高机动车载注汽锅炉集成化设计及其相关技术

油田热采注汽锅炉作为稠油开采的专用注汽设备,在稠油热采生产中得到了广泛的应用。传统注汽锅炉结构型式和运输车辆相对落后的设计理念,限制了较大蒸发量注汽锅炉的应用,已经很难适应油田稠油开采的需要。开发具有能够实现快速移动和较大蒸发量的注汽锅炉,将会成为注汽锅炉机组的研究与创新方向之一。以燃油燃气车载注汽锅炉为研究对象,回顾国内油田注汽锅炉的应用现状和存在的问题,从注汽锅炉本体结构型式、运载车辆优化设计、车载化集成技术及大型运输车辆的安全性等方面出发,探讨高机动集成化车载注汽锅炉的相关技术问题。根据实例分析注汽锅炉的结构型式及其集成设计是实现车载化的基础,运输车辆与锅炉辅助系统的融合与优化是实现集成化的关键,运输车辆悬挂机构与隔振机构的稳定性是实现高机动集成化的基本保证,以上结果对车载注汽锅炉研制具有一定的指导意义。

油田注汽锅炉产汽单耗的计算方法与影响因素分析

为有效降低油田注汽锅炉产汽单耗,通过系统分析油田注汽锅炉生产工艺、生产设备、能耗水平及产汽单耗的计算方法,确定影响产汽单耗水平的关键因素包括温度、压力、干度、过热度、运行管理水平、锅炉热效率等,对各项因素的影响效果进行了分析验证。采用实际测试结果与理论计算数据对比的方法,得出了常见工况下油田注汽锅炉产汽单耗的变化规律,在此基础上明确了注汽锅炉节能提效的重点方向和技术措施,分析各项措施提效降耗的基本效果,对油田注汽锅炉的节能提效、降低产汽单耗和企业生产成本提供了良好借鉴。

注汽锅炉过热及提效改造技术的研究

随着油田开采深度的增加,被广泛使用的湿饱和蒸汽和高干度蒸汽注采方法将受到限制,由于管线和井筒输送损失,到达井底的干度较低,降低了加热效果,因此需提高锅炉出口蒸汽干度,以改善开发效果。辽河油田注汽锅炉平均热效率约89%,距离国家标准规范热效率(92%以上)有一定的差距,还有提效空间。目前热注站汽水分离器产生的25%高温分离水与给水换热后直接外排至联合站,不仅造成了约15%热量的浪费,而且还增加联合站的污水处理费用。为了解决上述问题,采用注汽锅炉过热及提效改造技术,主要包括新增过热段,改造对流段、过渡段保温改造、汽水流程调整以及自控系统升级,其节能降耗效果显著,具有一定的推广价值。

软化水处理装置再生含盐废水近零排放技术研究

探讨了供热站软化水处理装置再生过程中产生的高含盐废水的近零排放技术。通过源头控制和工艺改造,实现了含盐废水的有效治理和资源化利用。研究通过对软化器再生过程的优化,将高含盐水和低含盐水进行有效分离与回收处理。通过改进的纯碱软化法除去水中的钙镁离子,高含盐水被循环利用,实现了近零排放。实验结果表明,处理后的水质符合锅炉运行标准,且生成的固体沉淀物可以作为资源进一步利用。此技术不仅减少了环境污染,而且提高了水资源的循环利用率,对于实现工业废水的可持续管理具有重要意义。

锅炉水质多参数在线监测系统开发与应用

油田注汽锅炉作为重要稠油热采设备,锅炉水质要全面达标。目前检测多为人工检测、调控,存在检测精度低、劳动强度大、分析滞后等问题。因此提出一种基于新型锅炉水质多参数检测仪器的油田注汽锅炉多参数在线监测系统,可实现注汽油田锅炉给水低硬度、高硬度、pH、电导率、溶解氧高精度检测,硬度仪器检测精度1%以内,溶解氧仪器检测最小精度为0.1μg/L,进而指导加药、精准排污,pH维持在7.5附近,电导率维持在1055μS/cm。整个系统具有低成本、可靠性强等优势,同时可有效提升油田注汽锅炉站自动化代人、降本增效、节能减排、安全环保水平。

新疆油田某区块注汽锅炉给水硬度超标成因分析及控制对策

新疆油田稠油开发采用注蒸汽开发,注入蒸汽来源于注汽锅炉。为保证锅炉的正常运行,需对锅炉给水水质进行控制。以新疆油田某稠油开发区块为例,对其采出水水质现状进行监测,发现采出水硬度是制约锅炉给水达标的主要因素。新区产能井来液硬度偏高、稠油采出水处理系统超负荷运行、软化设备树脂失效、站区污泥池废水对系统冲击是造成锅炉给水硬度超标的主要原因。为此根据开发需求有针对性关闭部分硬度超标井,复苏及更换部分失效树脂以恢复软化能力,定期清理污泥池以改善进入采出水系统废水水质,对软化再生产生的高含盐、高硬度废水采取回注和达标外排的方式处置。通过采取以上一系列水处理系统的优化措施,实现了注汽锅炉给水稳定达标,保障了稠油开发区块的正常生产。

