影响注汽干度的可控因素研究

摘要： 根据能量守恒定律，蒸汽干度受锅炉热效率、燃料消耗量、锅炉给水量等多种因素影响。现场注汽锅炉实际运行中，其中有些因素是可控的，而有些因素则不可控。针对可控因素，采用降低注汽锅炉排烟温度、控制过剩空气系数、提高注汽锅炉给水温度、调节锅炉供水量、燃料供应量等方法，可以有效控制或提高蒸汽干度。

Abstract： According to the law of conservation of energy， the dryness of steam is influenced by the thermal efficiency of boiler， fuel consumption， boiler feed water and so on. In the actual operation of steam injection boiler field， some of these factors can be controlled， and others are not controllable. The controllable factors can be controlled through the methods of reducing the temperature of exhaust gas of steam boiler， controlling excess air coefficient， increasing the water temperature， regulating the water supply and fuel supply of steam boiler， then the dryness of steam could be efficiently controlled and promoted.

关键词： 油田；注汽干度；控制方法；研究

Key words： oil field；dryness of steam；control method；research

中图分类号：TE357 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）19-0032-02

0 引言

注汽锅炉是油田稠油热采的关键设备。它将增压后的软化水加热蒸发成饱和湿蒸汽，然后将其强制送入地下油层，为稠油热采提供热源。注入油层的饱和湿蒸汽，干度过高将导致大量的钙镁离子沉积在炉管中，造成炉管过热和损坏；干度过低将使油层积水增多，并在油层冷却后吸收下一轮注入蒸汽的热量，导致注采周期缩短。所以研究蒸汽干度的可控因素并采取相应的控制方法，保持注汽锅炉出口蒸汽干度在80%的理想范围内，对进一步改善注汽效果，提高稠油采收率十分重要。

1 影响注汽干度的因素分析

蒸汽干度受到众多因素的影响。根据能量守恒，注汽锅炉存在如下的能量关系：

ηBQ■■=Dh′+γξ-h■ （1）

可整理为：

γ=■-■ （2）

式中，γ为蒸汽干度（%），η为热效率（%），B为锅炉每小时的燃料消耗量（kg/h），Q■为燃料低位发热量（kJ/kg），D为给水流量（kg/h），h′为饱和水焓（kJ/kg），ξ为汽化潜热（kJ/kg）。

由式（2）可以看出，锅炉热效率、燃料消耗量、燃料低位发热值、锅炉给水量、饱和水焓、给水焓、汽化潜热的变化都将引起蒸汽干度的波动。

锅炉热效率与蒸汽干度成正比，在其他因素不变的情况下，提高注汽锅炉热效率则可提高蒸汽干度。在实际生产中，注汽锅炉热效率高者可达90%，低者不足80%，注汽锅炉热效率的高低取决于装备的技术水平和司炉工现场操作水平，是可控因素。

燃料消耗量与蒸汽干度成正比，增加注汽锅炉燃料供给可以提高蒸汽干度，是可控因素。

燃料低位发热值与蒸汽干度成正比，增加燃料低位发热值可以提高蒸汽干度，但在油田目前的实际生产中，注汽锅炉所用燃料或为其自产原油、天然气，或者是其它油田生产的转供气，其低位发热值是定值，所以此项因素不可控。

锅炉给水量与蒸汽干度成反比，在其他因素不变的情况下，减少注汽锅炉给水量可提高蒸汽干度，反之则会使蒸汽干度降低。通过控制给水量提高或降低注汽锅炉蒸汽干度，在实际生产中经常使用，是可控因素。

饱和水焓和汽化潜热随蒸汽压力变化而变化，是蒸汽压力的函数；在油田实际注汽生产中，蒸汽压力往往取决于油层压力，此两项因素不可控。

给水焓是给水温度的函数，在其他因素不变的情况下，提高给水温度，可以相应提高蒸汽干度。

2 技术方案

结合油田注汽生产实际，针对可控因素，制定相应的控制方案如下。

①提高注汽锅炉热效率。对所有在用注汽锅炉热效率进行现场测试。根据测试结果，对热效率低于84.4%（平均值）的低效炉进行病因诊断，制定相应的提效整改措施；使用KM900烟气分析测试仪，对所有运行注汽锅炉排烟温度和过剩空气系数进行现场监测，根据测试结果，对排烟温度高于250℃，或过剩空气系数大于1.5的注汽锅炉及时吹灰或调整配风。

②提高注汽锅炉给水温度。锦州油田各产油区块普遍进入高含水期，原油综合含水在90%以上，联合站油水处理后产生大量热污水，外排热污水温度一般达到60℃以上。所以在选择注汽锅炉给水时，要优先使用经过精细处理后，相对温度较高、水质达标的联合站外排热污水。

③供水量控制。锅炉运行工根据注汽干度波动情况，对锅炉供水量进行调节。首先通过调节供水管线上的手阀开度，增加或降低锅炉给水量；在此基础上，通过旋转锅炉操作盘上变频器的频率控制旋钮，精确微调给水排量。

④燃料供应量控制。锅炉运行工根据注汽干度或燃料压力波动，调节燃料供应开关。尤其是烧天然气时，需根据干度或供气压力波动随时调节天然气手阀开度。烧油时需调节雾化压力，蒸汽干度在40%以上时可选择蒸汽雾化。

在进行锅炉供水量或燃料供应量调节时，必须注意观察并及时调节风门开度，以保证适度的空气供应量。

⑤试验应用注汽干度自动检测、燃料配风自动检测等技术，逐步实现汽锅炉运行过程的全自动化微机控制，全面提高检测精度和调控水平，避免人工操作可能造成的偏差。目前锦州油田已经在31台注汽锅炉安装使用了干度自动检测和含氧自动检测系统。

3 实施效果

采取上述控制方案后，锦州油田注汽锅炉平均热效率由84.4%提高到目前的86.7%，注汽锅炉平均热效率提高了2.3个百分点。稠油注汽锅炉注汽干度由73.1%提高到目前的76.4%，有效提升了稠油采收率，确保了原油产量持续稳定在每年60万吨以上。

参考文献：

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