张传强

摘要：注汽锅炉是油田热力采油过程中最主要的耗能设备，简要介绍了注汽锅炉的热工过程，在此基础上，通过实例验證分析：注汽锅炉操作参数中排烟温度、注汽干度、配风量对注汽锅炉热效率的影响。研究结果表明，注汽锅炉的热效率随上述因素增大而降低，且排烟温度对注汽锅炉的热效率影响最大，注汽干度和配风量的影响次之，空气过量系数的影响最小。本文通过某注汽锅炉的实际运行参数验证了计算软件的准确性，系统分析了注汽锅炉操作参数对其热效率的影响及其变化规律，以期为降低油田热力采油系统的能耗提供一定的理论基础

关键词：热力采油技术；注汽锅炉；操作参数；排烟温度；注汽干度；热效率

热力采油技术是主要开采稠油的方法，热力采油技术主要有蒸汽吞吐、注蒸汽、火烧油层等，其中，注蒸汽热力采油是目前世界上应用最为广泛的方法。注汽锅炉是制造蒸汽的主要设备，同时也是热力采油过程中的主要耗能设备，其耗能约占总能耗70%，因此，提高注汽锅炉的热效率直接降低热力采油系统的系统能耗，该方而的研究具有重要的意义。注汽锅炉是一种高压直流式锅炉，其运行的主要目的是将蒸汽干度75%的蒸汽注入地下油层，并将其携带的热量传递给稠油，进而降低稠油的粘度，最终提高油田采油率。

实例验证分析：注汽锅炉操作参数中排烟温度、注汽干度、配风量对注汽锅炉热效率的影响。其中，排烟温度每升高200C，锅炉热效率约下降1%。注汽锅炉的热工过程为：首先，燃气与空气由管道经阀门送入辐射段炉膛内燃烧，炉膛内的串联炉管分别与火焰发生辐射换热，并且与高温烟气发生对流换热，炉管把接受的热量以热传导的方式传递给管内的软化脱氧水，使水迅速汽化变成蒸汽；然后，高温烟气流经锅炉过渡段后进入对流段，在对流段中高温烟气（870-980℃）作为热源与翅片管和光管进行对流换热，翅片管和光管把吸收的热量以热传导的方式传递给管内的水，使水的温度升高，烟气温度降低至150-300℃后排除。本文通过某注汽锅炉的实际运行参数验证了计算软件的准确性，系统分析了注汽锅炉操作参数对其热效率的影响及其变化规律，以期为降低油田热力采油系统的能耗提供一定的理论基础。

1热力计算

1.1数据来源

以燃气作为锅炉燃料为例进行设计计算。燃料的主要成分见表l。

1.2计算方程

结合锅炉实际热工过程，注汽锅炉的物理模型可分为辐射段和对流段，如图1所示。

注汽锅炉的热力计算的具体内容主要包括热效率计算、炉膛辐段射传热计算和对流段受热而计算3部分。

1.3计算程序结构

主要涉及两方而的内容，首先依据热力计算的理论基础，绘制了程序的开发框图，绘图根据注汽锅炉的物理结构图按照辐射段和对流段的顺序，分别针对各段热力计算的特点设计了不同的算法。

2注汽锅炉热效率的影响因素分析

2.1排烟温度对锅炉热效率的影响

设定空气过量系数为1.1、给水温度为105℃、蒸汽压力为17MPa和蒸汽温度为370℃且保持不变，依次设定排烟温度分别为120，140， 160，180，200℃。排烟温度与锅炉热效率的关系如图3所示。

由图3分析得出，排烟温度与锅炉热效率几乎呈线性关系，且锅炉热效率随排烟温度的升高而降低，排烟温度的改变对锅炉热效率的影响较大，排烟温度每升高20℃，锅炉热效率约下降1%。排烟温度升高是导致排烟热损失增加的主要因素，因此在锅炉运行过程中，可设置烟气换热器，利用高温烟气作为热源分别与空气和软化脱氧水进行换热，降低排烟温度，提高锅炉热效率。

2.2注汽干度对注汽锅炉效率的影响

在控制锅炉给水量及排烟处烟气含氧量保持不变的前提下，依次改变注汽干度的数值为59.8%，63.5%，70.6%，76.0%和81.7%，注汽干度与锅炉的热效率关系如图4所示。注汽干度与锅炉热效率大致呈线性关系，且随着注汽干度的提高，锅炉热效率逐步下降，注汽干度每提高约5%，锅炉热效率约降低0.7%。因此，可以在注汽锅炉中安装干度控制系统，通过对注汽干度检测并输出作为系统反馈信号，持续调节锅炉注汽干度。

参考文献：

[1]方云.稠油热采注汽锅炉节能降耗技术[[J].油气田地面工程，2016，27（3）：68-69.