惰气尾气模式的投用.docx
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惰气尾气模式的投用
惰气尾气模式的投用
黄元强
中海石油（中国）有限公司秦皇岛32-6/BZ25-1作业公司
摘要
海上FPSO及中心平台大量使用以天然气为燃料的热介质锅炉系统，同时以柴油为燃料的惰气系统在海上油田也广泛应用。
QHD32-6油田对原有燃气锅炉系统和惰气系统进行简单维修改造后，成功地将锅炉尾气引入惰气系统，在保障锅炉燃烧状况稳定的情况下，惰气系统无需任何燃烧过程，仅需对尾气进行控制处理后直接得到合格的惰气。
该模式的应用既减少了柴油消耗，又减少了废气排放，有效降低环境污染，已取得较好的经济效益和社会效益。
本文介绍了QHD32-6油田锅炉尾气模式在惰气系统中的可行性研究和实际应用情况。
关键词：
惰气；尾气模式；锅炉；节能减排；QHD32-6
一、引言
目前海上油田FPSO及中心平台大量使用以天燃气为燃料的热介质锅炉系统，其燃烧后的废气多数情况下直接排放进入大气中，同时以柴油为燃料的惰气系统在海上油田广泛应用。
QHD32-6油田对原有燃气锅炉系统和惰气系统进行简单维修改造后，成功地将锅炉尾气引入惰气系统，在保证锅炉稳定运行的情况下，惰气系统无需任何燃烧过程，仅需对尾气进行控制处理后直接得到合格的惰气。
该模式的应用既减少了柴油消耗，又减少了废气排放，有效降低环境污染，已取得较好的经济效益和社会效益。
本文重点介绍了QHD32-6油田锅炉尾气模式在惰气系统中的可行性研究和实际应用情况。
二、系统说明
图1尾气源及冷却模块
图2惰气发生及控制模块
QHD32-6油田自投产以来一直采用的是柴油燃烧模式，此模式下惰气产生完全由图2模块完成，包括柴油系统、风系统、燃烧室和炉头、洗涤塔，柴油通过油泵增压进入燃烧炉和新鲜空气混合，点火发生燃烧，产生含氧合格的惰气，经洗涤冷却后充舱使用。
尾气模式的工作流程涵盖了图1和图2两个模块，大致流程是B-901A/B/C产生的合格高温尾气，经WC-831脱硫冷却后，经BL-831A/B进入惰气装置燃烧炉，再由I-831二次洗涤冷却后通过T-831充舱使用【1】，流程设备选择、报警关断参数都由PLC程序自动控制。
该模式由于设计和设备原因，自油田投产后一直未能调试成功。
三、方案可行性研究
（1）面临的问题
3台热介质锅炉的排烟问题。
其燃烧是否能够达到含氧量小于5%的要求，这需要大量的监控数据来证明，是本次项目改造的首要条件。
热介质锅炉的燃烧调节。
如监控数据证明燃烧效果不理想，含氧量偏高，则需要调节锅炉的燃烧状况。
目前锅炉燃料为燃气，调节燃气与空气的配比，优化风与气的混合导向，调节火焰燃烧的位置等操作均有很大风险，技术要求很高。
（2）锅炉尾气的高温与腐蚀性气体处理
QHD32-6燃气含硫量较低，尾气系统的文丘里冷却海水装置WC831属于旋流板塔吸收器，采用海水湿法脱硫，具有可靠性高，不易结垢堵塞的优点，脱硫效率可达70~90％【2】，应可有效避免后续管线设备的腐蚀。
另外WC831十年间没有投用，是否可用，冷却及脱硫效果是否达标都是问题。
油田组织人员对洗涤塔整体进行检查保养，调节入口海水阀门，既要防止水量过少冷却后温度不达标，也要防止海水过多导致高液位报警关断。
（3）锅炉尾气模式相关阀门检查
QHD32-6油田锅炉尾气模式的气源及冷却模块主要有四个启动控制阀门，其中三个常年关闭，在高温的锅炉排烟侵蚀下，阀体锈蚀严重，经过维修人员的解体更换备件之后，阀门工作正常，确保气源冷却模块的管线畅通，降低尾气阻力。
对于惰气发生器模块的阀门，由于燃烧模式和尾气模式的差异，惰气发生模块和控制模块的流程也存在一定差异，经过解体检查保养，确保了尾气模式的控制可靠。
四、方案实施及效益分析
经过前期的详细准备及详尽的数据分析，油田具备在线测试惰气尾气模式的条件，经过油田总监同意，维修部门正式开始测试，并将测试的各级数据进行汇总总结，最后取得了圆满的效果，具体数据分析详见附录表1、2。
2010年2月21日秦皇岛32-6油田第319船外输作业圆满结束，标志着惰气的锅炉尾气模式正式投用成功。
从第一次投用至今，该系统已经稳定运行约两年。
下面为直接节能效益的计算【3】：
T=Qy/V2
Q=V1×T
B=Q×F
T外输使用惰气系统的年度总时间（h）
Qy年度外输总量；
V2平均外输流速（m3/h）约为3500；
Q柴油模式年度消耗柴油量（m3）
V1惰气系统单位时间消耗柴油量（m3/h）约为0.6；
B年度消耗柴油费用即直接经济效益（RMBYuan）；
F柴油价格（RMBYuan/m3）
直接减排效益的计算：
M1=74.1×43/1000=3.1863
M2=M1×D
Wd=Q×M2
M1单位质量柴油完全燃烧排放的CO2质量（Kg）；
M2单位体积柴油完全燃烧排放的CO2质量（Kg）；
D柴油（10号）的比重0.84；
Wd柴油模式年度CO2排放量（T）；
Q柴油模式年度消耗柴油量（m3）
据此，2010和2011年度的直接节能减排效益计算如下：
2010年度【4】：
QHD326外输总量：
1581641.1m3，NB352外输总量：
267051.22m3，QHD331外输总量：
178786.9m3，总计2027479.2m3；
节省费用
B＝V1×Qy/V2×F＝0.6×2027479.2/3500×7000＝243.3万元
减少CO2排放
Wd＝V1×Qy/V2×M1×D＝0.6×2027479.2/3500×3.1863×0.84＝930T
