结垢对注汽锅炉运行热工特性的影响获奖科研报告

结垢对注汽锅炉运行热工特性的影响获奖科研报告

摘要：注汽锅炉燃用油质燃料，相应的吹灰设备较少，且吹灰周期也较长，因此现场设备均结一定厚度的灰垢，另外锅炉水质条件较差，炉管内结有一定水垢。通过对注汽锅炉的设计和校核计算，结果发现：灰垢厚度增加对管壁温度影响不大，但影响锅炉的传热效果，使得排烟温度升高，降低了锅炉的热效率，浪费燃料;水垢厚度增加对锅炉效率影响不大，但会使得管壁温度急剧增高，厚度太大可能引起锅炉管束的爆裂，严重影响锅炉运行的安全性。要使注汽锅炉安全经济地运行，工作人员应严格控制好锅炉的水垢和灰垢的厚度。

关键词：注汽锅炉;水垢;灰垢;锅炉效率;炉管壁温

TheEffectsofScalingonSteamInjectionBoilerOperationCharacteristics

Abstract：Thesteaminjectionboileruseoilforfuel，thesootblowingequipmentisnotenoughandsootblowingperiodislong，sothefielddeviceshaveacertainthicknessofashfouling.Furthermorethewaterconditionsofboilerispoor，sothereisacertainamountofscaleinthefurnacetubes.Throughthedesignandcheckcalculationofsteaminjectionboiler，wefoundthatashfoulinghaslittleeffectonthewalltemperature，butitwillaffecttheboiler’sheattransfereffect，causetheexhaustgastemperaturehigher，decreasethethermalefficiencyoftheboilerandwastefuel.Scalehaslittleeffectontheboilerefficiency，butitwillcausethehighwalltemperature.Ifthethicknessofscaleistoolarge，itwillcausetheboilertubesburst，seriouslyaffectthesafetyofboileroperation.Inordertomakethesteaminjectionboilerrunsafelyandeconomically，thustheworkershouldstrictlycontroltheashfoulingandscale.

Keywords：SteamInjectionBoiler;Scale;Ashfouling;BoilerEfficiency;FurnaceWallTemperature

第1章

緒论

注汽热力采油是一种有效的稠油开采方法，其利用注汽锅炉产生的高温蒸汽对油藏进行加热，起到降粘，提高原油流动性，以提高稠油开采率的作用。因此，注汽锅炉是热力采油的关键地面设备。稠油热采技术从1986年开始引进新疆油田，作为热采技术主要设备的“高压注汽锅炉”一直在油田生产中发挥着重要作用。二十多年来，随着稠油产量的增加，注汽锅炉的数量也在大幅增加，从最初的十多台增加到现在的几百台。

油田注汽锅炉在运行中由于各种原因易造成炉管结垢，污垢会极大地影响锅炉的导热能力，水垢和灰垢的导热系数比钢铁的要小数十倍到数百倍，故炉管结垢将导致炉管的传热性能明显降低，导致燃料浪费，受热面因过热而损坏，影响锅炉的安全运行。

本课题主要通过对注汽锅炉的设计计算，改变水垢和灰垢的厚度再对锅炉进行热力计算，得到注汽锅炉的炉管壁温、锅炉效率、管壁温度等热工特性参数与灰垢和水垢之间的关系，从而提出注汽锅炉安全运行应检测的宏观参量以及解决结垢的方法。参考了有关重油蒸汽锅炉的特性[1]和注汽锅炉水质问题[2]两篇外文文献。

第2章

锅炉热平衡计算

2.1研究内容

应用一台蒸发量为23t/h的注汽锅炉，锅炉给水压力14MPa、蒸汽干度0.8。在设计的锅炉上，分别变化水垢厚度、灰垢厚度，研究结垢对锅炉效率、管壁温度的影响，为锅炉安全运行提供支持。设计中所需要的锅炉热力参数和燃料特性如下：

2.1.1锅炉参数

本次课题中的锅炉型号采用上海四方-休斯顿热力系统公司的SG50-NDS-25型

锅炉

①额定蒸发量=23t/h②出口压力=17.2MPa

③蒸汽干度=0.8④蒸汽温度=354℃

⑤给水温度=20℃⑥给水压力=14MPa

⑦排污率=2%⑧冷空气温度=30℃

2.1.2燃料特性

本次课题中的燃料选用100#重油[3]

=2.00%，=0.05%，=82.50%，=12.5%，=0.55%，=1.91%，=0.49%，

=40546kJ

2.2锅炉热平衡计算

热平衡计算是为了计算各项热损失，进而确定锅炉的热效率和所需的燃料量。

2.2.1锅炉整体热平衡计算

应用反平衡法对对锅炉进行热效率计算

1、通过变化水垢厚度，对锅炉整体进行校核计算，得出水垢对注汽锅炉的影响。

将上述计算结果整理成表2-1

从上述表格可以看出，对流段的灰垢厚度对辐射段和对流段的管壁温度几乎都没有影响，但对排烟温度影响较大，灰垢厚度增加0.2mm，锅炉效率就降了1%。

第3章

结论及建议

目前油田上的注汽锅炉多少都存在结垢的问题，因此研究结垢对注汽锅炉运行热工特性的影响还是很有意义的。通过研究结垢对注汽锅炉运行热工特性的影响，得出了以下两点结论。

1、水垢对管壁温度的影响较大，管温过高会造成锅炉爆管，严重影响锅炉的安全运行;水垢对排烟温度以及锅炉效率影响很小。因此在实际生产中，为了锅炉的安全运行，一定要严格控制水垢的厚度，一般不超过1mm，要定期对注汽锅炉进行酸洗，