提高锅炉热能利用率
小组名称：生产QC 小组 发 布 人：
单 位：第一采油厂王窑集输大队
提高锅炉热能利用率
前 言
我国能源供应紧张, 明显的束缚了国民经济发展和人民生活水平提高的速度, 根据我国国情所确定的能源总方针是开发和节约并重, 近期把节能放在优先地位。我国目前每单位能耗所创造的国民经济收入比工业发达国家低得多, 因而如何提高能源利用率是各行各业面临的共同问题。石油行业同样也面临着如何提高能源利用率的问题。本文主要就如何提高坪桥集中处理站锅炉热能利用率的问题展开讨论。
一、小组概况
图1：QC 小组概况
二、选题理由
1、如何提高能源利用率是各行各业面临的共同问题； 2、坪桥集输队热能利用率一直很低，站内节能降耗的要求； 3、锅炉为坪桥集输队冬季运行的重要保障，锅炉提供的热能占坪桥站冬季热能利用的80%以上。
三、现状调查
坪桥集输队锅炉岗建于1994年9月，三台锅炉1994自投产以来一直使用至今，型号为：WNS4-0.98-QT ，为卧式内燃锅炉，额定蒸发量为4吨，额定压力为0.98Mpa ，燃料为天然气。根据坪桥集中处理站生产运行实际，每年5-9月份锅炉停运，10-12月份一台锅炉即可满足生产需要，1-4月份点两台锅炉。供热介质为0.2-0.3Mpa 蒸汽热介质。
三台锅炉主要负责站内生产供热、各岗值班室和泵房供暖及生活区供暖，相关数据如下： 1、站内房间供热面积：约2426m 。
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2、生活区供热依靠站内两具卷板式换热器进行换热，换热器参数如下：
型号：LL120, 换热面积：20 m，设计压力：2.0MPa 试验压力：0.8Mpa ，介质：蒸汽、循环热水，设计温度：250℃。生活区主要有住宅楼3栋，办公楼１栋，食堂1座，另有消防队两层楼一栋，料库平房10间。 3、站内加热生产设施主要有：
10000m 净化罐两具，3000 m沉降罐两具，1000 m净化罐三具，200m 净化罐四具，浮头式换热器一具（型号：03-32, 设计压力：6.28Mpa ，换热面积：85.5 m，介质：蒸汽、原油）, 站内管线伴热若干。
4、站内生产相关运行参数如下： 罐温 35℃； 外输温度 55℃； 最冷月平均温度 -10℃； 最冷月平均风速 2.3m/s； 最大冻土深度 79cm。
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四、设定目标
根据调查现状，结合目前实际，确定本次活动的目标：针对影响锅炉热能利用率各项因素，在现场采取各种措施，如控制锅炉使用台数、控制合理的排烟温度、控制合理的蒸汽压力、控制排污时间、改变供热方式、实现热能二次利用、降低外界损耗等，
从而实现节能降耗的目的，提高锅炉热能利用率。坪桥站2008年锅炉热能利用率为70%，经现场调查及小组内部讨论，将目标值定为75%。
图2：活动目标图
五、原因分析
针对锅炉热能利用率不高的问题，我们QC 小组成员召开会议，充分发扬民主，应用“头脑风暴法”对此问题各抒已见，集思广义，进行了广泛的分析讨论，并绘制因果图：
图3：因果分析图
六、确定主要原因
首先排除不可抗拒因素：燃气压力不均、空燃比不合理、锅炉年限较高、炉胆结垢较厚、烟管个别有损坏、操作压力低、炉体散热量大、系统设计存在缺陷。对剩余末端因素进行逐一确认。
确认一：天然气含硫高
通过与南25#站联系沟通，了解到坪桥站天然气来气的含硫量在10-18 mg/m，属于合理范围。
结论一：天燃气含硫高不是主要原因。 确认二：操作者经验不足
通过对锅炉岗在岗10名人员全面调查，发现在岗年限都在5年以上，操作者能够顺利解决各种常见故障, 经验丰富。
结论二：操作者经验不足不是主要原因。 确认三：操作人员资历不够
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坪桥站锅炉岗共有员工10人，经查实：10人均具有锅炉操作的三证，均受过良好的培训，其中：高级工一人，技师一人，中级工8人。
