节能技术在注汽锅炉上的研究及应用-中国质检科技成果网
[摘 要]经过40年的开发建设，辽河油田已建设成为全国最大的稠油生产基地，稠油热采是稠油开发的主体工艺技术。辽河油田目前拥有注汽锅炉349台，平均使用年限10-15年，注汽锅炉本体保温层随使用年限增加性能下降，部分锅炉表面温度高达80℃，操作环境恶劣，同时注汽锅炉热效率有所降低。因此开展注汽锅炉隔热保温技术研究，优选隔热保温材料，优化结构设计，改变原有注汽锅炉保温结构，降低注汽锅炉表面温度至50℃以下，改善现场人员操作环境，同时提高注汽锅炉热效率，经济效益及社会效益显著。
[关键词]稠油开发 注汽锅炉 隔热保温 结构设计
中图分类号：TE357.44 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）27-0345-01
引言：
根据TSG G0002-2010《锅炉节能技术监督管理规程》要求，“当环境温度为25℃时，距门（孔）300mm以外的炉体外表温度不得超过50℃，炉顶不得超过70℃”。
油田注汽锅炉现有保温技术主要有：平铺保温技术、高纯硅酸铝折叠块保温技术和喷涂保温技术。平铺保温技术长期运行炉体表面温度为75℃，高纯硅酸铝折叠块保温技术长期运行炉体表面温度为70℃，喷涂保温技术长期运行炉体表面为65℃。因此现有油田注汽锅炉保温技术不能满足要求，不符合国家“节能”政策要求，同时工人操作环境差。
1、锅炉现有保温技术分析
（1）平铺保温技术
平铺保温技术是将硅酸铝纤维毯顺次铺于锅炉炉壳内表面，在内层平铺毯与外层之间铺铝箔。通过计算，采用220mm厚的保温层理论表面温度在75℃左右，由于保温钉和接缝处所形成热桥，一般运行中炉体表面平均温度均高于设计值，运行六个月后由于高温强度下降，其炉体表面温度上升至80-95℃。
（2）高纯硅酸铝折叠块保温技术
高纯硅酸铝折叠块保温技术是将硅酸铝纤维材料先预制成折叠压缩块，再铺到筒体表面，一般先铺一层平毯，再铺压缩块，在两者之间加铝箔。由于折叠压缩块较之平铺形式导热系数低、强度较高，经一段时間运行，温度上升趋势较缓，通过计算，采用220mm厚的保温层理论表体温度在70℃左右。
（3）喷涂保温技术
喷涂保温技术是把保温材料（乳胶状物）喷附在炉膛内和过渡段筒体内，干燥后形成固状物质，具有更高的比强度和绝热稳定性，这种保温方法在增强热稳定性的同时，炉体表面温度能降低至65℃。
2、注汽锅炉新型隔热保温技术机理
采用高纯硅酸铝折叠块+气凝胶结构形式，由于气凝胶良好的绝热性能，在满足气凝胶耐温要求的条件下，将气凝胶安装于高温区段，可有效减少保温厚度。这种保温方式通常在辐射段筒体向火面采用高纯硅酸铝纤维模块保温，近筒体侧采用普通硅酸铝纤维毯和高纯硅酸铝纤维毯，在高纯硅酸铝纤维毯上敷设气凝胶保温，在每层保温之间用铝箔隔开防止窜烟。
气凝胶是保温毯的结构形式，考虑锅炉燃烧时燃油污染、高温烟气冲刷、气凝胶材料昂贵、更换成本高等工况，气凝胶不适合于安装于向火面，
将气凝胶保温层布置于筒体侧，炉体表面温度高于50℃，气凝胶保温层从向火面向外移动，由于高温下导热系数大辐度增加，导致炉体表面温度超标，最适合安装位置是在向火硅酸铝模块150mm厚处。 气凝胶是新型保温结构的重要组成部分，其厚度直接影响炉体表面温度。常见的气凝胶主要有6mm和10mm两种规格。采用6mm的气凝胶不能将炉体表面温度降低至50℃，采用16mm的气凝胶改造费用较高，因此采用10mm的气凝胶。
降低锅炉散热损失的技术方案为：锅炉筒体向火面采用150mm高纯硅酸铝纤维模块保温，近筒体侧采用20mm普通硅酸铝纤维毯和40mm高纯硅酸铝纤维毯，在高纯硅酸铝纤维毯上敷设10mm气凝胶，在每层保温之间用铝箔隔开。
3、注汽锅炉隔热保温技术现场应用
辽河油田在欢采、锦采应用注汽锅炉内保温隔热技术，累计应用10炉次，解决锅炉本体散热损失大，能耗浪费及员工工作环境恶劣的实际难题，从而实现炉体外表面温度由原来的80℃降低到50℃以下，单耗降低1.1m3/t，年累计注汽50万方，节气55万方（按气2元/方），创效110万元。
4、结论
注汽锅炉隔热保温技术是一项降低注汽锅炉表面温度的新技术。它具有表面温度低、隔热层薄等优点。该技术在改变原有注汽锅炉单一保温结构的同时，降低注汽锅炉表面温度至50℃以下，改善现场人员操作环境，同时提高注汽锅炉热效率，经济效益及社会效益显著。
参考文献
[1] 刘继和.注汽锅炉[M].北京：石油工业出版社，2007.8
[2] 张永照，陈听宽等.工业锅炉[M].北京：机械工业出版社，1985.
作者简介：
张红朋（1982-），男，工程师，硕士学位，2009年毕业于辽宁石油化工大学检测技术与自动化装置专业，现从事油气田开发科研工作。
