稠油热采注汽锅炉清灰技术研究与应用

方兵

（中国石油辽河油田公司高升采油厂）

稠油热采注汽锅炉清灰技术研究与应用

方兵

（中国石油辽河油田公司高升采油厂）

辽河油田是以稠油热采为主的油田，稠油热采所需的高温高压蒸气来源于热采注汽锅炉，对流段是稠油热采注汽锅炉重要组成部分，在对流段中，水将吸收大量的热量，但对流段积灰状况、清灰方式等严重影响锅炉热效率。通过分析稠油热采注汽锅炉清灰技术现状，研究安全高效的清灰方式，可以延长清灰周期、降低排烟温度、提高热采注汽锅炉的热效率、减少燃料用量、降低锅炉单耗，从而达到节能增效的目的。

热采注汽锅炉；热效率；激波清灰；节能减排

0 引 言

辽河油田以开采稠油为主，在稠油开采作业中，地下油层的稠油软化所需要的高温高压蒸气来源于热采注汽锅炉。热采注汽锅炉对流段积灰是普遍存在且亟待解决的问题。锅炉对流段积灰严重，不仅降低锅炉热效率、浪费燃料，而且会引起设备腐蚀，发生爆管现象，甚至会发生安全事故［1］。通过清灰机理的研究与论证，对激波清灰技术进行了研究与应用，优化了工艺流程，实现了根据排烟温度在线不停炉清灰。

1 清灰技术现状

辽河油田热采注汽锅炉对流段主要采用干冰清灰技术。干冰清洗系统首先将液态二氧化碳制作成一定规格的干冰颗粒或干冰方块，然后高密度干冰颗粒或细粉随着压缩空气冲击到被清洗物体表面，产生

“冲击力”“微爆炸”和“龟裂”三方面的作用，清除污垢、锅炉清灰非常彻底［2］。但是干冰清灰也同样存在很多问题：

◆锅炉连续运行周期短 根据统计，锅炉干冰清灰周期为20天1次，而且每次清灰需要停炉数小时。

◆影响注汽时率 当热采注汽锅炉在未完成某一口井的注汽量时，其排烟温度过高，就必须停炉进行一次干冰清灰，从而会降低注汽时率。

◆浪费燃料 随着锅炉的连续运行，锅炉的烟温不断升高。烟温越高，锅炉的热损失越高。不能及时将烟温控制到最低温度，就会大大浪费燃料。

◆清灰费用高 每次的干冰清灰费用近万元，增加了成本。

综上所述，需要研究新的清灰技术来弥补干冰清灰技术的不足。

2 激波清灰技术原理

2.1工艺流程

激波自动清灰装置主要由空气压缩机、截止阀、减压过滤器、汇流排、电磁阀、激波发生器、激波发生器喷口和微电脑自动控制系统等组成［3］。激波清灰技术工艺流程见图1。

图1 激波清灰技术工艺流程

2.2 技术原理

激波发生器罐体内的高压气体瞬间释放，产生猛烈的膨胀，经过冲击管的调制，可在喷口产生强劲的冲击激波，同时伴随产生的声能、高速气体的冲击动能、气流的清洗效应，共同作用在受热面的积灰层上，有效清除受热面上的积灰［3］。

①高速气体的冲击动能、气流的吹扫效应，使依附在受热面表面的积灰、结焦因受气流机械外力作用直接脱离。

②空气激波的“弱爆”效应，产生的高能脉冲，对积灰产生一种先压后拉的作用，使积灰破裂。

③同时伴随产生的较强劲的喷口声波，产生振动、扰动和波动效应，通过入射、折射、反射导入积灰内部使积灰、结焦产生疲劳断裂和破碎倾向。

2.3 技术特点

清灰效果突出，可以随时随地连续清灰，使锅炉一直保持高效率运行状态；提高了锅炉的热效率、降低了锅炉燃料单耗，从而达到了节能降耗的目的；同时减少了停炉清灰次数，节省了大量人力物力［4］。对人体无害，无噪声污染和烟尘污染。维修简单，无需停炉，操作运行与维护费用低廉，优化的设计使任何维护、维修均可在几十分钟内完成；系统运行能耗很小。操作简单，微电脑自动控制，使其操作的可靠性和自动化程度均得到了极大提高。可靠性高，整体炉外安装，无易损件；设备可靠性高，故障率低，安全性高。不会给设备带来腐蚀，对换热面不构成损伤，对锅炉工况没有任何影响［5］。

