注汽锅炉干度自控系统的应用

【前言】注汽锅炉干度自控系统的应用由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。・ 电导率电极：电导率电极测试的是锅炉入水和炉出口分离器分离出来的水的电导率，由于锅炉入水中HCO3-在炉管高温加热下会发生电离，因此测试的炉水电导率根本不是入水电导率的因浓缩后的电导率值，测量干度一定会偏高。 ・ PH值电极：水的PH值和碱度根本就是两个不同...

稠油热采是辽河油田稠油开发的主要方式，保证注汽质量，保持注汽干度平稳是提高稠油采收率的关键因

素。注汽锅炉应用干度自控系统能够有效控制注汽干度，保证注汽质量。

一、 背景

蒸汽干度决定了同等条件下单井注汽周期产量及油汽比，更是确保注汽锅炉安全运行的重要指标。但是传统锅炉控制方式无法实时保持注汽干度的稳定，原因是多方面的，一是热采锅炉老化，设备本身存在缺陷，二是油温、油压等变化，三是注汽锅炉为高温高压设备，员工每1小时巡检一次，无法做到时时调节。所以就需要一种能够解决上述所面临问题的新型控制系统。

目前存在的干度自控实施方法

・ 电导率电极：电导率电极测试的是锅炉入水和炉出口分离器分离出来的水的电导率，由于锅炉入水中HCO3-在炉管高温加热下会发生电离，因此测试的炉水电导率根本不是入水电导率的因浓缩后的电导率值，测量干度一定会偏高。

・ PH值电极：水的PH值和碱度根本就是两个不同的概念，锅炉干度人工化验测试的入水和炉水的碱度，PH值测试的只是水中的酸碱度，因此不可能有理想的理论吻合。

・ 选择性电极：选择性电极目前一般采用Na+和CL-选择电极，理论上是可以实现干度测量的，但由于入水、炉水的温度差异以及选择电极本身属于试验室设备，根本无法在线长期测试。

・ 孔板和喷嘴差压法：孔板和喷嘴差压法是在锅炉出口安装差压式流量计测定湿饱和蒸汽的体积流量，利用密度计算公式反推干度值，需要在线于人工化验干度对比，计算误差系数加以修正，人为可以改变显示值（如停炉后干度显示任何值），绝对不能用此值来控制干度，事实上，此方法在多台注汽锅炉上都应用过，现场证明是失败的。

・ 弱中子源：利用弱中子放射性原理在穿透汽水混合物产生的衰减率不同而测试干度，实际运行中，管壁会有一定的药垢或轻微水垢，如连续测试，会有一定的误差产生，放射源在高温条件下的安全问题也值得重视。注汽锅炉的干度控制关键在于干度在线测试的准确度、可靠性、长期性、适应性。下面将展示一种满足上述要求的新型在线干度控制系统。

二、蒸汽干度测试原理

干度测量基本原理。油田稠油热采专用热采锅炉产生的是湿饱和蒸汽，根据热力学知识，湿饱和蒸汽热焓计算公式为：Q=h+x*r；因此，我们只要测定锅炉出口蒸汽热焓、饱和水焓以及汽化潜热，注汽锅炉干度就可以计算出来。

湿蒸汽热力学特性。对蒸汽的热力过程存在一点、两线、三区、五态：一点是临界点；两线为饱和液体线和饱和蒸汽线；三区为未饱和液体（过冷液体）区、湿蒸汽区、过热蒸汽区；五态为未饱和液体（过冷液体）状态、饱和液体状态、湿饱和蒸汽状态、干饱和蒸汽状态和过热蒸汽状态。

干度计算公式及其推导过程。假如某一取样管内流过湿蒸汽，已知入口处的温度为t1，干度为x1，（处于II区），在截面2-2处加入压力为P2、温度为t2、质量流量为W2的水（处于I区），调节注入水量W2，使3-3处的湿蒸汽和水达到完全混合并处于II区。测量3-3处的压力为P3，温度为t3，质量流量为W3。整个系统与外界无热量交换。

实施方法。把混合装置及各种测试仪表高度集成在管道内，测出式6中的流量、温度参数，判断3-3处混合物是否达到稳定并处于未饱和水区，这样就可以计算出蒸汽干度。

三、蒸汽干度自控原理

干度在线测试后，通过设定干度控制值，允许波动值以及检测时间，在锅炉手动调整稳态后，转向自动控制，本系统会自动调节锅炉燃油量，保持人工调节的结果，实现干度的稳定。

四、效果分析

1、干度自控系统的应用对注汽质量控制的有效性。

2、实际效益

实际效益主要包括四部分：

稠油热采收率是与注汽质量密切相关的，干度波动大小直接影响原油产量。按干度变化1%对石油产量影响0.2%，年稠油产量按140万吨算，可使稠油增产0.36万吨。

降低单耗。干度每升高1%，注汽单耗增加约0.4 kg/m3。年注汽量按600万吨算，注汽锅炉每年可节约燃油0.15万吨。

延长热采锅炉使用寿命，降低维修费用。热采锅炉为高温高压设备，需定期年检维修。采用此系统，可以减少甚至杜干度过高、蒸汽过热引起炉管碳化现象的发生，降低维修费用。

保证员工健康、安全。热采锅炉为高温高压设备，员工进入锅炉房就处在一种高温高压、高噪音、高灰尘环境，对员工身心健康、安全非常不利。按照HSE工作理念，讲求以人为本，将员工的安全、健康放在第一位。此系统可以自行控制热采锅炉平稳运行，减少员工在锅炉房滞留时间，确保了员工安全健康。

（作者单位：中国石油辽河油田公司曙光采油厂热注作业二区）