CN101929670A - 一种油田注汽锅炉 - Google Patents

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丁鹏涛
尚力
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Abstract

一种油田注汽锅炉,为直流锅炉,主要包括燃烧系统、辐射段、对流段、水-水换热器和烟囱。燃烧系统布置于辐射段前端,辐射段烟气出口与对流段的烟气进口连通,对流段的烟气出口与烟囱的烟气进口连通;水-水换热器的壳程一端与给水连通,另一端与对流段的进口分配管连通,水-水换热器的管程一端与对流段的出口汇流管连通,另一端与辐射段的进口管连通。该油田注汽锅炉以原油、重油、渣油或天然气为燃料,采用单流程辐射段和多流程对流段,受热面不易积灰、清灰方便,且能放尽对流段内的水,柱塞泵电耗小,注汽锅炉热效率达90%以上,节能效果显著,并减少了对环境的污染。

Description

一种油田注汽锅炉
技术领域
[0001 ] 本发明涉及锅炉,进一步是指油田注汽锅炉。 背景技术
[0002] 随着世界范围内稠油开采规模的不断扩大,注蒸汽开采稠油作为一种成熟工艺已 越来越引起人们的重视,油田注汽锅炉的技术更新成为大势所趋。现在常用的油田注汽锅 炉都采用直流锅炉形式,主要包括燃烧系统、辐射段、过渡段、对流段、水-水换热器和烟 囱,其辐射段和对流段一般都是单流程结构,水和蒸汽始终只在一根管内流动。对流段由少 量大直径光管和大量大直径翅片管组成受热面,管与管两端用无直段弯头焊接串联。由于 油田注汽锅炉燃料主要是渣油和原油,在翅片管上积灰严重且难于清除,导致排烟温度高 (运行约一个月,排烟温度就由200°C左右上升至260°C而被迫停炉用高压水冲洗),排烟热 损失大,热效率低;单流程结构的水速快,水的流动阻力大,柱塞泵电耗大;对流段内的保 温层直接与烟气接触,在停炉用高压水冲洗受热面时保温层易损坏,导致散热损失加大;对 流段内水不能放尽,导致冬季停炉时管内结冰严重,启炉困难;过渡段内不布置受热面,外 表温度高,散热损失大;过渡段与对流段的接口处温度高且烟气易泄露。
发明内容
[0003] 本发明要解决的技术问题是,针对现有技术的不足,提出一种油田注汽锅炉,通过 降低注汽锅炉的散热损失和排烟热损失,提高锅炉的热效率并减少柱塞泵的电耗。
[0004] 本发明采用的技术方案为,所述油田注汽锅炉为直流锅炉,包括燃烧系统、锅炉中 的辐射段、对流段、水_水换热器和烟囱;燃烧系统布置于辐射段前端,其结构特点是,所述 辐射段后端的烟气出口与对流段下部的烟气进口连通,对流段上端的烟气出口与烟®底部 的烟气进口连通;水-水换热器的壳程一端用以与给水连通而所述壳程的另一端与对流段 的进口分配管连通,水_水换热器的管程一端与对流段的出口汇流管连通而所述管程的另 一端与辐射段的进口端连接。
[0005] 以下对本发明做出进一步说明。
[0006] 所述对流段采用多流程对流段,该多流程对流段的一种结构是,它包括第一蛇形 管束和第二蛇形管束、框架,第一蛇形管束的一端同进水分配管连通而该第一蛇形管束的 另一端同第一中间分配管连通;第二蛇形管束的一端连接第一中间分配管而该第二蛇形管 束的另一端连接出水汇流管;第二蛇形管束中间设有第二中间分配管;可在对流段的第一 蛇形管束区域四周设置内护板,设置由所述第一蛇形管束四周的内护板和外护板以及所述 内护板与外护板之间的保温层组成的炉墙。
[0007] 本发明的工作过程与原理是(参见图2),由柱塞泵来的给水经水_水换热器16壳 程换热至100°C左右由对流段15的进水分配管3向第一蛇形管束1供水,汇集于第一中间 分配管4后向第二蛇形管束2供水,给水被加热至300°C左右汇集于出口汇流管6后进入 水-水换热器16的管程,换热后的热水为220°C左右进入辐射段14,在辐射段14被加热至所需压力下具有75-90%干度的湿饱和蒸汽后由辐射段14的出口端输出;参见图1,燃料通 过燃烧系统13在锅炉18的辐射段14区域燃烧并产生高温烟气,高温烟气经过辐射段14 降温至900°C左右后进入对流段15,流经对流段15的第二蛇形管束2和第一蛇形管束1降 至170°C以下由烟囱17排入大气。