结论三：操作人员资历不够不是主要原因。 确认四：燃烧器老化
三台锅炉的燃烧器均为2000年前更换，设备低端，不能自动调整空气供应量，经常由于空燃比不合理造成排烟温度过高、自动停炉等问题。
（1）、 燃气锅炉在燃烧良好的情况下, 气体不完全燃烧热损失较小。根据燃烧器厂家提供的数据, 燃烧器的燃烧效率一般为99. 0% ～99. 5% ,即气体不完全燃烧热损失率为1. 0% ～0. 5%。但在燃烧不良的情况下, 气体不完全燃烧热损失率很高。 （2）、排烟热损失是燃气锅炉最主要的热损失, 它取决于排烟温度与空气系数。通常, 燃气锅炉的排烟温度较高, 燃气热水锅炉排烟温度一般为150～180℃, 燃气蒸汽锅炉排烟温度一般为200～250 ℃。排烟温度偏高, 导致锅炉的热效率降低。以陕甘宁天然气为例, 通过计算, 得出不同空气系数和排烟温度下的排烟热损失率(见表3) 。排烟热损失随排烟温度的升高和空气系数的增大而增大。
表3：不同排烟温度和空气系数下的排烟热损失率
结论四：燃烧器老化为主要原因。 确认五：无热能再利用系统
蒸汽锅炉回水利用节约了成本、降低了能量消耗、减少蒸汽浪费，明显提高锅炉热能利用率。坪桥站供暖回水白白流入污水井，热能没能得以再利用。
结论五：无热能再利用系统为主要原因。 确认六：操作规程不科学
岗位上备有标准作业程序，这些操作规范都是由王窑大队专业培训组根据坪桥队实际情况精心编写出来的，非常有针对性，前期坪桥队也就此作业程序进行了深入培训。
结论六：操作规程不科学不是主要原因。 确认七：外界温度的影响
冬季温度变化大，如能根据天气温度的变化调节供暖，达到“精确供热”， 按照用户对热量的需求合理供给热量，在保证室
温的条件下达到最大限度的节能，也能明显地提高锅炉热能利用率。
结论七：外界温度的影响为主要原因。 确认八：供暖方式的影响
局部供暖方式可由蒸汽供暖调整为热水供暖；部分换热器可由原来的蒸汽对油加热改为油对油加热。热水供暖方式有以下稳定优点：
（1）、热水供暖可以节约大量燃料20 %～40 %。因为它没有凝结水和二次蒸发损失。其次, 热水供暖管道散热损失小。蒸汽供暖管道漏汽损失较大。最后, 热水供暖可根据室外环境温度的变化, 灵活地对热水进行质量调节, 达到既节约燃料又保证供热质量的要求。
（2）、热水供暖热半径大, 可达几十公里, 而蒸汽供暖受管道阻力损失限制, 一般仅为2～3 公里。
（3）、高温水供暖适合于区域性供热事业的发展。而采用区域性集中供热不仅可以节约大量燃料, 又可减少锅炉对大气环境的污染。
结论八：供暖方式的影响为主要原因。
七、制定对策
我们小组经过多方论证，针对已确定的四个要因，制定出相应的对策和措施。
表4： 对策措施表
八、对策实施
对策一:
针对燃烧器老化，空燃比不合理，从而造成排烟温度偏高的问题，引进新型全自动燃烧器，该燃烧器可根据燃气量自动调节供风量使燃料更充分，排烟温度偏高的问题也随之得以解决。
对策二:
针对供热系统运行中大量高温蒸汽回水排入污水井内，大量的热能白白浪费掉，同时每天浪费60m 左右软化水。结合原设计方案及运行中高温回水排入软化水罐造成罐内水温过高，锅炉上水泵发生气蚀的生产实际，于2009年夏天做出了以下改造：部分回水排入软化水灌，部分排入生水罐，部分直接排入污水井内用于站内污水井、污油井连通管线防冻堵，具体工艺见下图。
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图4：回水利用改造图
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对策三:
(1)、根据天气变化与生活区服务队联系，按照住户对热量的需求合理供给热量，在保证室温的条件下达到最大限度的节能。避免了以往“室外冬天，室内夏天”的过量供热的场面，提高了热能利用率。
(2)与东营站联系，在保证净化油正常输送的情况下，尽量降低原油外输温度。
外输温度每减少10℃，减少热量为：
Q =CG△t=0.75×500×1000×365×10=13.7×10kcal/a。 对策四:
(1)站内原来室内供热为蒸汽供热，09年夏天自行进行改造，将蒸汽供热改为热水供热，减少了二次蒸发损失和供暖管道散热损失。
（2）根据坪桥集输站多年的运行经验及坪桥—东营原油外输管线的温降计算结果，坪桥外输首站在4月、5月、10月、11月四个月份中外输油温控制在45℃左右即可满足长输管线输油要求。因此，净化油外输加热工艺流程在这四个月运行过程中可由原来的利用锅炉蒸汽加热调整为由加热炉来油进行加热。调整后工艺流程见下图。
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图5：回水利用改造图
九、效果检查
1. 活动后, 锅炉的排烟温度由 250℃降到 210℃, 降低了40℃。
2、活动后，站内蒸汽回水得以二次利用。
3、活动后，生活区供暖及外输油温控制更趋于合理。 4、通过供热方式的改变，减少了蒸汽消耗。
5、坪桥站的锅炉热能利用率由原来的70%提高到了75%。
十、措施巩固
为了进一步巩固QC 小组所取得的成绩，我们制定了以下措施：
1、保持已经取得效果的基础上，继续就如何提高坪桥站热能利用展开思考讨论；
2、继续运用QC 方法对该工艺技术进行改进和完善，提高该工艺
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技术的可靠性，为下一步继续开展此类工艺技术研究提供可靠的方法；
3、继续坚持质量管理教育，提高QC 小组的活动水平。
十一、总结及下一步打算
我们小组经过PDCA 循环，收到了显著的效果，达到了预期的目标，设计人员开阔了设计思路，在不断的发现问题解决问题的过程中，我们的业务水平得到了提高。通过本次活动，也提高了大家的质量意识和协作精神。
但是坪桥站锅炉热能利用率低的问题一直是困扰我们工作与生产的难题，数据采集工作不好开展，需要专门的人员进行专业性的录取，我们QC 小组成员将继续努力，攻克难题，使我们对策能更好地服务于生产。
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提高锅炉热能利用率
小组名称：生产QC 小组 发 布 人：
单 位：第一采油厂王窑集输大队
提高锅炉热能利用率
前 言
我国能源供应紧张, 明显的束缚了国民经济发展和人民生活水平提高的速度, 根据我国国情所确定的能源总方针是开发和节约并重, 近期把节能放在优先地位。我国目前每单位能耗所创造的国民经济收入比工业发达国家低得多, 因而如何提高能源利用率是各行各业面临的共同问题。石油行业同样也面临着如何提高能源利用率的问题。本文主要就如何提高坪桥集中处理站锅炉热能利用率的问题展开讨论。
一、小组概况
图1：QC 小组概况
二、选题理由
1、如何提高能源利用率是各行各业面临的共同问题； 2、坪桥集输队热能利用率一直很低，站内节能降耗的要求； 3、锅炉为坪桥集输队冬季运行的重要保障，锅炉提供的热能占坪桥站冬季热能利用的80%以上。
三、现状调查
坪桥集输队锅炉岗建于1994年9月，三台锅炉1994自投产以来一直使用至今，型号为：WNS4-0.98-QT ，为卧式内燃锅炉，额定蒸发量为4吨，额定压力为0.98Mpa ，燃料为天然气。根据坪桥集中处理站生产运行实际，每年5-9月份锅炉停运，10-12月份一台锅炉即可满足生产需要，1-4月份点两台锅炉。供热介质为0.2-0.3Mpa 蒸汽热介质。
三台锅炉主要负责站内生产供热、各岗值班室和泵房供暖及生活区供暖，相关数据如下： 1、站内房间供热面积：约2426m 。
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2、生活区供热依靠站内两具卷板式换热器进行换热，换热器参数如下：
型号：LL120, 换热面积：20 m，设计压力：2.0MPa 试验压力：0.8Mpa ，介质：蒸汽、循环热水，设计温度：250℃。生活区主要有住宅楼3栋，办公楼１栋，食堂1座，另有消防队两层楼一栋，料库平房10间。 3、站内加热生产设施主要有：
