YZG-22.5/14-G油田注汽锅炉*

　　贡军民邹俊刚周建平林森明路亚莉中国石油新疆油田公司机械制造总公司采工艺对蒸汽品质的要求，采用了先进的燃烧器及具有自检测功能的燃料供应系统、功能强大的触摸屏控制系统及烟气余热利用装置，并具有较大灵活性的模块式结构，从而使锅炉运行的安全性、适应性、热效率大幅提高，在油田现场使用中收到很好的效果，为油田注汽锅炉设计、制造国产化和在用注汽锅炉改造提供了条有效的技术途径。

　　目前，稠油开采的主要工艺为蒸汽吞吐和蒸汽驱，油田注汽锅炉是产生蒸汽的主要设备。我国稠油开采用的注汽锅炉是20世纪从国外引进的，应用20多年来基本上是同一规格参数。但是，近几年，随着稠油开发的不断深入，开采工艺的不断变化，对注入蒸汽的品质有了更高的要求。与之相对应的是油田注汽锅炉的技术创新也取得了较大的进展，主要体现在三个方面：由原来的一种压力，发展到中压、超高压；蒸发量达到100t/h；蒸汽干度可由80直到过热，燃烧和控制技术更加先进。

　　的种创新型锅炉，该型锅炉在压力、结构、燃烧方式、控制方式等方面都有别于传统注汽锅炉，在注汽锅炉的安全、节能等技术方面达到了新的高度。

　　1产品概况研制的产生高温、高压蒸汽的设备。该锅炉额定蒸发量22.5t/h，额定蒸汽压力14MPa，基本覆盖了新疆油田稠油区块和邻近中亚国家稠油油田的要求注汽压力。

　　通过不同配置调整蒸汽干度，适应开采不同类型稠油所需的不同注入汽的蒸汽品质要求。

　　2产品结构YZG-22.5/14-G油田注汽锅炉设计采用了分段制造、分段运输和现场整体组装的分段快装式结构。主要由给水泵及鼓风机底座设备橇、燃烧器总成、辐射段、水一水热交换器、对流蒸发器、对流段、过渡烟道、烟气余热利用装置，以及管路系统、电气自动控制系统等部分组成。

　　辐射段是注汽锅炉的燃烧室，辐射管圈为高压锅炉用无缝钢管，用180°弯头连接成蛇形往复管束；过渡烟道是连接辐射段和对流段的半圆形高温烟气通道；对流蒸发段设置在对流段底部，材料选用12CrMoVG高压锅炉管，钢结构框架的下部与对流段、过渡段配合连接。对流段是由高压锅炉用无缝钢管（光管）和翅片管组成的梯型结构。烟气余热回收装置为方形结构的管式换热器，送风管道配备高温消防风机，设置热风中国石油天然气集团公司2010年度自主创新重要产品。

　　获专利情况：“注汽锅炉电气控制柜”（专利号：200320127046.7）、〃蒸汽冷凝取样器"（专利号：ZL200620200489.8）、"回转式炉门"（专利号：ZL200820301897.1）、"高干度油田注汽锅炉"（专利号：ZL200820301899.0）获国家实用新型专利。

　　：贡军民，1968年生，1990年毕业于西安石油学院机械制造专业，工学学士，工程师，现任中国石油新疆油田公司机械制造总公司产品开发研究所副所长，从事锅炉设计16年。E-mail：zgSkfegmpetrochinacom.cn 54石油科技论坛2011年第4期―给水泵及鼓风机底座设备橇；2―燃烧器总成；3―辐射段；4一水一水热交换器；5―烟气余热回收装置；6―对流段；7―对流蒸发段；8过渡烟道风量调整蝶阀。锅炉控制系统由两部分组成，部分是可编程控制器、触摸屏和现场次仪表；另部分是燃烧器程控器、比调仪及现场执行机构。