辽河油田注汽锅炉节能改造

注汽锅炉是稠油开发中最重要和能耗最大的设备,提高注汽锅炉效率是油田节约成本、减少碳排放的工作重点。通过对辽河油田某注汽站注汽锅炉对流段进行节能改造,降低排烟温度,提高进入注汽锅炉空气温度实验结果表明:进入注汽锅炉空气温度由12℃提升至50℃,注汽锅炉烟气由189℃降低至137℃,注汽锅炉热效率提升1.7%,减少消耗天然气16×10^(4)m^(3)/a,减少碳排放量14.3×10^(4)t/a,送风机耗电增加电费6.5万元,综合节约天然气费和增加电费,每年可节约运行费用20.5万元,节能减排效果显著。该研究对辽河油田注汽锅炉高效、经济运行具有重要意义,同时减少二氧化碳排放,为“双碳目标”的实现贡献力量。

注汽锅炉柱塞泵防腐填料函研制及应用

稠油注汽锅炉柱塞泵承担着为锅炉供水和升压的重要作用,其核心部件填料函用于承装密封高频往复运行柱塞的盘根。柱塞泵填料函故障突发性强,维修周期长而且难度大。研究了注汽锅炉供水水质特点、原厂柱塞泵填料函材质,分析了柱塞泵填料函腐蚀机理,进行了柱塞泵新型防腐填料函的材质选择、性能评价、关键加工工艺控制以及新产品室内挂片腐蚀试验。新型防腐填料函技术指标满足现场需求,具有安装便捷、现场适应性强的特点。新型防腐填料函的应用延长了柱塞泵的使用寿命,提高了锅炉运行效率,达到了安全注汽生产目的。

原油含水率增加对海上油田注汽锅炉运行的影响

受原油含水率增加的影响,海上油田注汽锅炉经常出现排烟温度升高、燃烧器结焦和换热管路腐蚀加剧等问题。为了保障海上油田注汽锅炉的运行性能,本文对锅炉积灰物和原油含水率进行了化验分析,本文以详细的计算和运行数据为依据,揭示了原油含水率升高对锅炉运行性能的影响规律。研究发现原油含水率增大后,Na^(+)离子和Cl^(-)离子含量增多。盐分在换热管路上凝结后,加速了换热管道的腐蚀过程,并降低了换热管道的换热效率,进一步引起注汽锅炉排烟温度升高。当原油含水率增加至10%时,其低位发热量降低了9.7%,粘度增加了1.39倍,注汽锅炉排烟热损失增加了16.9%。

注汽锅炉给水除氧技术在新疆油田的应用

影响油田注汽锅炉安全运行和使用寿命的重要因素之一是氧腐蚀,因此在油田注汽系统中,锅炉给水除氧是非常关键和必要的环节。通过锅炉进口过滤器垢样成分分析,结垢成分以Fe3O4为主,其次是Fe S和盐垢;清水给水管线及净化水给水管线主要腐蚀因素是氧,同时存在硫腐蚀。新疆油田湿蒸汽锅炉采用“亚硫酸钠化学”除氧技术,给水水质溶解氧≤0.05 mg/L;过热锅炉采用“低位真空+亚硫酸钠”除氧技术,给水水质溶解氧≤0.05 mg/L;循环流化床锅炉采用“热力+丙酮肟药剂辅助”除氧技术,锅炉进口水质溶解氧≤0.007 mg/L。实际应用中,应根据油田锅炉的特点和对水质的要求,综合考虑供汽模式、热力参数、水源水质情况、负荷变化、经济条件等因素,因地制宜地使用合适的除氧方式,以减少注汽系统腐蚀结垢,保障油田注汽锅炉安全运行。

注汽锅炉蒸汽干度的多变量预测控制

鉴于油田注汽锅炉出口蒸汽干度控制系统的当前状况,在分析蒸汽干度对象的特性及其影响因素的基础上,提出了注汽锅炉蒸汽干度的多变量预测控制系统(Multi-vari-able Predictive Control System)。该系统在蒸汽于度出现偏差时,通过燃料量和给水量的协调控制,快速消除蒸汽干度偏差,并且使给水量平稳地回复到给定值,维持锅炉的给定出力。仿真研究表明,该多变量预测控制系统具有良好的控制性能,并且算法简单、易于实现。

提高注汽锅炉系统热效率研究

通过对河南油田分公司第二采油厂稠油开采用注汽锅炉系统热效率参数的测试和分析,找出了造成热效率低的敏感因素。随后,从理论上给出了提高热效率的对策,并从现场实际出发提出了具体的技术措施。2001年8月对井楼三区2号注汽锅炉实施炉内喷涂HTEE—87型高温红外辐射涂料,同时将供油温度由90℃提高到110℃,混合油粘度由225 mPa·s降至115.8mPa·s,使锅炉雾化效果和燃烧效率明显提高,锅炉热效率由82.4％提高到85.1％。

