蒸汽熱采項(xiàng)目在設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題和解決方法

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摘要介紹了蒸汽熱采鍋爐系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)注意的事項(xiàng)，其中包括注汽鍋爐，除氧器的選型，鍋爐給水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。同時(shí)，對(duì)高溫高壓蒸汽用管道、閥門、保溫及注汽采油樹提出了技術(shù)要求。關(guān)鍵詞: 注蒸汽鍋爐 高溫高壓 管閥選用,蒸汽熱采項(xiàng)目在設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題和解決方法,論文提要,該蒸汽熱采項(xiàng)目是蘇丹第一個(gè)熱采項(xiàng)目,系統(tǒng)規(guī)模為32t/h，設(shè)計(jì)壓力12MPa,設(shè)計(jì)溫度為325℃。采用汽包鍋爐，自然循環(huán)，全膜式壁，正壓燃燒的燃?xì)忮仩t，操作壓力為8MPa，操作溫度為305℃，保證一定的過熱度，滿足井口注蒸汽的干度要求。燃料：采用油田伴生氣，供氣壓力0.5MPa。水源：自水源井，經(jīng)水處理系統(tǒng)處理后,再經(jīng)緩沖罐和兩臺(tái)多級(jí)離心式鍋爐給水泵供給鍋爐。水質(zhì)指標(biāo)滿足ASME汽包鍋爐水質(zhì)要求。儀表風(fēng)系統(tǒng)：站內(nèi)設(shè)置一套儀表風(fēng)系統(tǒng)，供氣壓力0.7~0.9MPa。控制：整個(gè)注汽系統(tǒng)采用DCS控制，滿足業(yè)主的要求。,項(xiàng)目概述,鍋爐爐型選擇應(yīng)根據(jù)工程的實(shí)際情況選擇。對(duì)于蒸汽系統(tǒng)鍋爐，民用及電站一般采用汽包鍋爐（Drum-type），而在注蒸汽熱采工程中，國內(nèi)外普遍采用的是油田專用注汽鍋爐，鍋爐形式為直流鍋爐（Once-through）。本項(xiàng)目由國外設(shè)計(jì)院做基本設(shè)計(jì)，我公司做詳細(xì)設(shè)計(jì)。在爐型選擇上，我們經(jīng)過技術(shù)比較，及現(xiàn)場考察，提出了采用注蒸汽直流鍋爐代替基本設(shè)計(jì)所選用的汽包形式鍋爐，并向業(yè)主提出技術(shù)澄清，但由于多方面原因，業(yè)主依然堅(jiān)持采用基本設(shè)計(jì)所采用的汽包鍋爐。,兩種爐型的結(jié)構(gòu)圖：,鍋爐形式選擇,以下是兩種爐型的對(duì)比： 由上表可以看出，無論是適用性、經(jīng)濟(jì)性、操作運(yùn)行及維護(hù)方面，直流鍋爐均比汽包鍋爐更適合本次蒸汽熱采項(xiàng)目。因此，在以后的同類項(xiàng)目中，爐型選擇是著重注意的問題。,鍋爐形式選擇,除氧器的選用設(shè)計(jì),根據(jù)ASME標(biāo)準(zhǔn)：12MPa壓力下汽包爐給水氧含量應(yīng)不超過7ug/L。在本項(xiàng)目基本設(shè)計(jì)中，采用熱力除氧器，可確保給水中氧含量不超過7μg/L，CO2含量幾乎為0。但是為了滿足鍋爐給水泵入口汽蝕余量要求，除氧器需要高位設(shè)置，一般設(shè)置在7~10米高的操作平臺(tái)上，利用高度產(chǎn)生的靜壓來改善給水泵入口的汽蝕性能。 對(duì)于一個(gè)尺寸約6.0mx5.0mx5.5m的撬裝設(shè)備來說，采用7~10米高的鋼平臺(tái)造價(jià)高昂，操作、維護(hù)也較麻煩。,優(yōu)化設(shè)計(jì)：詳細(xì)設(shè)計(jì)采用低位熱力除氧器，布置在0米層，采用消除汽蝕裝置與給水加壓裝置，保證鍋爐給水泵不發(fā)生汽蝕，大大降低了土建造價(jià)，安裝簡單快捷，便于維護(hù)保養(yǎng)。,除氧器的選用設(shè)計(jì),除氧器高位布置,除氧器低位布置,鍋爐給水系統(tǒng),圖-1設(shè)置旁路自動(dòng)控制調(diào)節(jié)系統(tǒng),圖-2帶有自動(dòng)再循環(huán)閥的給水系統(tǒng)圖,本項(xiàng)目采用帶自動(dòng)再循環(huán)閥的給水系統(tǒng)：系統(tǒng)簡單，旁通多級(jí)減壓，減少了突然降壓帶來的汽蝕，整個(gè)系統(tǒng)安裝維護(hù)費(fèi)用低。在閥的選型中應(yīng)注意，對(duì)于高壓給水,應(yīng)選擇高壓型多級(jí)減壓式旁路，可消除高速流動(dòng)介質(zhì)產(chǎn)生的噪聲，防止氣蝕和閃蒸對(duì)閥門元件的破壞。