探析提高注汽锅炉运行热效率的技术与措施

摘 要：注汽锅炉是稠油开发的主要设备之一，由于我国大多数稠油油田的开发进入后期，其开采效率的要求较高，间接对注汽锅炉的热效率也提出了较高的要求。但是由于注汽锅炉内燃烧工况难以调整，使得效率提高难度增大。为了能有效的提高其热效率，结合热效率公式，对注汽锅炉的影响因素进行分析，并提出四种提高其效率的方法和措施，为以后注汽锅炉的使用提出有效的建议。研究表明：增大尾部换热面积、研发空气自动调节系统、余热回收以及强化管理四种措施能有效的提高注汽锅炉的热效率。

关键词：注汽锅炉；运行；热效率；措施

随着我国能源需求量的增加以及我国原油的自身特点，使得稠油的开采力度增大。加上我国大多数油田都进入了开采后期，对开采效率的要求越来越高。虽然我国目前也有新发现的稠油油田，但只有保障前期的开采效率，才能保障整个油田的开采量。而注汽锅炉是开采稠油的主要设备，热效率是在使用注汽锅炉时必须考虑的因素。目前国内使用的注汽锅炉可以分为国内生产和国外引进两种类型，其中主要从美欧国家引进。一般情况下，注汽锅炉的额定热效率为85%，但是在实际使用时，热效率普遍达不到85%，甚至某些油田的注汽锅炉热效率低于80%，从另一方面来说，实际运行中的热效率低于额定效率4%-12%。综合分析，对注汽锅炉进行深入研究并提高在使用过程中的热效率尤为重要。

1 注汽锅炉运行热效率分析

为了实现蒸汽锅炉实际热效率的提高，需要对蒸汽锅炉进行热力分析，在对热效率进行分析时优选反平衡测试法，反平衡测试法的原理为：

η=1-q1-q2-q3-q4

式中：为排烟时烟气中带走的热量，使得注汽锅炉存在一定的热损失，这部分热损失主要和排出的烟气量有关；为注汽锅炉使用的燃料燃烧不完全造成的热损失，燃料在蒸汽锅炉内燃烧时，未完全燃燒产生的一氧化碳，随着排放的烟气被排出，当烟气中一氧化碳越多，造成的损失越多，这部分损失占总量的1%-4%左右；为注汽锅炉的外壁散热导致的热损失，因为炉内的温度远远高于空气温度，部分热量会通过外壁、管道以及其他附件散发到空气中，这部分损失占总损失的2%-5%左右；为燃料燃烧产生的灰烬带走的热量，这部分热损失较少。

2 注汽锅炉热效率影响因素

通过以上分析，能够看出热效率下降的原因主要有以下四点：①当排除的蒸汽较干燥时，排除烟气的温度也较高，使得散热量较大，热效率下降。实验数据表明，当蒸汽的干度升高1%时，排除烟气的温度升高2～4℃，散热量将增加0.8%左右，热效率下降0.1～0.2%；②排烟温度是直接造成热损失的因素，当排烟温度升高5℃时，散热量将增加0.2%～0.4%，所以在使用注汽锅炉时，烟气的排除温度要进行有效的限制；③设备外壁排热也是造成注汽锅炉热效率下降的主要因素。目前，国内外较先进的设备外壁皆附有高纯硅酸铝制成的保温层；④注汽锅炉自身的热负荷也会影响其热效率，在其它条件不变的情况下，其最佳的热负荷为16～18t/h。

3 提高注汽锅炉热效率的措施

目前没有任何技术可以消除设备使用中造成的热损失，但是可以采用有效的手段降低热损失，从而提高热效率。

3.1 增大尾部换热面积

由于烟气是造成设备热效率下降的主要原因，占所有热损失的80%左右，因此需要对其进行重点控制。当然烟气造成的热损失是无法避免的，因为要保证其排除温度高于烟气的露点，防止形成的液体落在设备上，对其产生腐蚀。当注汽锅炉的尾部面积增大时，排除的烟气温度能得到有效的降低，同时不会造成结露现象。

3.2 研发空气自动调节系统

研发空气自动控制系统是提高其热效率的有效方式之一。因为注汽锅炉内的燃烧空间较小，无法进入足够的空气，但是当空气较少时，会造成燃料燃烧不充分，热损失升高；当空气较多时，燃料相对较少，注汽锅炉无法提供足够的功率，因此进入其中的空气量需要进行有效的控制，不能多也不能少。這种条件的实现对于人为控制十分困难，因此研发针对注汽锅炉的空气自动控制系统十分必要。

3.3 余热回收

由于烟气会带出一定的热量，无法避免，但是通过对烟气的有效运用可以有效的提高热效率。在此笔者提出了烟气加热水的方式，由于排除的烟气温度较高，将其通入水加热系统中完全可以提高水的温度，将水进行加热后，再将其注入锅炉中，即可实现烟气热量的利用。一般情况下，烟气温度降低30～40℃，即可将水的温度升高8～15℃。

3.4 强化管理

加强对注汽锅炉的管理体现在三个方面：一是定期对其进行清理，尤其是燃烧中产生的灰尘，锅炉中沉积大量灰尘时，锅炉的导热会随灰尘厚度的增加而降低，使得排放的烟气温度升高；二是加强维修工作，防止注汽锅炉产生故障，使其热效率下降；最后要使其在最佳的状态下运行，重点需要对其工作参数进行管理，负荷不宜过高也不宜过低，使注汽锅炉的热效率保持在85%以上。

根据以上分析，注汽锅炉在实际运行中影响其热效率的因素较多，目前无法通过有效的技术完全去除使用中产生的热损失。笔者针对产生热损失的因素，提出了增大尾部换热面积、研发空气自动调节、余热回收以及强化管理四种方式，降低在实际运行中的热损失，从而提高注汽锅炉的热效率。

参考文献：

[1]王健骁.提高注蒸汽锅炉热效率新技术研究与应用[J].化工管理，2015，07（35）：188.

作者简介：

顾杨（1988- ），男，毕业于东北石油大学自动化专业，助理工程师，主要从事热注技术工作。

推荐访问:汽锅 热效率 探析 措施 运行