[0008] 对流段15的第一蛇形管束1和第二蛇形管束2可都由多根并列小直径光管(直径 25mm-38mm)制作,水同时在多根并列的管中呈多流程流动,即采用多流程对流段;对流段 15的第一蛇形管束1和第二蛇形管束2内水为变质量流速流动,第二蛇形管束2内水速为 第一蛇形管束1内水速2倍左右。
[0009] 辐射段14采用大直径光管两端用弯头焊接串联而成,水和蒸汽始终只在一根管 内呈单流程等质量流速流动,即采用单流程辐射段;大直径光管的直径为70mm—127mm。
[0010] 本发明创造取消了传统油田注汽锅炉的过渡段,多流程对流段15把布置了受热 面烟气转向室和对流段制作成整体,同时具有过渡段和对流段的功能。
[0011] 所述的油田注汽锅炉,锅炉压力可以为高压、超高压或压临界压力,以原油、重油、 渣油或天然气为燃料。
[0012] 由以上可知,本发明为一种油田注汽锅炉,它与现有技术相比所具有的有益效果 为:
1、对流段采用由多根小直径光管组成的蛇形管束为受热面,不仅可以减缓受热面 积灰且清灰容易,降低排烟温度,提高了注汽锅炉热效率;
2、采用单流程辐射段与多流程对流段,降低了对流段的水速,柱塞泵电耗小;
3、对流段第一蛇形管束区域四周设置内护板,停炉用高压水冲洗受热面时不损坏保温 层,保温效果好,保温材料使用寿命长,维修工作量小;
4、对流段第二中间分配管下部设置放水阀,停炉时可放尽对流段内的水,可防止冬季 停炉时管内结冰;
5、取消了传统油田注汽锅炉不布置受热面的过渡段,使散热损失降低,提高了注汽锅 炉热效率;
6、烟气转向室和对流段制作成整体,同时具有过渡段和对流段的功能,解决了过渡段 与对流段的接口处温度高且烟气易泄露的问题;
7、注汽锅炉热效率达90%以上,节能效果显著,并减少了对环境的污染。
附图说明
[0013] 图1为本发明一种实施例整体结构示意图;
图2是图1所示装置的水和蒸汽流程示意图(箭头表示水或蒸汽流向); 图3是对流段一种实施例的纵向截面结构示意图; 图4是图3中A—A向结构示意图; 在图中:
1一第一蛇形管束, 2—第二蛇形管束, 3—进水分配管 4一第一中间分配管,5—第二中间分配管,6—出水汇流管, 7—框架, 8—外护板, 9 一内护板,
10—保温层, 11 一固定装置, 12—放水阀,13—燃烧系统, 14 一福射段, 15—对流段,
16—水-水换热器, 17—烟囱, 18—锅炉,
19 一高温烟气进口, 20—烟气出口。
具体实施方式
[0014] 如图1和图2所示,所述油田注汽锅炉为直流锅炉,包括燃烧系统13、锅炉18中的 辐射段14、对流段15、水-水换热器16和烟囱17 ;燃烧系统13布置于辐射段14前端;所 述辐射段14后端的烟气出口与对流段15下部的烟气进口连通,对流段15上端的烟气出口 与烟囱17底部的烟气进口连通;参见图2,水-水换热器16的壳程一端用以与给水连通而 所述壳程的另一端与对流段15的进口分配管3连通,水-水换热器16的管程一端与对流 段15的出口汇流管6连通而所述管程的另一端与辐射段14的进口端连接。
[0015] 所述辐射段14采用单流程辐射段,其结构参见图2。亦即,辐射段14可采用大直 径光管两端用弯头焊接串联而成,水和蒸汽始终只在一根管内呈单流程等质量流速流动。 大直径光管的直径为70mm— 127mm。
[0016] 所述对流段15采用多流程对流段,该多流程对流段的一种结构如图2至图4所 示,它包括第一蛇形管束1和第二蛇形管束2、框架7,第一蛇形管束1的一端同进水分配管 3连通而该第一蛇形管束1的另一端同第一中间分配管4连通;第二蛇形管束2的一端连 接第一中间分配管4而该第二蛇形管束2的另一端连接出水汇流管6 ;第二蛇形管束2中 间设有第二中间分配管5 ;第一蛇形管束1和第二蛇形管束2都由多根并列小直径光管(直 径为25mm — 38mm)制作,水同时在多根并列管中呈多流程流动。
[0017] 还可在对流段15的第一蛇形管束1区域四周设置内护板9,设置由所述第一蛇形 管束1四周的内护板9和外护板8以及所述内护板9与外护板8之间的保温层10组成的 炉墙。
[0018] 所述对流段15的第二中间分配管5底部设有放水阀12。
[0019] 所述对流段15的第一蛇形管1和第二蛇形管束2均由固定装置11固定在框架7 上。

