稠油開采量。據不完全統(tǒng)計，干度每升高10％，油汽比可提高01，即每注2000噸的蒸汽可提高200噸的采油量。稠油整體采收率與注入蒸汽的干度成正比，有利于整體采收率的提高。因此，不論從短期上還是長遠上效益都十分可觀。42高干度注汽鍋爐

23、與新上原注汽鍋爐系統(tǒng)的對比：(1)直接經濟效益：現(xiàn)運行的注汽鍋爐若達到高干度的目的，采卻的工藝是增加一套汽水分離器。一套汽水分離器的價格在120萬元左右，加裝管線及房子的投入4O萬元，一臺現(xiàn)有水處理裝置為6O萬元。若應用高干度注汽鍋爐，一套低溶鹽水處理系統(tǒng)價值在100萬元以內，注汽鍋爐增加的加熱面積的價值在l0萬元左右。盡從投資上講節(jié)約成本近1O0萬元。(2)間接經濟效益：應用汽水分離器后有70％干度提升到90％的蒸汽以23t／h計，需

24、分離的高壓水量為23X(170％90％)≈5t。即便是增加了熱量回收裝置，以熱量回收率80％，將有l(wèi)t高壓、高溫水的熱量浪費掉。以172MPa計，換算為耗燃油量為5X103X1698；4[焓值](41820[原油的低發(fā)熱值])一203kg。一年以運行時率80％、負荷利用率85％計，年多耗原油：203X08X085X365=503846kg50噸。原油價格以3000元／噸計，年間接經濟損失在15萬元以上。43原注汽鍋爐系統(tǒng)改造的效益分析：

25、(1)增加汽水分離器提高注汽干度在原有注汽鍋爐上增加汽水分離器提高注汽干度，投資與進行技術改造基本持平，還增加了汽水分離器安裝地基的投資，加上管線及房子的投入在4O萬元以上。熱損失的增加年間接經濟損失在15萬元以上。(2)僅對原有注汽鍋爐升級改造僅對原有注汽鍋爐升級改造，可提高周期采油量，但周期多采油200噸，周期天數(shù)以300天計，原油價格以3000元／噸計，年經濟效益200365300X300073萬元。投資120萬元，投資回收期為1

26、2073=16年。同時節(jié)約了稠油開采后期提高干度的設施。效益也十分明顯。44社會效益提高油田的原油回收率是我們石油人不懈的努力，是稠油開采的發(fā)展方向。同時，使得注汽設備從耗能上和環(huán)保上得到了技術提升。因此，具有深遠的社會效益。均勻。對油楔進行研刮，保證進油處有足夠的面積。力。緊力調整到003mm。重新調整軸瓦間隙及緊修。電廠在今后的維護過程中應著重對軸瓦的維護，油質的定期化驗。34再次對機械密封進行更換重新調整彈簧的預緊值。35由于時間

27、有限，未對泵內部套進行解體檢查恢復后重新試運該水泵，在啟動過程中嚴格控制最小流量閥的開度。并充分暖泵，直到泵內溫度與除氧器溫度相差小于30“C。此次未再出現(xiàn)振動大的情況。結語針對該水泵檢修情況，我們得出結論。振動引起的主要原因一是泵體自身軸瓦烏金承力面剛度不足，二是油楔經過長時間運行后，有部分磨損，造成油膜形成不足，引起油膜振蕩。三是軸瓦緊力不足。四是由于正值春節(jié)期間，檢修人員精力不夠集中，在第一次檢修時未對軸瓦仔細檢查，造成了多次檢2