　　3技术参数如下：额定蒸发量为22.5t/h；额定工作压力为14MPa；热效率>90；燃料为天然气、原油（可选）；控制方式为触摸屏+PLC控制；承载方式为橇座；外形尺寸4工作原理从水处理装置来的合格软化水，进入给水泵升高压力后，经孔板流量计进入水一水热交换器外管，经与对流段出来的热水换热后，温度升高到露点温度以上，然后进入对流段。水在对流段中经高温烟气对流换热，再进入水水热交换器内管，与锅炉给水换热后进入辐射段继续加热蒸发，使其转变为干度为80的高温高压湿饱和蒸汽，湿蒸汽经对流蒸发段或过热段的再次加热成为更高干度或过热蒸汽，通过注汽管网注入油井。

　　锅炉的热量平衡锅炉的受热面主要包括辐射受热面（辐射段）和对流受热面（包括对流蒸发器或过热器、对流段），燃烧器根据锅炉可能达到的大负荷选用，大功率为19.5MW，考虑到燃烧火焰直径和热量的合理分配，炉膛受热面管圈直径与传统锅炉相比增加约15，随锅炉负荷改变，炉膛吸收热量占总热量之比始终保持在50 55.对流蒸发器或过热器承担干度提高和过热的过程，换热方式主要为对流换热，进口烟温大于900C，汽水流程采用自下而上的方式，大吸收热量可占总热量的15.对流段为扩展表面结构，在有和无对流蒸发器或过热器的条件下，进口烟气温度和流速都有较大的不同，传热系数和温压的变化会对对流换热的效率产生影响，其总吸收热量也随之发生变化。烟气预热利用装置利用排烟热量加热助燃空气，也是对流换热，加热空气量可以调节，使排烟温度保持在120C左右，被加热的空气通过风门调节，与冷风混合后经鼓风机进入炉膛。

　　由于受热面的合理布置和余热回收技术的采用，整炉热效率可达92以上。

　　燃烧和燃料供给系统燃料供给系统通过控制器和压力监测器实现自检漏功能。系统检漏通过供气压力下的自动气密性试验来检查主气阀是否密封，保证每个阀门有30s的测试时间，足够可靠地检测出燃气的0.1的泄漏。运行过程中，程序控制器由自己的监控通道通过弱电来检控每个设备的状态，并且会显示在控制器的屏幕上，对故障的判断更明了方便。

　　燃烧器为电子比例调节方式，为保证充分燃烧，燃烧器燃烧采用三次配风，其中二次风（燃烧空气）的方向是可以根据锅炉的具体情况来设定的，配有二次风导叶环，火焰形状（长度、直径）可调节，火焰稳定性好，能有效抑制NOx的产生。火焰检测系统为光波波段检测，更可靠安全。燃烧烟气可达到02运行自动控制可编程控制器和燃烧器程控器、比调仪三者结合共同完成锅炉的数据监控、点火联锁、点火顺序控制、负荷控制及报警停炉功能。可编程控制器完成锅炉本体所有流量、压力、温度信号的读取，并将数据通过RS232口传至触摸屏上显示。当锅炉所有状态监控在正常范围内时，可编程控制器内部产生联锁信号，通过通讯模块将此信号传给程控器，程控器在锅炉联锁条件建立后，启动点火程序。点火成功后，比调仪根据锅炉PLC来的水量信号自动调节火量，如果在此基础上出口蒸汽干度仍有偏差，可手动调节程控器上微调旋钮，使水量和火量相匹配。

　　锅炉运行中如果某一检测数据超过设定值，或者程控器发生故障，锅炉可编程控制器会中断点火联锁信号，并及时停泵，保障锅炉的安全运行。

　　5产品应用情况与结论该产品于2007年开始投入使用，除新疆油田外，有5台出口哈萨克斯坦。2009年该型号锅炉的高干度型和过热型相继在新疆油田投入使用，取得了很好的使用效果。

　　该锅炉的设计改变了传统锅炉的热量分配模式，使设备更具柔性，能适应不同的开采工艺要求，且有很好的节能效果，为其他类型注汽锅炉设计提供了该型锅炉所采用的控制系统和供气系统，具有较高安全性和良好的可操作性，对新锅炉设计和传统锅炉安全改造具有重要的意义。

　　（3）由于新疆油田稠油区块有较大的差异，在与额定压力相差较大的区块使用时，由于蒸汽温度和汽化点的变化，会造成热量分配和系统压力与设计产生一定偏差，有待于进一步研究以减少这种影响。