野外锅炉供水池改造及效果

孙厚俊（大庆油田有限责任公司井下作业分公司）

井下作业队使用的野外锅炉为燃油蒸汽锅炉，其型号为WNS0.5-0.7-YQ，使用柴油作为燃料，供水池内的水进入野外锅炉经加热后产生蒸汽。每口井施工过程中管、杆及下井工具的清洗，地面工具的清洁都要用到野外锅炉产生的蒸汽，野外锅炉及其供水池安装在可移动的板房内。冬季气温较低，由于野外锅炉供水池贴近板房墙面，供水池会出现冻堵现象，影响供水池的使用。为了解决冻堵问题，需要使用野外锅炉产生的蒸汽间歇加热供水池，柴油消耗量较大。

1 改造方案

针对供水池冻堵的问题，在供水池上设计、安装电加热装置，装置由电加热管、温度传感器、智能温控系统组成，电加热管安装在供水池底部，对供水池内的水进行加热。其基本工作原理是：通过智能温控系统设定电加热装置工作温度，电加热装置启动后，电加热管对供水池内的水进行加热，水温由温度传感器测定后以电信号方式传输至智能温控系统。当系统检测的水温达到设定的最高水温时，电加热装置自动停止工作；当水温降低，达到设定的最低水温时，电加热装置自动启动。如果水温未达到设定的温度参数，而电加热管工作温度已超过自身设定温度时，电加热装置自动切断工作电源，停止工作，保护电加热管[1-3]。野外锅炉供水池改造后电加热流程示意图见图1。

图1 野外锅炉供水池改造后电加热流程示意图

2 电加热装置特点

电加热装置利用电流的焦耳效应将电能转变成热能用以加热物体。电加热管通电后产生热能，通过辐射、对流和传导等方式传到被加热物体上。电加热管为内嵌式，对野外锅炉供水池外部结构基本无影响。智能温控系统为集成装置，体积小、操作方便；如果不改变温度，只需在首次使用前进行一次设定，后续使用只需操作“起、停”开关。电加热装置具有自动完成数据的检测与采集、参数就地显示及设定、紧急情况自动停机保护等功能，实现了使用过程中无人值守[4]。

2.1 电加热管

电加热管采用六角铜头水箱专用加热管，DN40，功率3 kW。共安装3个，加热3 min即可将供水池出口处的水温从0℃升高到25℃。

2.2 温度传感器

温度传感器采用铠装热电偶，与智能温控系统配套使用，组成过程控制系统，其测温范围宽，性能稳定，便于自动控制。温度传感器安装在供水池出口处，及时准确地测量水温[5]。

2.3 智能温控系统

智能温控系统参数调节方便，具有显示精度高、控温性能好、可靠性佳、读数清晰、体积轻巧、安装方便等优点。PID调节形式，并增加超限报警输出功能[6]。智能温控仪显示面板见图2。其上部数字表示工作参数，下部数字表示设定参数。

图2 智能温控仪显示面板

3 现场应用

3.1 应用效果

2015年11月，供水池改造完成后投入使用，经过现场使用，电加热装置加热稳定、热效率高、安全性强。冬季供水池未出现冻堵现象，可正常使用，无需使用野外锅炉产生的蒸汽间歇加热供水池，降低柴油消耗量。同时，由于进入野外锅炉的供水温度提高，经野外锅炉加热产生蒸汽的时间缩短，柴油消耗量进一步降低。电加热装置现场应用照片见图3。图中左侧为安装后的电加热管，右侧为电加热装置智能温控系统。

图3 电加热装置现场应用照片

3.2 经济效益测算

1）野外锅炉供水池改造后，无需使用野外锅炉产生的蒸汽间歇加热供水池。冬季施工时，每口井可减少蒸汽加热供水池时间14 h，与改造前对比，节约柴油17.5 kg。

2）野外锅炉供水池改造后，供水池内的水温提高。当水进入野外锅炉后，经加热产生蒸汽的时间缩短，每口井减少柴油消耗25.4 kg，但每口井需消耗电能320 kWh。

3）经过计算，供水池改造后，冬季每施工1口井共减少柴油消耗42.9 kg，增加电能消耗320 kWh。柴油的平均价格为8.25元/kg，大庆油田生产用电价格为0.66元/kWh，每口井可节约费用142.7元。

4 结论

1）电加热装置结构简单、性能稳定，利用加热管、自动控制技术的有机组合，在设定的温度下自动停止和启动，降低耗电量。

2）应用电加热装置可解决野外锅炉供水池冻堵的问题，冬季气温较低时供水池可正常使用，有效保障生产。

3）应用电加热装置可加热野外锅炉供水池，降低野外锅炉柴油消耗量，节约生产成本。同时，柴油耗量的下降不仅能减少各种废气的排放量，而且对大气环境也起到一定的保护作用。