,鍋爐給水系統(tǒng),,由于鍋爐及燃燒系統(tǒng)均由廠家提供，在采購技術(shù)書中一定要明確供貨范圍及相關(guān)的技術(shù)要求，同時(shí)也要滿足業(yè)主的相關(guān)要求。 鍋爐為撬裝結(jié)構(gòu)，附全自動(dòng)燃燒器，根據(jù)業(yè)主要求燃燒器采用進(jìn)口全自動(dòng)燃燒器，并能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。 燃燒器采用比例調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)比應(yīng)大于6:1，并且能滿足鍋爐110%負(fù)荷要求。燃燒器應(yīng)能適應(yīng)業(yè)主提供的燃料氣的組分要求。燃燒器應(yīng)為低氮型，氮氧化物排放濃度不高于200 mg/Nm3。燃燒器入口燃?xì)鈮毫?.5Mpa，鍋爐供貨范圍應(yīng)包括燃?xì)庹{(diào)壓、計(jì)量、安全閥、吹掃、發(fā)散及燃?xì)鈾z漏等裝置。燃燒器應(yīng)具有燃?xì)忾y組的檢漏、點(diǎn)火、熄火保護(hù)、燃?xì)鈮毫ΡＷo(hù)、風(fēng)壓保護(hù)、負(fù)荷調(diào)節(jié)等過程全部自動(dòng)控制的功能。,鍋爐燃燒系統(tǒng),中石化江漢石油工程設(shè)計(jì)有限公司,,在設(shè)計(jì)過程中，基本設(shè)計(jì)中對(duì)鍋爐設(shè)備是否帶“S”鋼印，即蒸汽動(dòng)力鍋爐ASME認(rèn)證，并未做具體要求，在技術(shù)規(guī)格書和采購文件中也未提及，在定標(biāo)前，我們就鍋爐是否帶“S”鋼印及時(shí)與監(jiān)理、業(yè)主溝通，并最終根據(jù)業(yè)主的要求加蓋“S”鋼印，壓力容器均需蓋“U”鋼印。經(jīng)了解，對(duì)于本項(xiàng)目鍋爐設(shè)備是否帶鋼印，價(jià)格相差大約在30~50萬左右，這個(gè)也是我們?cè)谧鰢忭?xiàng)目中需要注意的問題，應(yīng)在項(xiàng)目的投標(biāo)階段加以明確，以免造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。,鍋爐及壓力容器的鋼印,ASME鋼印,注蒸汽管道閥門,密封材料耐溫耐壓圖表,在以往油氣田地面工程設(shè)計(jì)中，使用溫度最高也就是導(dǎo)熱油，設(shè)計(jì)溫度大約200℃左右，閥門密封一般采用PTFE，VITON，PEEK等非金屬密封材料。軟密封最高使用溫度不超過260℃。在蒸汽熱采項(xiàng)目中,應(yīng)采用金屬制閥座材料, 即硬密封閥門，密封面堆焊13Cr或STL。同時(shí)閥門采用增強(qiáng)柔性石墨填料，使用溫度可達(dá)425℃，滿足輸送高壓蒸汽的要求。閥門壓力等級(jí)根據(jù)ASME16.5 標(biāo)準(zhǔn)鋼制閥門壓力-溫度等級(jí)表選用1500#等級(jí)，端面采用RTJ形式或直接焊接形式，內(nèi)漏應(yīng)滿足API598《閥門的檢查和試驗(yàn)》規(guī)定。,保溫材料選擇,工作管與支座焊接,對(duì)于注氣管線,根據(jù)資料顯示注氣管線熱損失占整個(gè)系統(tǒng)熱損失25%,在稠油熱采工程中，保證注蒸汽干度是非常重要的,應(yīng)盡量降低管線熱損失,提高管線保溫效果。保溫材料選擇硅酸鈣，厚度可按材料導(dǎo)熱系數(shù)計(jì)算或根據(jù)業(yè)主保溫規(guī)格書選取。管道支座采用保溫支座。,保溫材料,保溫材料,保溫支座與普通支座比較,,,、,熱采井口部分,考慮采油樹耐高溫的問題,針對(duì)本項(xiàng)目,井口轉(zhuǎn)置和采油樹應(yīng)滿足下表要求,除設(shè)計(jì)符合API 6A規(guī)范要求外,工作壓力應(yīng)滿足3000PSI,溫度級(jí)別應(yīng)根據(jù)溫度范圍按下表選用:,,,總 結(jié),在蒸汽鍋爐設(shè)計(jì)中，針對(duì)項(xiàng)目的特點(diǎn)，對(duì)鍋爐系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行了技術(shù)對(duì)比、優(yōu)化選擇。設(shè)計(jì)中采用自動(dòng)化程度高，運(yùn)行可靠，操作維護(hù)費(fèi)用低的設(shè)備，確保系統(tǒng)長期安全運(yùn)行。同時(shí)由于注蒸汽熱采需要高壓、過熱蒸汽，從注蒸汽鍋爐設(shè)備到管道、閥門都需有相應(yīng)的要求，并且這些因素都需要在設(shè)計(jì)予以重視。,FNE熱采站場效果圖,