多乐自控锅炉怎么样 应用注汽锅炉干度自控系统提高稠油采收率



     一、背景

  油田注汽锅炉是稠油热采的关键设备,注汽锅炉炉出口产生的是湿饱和蒸汽,湿饱和蒸汽是汽相和液相的混合物,其中液相质量占湿饱和蒸汽总质量的比例为蒸汽干度,蒸汽干度的高低直接决定了注入目标油层的热量焓值,蒸汽干度过热也是注汽锅炉爆管的最重要原因,因此,蒸汽干度决定了同等条件下单井注汽周期产量及油汽比,更是确保注汽锅炉安全运行的重要指标。但是传统锅炉控制方式无法实时保持注汽干度的稳定,原因是多方面的,一是热采锅炉老化,设备本身存在缺陷,二是油温、油压等变化,三是注汽锅炉为高温高压设备,员工每1小时巡检一次,无法做到时时调节。所以就需要一种能够解决上述所面临问题的新型控制系统。

  二、蒸汽干度测试原理

 多乐自控锅炉怎么样 应用注汽锅炉干度自控系统提高稠油采收率
  干度测量基本原理。油田稠油热采专用热采锅炉产生的是湿饱和蒸汽,根据热力学知识,湿饱和蒸汽热焓计算公式为:

  Q=h+x*r;

  式中:Q----锅炉出口蒸汽热焓(KJ/Kg)

  h-----饱和水焓(KJ/Kg)

  x------蒸汽干度

  r-------汽化潜热(KJ/Kg)

  因此,我们只要测定锅炉出口蒸汽热焓、饱和水焓以及汽化潜热,注汽锅炉干度就可以计算出来。

  湿蒸汽热力学特性。对蒸汽的热力过程存在一点、两线、三区、五态,一点是临界点;两线为饱和液体线和饱和蒸汽线;三区为未饱和液体(过冷液体)区、湿蒸汽区、过热蒸汽区;五态为未饱和液体(过冷液体)状态、饱和液体状态、湿饱和蒸汽状态、干饱和蒸汽状态和过热蒸汽状态。

  干度计算公式及其推导过程。假如某一取样管内流过湿蒸汽,已知入口处的温度为t1,干度为x1,(处于II区),在截面2-2处加入压力为P2、温度为t2、质量流量为W2的水(处于I区),调节注入水量W2,使3-3处的湿蒸汽和水达到完全混合并处于II区。测量3-3处的压力为P3,温度为t3,质量流量为W3。整个系统与外界无热量交换。

  设1-1处蒸汽流量为W1,根据质量守恒:

  W1+W2=W3             (1)

  故入口处蒸汽质量流量

  W1=W3-W2             (2)

  设1-1处,饱和水质量流量为W1w,饱和水蒸汽的质量流量为W1g,则

  W1w+W1g=W1           (3)

  入口处蒸汽干度:

  x1= W1g/ W1= W1g/( W1w+W1g)    (4)

  由于整个系统与外界绝热,根据能量守恒

  W1w*h1w+ W1g*h1g+W2*h2=W3*h3  (5)

  其中h1w、h1g分别为1-1处得饱和水和饱和蒸汽的焓值,h2为2-2处水的焓值,h3为混合后3-3处的焓值,把式(2)、式(3)、式(4)代入式(5)得:

  实施方法。按数据要求把混合装置及各种测试仪表高度集成在管道内,测出式6中的流量、温度参数,判断3-3处混合物是否达到稳定并处于未饱和水区,这样就可以计算出蒸汽干度。

  三、蒸汽干度自控原理

  干度在线测试后,通过设定干度控制值,允许波动值以及检测时间,在锅炉手动调整稳态后,转向自动控制,本系统会自动调节锅炉燃油量,保持人工调节的结果,实现干度的稳定。

  四、效果分析

  1、干度自控系统的应用对注汽质量控制的有效性。

  安装干度自控系统前后锅炉在相同运行工况下注汽干度变化情况,可以发现产生了较为明显的变化,取得了较好的预期效果。

  效果分析。通过数据可以看出干度自控系统的应用确实可以有效降低干度波动,提高注汽质量。

  实际效益。实际效益主要包括四部分:

  稠油热采收率是与注汽质量密切相关的,干度波动大小直接影响原油产量。按干度变化1%对石油产量影响0.2%,欢采年稠油产量按140万吨算,可使欢采稠油增产0.36万吨。

  降低单耗。干度每升高1%,注汽单耗增加约0.4 kg/m3。欢采年注汽量按600万吨算,欢采注汽锅炉每年可节约燃油0.15万吨。

  延长热采锅炉使用寿命,降低维修费用。热采锅炉为高温高压设备,需定期年检维修。采用此系统,可以减少甚至杜干度过高、蒸汽过热引起炉管碳化现象的发生,降低维修费用。

  保证员工健康、安全。热采锅炉为高温高压设备,员工进入锅炉房就处在一种高温高压、高噪音、高灰尘环境,对员工身心健康、安全非常不利。按照HSE工作理念,讲求以人为本,将员工的安全、健康放在第一位。此系统可以自行控制热采锅炉平稳运行,减少员工在锅炉房滞留时间,确保了员工安全健康。

  

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