注汽锅炉节能优化及蒸汽干度预测模型研究

【摘要】： 注汽锅炉既是稠油开采的核心设备,也是油田热采中耗能最大的设备之一,目前普遍存在能耗高、效率低等突出问题。蒸汽干度是注汽锅炉安全运行的重要参数,也是影响稠油热采效果的重要指标。提高注汽锅炉出口的蒸汽干度不仅可以提高石油的产量与采收率,而且对油层也具有很好的保护作用。本文针对油田热采需要,开发了一套综合蒸汽干度在线预测、注汽锅炉热效率和效率在线计算、注汽锅炉运行状态监测的节能优化系统,以提高注汽锅炉的运行效率,降低热采能耗。 以胜利油田现河采油厂3号燃油注汽锅炉为研究对象进行了现场调研,分析了锅炉结构和工艺流程,完成了主要运行参数如压力、温度、流量等数据的采集工作,建立了相应的运行参数数据库和物性数据库。基于能量守恒原理,确定了蒸汽干度的关联因素,分析了压力、温度、比焓与干度之间的内在联系及变化规律,为实现蒸汽干度在线预测提供了理论基础。 基于神经网络理论,将现场实地采集的参数进行预处理作为预测样本,建立了以蒸汽压力和蒸汽温度为输入层、蒸汽干度为输出层的BP神经网络预测模型,实现了注汽锅炉出口蒸汽干度实时在线预测功能。预测结果与实测值的比较结果表明,该模型预测具有较高的预测精度,预测误差在5%以内,可以替代目前常用的人工化验法,为注汽锅炉能流分析和节能优化提供实时干度参数。 采用能平衡分析法和平衡分析法,分别从能量的数量和品位两个角度对注汽锅炉进行了能流分析,建立了能平衡分析模型、黑箱分析模型、白箱分析模型,绘制了注汽锅炉的热损、热效率、效率的能流图,探讨了注汽锅炉用能薄弱环节,提出了注汽锅炉节能优化方案。 利用Visual Basic 6.0和SQL Server 2000开发了一套注汽锅炉节能优化系统软件,主要包括运行状态监测、出口蒸汽干度在线预测、效率在线计算、数据库管理、系统安全报警以及知识库管理等子系统。模拟运行效果表明,该软件可以保证注汽锅炉安全平稳运行,实时在线预测和计算蒸汽出口干度和系统效率,使注汽锅炉的运行保持在最优状态,达到节能优化的目的。 【关键词】：注汽锅炉 节能优化 干度预测 热效率 效率
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TE934.4
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 1 绪论11-19
• 1.1 课题研究背景及意义11-12
• 1.2 注汽锅炉12-14
• 1.2.1 注汽锅炉基本结构12-13
• 1.2.2 注汽锅炉系统组成13-14
• 1.3 研究综述14-17
• 1.3.1 注汽锅炉研究现状及存在的主要问题14-16
• 1.3.2 蒸汽干度及其测量方法的研究进展16-17
• 1.4 本文主要研究内容17-19
• 2 蒸汽干度预测的理论分析19-28
• 2.1 蒸汽干度主要影响因素19-20
• 2.2 蒸汽干度在线预测理论基础20-27
• 2.2.1 比焓与压力20-23
• 2.2.2 比焓与温度23-24
• 2.2.3 饱和水蒸汽的压力与温度24-25
• 2.2.4 蒸汽干度与比焓25-27
• 2.3 本章小结27-28
• 3 基于神经网络的蒸汽干度预测28-39
• 3.1 人工神经网络简介28
• 3.2 BP 神经网络28-29
• 3.3 基于 BP 神经网络的干度在线预测的实现29-35
• 3.3.1 BP 神经网络干度预测流程29-30
• 3.3.2 样本集的选取与预处理30-31
• 3.3.3 预测蒸汽干度的 BP 神经网络模型的建立31
• 3.3.4 蒸汽干度的 BP 神经网络预测31-35
• 3.4 预测结果分析35-38
• 3.4.1 产生误差原因35-36
• 3.4.2 预测误差分析36-38
• 3.5 本章小结38-39
• 4 注汽锅炉能流分析39-62
• 4.1 注汽锅炉热效率在线计算模型分析39-47
• 4.1.1 注汽锅炉能平衡分析模型40-41
• 4.1.2 注汽锅炉热效率计算模型41-43
• 4.1.3 计算实例43-47
• 4.2 注汽锅炉效率在线计算模型分析47-56
• 4.2.1 的概念47-48
• 4.2.2 平衡分析法及其特点48-49
• 4.2.3 注汽锅炉平衡分析模型49-50
• 4.2.4 注汽锅炉效率计算模型50-53
• 4.2.5 计算实例53-56
• 4.3 注汽锅炉效率计算结果分析56-57
• 4.4 注汽锅炉节能优化方案57-61
• 4.4.1 控制排烟温度及过量空气系数技术57-59
• 4.4.2 注汽锅炉废热发电技术59-61
• 4.5 本章小结61-62
• 5 注汽锅炉系统软件开发62-80
• 5.1 软件开发工具62-64
• 5.1.1 Visual Basic 6.062-63
• 5.1.2 SQL Server 200063-64
• 5.2 软件功能64-65
• 5.3 数据库开发65-70
• 5.3.1 常用物性数据库65-69
• 5.3.2 动态数据库69-70
• 5.4 软件主要运行模块功能介绍70-79
• 5.4.1 主界面70-71
• 5.4.2 详细实时数据显示71-72
• 5.4.3 历史数据查询72-73
• 5.4.4 物性数据库73-74
• 5.4.5 蒸汽干度预测74
• 5.4.6 效率计算74-76
• 5.4.7 用户管理76
• 5.4.8 参数设置76-78
• 5.4.9 知识库管理78-79
• 5.5 本章小结79-80
• 总结与展望80-82
• 参考文献82-85
• 附录85-97
• 致谢97-98
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文98-99

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