2011年度
QHD326外输总量：
1704675.13m3，NB352外输总量：
246812.96m3，QHD331外输总量：
146607.18m3，总计2098095.3m3；
节省费用
节省费用
B＝V1×Qy/V2×F＝0.6×2098095.3/3500×7000＝251.8万元
减少CO2排放
Wd＝V1×Qy/V2×M1×D＝0.6×2098095.3/3500×3.1863×0.84＝963T
通过上面的数据分析及实际投用效果可知：
惰气尾气模式项目实施后，有效减少了惰气燃油系统易损备件损耗，包括燃油供给泵、燃油喷嘴、点火电极、火焰探头、含氧分析仪滤器等，平均每年节省费用约10万人民币。
同时因直接柴油消耗量的减少，船舶运输柴油的总船次也随之减少，间接节省了船舶柴油消耗费用。
五、结语
QHD32-6油田惰气系统锅炉尾气模式投用后，实践证明能有效节省柴油、减少温室气体排放量、降低船舶的运输负荷、降低维修操作费用，并保障了外输作业的安全及时进行；同时尾气模式的投用也是石油行业实践节能减排理念的具体体现，做为一个行之有效的环保控制措施，希望能够作为一项有力的借鉴，得到更广泛的应用。
我们可以看到随着祖国的不断发展，随着油田设备管理的不断改进，项目实施情况会越来越好，取得的经济及环保效应也会越来越突出，我们有理由相信QHD32-6油田会像旭日一样蒸蒸日上，取得更大的辉煌。
附录：
1
序号
项目
流程节点
流程参数
0
5min
10min
15min
20min
备注
1
BoilerC
排烟压力
-0.2
-0.3
-0.4
-0.4
-0.3
阀门开度
43.9
39.6
33.8
39.5
39.2
入口温度
190
188
188
188
187
排烟温度
221
206
201
200
201
2
文丘里冷却器
海水入口
入口压力
284
291
301
299
298
0232
尾气入口
入口温度
尾气出口
出口温度
10
18
22
25
27
0137
出口压力
3
小惰气系统
风机
主用风机
A机
A机
A机
A机
A机
入口压力
-80
-69
-72
-70
-72
X135
出口压力
2570
2501
2504
2503
2510
X143
入口含氧
4.5
3.6
3.8
4.0
3.9
X146
洗涤塔
惰气压力
2420
2350
2331
2330
2308
X355
惰气温度
6
2
2
2
1
X337
出口含氧
4.1
3.5
3.6
3.8
3.9
X339
流量差压
72
70
71
72
70
X342
海水压力
151kpA
150kpA
149KPA
150KPA
151KPA
流程关断值：
文丘里：
海水入口低压PAL-0232100Kpa；尾气出口温度TAH-013765℃；
惰气间：
风机出口低压PAL-X14340mBar;
洗涤塔出口高温TAH-X33765℃；惰气含氧高AAH-X3396%
表1小惰气测试流程参数记录表
2
序号
项目
流程节点
流程参数
0
5min
10min
15min
20min
备注
1
BoilerA
排烟压力
0.5
0.3
0.4
0.3
0.3
阀门开度
64.7
64.7
64.7
64.7
64.7
出口温度
162/189
163/191
162/189
163/190
163/191
排烟温度
232
233
232
232
233
BoilerB
排烟压力
-0.8
-0.8
-0.8
-0.8
-1.0
阀门开度
20.3
20.3
20.3
20.3
20.4
出口温度
160/189
160/190
160/189
160/190/
160/189
排烟温度
217
217
217
217
219
2
文丘里冷却器
海水入口
入口压力
295
290
293
292
293
0232
尾气入口
入口温度
尾气出口
出口温度
44
47
48
48
48
0137
出口压力
3
大惰系统
风机
主用风机
A机
A机
A机
A机
A机
入口压力
-1500
-1500
-1500
-1500
-1500
X135
出口压力
1157
1113
1003
1060
1091
X143
入口含氧
5.4
3.2
2.1
2.4
2.0
X146
洗涤塔
惰气压力
970
941
837
876
911
X355
惰气温度
2
1
1
1
1
X337
出口含氧
4.2
2.7
1.3
2.1
1.7
X339
流量差压
68
66
66
62
66
X342
海水压力
205
210
208
207
208
4
主甲板
惰气总管
惰气压力
500
525
556
592
618
文丘里：
海水入口低压PAL-0232100Kpa；尾气出口温度TAH-013765℃；
惰气间：
风机出口低压PAL-X14340mBar;
洗涤塔出口高温TAH-X33765℃；惰气含氧高AAH-X3396%
表2大惰气测试流程参数记录表
参考文献：
[1]霍生员，《theIMOregulation62》，1974版，2-3页
[2]赵杰，《秦皇岛32-6浮式生产储油船工程设施操作手册》，2001，第4页
[3]赵凤香，杨可耕，《燃气锅炉燃烧及烟气冷凝回收原理》-《区域供热》，2007年04期，第5页
[4]刘胜元，《锅炉烟气除尘脱硫工程工艺设计》-《TAIYUANSCI-TECH应用技术》，2006年11期，第6页
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