注汽锅炉热管失效分析及预防

注汽锅炉炉管鼓包、爆管在油田注汽生产中非常普遍,且危害极大,不但影响锅炉的使用寿命,同时也造成巨大的经济损失。针对辽河油田某采油厂发生的一起注汽锅炉爆管事故,对炉管爆口处进行技术检测。依据检测数据,分析了注汽锅炉爆管的原因,并提出了相应的预防措施。

辽河海上稠油热采注蒸汽锅炉小型化技术研究

随着辽河油田开发的不断深入，作为主要接替产能区块，辽河滩海稠油油田的开发已提到了议事日程。由于滩海稠油热采工艺要求热采设备必须小型高效化、控制系统自动化、排放系统环保化。因此根据浅海稠油开发所需注汽锅炉设备的小型化问题，需要对陆上用常规注汽锅炉进行改进研究，以便使其满足上述要求。本文介绍了一种通过小型化改造的新型海上注汽锅炉，经初步计算，可以使注蒸汽系统占地面积（指蒸汽锅炉系统本体面积）减少1／3，同时保证热效率、干度等指标不低于陆上锅炉现有指标，燃料消耗不高于陆上锅炉现有指标。

注汽锅炉在线监控系统

为了保证注汽锅炉安全、可靠的运行,开发了注汽锅炉在线监控系统.系统由上位机和下位机二级系统构成.上位机监视注汽锅炉的运行状况,对注汽锅炉的运行参数进行自动控制.下位机完成注汽锅炉重要参数的采集,对注汽锅炉的运行参数进行手动调节.实际使用证明了该系统的有效性.

油田地面蒸汽管道干度计算方法

蒸汽干度是水蒸气的重要品质参数,在热力采油中,向油层注入的高压高温湿蒸汽其干度对采油的经济性有着重要的影响。为了实现注汽锅炉蒸汽干度的高质量控制,提出一种蒸汽干度计算方法。此方法通过首先计算沿程摩擦阻力,然后求出该点的蒸汽温度,进而求出管段的热损失,最后可求出管道内任意处的蒸汽干度。该方案研究了输汽管道系统蒸汽干度的变化情况,为热采输汽系统工艺设计提供参考。

结垢所导致的锅炉爆管分析

注汽锅炉是油田稠油开采的主要设备,在稠油开采中发挥了极为重要的作用。一旦注汽锅炉炉管出现爆管将被迫停炉,直接影响原油生产。辽河油田某采油厂注气锅炉连续发生爆管事故,由于水质不合格使得锅炉发生结垢。通过对锅炉水质分析和实验对锅炉结垢与锅炉炉管温度变化进行研究,得出结论是炉管结垢,导致炉管在高温下工作,使得炉管材质的高温疲劳是锅炉炉管产生爆管的原因。

油田注汽锅炉氧燃料燃烧多联产捕集CO_2的工艺分析

提出将氧燃料燃烧方式用于油田注汽锅炉捕集CO2,并将产品资源化利用的多联产工艺实现有效驱油的同时封存CO2,减少污染物排放。以额定蒸汽量15 t/h的油田注汽锅炉为研究对象,分析采用氧燃料燃烧多联产工艺捕集CO2的可行性。结果表明:该工艺采用深冷空分制氧产生的N2可以在油田大量应用,O2和富含CO2的循环烟气作为燃烧的氧化剂,液氮、液氧和液氩作为副产品售出,锅炉尾部烟气中CO2得到富集,通过较小代价的压缩冷凝即可得到99%的液态CO2,同时可以进行SO2和NOx的回收利用。另外,该工艺具有很好的环境效益和经济效益。

油田地下蒸汽管道系统蒸汽干度计算方法

蒸汽吞吐是稠油开采的主导工艺技术,蒸汽干度是注汽工艺的主要参数,提高井底蒸汽干度是提高热采经济效益的核心问题。为了实现注汽锅炉蒸汽干度的高质量控制,提出一种蒸汽干度计算方法,此方法通过首先计算沿程摩擦阻力,然后求出该点的蒸汽温度,进而求出管段的热损失,最后可求出管道内任意处的蒸汽干度。该方案研究了输汽管道系统蒸汽干度的变化情况,为热采输汽系统工艺设计提供参考。

燃气-蒸汽联合循环机组SCR脱硝技术研究

以某9F级燃气-蒸汽联合循环机组余热锅炉为原型,进行了选择性催化还原(SCR)脱硝系统改造设计研究,根据脱硝系统所需氨耗量和烟气参数设计了氨水蒸发系统,根据余热锅炉的具体尺寸和实际运行烟温参数确定了催化剂的布置位置和参数,并采用数值模拟方法研究了改造后余热锅炉脱硝系统的烟气流场。结果表明:对于高位布置的燃气轮机,在扩口段烟道可不设置导流板;采用分区可调的多组一体式氨注射混合器,能在较短距离内加强氨气和NOx的混合;项目改造完成后进行了喷氨优化调整试验,最终脱硝系统出口截面上的NOx分布相对标准偏差从29.6%降至19.6%,氨逃逸量从3.46μL/L降至2.89μL/L,改善效果明显。