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

1、摘要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(shù)提出了技術(shù)要求。關(guān)鍵詞關(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(wèn)題和解決方法蒸汽熱采項(xiàng)目在設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問(wèn)題和解決方法該蒸汽熱采項(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(guò)熱度，滿足井口注蒸汽的干度要求。燃料燃料：采用油田伴生氣，供氣壓力0.5MPa。水源水源：自水源井，經(jīng)水

2、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)：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0.70.9MPa?？刂疲嚎刂疲赫麄€(gè)注汽系統(tǒng)采用DCS控制，滿足業(yè)主的要求。 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(guó)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(guó)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(guò)技術(shù)比較，及現(xiàn)場(chǎng)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

3、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：注蒸汽鍋爐爐型對(duì)比注蒸汽鍋爐爐型對(duì)比直流鍋爐直流鍋爐汽包鍋爐汽包鍋爐適用于任何壓力使用壓力范圍低于直流（812Mpa小噸小噸位爐國(guó)內(nèi)外極少見(jiàn)位爐國(guó)內(nèi)外極少見(jiàn)）重量輕，金屬耗量小金屬耗量較直流多10%15%，(僅單個(gè)汽僅單個(gè)汽包直徑達(dá)包直徑達(dá)0.8mx6m，壁厚，壁厚80mm)制造、安裝及運(yùn)輸方便制造周期較長(zhǎng)，運(yùn)輸體積大水容積小水容積大，蓄熱能力較高調(diào)節(jié)反應(yīng)快，可迅速啟停調(diào)節(jié)反應(yīng)慢工業(yè)、大型電力等高參數(shù)，大容量蒸汽需求場(chǎng)合民用、工業(yè)、電力以下是兩種爐型的對(duì)比：由上表可以看出，無(wú)論是適用性、經(jīng)濟(jì)性、操作

4、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(wèn)題。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(guò)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(guò)7g/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710米高的操作平臺(tái)上，利用高度產(chǎn)生的靜壓來(lái)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(lái)說(shuō)，采用710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)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

5、給水加壓裝置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(jiǎn)單快捷，便于維護(hù)保養(yǎng)。除氧器高位布置除氧器低位布置 鍋爐給水采用兩臺(tái)（一用一備）離心泵作為給水泵，給水泵出口總管設(shè)置流量控制閥。鍋爐給水采用兩臺(tái)（一用一備）離心泵作為給水泵，給水泵出口總管設(shè)置流量控制閥。離心泵離心泵為防止為防止氣蝕和氣蝕和過(guò)熱過(guò)熱，需泵保護(hù)系統(tǒng)即最小流量控制，需泵保護(hù)系統(tǒng)即最小流量控制，主要有以下四種形式：主要有以下四種形式：* 設(shè)置手動(dòng)旁路閥設(shè)置手動(dòng)旁路閥 誤差較大，一般不常使用或不單獨(dú)使用。* 設(shè)置旁路和限流孔板設(shè)置旁路和限流孔板 準(zhǔn)確度較差， 壓差較大，易引起管線振動(dòng)和噪聲，旁路

6、流量增大了泵的能力和操作費(fèi)用。* 設(shè)置旁路自動(dòng)控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)置旁路自動(dòng)控制調(diào)節(jié)系統(tǒng) 造價(jià)昂貴，維護(hù)費(fèi)用高。旁通閥開(kāi)啟瞬間，降壓劇烈，水流湍急，導(dǎo)致旁路系統(tǒng)汽穴腐蝕。* 設(shè)置自動(dòng)再循環(huán)閥設(shè)置自動(dòng)再循環(huán)閥具有流量感知、止回，旁通控制和多級(jí)降壓四種功能，簡(jiǎn)化旁通回流系統(tǒng)，主路止回閥，開(kāi)啟與旁通由機(jī)械聯(lián)動(dòng)，隨時(shí)可保證泵需要的回流量，對(duì)泵可提供即時(shí)保護(hù)。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(jiǎn)單，旁通多級(jí)減壓，減少了突然降壓帶來(lái)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

7、質(zhì)產(chǎn)生的噪聲，防止氣蝕和閃蒸對(duì)閥門元件的破壞。由于鍋爐及燃燒系統(tǒng)均由廠家提供，在采購(gòu)技術(shù)書(shū)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、燃?xì)庹{(diào)壓、計(jì)量、安全閥、吹掃、發(fā)散及安全閥、吹掃、發(fā)散及燃?xì)鈾z漏等燃?xì)鈾z漏等裝置裝置。燃燒器應(yīng)具有燃?xì)忾y組的檢漏

8、、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(guò)程全部自動(dòng)控制的功能。中石化江漢石油工程設(shè)計(jì)有限公司中石化江漢石油工程設(shè)計(jì)有限公司 在設(shè)計(jì)過(guò)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(shū)和采購(gòu)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3050萬(wàn)左右，這個(gè)也是我們?cè)谧鰢?guó)外項(xiàng)目中需要注意的問(wèn)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。ASMEASME鋼印鋼印密封材料耐溫耐壓圖表密封材

9、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(guò)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)閥門壓力等級(jí)根據(jù)ASME16.5 ASME16.5 標(biāo)準(zhǔn)鋼制標(biāo)準(zhǔn)鋼制閥門壓力閥門壓力- -溫度等級(jí)表選用溫度等級(jí)表選用1500#1500#等級(jí)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。 管道

10、直接與鋼結(jié)構(gòu)接觸產(chǎn)生熱橋問(wèn)題，熱損失較大，易引起人員燙傷，干度（蒸汽含水量）不能保證。保溫管托，底部采用PTFE摩擦副，保證管道系統(tǒng)的安全性，無(wú)熱橋問(wèn)題，保溫效果好。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(shū)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保溫支座與普通支座比較 、 溫度類別適用溫度范圍溫度類別適用溫度范圍K-5082U-18121L-4682V2121P-2982X-18176（熱采）R449Y-18343 （熱采）S-1866Z Z-18-18380 380 （熱采）（熱采）T-1882考慮采油樹(shù)耐高溫的問(wèn)題,針對(duì)本項(xiàng)目,井口轉(zhuǎn)置和采油樹(shù)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:現(xiàn)有的采油樹(shù)作為注蒸汽井應(yīng)考慮得問(wèn)題：現(xiàn)有的采油樹(shù)作為注蒸汽井應(yīng)考慮得問(wèn)題：耐壓：耐壓：不成問(wèn)題,工作壓力一般為2135Mpa,耐溫：耐溫：一般不超過(guò)120, 蒸汽溫度325。對(duì)業(yè)主的建議對(duì)業(yè)主的建議：考慮耐高溫問(wèn)題，井口轉(zhuǎn)置和采油樹(shù)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