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。