立式水冷一体化车载锅炉及应用

高中林 邢世钰 吕兴军 何文新

（大庆油田有限责任公司第九采油厂 黑龙江大庆）

一、问题的提出

车载锅炉是应用于油田井下作业中的一种特种设备，锅炉固定安装在与汽车大梁相连的金属构架上，因其可移动性强，结构紧凑、体积小、使用方便，在油田生产中得到了广泛的应用。车载锅炉可以提供高温、高压水及蒸汽，用于油田清除油水井管杆、管线结蜡，加热原油；对井口装置及其他需要的场合提供解冻、清洗用蒸汽，可用于冬季对设备、井口、管线和其他设施的解冻和提供清洗热水。

大庆油田采油九厂作业大队有6台车载锅炉，其中5台为兰州通化生产的ZQS1.0-6.0/280-YC型直流蒸汽锅炉，在使用中发现存在以下问题。

1.锅炉结构复杂，操作空间小

锅炉由柴油机、离合器、减速器、风机、炉体、燃烧器、盘管及水箱等部件组成。各部件分开布置在锅炉工作舱内，部件体积大而多，管线连接繁乱，造成锅炉舱内空间狭小，操作维护不便。

2.锅炉自动化程度低，操作费时费力

锅炉运行由柴油机提供动力，从启动到释放出蒸汽需10个操作步骤（图1），整个过程一般需要15～20 min，费时费力。

图1 ZQS1.0-6.0/280-YC型直流蒸汽锅炉启动操作流程

3.锅炉散热损失大，传热效率低

锅炉运行过程中主要热量损失：一是锅炉水在炉体盘管内的运行距离短（一个回程），燃烧器产生的烟气不能充分将水加热，大部分热量被烟气带走，从而使排烟温度高达270℃ ；二是整个炉体暴露在空气中（炉壁温度达到40℃），炉体高温与室外低温空气形成热传递，造成热量损失。由此造成锅炉的热效率只有75%～80%。

4.出口蒸汽压力、温度参数需优化

在井下作业现场应用中发现，当锅炉出口蒸汽压力＞1.0 MPa或温度＞150℃以上时，蒸汽管线会出现强烈抖动的现象，操作者很难握住蒸汽管线进行清洗操作，因此出口蒸汽管线压力需控制在1.0 MPa以下。ZQS1.0-6.0/280-YC型直流蒸汽锅炉设计最高出口蒸汽压力6.0 MPa及出口温度280℃，原车设计参数偏大，并不是生产中最优参数。

二、立式水冷一体化车载锅炉

针对ZQS1.0-6.0/280-YC型直流蒸汽锅炉存在的上述问题，对该锅炉进行改进，与专业制造厂家研究设计出一种新型LSS0.2-1.0/160-Y（Q）立式水冷一体化车载锅炉（LS——立式，S——水冷，额定供热量0.2 MW，出口蒸汽额定压力1.0 MPa，出口蒸汽温度160℃），实现锅炉部件结构一体化、燃烧系统一体化及控制系统一体化。

部件结构一体化是将炉体置于水箱之中，对锅炉舱内的设备部件进行整合，从而达到增大操作空间，操作维护方便的目的。燃烧系统一体化是将燃烧器、风机、油泵、点火装置等锅炉燃烧运行装置及功能集成于一体，从而使锅炉的燃烧系统高效安全运行。

控制系统一体化是将锅炉点火、吹风、启动水泵及运行综合控制，从而实现锅炉的简便、快速启动操作。

上述改进充分利旧，是在厂作业大队原有兰州通用机器有限公司生产的ZQS1.0-6.0/280-YC型锅炉车基础上进行，利用了原车北方奔驰2629型底盘。

LSS0.2-1.0/160-Y（Q）型立式水冷一体化车载锅炉与传统的锅炉相比，在空间结构、热效应、耐用性及环保节能等方面都具有显著优势。

1.一体化结构布置紧凑，增大操作空间

将炉体置于水箱之中的一体化创新设计，解决其他老式锅炉舱内空间狭小，管线连接杂乱、炉体需加设隔热层等弊端。

充分利用锅炉的排烟余热，对水箱进行保温，提高锅炉热效率，同时水箱又能隔绝炉体内的热量向外散失，避免了操作者被炉壁烫伤。

2.一体化燃烧系统，提高锅炉热效率

将燃烧系统部件置于炉体顶部，燃烧器、风机、油泵、点火装置集成于一体，不仅使锅炉快速点火启动，而且实现烟气在炉体内的五回程走向，提高了锅炉的热效率，可达到92.05%，较之前提高了12.05%。

3.一体化控制系统，启动快速操作简便

锅炉启动控制系统可实现锅炉的点火、吹风、启动水泵，操作人员只需按动2个按钮，2 min即可完成锅炉的启动运行操作。另外，锅炉上装有压力及温度传感器，当锅炉压力或温度超过设定值时，系统会自动关闭燃烧系统和水泵，当压力或温度降低后，系统又会重新启动燃烧系统和水泵。

三、应用效果

LSS0.2-1.0/160-Y（Q）型立式水冷一体化车载锅炉解决了老式锅炉炉膛易坏、漏风、高耗能问题，锅炉的散热损失明显降低，黑龙江省特种设备检验研究院锅炉能效测试表明，锅炉的各项运行指标均得到有效改善（表1）。

LSS0.2-1.0/160-Y（Q）型立式水冷一体化车载锅炉在厂作业大队应用70口井，结果表明，提高了工作效率，工作时间由原来的单井7～8 h减少到4～5 h，改进前锅炉车每天可作业1口井，改进后每天可作业2口井。

表1 改进前后锅炉运行参数对比

四、结论

LSS0.2-1.0/160-Y（Q）型立式水冷一体化车载锅炉空间布置合理，电机传动替代柴油发动机，减少离合器、传动箱等部件；燃烧系统集成自动化程度高，故障频次少，操作简便。

LSS0.2-1.0/160-Y（Q）型立式水冷一体化车载锅炉实际应用证明，在同等工作条件下，锅炉燃烧系统热效能得到了更充分的利用，节省燃料效果显著，工作效率更高。