10000m 净化罐两具，3000 m沉降罐两具，1000 m净化罐三具，200m 净化罐四具，浮头式换热器一具（型号：03-32, 设计压力：6.28Mpa ，换热面积：85.5 m，介质：蒸汽、原油）, 站内管线伴热若干。
4、站内生产相关运行参数如下： 罐温 35℃； 外输温度 55℃； 最冷月平均温度 -10℃； 最冷月平均风速 2.3m/s； 最大冻土深度 79cm。
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四、设定目标
根据调查现状，结合目前实际，确定本次活动的目标：针对影响锅炉热能利用率各项因素，在现场采取各种措施，如控制锅炉使用台数、控制合理的排烟温度、控制合理的蒸汽压力、控制排污时间、改变供热方式、实现热能二次利用、降低外界损耗等，
从而实现节能降耗的目的，提高锅炉热能利用率。坪桥站2008年锅炉热能利用率为70%，经现场调查及小组内部讨论，将目标值定为75%。
图2：活动目标图
五、原因分析
针对锅炉热能利用率不高的问题，我们QC 小组成员召开会议，充分发扬民主，应用“头脑风暴法”对此问题各抒已见，集思广义，进行了广泛的分析讨论，并绘制因果图：
图3：因果分析图
六、确定主要原因
首先排除不可抗拒因素：燃气压力不均、空燃比不合理、锅炉年限较高、炉胆结垢较厚、烟管个别有损坏、操作压力低、炉体散热量大、系统设计存在缺陷。对剩余末端因素进行逐一确认。
确认一：天然气含硫高
通过与南25#站联系沟通，了解到坪桥站天然气来气的含硫量在10-18 mg/m，属于合理范围。
结论一：天燃气含硫高不是主要原因。 确认二：操作者经验不足
通过对锅炉岗在岗10名人员全面调查，发现在岗年限都在5年以上，操作者能够顺利解决各种常见故障, 经验丰富。
结论二：操作者经验不足不是主要原因。 确认三：操作人员资历不够
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坪桥站锅炉岗共有员工10人，经查实：10人均具有锅炉操作的三证，均受过良好的培训，其中：高级工一人，技师一人，中级工8人。
结论三：操作人员资历不够不是主要原因。 确认四：燃烧器老化
三台锅炉的燃烧器均为2000年前更换，设备低端，不能自动调整空气供应量，经常由于空燃比不合理造成排烟温度过高、自动停炉等问题。
（1）、 燃气锅炉在燃烧良好的情况下, 气体不完全燃烧热损失较小。根据燃烧器厂家提供的数据, 燃烧器的燃烧效率一般为99. 0% ～99. 5% ,即气体不完全燃烧热损失率为1. 0% ～0. 5%。但在燃烧不良的情况下, 气体不完全燃烧热损失率很高。 （2）、排烟热损失是燃气锅炉最主要的热损失, 它取决于排烟温度与空气系数。通常, 燃气锅炉的排烟温度较高, 燃气热水锅炉排烟温度一般为150～180℃, 燃气蒸汽锅炉排烟温度一般为200～250 ℃。排烟温度偏高, 导致锅炉的热效率降低。以陕甘宁天然气为例, 通过计算, 得出不同空气系数和排烟温度下的排烟热损失率(见表3) 。排烟热损失随排烟温度的升高和空气系数的增大而增大。
表3：不同排烟温度和空气系数下的排烟热损失率
结论四：燃烧器老化为主要原因。 确认五：无热能再利用系统
蒸汽锅炉回水利用节约了成本、降低了能量消耗、减少蒸汽浪费，明显提高锅炉热能利用率。坪桥站供暖回水白白流入污水井，热能没能得以再利用。
结论五：无热能再利用系统为主要原因。 确认六：操作规程不科学
岗位上备有标准作业程序，这些操作规范都是由王窑大队专业培训组根据坪桥队实际情况精心编写出来的，非常有针对性，前期坪桥队也就此作业程序进行了深入培训。
结论六：操作规程不科学不是主要原因。 确认七：外界温度的影响
冬季温度变化大，如能根据天气温度的变化调节供暖，达到“精确供热”， 按照用户对热量的需求合理供给热量，在保证室
温的条件下达到最大限度的节能，也能明显地提高锅炉热能利用率。
结论七：外界温度的影响为主要原因。 确认八：供暖方式的影响
局部供暖方式可由蒸汽供暖调整为热水供暖；部分换热器可由原来的蒸汽对油加热改为油对油加热。热水供暖方式有以下稳定优点：
