Утилизация тепла дымовых газов промысловых прямоточных парогенераторов

 

При паротепловом воздействии на пласт используются преимущественно прямоточные промысловые парогенераторы высокого давления (6, 12, 16 МПа) [117].

Из парогенератора в атмосферу выбрасываются дымовые газы, имеющие температуру 320 – 366 ^оС (УПГ) и 204 ^оС (Стразерс). Количество дымовых газов, выбрасываемых парогенератором УПГ-50/60, составляет 64000 кг/ч, Стразерсом – около 76000 кг/ч.

Если учесть, что на одном месторождении, например, одновременно могут работать 15 парогенераторов УПГ-50/60, вырабатывающих порядка 1000 т/ч дымовых газов, или на крупном месторождении – до 45 парогенераторов, выбрасывающих порядка 3000 т/ч, то станет понятно, что это кроме огромных потерь тепла приведет к значительному загрязнению окружающей среды (тепловому и углекислотному).

При использовании в парогенераторах в качестве топлива природного газа в атмосферу выбрасываются относительно чистые дымовые газы примерным объемным содержанием СО₂ – 15; N₂ – 70; О₂ – 2,2; Н₂О – 12,8 %, что создает возможность утилизации их тепла сравнительно простыми средствами. При использовании в качестве топлива нефти или мазута такие возможности отсутствуют ввиду наличия в дымовых газах значительного количества SО₂.

При выборе схемы утилизации тепла и типа утилизаторов следует учитывать следующее. Использование поверхностных экономайзеров для нагрева питательной воды усложняет работу парогенерирующей установки и не создает существенных эффектов, так как для предотвращения низкотемпературной коррозии поверхностного экономайзера необходим предварительный нагрев редуцированным паром воды выше точки росы дымовых газов. Снижать температуру дымовых газов ниже 120 ^оС с помощью поверхностных экономайзеров экономически нецелесообразно и к тому же затруднительно из-за резкого увеличения их металлоемкости, размеров и стоимости. В результате, входящие в состав продуктов сгорания водяные пары уходят в дымовую трубу, и скрытое тепло, затрачиваемое на их образование, не используется.

Для утилизации тепла продуктов сгорания природного газа могут быть применены контактные теплообменники, в которых газы непосредственно соприкасаются с нагреваемой водой. Такие теплообменники при вполне приемлемых габаритах, умеренном расходе металла обеспечивают весьма глубокое (до 40 ^оС) охлаждение дымовых газов и конденсацию 70 – 80 % водяных паров, содержащихся в газах. Но в таких теплообменниках воду можно нагреть только до температуры мокрого термометра, составляющей при атмосферном давлении 55 – 65^оС. Поэтому для промысловых прямоточных парогенераторов принята схема контактно-поверхностного экономайзера, лишенная недостатков указанных выше теплообменников. В соответствии с этой схемой питательная вода вначале нагревается до температуры, близкой температуре мокрого термометра, контактируя с охлажденными в поверхностном теплообменнике газами, а затем поступает в поверхностный теплообменник, где нагревается до температуры, близкой температуре деаэрации. Таким образом, нагрев питательной воды осуществляется за счет бросового тепла дымовых газов.

Экспериментальный образец контактно-поверхностного экономайзера для УПГГ-9/120 был разработан в «РосНИПИТермнефти» (табл. 4.4.,4.5).

 

Таблица 4.4.

Техническая характеристика контактного теплообменника:

 

Рабочее давление внутри аппарата, МПа	0,1
Теплопроизводительность, ГДж/ч:
Номинальная
Максимальная
Количество нагнетаемой воды, т/ч
Температура воды, ^оС:
на входе	5 – 15
на выходе	57 – 63
Пропускная способность по газам, т/ч
Температура газов, ^оС:
на входе	140 – 160
на выходе	30 – 50
Аэродинамическое сопротивление при нормальной нагрузке, Па	600 – 750
Габариты, мм:
Длина
Ширина
высота

 

Таблица 4.5.

Техническая характеристика поверхностного (плавниково-ребристого) теплообменника:

 

Поверхность нагрева, м^2	53,3
Теплопроизводительность, ГДж/ч
Пропускная производительность по газам, т/ч
Температура газов, ^оС:
на входе	320 – 360
на выходе	140 - 160
Количество нагреваемой воды, т/ч
Температура воды, ^оС:
на входе	57 – 63
нагретой	110 - 114
Аэродинамическое сопротивление, Па	790 - 810
Габариты, мм:
длина
ширина
высота

 

Использование контактно-поверхностного экономайзера наряду с защитой окружающей среды по предварительным расчетам позволяет:

- увеличить на 12 – 15 % отпуск пара на скважины за счет уменьшения расхода пара на собственные нужды;

- повысить коэффициент использования топлива на 15 – 20 % за счет утилизации тепла дымовых газов;

- утилизировать основную часть влаги из дымовых газов, составляющую 5 – 8 % потребности в питательной воде.