[实用新型]一种注汽锅炉干度与热效率自动监测及优化控制系统

说明书

本实用新型提供一种注汽锅炉干度与热效率自动监测及优化控制系统，其给水参数监测单元采集供水的流量、压力和温度数据，供风参数监测单元采集供风的流量、压力和温度数据，供油参数监测单元采集供油的流量、压力和温度数据，烟气参数监测单元采集炉膛管壁温度、烟气氧含量、烟气温度，锅炉蒸汽出口参数监测单元采集锅炉蒸汽出口的蒸汽流量、干度、温度、压力数据，指令收发单元将接收到的数据传输给远程控制系统，该远程控制系统根据接收到的数据，实时计算系统的热效率。本实用新型是新型的全分离的气液两相流量计，无需标定能够达到单相计量的精度，不仅适用于低流速下的分层流、波状分层流，还适用于高流速下的环状流和弹状流。

技术领域

本实用新型涉及石油工业稠油热采地面注汽工艺，具体来讲是一种涉及到注汽锅炉干度与热效率自动监测及优化控制系统。

背景技术

随着世界范围内稠油开采规模的不断扩大，注蒸汽开采稠油作为一种成熟工艺已越来越引起人们的重视，油田注汽锅炉的技术更新成为大势所趋。现在常用的油田注汽锅炉都采用直流锅炉形式，主要包括燃烧系统、辐射段、过渡段、对流段、水-水换热器和烟囱组成。

注汽锅炉是现在油田中应用最广泛的蒸汽注入设备，其将水转化为干度为75℃的湿饱和蒸汽，注入井下，对油层进行加热，以降低原油粘度，从而提高采收率。目前燃料主要包括原油、天然气、水煤浆等，因此注汽锅炉分为烧原油注汽锅炉、烧天然气注汽锅炉、烧煤注汽锅炉。其燃烧运行品质和输出蒸汽质量与热注效果密切相关。为保证设备运行的有效性、经济性和安全性，对锅炉运行的控制操作提出越来越高的要求。但在蒸汽干度和燃烧控制方面，普遍处于人工手动操作控制，生产中面对工况的变化和负荷的调整仍然严重依赖人工的操作经验，不易维持良好的燃烧效率，输出的蒸汽干度容易受到燃烧波动的影响。目前，锅炉设备配置了自动化的数据采集和操作界面，在一定程度上便利了操作运行，改善了设备运行的安全性。

目前现场注汽锅炉干度监测技术主要是焓值不变法、化学滴定法，或者电导测试法。通过蒸汽焓不变的原理去测量干度，它的局限性在于它只能在蒸汽压力在2MPa以下和蒸汽干度大于95的情况下采用。专利CN03112131.4是涉及湿蒸汽锅炉生产过程中湿蒸汽干度自动化调节控制方法。其主要特征是所用湿蒸汽的焓作为调节系统的给定值，以燃料量为被调量，实施燃料量对湿蒸汽的焓进行适时跟踪，实现湿蒸汽干度自动化调控。但是，根据油田注汽锅炉运行及工艺上的合理性要求，按照这种思路所设计的蒸汽干度单回路控制系统的控制效果往往并不理想，尤其是在管网压力、锅炉负荷(在单位时间内锅炉所产生的湿蒸汽量)波动等外界干扰下更是如此。

化学滴定法或电导测试法，其原理都是通过监测锅炉给水的离子浓度和锅炉出口蒸汽中水的离子浓度，两者相比得到锅炉出口蒸汽的干度如专利CN200920140220.9是采用与PLC连接的在线电导仪直接监测锅炉入口和出口水的电导率的方式进行监测，考虑直流锅炉结构，注汽锅炉入口的水经过锅炉内部一系列管道流道锅炉出口，必然存在一定时间差，因此此时测量的锅炉入口的水中离子的浓度和锅炉出口水离子的浓度，不能准确代表一个样。

针对提高注汽锅炉热效率方面常用的方法是在注汽锅炉烟囱内部、对流段的上方，设置水-水换热器，通将高温烟气携带的能量回收给锅炉给水，加热锅炉给水问题，降低排烟温度，提高注汽锅炉热效率的目的,如专利CN201310680879就是采用低温受热单元与水-水换热器等设备回收锅炉预热。