[發(fā)明專利]注汽鍋爐干度與熱效率自動監(jiān)測及優(yōu)化控制系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710632149.5
• 申請日: 2017-07-28
• 公開（公告）號: CN109307257A
• 公開（公告）日: 2019-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉明;欒智勇;蓋平原;謝志勤;趙曉;趙曉紅;姜澤菊;王超;李友平;戴宇婷
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司石油工程技術(shù)研究院
• 主分類號: F22B35/00
• 分類號: F22B35/00
• 代理公司: 濟(jì)南日新專利代理事務(wù)所 37224
• 代理人: 崔曉艷

本發(fā)明提供一種注汽鍋爐干度與熱效率自動監(jiān)測及優(yōu)化控制系統(tǒng)，其給水參數(shù)監(jiān)測單元采集供水的流量、壓力和溫度數(shù)據(jù)，供風(fēng)參數(shù)監(jiān)測單元采集供風(fēng)的流量、壓力和溫度數(shù)據(jù)，供油參數(shù)監(jiān)測單元采集供油的流量、壓力和溫度數(shù)據(jù)，煙氣參數(shù)監(jiān)測單元采集爐膛管壁溫度、煙氣氧含量、煙氣溫度，鍋爐蒸汽出口參數(shù)監(jiān)測單元采集鍋爐蒸汽出口的蒸汽流量、干度、溫度、壓力數(shù)據(jù)，指令收發(fā)單元將接收到的數(shù)據(jù)傳輸給遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，該遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)，實時計算系統(tǒng)的熱效率。本發(fā)明是新型的全分離的氣液兩相流量計，無需標(biāo)定能夠達(dá)到單相計量的精度，不僅適用于低流速下的分層流、波狀分層流，還適用于高流速下的環(huán)狀流和彈狀流。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石油工業(yè)稠油熱采地面注汽工藝，具體來講是一種涉及到注汽鍋爐干度 與熱效率自動監(jiān)測及優(yōu)化控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著世界范圍內(nèi)稠油開采規(guī)模的不斷擴(kuò)大，注蒸汽開采稠油作為一種成熟工藝已越 來越引起人們的重視，油田注汽鍋爐的技術(shù)更新成為大勢所趨?，F(xiàn)在常用的油田注汽鍋爐都采用直流鍋爐形式，主要包括燃燒系統(tǒng)、輻射段、過渡段、對流段、水-水換熱器和 煙囪組成。

注汽鍋爐是現(xiàn)在油田中應(yīng)用最廣泛的蒸汽注入設(shè)備，其將水轉(zhuǎn)化為干度為75℃的濕 飽和蒸汽，注入井下，對油層進(jìn)行加熱，以降低原油粘度，從而提高采收率。目前燃料 主要包括原油、天然氣、水煤漿等，因此注汽鍋爐分為燒原油注汽鍋爐、燒天然氣注汽 鍋爐、燒煤注汽鍋爐。其燃燒運行品質(zhì)和輸出蒸汽質(zhì)量與熱注效果密切相關(guān)。為保證設(shè) 備運行的有效性、經(jīng)濟(jì)性和安全性，對鍋爐運行的控制操作提出越來越高的要求。但在 蒸汽干度和燃燒控制方面，普遍處于人工手動操作控制，生產(chǎn)中面對工況的變化和負(fù)荷 的調(diào)整仍然嚴(yán)重依賴人工的操作經(jīng)驗，不易維持良好的燃燒效率，輸出的蒸汽干度容易 受到燃燒波動的影響。目前，鍋爐設(shè)備配置了自動化的數(shù)據(jù)采集和操作界面，在一定程 度上便利了操作運行，改善了設(shè)備運行的安全性。

目前現(xiàn)場注汽鍋爐干度監(jiān)測技術(shù)主要是焓值不變法、化學(xué)滴定法，或者電導(dǎo)測試法。 通過蒸汽焓不變的原理去測量干度，它的局限性在于它只能在蒸汽壓力在2MPa以下和蒸 汽干度大于95的情況下采用。專利CN03112131.4是涉及濕蒸汽鍋爐生產(chǎn)過程中濕蒸汽干 度自動化調(diào)節(jié)控制方法。其主要特征是所用濕蒸汽的焓作為調(diào)節(jié)系統(tǒng)的給定值，以燃料量為被調(diào)量，實施燃料量對濕蒸汽的焓進(jìn)行適時跟蹤，實現(xiàn)濕蒸汽干度自動化調(diào)控。但 是，根據(jù)油田注汽鍋爐運行及工藝上的合理性要求，按照這種思路所設(shè)計的蒸汽干度單 回路控制系統(tǒng)的控制效果往往并不理想，尤其是在管網(wǎng)壓力、鍋爐負(fù)荷(在單位時間內(nèi)鍋 爐所產(chǎn)生的濕蒸汽量)波動等外界干擾下更是如此。

化學(xué)滴定法或電導(dǎo)測試法，其原理都是通過監(jiān)測鍋爐給水的離子濃度和鍋爐出口蒸 汽中水的離子濃度，兩者相比得到鍋爐出口蒸汽的干度如專利CN200920140220.9是采用與PLC連接的在線電導(dǎo)儀直接監(jiān)測鍋爐入口和出口水的電導(dǎo)率的方式進(jìn)行監(jiān)測，考慮直流鍋爐結(jié)構(gòu)，注汽鍋爐入口的水經(jīng)過鍋爐內(nèi)部一系列管道流道 鍋爐出口，必然存在一定時間差，因此此時測量的鍋爐入口的水中離子的濃度和鍋爐出 口水離子的濃度，不能準(zhǔn)確代表一個樣。

針對提高注汽鍋爐熱效率方面常用的方法是在注汽鍋爐煙囪內(nèi)部、對流段的上方， 設(shè)置水-水換熱器，通將高溫?zé)煔鈹y帶的能量回收給鍋爐給水，加熱鍋爐給水問題，降低 排煙溫度，提高注汽鍋爐熱效率的目的,如專利CN201310680879就是采用低溫受熱單元與 水-水換熱器等設(shè)備回收鍋爐預(yù)熱。