Claims (6)

  1. 一种油田注汽锅炉,为直流锅炉,包括燃烧系统(13)、锅炉(18)中的辐射段(14)、对流段(15)、水‑水换热器(16)和烟囱(17);燃烧系统(13)布置于辐射段(14)前端;其特征是,所述辐射段(14)后端的烟气出口与对流段(15)下部的烟气进口连通,对流段(15)上端的烟气出口与烟囱(17)底部的烟气进口连通;水‑水换热器(16)的壳程一端用以与给水连通而所述壳程的另一端与对流段(15)的进口分配管(3)连通,水‑水换热器(16)的管程一端与对流段(15)的出口汇流管(6)连通而所述管程的另一端与辐射段(14)的进口端连接。
  2. 2.根据权利要求1所述的油田注汽锅炉,其特征是,所述辐射段(14)采用单流程辐射 段,所述对流段(15)采用多流程对流段。
  3. 3.根据权利要求1或2所述的油田注汽锅炉,其特征是,辐射段(14)采用大直径光管 两端用弯头焊接串联而成,水和蒸汽始终只在一根管内呈单流程等质量流速流动;大直径 光管的直径为70mm— 127mm。
  4. 4.根据权利要求1和2所述的油田注汽锅炉,其特征是,对流段15包括第一蛇形管束 (1)和第二蛇形管束(2 ),第一蛇形管束(1)的一端同进水分配管(3 )连通而该第一蛇形管 束(1)的另一端同第一中间分配管(4)连通;第二蛇形管束(2)的一端连接第一中间分配管(4)而该第二蛇形管束(2)的另一端连接出水汇流管(6);第二蛇形管束(2)中间设有第二 中间分配管(5);第一蛇形管束(1)和第二蛇形管束(2)都由多根并列小直径光管制作,水同时在多根 并列管中呈多流程流动,小直径光管的直径为25mm— 38mm。
  5. 5.根据权利要求4所述的油田注汽锅炉,其特征在于,对流段(15)的第二中间分配管(5)底部设有放水阀(12)。
  6. 6.根据权利要求4所述的油田注汽锅炉,其特征在于,对流段(15)的第一蛇形管束(1) 和第二蛇形管束(2)均由固定装置(11)固定在框架(7)上。
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