摘要介紹了蒸汽熱采鍋爐系統的設計及應注意的事項，其中包括注汽鍋爐，除氧器的選型，鍋爐給水系統的設計。同時，對高溫高壓蒸汽用管道、閥門、保溫及注汽采油樹提出了技術要求。關鍵詞:注蒸汽鍋爐高溫高壓管閥選用蒸汽熱采項目在設計中出現的問題和解決方法項目概述鍋爐形式選擇除氧器的選用設計鍋爐給水系統鍋爐燃燒系統閥門與保溫鍋爐及壓力容器鋼印熱采井口部分該蒸汽熱采項目是蘇丹第一個熱采項目,系統規模為32t/h，設計壓力12MPa,設計溫度為325℃。采用汽包鍋爐，自然循環，全膜式壁，正壓燃燒的燃氣鍋爐，操作壓力為8MPa，操作溫度為305℃，保證一定的過熱度，滿足井口注蒸汽的干度要求。燃料：采用油田伴生氣，供氣壓力0.5MPa。水源：自水源井，經水處理系統處理后,再經緩沖罐和兩臺多級離心式鍋爐給水泵供給鍋爐。水質指標滿足ASME汽包鍋爐水質要求。儀表風系統：站內設置一套儀表風系統，供氣壓力0.7~0.9MPa。控制：整個注汽系統采用DCS控制，滿足業主的要求。

鍋爐爐型選擇應根據工程的實際情況選擇。對于蒸汽系統鍋爐，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，國內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）。本項目由國外設計院做基本設計，我公司做詳細設計。在爐型選擇上，我們經過技術比較，及現場考察，提出了采用注蒸汽直流鍋爐代替基本設計所選用的汽包形式鍋爐，并向業主提出技術澄清，但由于多方面原因，業主依然堅持采用基本設計所采用的汽包鍋爐。兩種爐型的結構圖：注蒸汽鍋爐爐型對比直流鍋爐汽包鍋爐適用于任何壓力使用壓力范圍低于直流（8~12Mpa小噸位爐國內外極少見）重量輕，金屬耗量小金屬耗量較直流多10%~15%，(僅單個汽包直徑達0.8mx6m，壁厚80mm)制造、安裝及運輸方便制造周期較長，運輸體積大水容積小水容積大，蓄熱能力較高調節反應快，可迅速啟停調節反應慢工業、大型電力等高參數，大容量蒸汽需求場合民用、工業、電力以下是兩種爐型的對比：由上表可以看出，無論是適用性、經濟性、操作運行及維護方面，直流鍋爐均比汽包鍋爐更適合本次蒸汽熱采項目。因此，在以后的同類項目中，爐型選擇是著重注意的問題。根據ASME標準：12MPa壓力下汽包爐給水氧含量應不超過7ug/L。在本項目基本設計中，采用熱力除氧器，可確保給水中氧含量不超過7μg/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，除氧器需要高位設置，一般設置在7~10米高的操作平臺上，利用高度產生的靜壓來改善給水泵入口的汽蝕性能。對于一個尺寸約6.0mx5.0mx5.5m的撬裝設備來說，采用7~10米高的鋼平臺造價高昂，操作、維護也較麻煩。優化設計：詳細設計采用低位熱力除氧器，布置在0米層，采用消除汽蝕裝置與給水加壓裝置，保證鍋爐給水泵不發生汽蝕，大大降低了土建造價，安裝簡單快捷，便于維護保養。除氧器高位布置除氧器低位布置鍋爐給水采用兩臺（一用一備）離心泵作為給水泵，給水泵出口總管設置流量控制閥。離心泵為防止氣蝕和過熱，需泵保護系統即最小流量控制，主要有以下四種形式：*設置手動旁路閥