（1）、热水供暖可以节约大量燃料20 %～40 %。因为它没有凝结水和二次蒸发损失。其次, 热水供暖管道散热损失小。蒸汽供暖管道漏汽损失较大。最后, 热水供暖可根据室外环境温度的变化, 灵活地对热水进行质量调节, 达到既节约燃料又保证供热质量的要求。
（2）、热水供暖热半径大, 可达几十公里, 而蒸汽供暖受管道阻力损失限制, 一般仅为2～3 公里。
（3）、高温水供暖适合于区域性供热事业的发展。而采用区域性集中供热不仅可以节约大量燃料, 又可减少锅炉对大气环境的污染。
结论八：供暖方式的影响为主要原因。
七、制定对策
我们小组经过多方论证，针对已确定的四个要因，制定出相应的对策和措施。
表4： 对策措施表
八、对策实施
对策一:
针对燃烧器老化，空燃比不合理，从而造成排烟温度偏高的问题，引进新型全自动燃烧器，该燃烧器可根据燃气量自动调节供风量使燃料更充分，排烟温度偏高的问题也随之得以解决。
对策二:
针对供热系统运行中大量高温蒸汽回水排入污水井内，大量的热能白白浪费掉，同时每天浪费60m 左右软化水。结合原设计方案及运行中高温回水排入软化水罐造成罐内水温过高，锅炉上水泵发生气蚀的生产实际，于2009年夏天做出了以下改造：部分回水排入软化水灌，部分排入生水罐，部分直接排入污水井内用于站内污水井、污油井连通管线防冻堵，具体工艺见下图。
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图4：回水利用改造图
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对策三:
(1)、根据天气变化与生活区服务队联系，按照住户对热量的需求合理供给热量，在保证室温的条件下达到最大限度的节能。避免了以往“室外冬天，室内夏天”的过量供热的场面，提高了热能利用率。
(2)与东营站联系，在保证净化油正常输送的情况下，尽量降低原油外输温度。
外输温度每减少10℃，减少热量为：
Q =CG△t=0.75×500×1000×365×10=13.7×10kcal/a。 对策四:
(1)站内原来室内供热为蒸汽供热，09年夏天自行进行改造，将蒸汽供热改为热水供热，减少了二次蒸发损失和供暖管道散热损失。
（2）根据坪桥集输站多年的运行经验及坪桥—东营原油外输管线的温降计算结果，坪桥外输首站在4月、5月、10月、11月四个月份中外输油温控制在45℃左右即可满足长输管线输油要求。因此，净化油外输加热工艺流程在这四个月运行过程中可由原来的利用锅炉蒸汽加热调整为由加热炉来油进行加热。调整后工艺流程见下图。
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图5：回水利用改造图
九、效果检查
1. 活动后, 锅炉的排烟温度由 250℃降到 210℃, 降低了40℃。
2、活动后，站内蒸汽回水得以二次利用。
3、活动后，生活区供暖及外输油温控制更趋于合理。 4、通过供热方式的改变，减少了蒸汽消耗。
5、坪桥站的锅炉热能利用率由原来的70%提高到了75%。
十、措施巩固
为了进一步巩固QC 小组所取得的成绩，我们制定了以下措施：
1、保持已经取得效果的基础上，继续就如何提高坪桥站热能利用展开思考讨论；
2、继续运用QC 方法对该工艺技术进行改进和完善，提高该工艺
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技术的可靠性，为下一步继续开展此类工艺技术研究提供可靠的方法；
3、继续坚持质量管理教育，提高QC 小组的活动水平。
十一、总结及下一步打算
我们小组经过PDCA 循环，收到了显著的效果，达到了预期的目标，设计人员开阔了设计思路，在不断的发现问题解决问题的过程中，我们的业务水平得到了提高。通过本次活动，也提高了大家的质量意识和协作精神。
但是坪桥站锅炉热能利用率低的问题一直是困扰我们工作与生产的难题，数据采集工作不好开展，需要专门的人员进行专业性的录取，我们QC 小组成员将继续努力，攻克难题，使我们对策能更好地服务于生产。
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