前言
注汽锅炉是一种高耗能设备。稠油热采注汽系统成本占稠油热采成本的65% 以上, 其中能耗占稠油热采能耗的80%以上。因此, 开展对稠油热采注汽系统经济运行技术研究, 对稠油生产具有重要意义。
1 注汽系统经济运行影响因素
（1）注汽设备老化严重, 造成锅炉能耗急剧升高。由于锅炉设备老化, 造成热效率下降。
(2) 锅炉附属设备老化, 造成锅炉运行中故障率高, 设备运行时率下降。(3) 部分配套工艺技术不完善。油田大规模开采稠油以来, 在吸收国外先进技术和自主创新方面取得了较好的效果。但由于稠油开采各个区块各有特点, 加之没有对工艺的适应范围做出有效评价, 因而造成部分工艺技术推广应用缓慢, 或不能取得预期效果。(4) 对注汽锅炉运行参数对注汽系统经济性的影响缺乏足够的认识。注汽锅炉在出厂时设计有一定的运行参数 , 由于受地质需求等各种因素的制约, 其运行参数一般不在额定参数下运行。 (5) 自动控制和检测技术不完善。由于缺乏必要的自动分析监测仪器, 设备的运行工况往往偏离经济运行范围。(6) 开采方式的转变对注汽系统提出了新要求。随着稠油开采的不断深入, 部分区块由蒸汽吞吐开采方式转变为蒸汽驱形式, 因此对注汽量、注汽参数的要求也发生了改变。由于注汽站在建站之初, 各种配套设备有一定的富裕能力, 因而在开采方式转变后, 各注汽站普遍存在大马拉小车现象, 造成机械设备效率低下, 耗电居高不下。(7) 注汽系统电网无功损耗大。由于注汽系统广泛使用异步电动机等设备, 因而造成功率因数偏低, 无功损耗大。(8) 蒸汽传输过程中热损失大。
2 注汽系统经济运行对策
2.1 降低热损失, 提高注汽系统热效率
（1）利用高温辐射涂料强化炉膛受热面换热强化炉膛传热是保证能量有效利用、降低排烟热损失和散热损失的有效手段。将FHC- AB 型高温辐射涂料均匀涂刷在炉管上, 在高温( 500 度以上) 作用下能形成一种固化瓷膜, 其黑度由0.7 提高到0.9, 吸收率比炉管增大1.29 倍, 吸热率比未涂时提高5%-10%, 同时由于辐射涂料产生的红外线辐射加剧了燃料的燃烧, 起到了助燃的作用,热效率提高1.2%。（2）利用热管换热器实现了烟气余热回收排烟温度的高低是影响注汽锅炉热效率的主要因素之一, 如何回收烟气余热、降低排烟温度, 是解决节能降耗、提高蒸汽发生器热效率的现实问题。热管是一个内部抽成高度真空并有适量高纯度工质的密封管。工作时, 管内工质吸热蒸发汽化, 至冷端冷却放出热量而凝结。由于热管是以工质相变方式传递热量, 因此其传热性能极好, 是现代传热效率较高的传热元件。由于热管换热器高温端与低温端分属不同区间, 不存在低温腐蚀, 因此从根本上解决了换热器的使用寿命问题。（3）降低管网热损失。为支撑、固定注汽管线, 注汽管网安装有固定或活动支架, 由于支架的保温难以较好处理, 注汽管线下的支架就相当于散热器的肋片, 造成管网散热损失增加, 因而采用隔热衬套来代替钢支架,有效地降低了支架热损失。地面管网注汽管线在不同侧面表面温度及散热损失的分布有一定规律,处理好管线保温缝隙有利于降低管线散热损失。
2.2 优化注汽锅炉运行参数, 提高管理水平
（1）优化参数, 降低能耗。当注汽锅炉出口压力下降时, 注汽锅炉出口蒸汽的饱和温度也相应下降, 从而造成能量传输过程中的火用损失和能耗的增加, 因而在实际运行之中, 在满足采油系统注汽压力需求的情况下, 应尽可能提高注汽压力, 这可以通过调节注汽锅炉排量、蒸汽质量等方法来实现。（2）合理确定注汽锅炉负荷负荷的变化对锅炉的热效率有显著的影响, 锅炉日常运行时应在满足注汽量要求的前提下, 合理分配锅炉的运行负荷, 使锅炉始终运行在高效低耗负荷区( 18-20 t/ h) 。（3）燃用天然气时合理确定对流段进口温度,降低注汽锅炉能耗注汽锅炉在设计时增加了给水预热器, 以保证油田注汽锅炉的对流段进口水温高于104 度 , 即处于称之为��酸露点以上的温度。从换热角度来讲, 对流段进口温度越低、烟温越高, 换热效果越好; 但从火用效率来讲, 传热温差的加大将会引起可用能的损失, 因而进口水温并不是越低越好, 而且进口水温的确定仍要考虑二氧化碳和氧腐蚀的影响。
2.3 提高注汽系统机泵效率, 降低吨汽电耗
（1）合理配置和更新机泵设备。针对部分注汽锅炉柱赛泵故障率高、维修费用高,采用免维护离心泵代替普通离心泵, 并根据设备运行特点和工艺特点, 将部分泵更换为低扬程、大排量的离心泵, 从而降低了配套电机的功率; 由于螺杆式压缩机具有节能、压缩空气质量好、运行平稳、维修工作量小, 自动控制水平较高等特点, 因此,合理利用资金, 对能耗较高、维修工作量大、维修费用高的活塞式空压机, 在使用中逐步进行了更换,并合理配置了资源。（2）应用变频调速技术。稠油热采注汽站是水泵、风机类设备集中的地方, 其运行状态处于全程变化状态, 因而利用变频器可以取得较大的节能效果。同时, 注汽站是一
个工艺设备较为集中, 自动化控制程度较高的场所, 利用变频器对设备稳定的可控性, 可以实现部分工艺过程的自动控制, 从而提高企业的管理水平, 减轻员工的劳动强度。节能实践证明, 变频调速是最理想的高效调速节电技术, 且对于实现注汽站工艺改造中设备和系统的可控性具有较好的应用效果。目前已广泛利用变频调速技术, 实现了燃油恒压控制、柱塞泵水量自动控制、脱氧塔液位自动控制、注汽锅炉过剩空气控制等, 提高了工艺的稳定性, 节电率为10%-30%。（3）采用电流分段式智能功率因数控制器。集中用电场所功率因数必须达到0. 90 以上, 否则, 将按供用电有关规定额外增收功率电量电费, 并且功率因数偏低还会造成有功与无功损耗。研制DL- 4型电流分段式智能功率因数控制器，进行谐波含量分析,有效地避开谐波干扰对补偿控制器的影响, 延长电容器及电气元件的使用寿命, 补偿后功率因数一直保持在0.95 以上。
3 结束语
通过对油田稠油热采注汽系统的经济运行研究, 形成了一整套成熟有效的节能技术, 建立了一套科学有效的运行管理和节能技术评价体系。通过对注汽系统经济运行技术进行研究, 综合节水率达到4.8% , 节气率达到6.24% , 节电率达到14.07%, 取得了预期节能、节电、节水技术效果。
参考文献:
[ 1] 万仁溥. 采油工程手册[M] 北京: 石油工业出版社,2000
[ 2] 韩安荣. 通用变频器及其应用[M] 北京: 机械工业出版社, 2000