油气混烧燃烧器研制实例——油田伴生气的应用

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1、第39卷第4期2008年7月锅炉技术BOILERTECHNOLOGYVol.39

2、油田生产自用油。目前•国内外尚无成熟的自动油气混合燃烧技术。探讨了一种利用油田伴生气的油、气混合燃烧技术并总结了其应用实例.通过对燃烧器头部结构设计实现了少量油井伴生气的有效利用.以控制系统作为突破口，解决了油气混烧过程中负荷调节时运行稳定性差的问题.中图分类号：TK223.23文猷标识码：B1前W目前，江苏油田部分采油井站有少量油井伴生气。采用该天然气作为生产供热的燃料则产气量不能满足生产要求，如果完全采用原油作为燃料则造成天然气的严重浪费，且原油成本较高，这样既不能满足节能的要求，又不符合环保规定。而油、气

3、混合燃烧技术能够融洽解决上述矛盾。充分使用油井伴生气给油田生产供热•供热负荷不够的部分用原油补充，从而达到节约生产自用原油的目的。在目前能源紧缺的历史背景下油、气混烧燃烧器的研发•意义就显得更加突出。2现状描述2.1油田伴生气的特点油田伴生气是伴随石油开采一起采出的石油气，主要成分是80%〜95%的甲烷，此外还有少疑的乙烷、丙烷和丁烷等气体。产量受油田区块、地层结构、油井特点等因素影响，产量和气压波动都较大，一般一个井站在5〜80Nm3/h范围内，气压波动范围为0.05〜0.5MPa。2.2油田生产供热负荷特点

4、油田井站主要供热需求包括单井站、集输站、联合站的站内油罐保温，输油管线伴热以及生活区冬季取暖，负荷一般在500kW〜2500kW范围内，主要采用油田自产原油作为燃料为生产供热。根据上述油田伴生气的特点和生产供热负荷的特点可知，单独应用这部分伴生气不能满足生产需要，直接排放或其他处理方式都有悖于节能和环保政策要求。如果合理利用这部分能源为生产供热，就可节约生产自用油，以实现节能的目的。采用原油和天然气混合燃烧的技术能够实现这样的目的。2.3国内外的燃油燃气燃烧器状况国际上各知名品牌的燃烧器有不同功率范围的燃油机型

5、、燃气机型、燃油燃气两用机型•但均没有成熟的油气混合燃烧的燃烧器机型。这主要与需要混合燃烧的应用场所比较有限和油气混合燃烧控制难度比较大有关。在国内也有少数生产油气混合燃烧的燃烧器制造商,但这些产品在实际应用中均暴露出了诸多问题，比如缺乏完备的安全保护功能、没有自动化控制、没有负荷自动调节功能或者由于结构设计缺陷、制造工艺等致使稳定性不好等。3混烧方案的确立油气混烧燃烧器需要由燃油系统、燃气系收稿B期：2007-11-12,修回日期：2008-03-09作者筒介：陈富0(1960-)，男，江苏盐城人，大学文化，

6、长期在江苏油田从事油田建设的技术和管理工作.统、供风系统、点火系统、负荷调节系统以及控制上述诸系统的电气控制系统组成。如图1所示，燃油系统由燃油加热器、油泵、回油圧力调节阀、油枪及油嘴组成。原油一般黏度高、雾化难，容易燃烧不完全形成结焦或胃黑烟。经过加热至70£〜90I降低到恩氏黏度40°E（50以下，油泵将压力提升至1.0〜2・0MPa后能够解决上述问题。采用大流量输油并回流约2/3的方式防止燃油管线冻堵，影响正常运行。燃气系统由安全阀、燃气流童调节阀、燃气通道、燃气喷嘴等组成。为了确保燃气系统工作的稳定性，

7、燃气流程中需要设置减压调压器，将进口在0.05〜0.5MPa范围内波动的伴生气减压至5±1kPa范围后输送至燃烧器。采用Fisher调压器解决大幅波动和长时间处于较低气压的问题工况稳定。调压器应设置在燃气流程中远离燃烧器的一端,并且调压器出口至燃烧器间输气管线应大于常图1燃烧器系统示意图规燃气管线设计口径。长距离大口径的管线构成一个“储气缓冲容器”能够稳定调压器出口高频小幅气压波动•从而提高整个系统的稳定性。负荷调节系统主要由控制与之相连的回油压力调节阀、燃气流量调节阀、风门描板组成。主要通过改变燃油回油压力来

8、改变油嘴喷油量和调节燃气蝶阀的开度来调节燃气量从而改变输出功率的，同时调整到与之燃烧相匹配的空气量。为了充分保证系统方案的节能性、经济性、安全性等方面的需要，我们选择设定恒定天然气量连续燃烧通过调节燃油量控制输出功率的方案。由该控制方案确立启动程序为先用天然气点火，然后切入原油燃烧，并且进入正常运行阶段后根据外部负荷需求调节燃油量。当负荷继续增大时，通过增大燃油系统回流的回流压力增大油