3 场实施情况及效果分析

3.1 现场应用实施情况

在辽河油田7台锅炉应用了激波清灰技术，具体情况如表1所示。

表1 激波清灰技术实施情况汇总情况

3.2 效果分析

3.2.1 延长清灰周期

分别对7台锅炉实施自控清灰技术，统计了干冰清灰的周期。实施前平均周期为20 d，实施后平均周期为60 d，应用自控清灰技术后的干冰清灰频次是应用前的1／3。

3.2.2 降低平均烟气温度

分别对7台锅炉实施自控清灰技术，统计了平均烟气温度，应用自控清灰技术后的锅炉平均烟气温度比应用前降低了15℃左右，进而提高热注锅炉热效率1%左右。

3.2.3 节约清灰费用

7台锅炉投入费用150万元。实施后锅炉累计运行时间为4 153 d。实施后干冰清灰周期、实施前干冰清灰周期分别为20，60 d。干冰清灰费用为9 700元／次，因此节约干冰清灰费用为100.7万元。

由于排烟温度每降低12～15℃，排烟热损失减少1%，所以其平均排烟热损失至少减少1%；又因为蒸气的热量大约有40%是从对流段吸收的，所以总的热损失会减少0.4%，即节约燃料0.4%；锅炉燃油单耗为62 kg／t，燃油单价约0.3万元／t，年注汽量891 055 t。因此节约燃料费用约66.3万元，产出费用167万元，经济效益约17万元。

从以上分析可以看出，7台锅炉自控清灰技术改造以来，除回收了投入费用150万元，另外还获得了17万元的经济效益。

虽然目前经济效益有限，但是投入的成本已经收回，按照项目实施后近三年来的产出推算，今后每年将获得经济效益五十余万元。

4 结 论

◆通过清灰机理的研究与论证，研究并应用了激波清灰技术，优化了工艺流程，实现了根据排烟温度在线不停炉清灰。

◆热采注汽锅炉安装激波清灰装置后，锅炉不用停炉，即可完成清灰全过程，避免了拆装对流段护板的工作量，可根据烟温高低随时进行清灰，减轻了员工的劳动强度，提高了注汽质量，节约了注汽成本。

◆在延长锅炉运行时间的基础上，提高了锅炉的热效率1%左右。

［1］ 刘继和，孙素凤.注汽锅炉［M］.北京：石油工业出版社，2007.

［2］ 栾海波.稠油热采系统综合能耗监测方法及评价［J］.油气田环境保护，2012，22（6）：44-46.

［3］ 于海波.注汽锅炉烟气余热利用技术应用［J］.油气田环境保护，2011，21（3）：27-28.

［4］ 栾海波，胡顺铭.油田注汽锅炉烟气余热利用与低碳减排［J］.油气田环境保护，2012，22（4）：4-5.

［5］ 李铁栓.注汽锅炉的脉冲吹灰［J］.油气田地面工程，2011，30（6）：51-52.

1005-3158（2014）05-0021-02

2014-08-12）

（编辑 王蕊）

10.3969／j.issn.1005-3158.2014.05.007

方兵，2003年毕业于大庆石油学院石油开采专业，现在中国石油辽河油田公司高升采油厂土地环保管理中心从事环保管理工作。通信地址：辽宁省盘锦市辽河油田高升采油厂土地环保管理中心，124125