誤差較大，一般不常使用或不單獨使用。*設置旁路和限流孔板

準確度較差，

壓差較大，易引起管線振動和噪聲，旁路流量增大了泵的能力和操作費用。*設置旁路自動控制調節系統

造價昂貴，維護費用高。旁通閥開啟瞬間，降壓劇烈，水流湍急，導致旁路系統汽穴腐蝕。*設置自動再循環閥具有流量感知、止回，旁通控制和多級降壓四種功能，簡化旁通回流系統，主路止回閥，開啟與旁通由機械聯動，，隨時可保證泵需要的回流量，對泵可提供即時保護。圖-1設置旁路自動控制調節系統圖-2帶有自動再循環閥的給水系統圖

本項目采用帶自動再循環閥的給水系統：系統簡單，旁通多級減壓，減少了突然降壓帶來的汽蝕，整個系統安裝維護費用低。在閥的選型中應注意，對于高壓給水,應選擇高壓型多級減壓式旁路，可消除高速流動介質產生的噪聲，防止氣蝕和閃蒸對閥門元件的破壞。由于鍋爐及燃燒系統均由廠家提供，在采購技術書中一定要明確供貨范圍及相關的技術要求，同時也要滿足業主的相關要求。鍋爐為撬裝結構，附全自動燃燒器，根據業主要求燃燒器采用進口全自動燃燒器，并能實現遠程控制。燃燒器采用比例調節，調節比應大于6:1，并且能滿足鍋爐110%負荷要求。燃燒器應能適應業主提供的燃料氣的組分要求。燃燒器應為低氮型，氮氧化物排放濃度不高于200mg/Nm3。燃燒器入口燃氣壓力0.5Mpa，鍋爐供貨范圍應包括燃氣調壓、計量、安全閥、吹掃、發散及燃氣檢漏等裝置。燃燒器應具有燃氣閥組的檢漏、點火、熄火保護、燃氣壓力保護、風壓保護、負荷調節等過程全部自動控制的功能。中石化江漢石油工程設計有限公司在設計過程中，基本設計中對鍋爐設備是否帶“S”鋼印，即蒸汽動力鍋爐ASME認證，并未做具體要求，在技術規格書和采購文件中也未提及，在定標前，我們就鍋爐是否帶“S”鋼印及時與監理、業主溝通，并最終根據業主的要求加蓋“S”鋼印，壓力容器均需蓋“U”鋼印。經了解，對于本項目鍋爐設備是否帶鋼印，價格相差大約在30~50萬左右，這個也是我們在做國外項目中需要注意的問題，應在項目的投標階段加以明確，以免造成較大的經濟損失。ASME鋼印密封材料耐溫耐壓圖表在以往油氣田地面工程設計中，使用溫度最高也就是導熱油，設計溫度大約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260℃。

在蒸汽熱采項目中,應采用金屬制閥座材料,即硬密封閥門，密封面堆焊13Cr或STL。同時閥門采用增強柔性石墨填料，使用溫度可達425℃，滿足輸送高壓蒸汽的要求。

閥門壓力等級根據ASME16.5標準鋼制閥門壓力-溫度等級表選用1500#等級，端面采用RTJ形式或直接焊接形式，內漏應滿足API598《閥門的檢查和試驗》規定。普通支座保溫支座管道直接與鋼結構接觸產生熱橋問題，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，保證管道系統的安全性，無熱橋問題，保溫效果好。工作管與支座焊接

對于注氣管線,根據資料顯示注氣管線熱損失占整個系統熱損失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，厚度可按材料導熱系數計算或根據業主保溫規格書選取。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

、溫度類別適用溫度范圍℃溫度類別適用溫度范圍℃K-50～82U-18～121L-46～82V2～121P-29～82X-18～176（熱采）R4～49Y-18～343（熱采）S-18～66Z-18～380（熱采）T-18～82考慮采油樹耐高溫的問題,針對本項目,井口轉置和采油樹應滿足下表要求,除設計符合API6A規范要求外,工作壓力應滿足3000PSI,溫度級別應根據溫度范圍按下表選用:現有的采油樹作為注蒸汽井應考慮得問題：耐壓：不成問題,工作壓力一般為21~35Mpa,耐溫：一般不超過120℃,蒸汽溫度325℃。對業主的建議：考慮耐高溫問題，井口轉置和采油樹應滿足下表要求,除設計符合API6A規范要求外,工作壓力應滿足3