CN103115369B - 一种适用于燃渣油撬座式注汽锅炉的烟尘分离装置 - Google Patents
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Abstract
一种适用于燃渣油撬座式注汽锅炉的烟尘分离装置，包括和辐射段连通的渐缩式水平过渡段，和渐缩式水平过渡段连通的位于对流段下方竖直过渡段内的立式旋风分离器，立式旋风分离器内设有盘管，盘管下端的盘管进口管路和对流段内的对流管束出口相连通，上端的盘管出口管路和水-水换热器入口相连通；立式旋风分离器顶部装有升气管，底部装有灰斗；本发明水平过渡段为渐缩式的，将辐射段内烟气加速，使烟气以较高的速度进入立式旋风分离器，分离之后的烟气从升气管排出，进入对流管束；分离出来的灰尘暂存在灰斗内，定期开启排灰管路阀门将灰斗内灰尘排出锅炉，有效降低了对流段烟气中的飞灰浓度，缓解对流管束的结渣、积灰，保证了对流管束的正常换热。
Description
技术领域
本发明涉及燃渣油撬座式注汽锅炉技术领域，具体涉及一种适用于燃渣油撬座式注汽锅炉的烟尘分离装置。
背景技术
注汽锅炉是目前国内外开采稠油的重要辅助设备，将锅炉产生的高温高压饱和蒸汽注入油井，使油层温度升高，稠油粘度降低，并且增大油层压力，使稠油易于开采。油田注汽锅炉由燃烧器、柱塞泵、辐射段、过渡段、对流段、水-水换热器及连接管路组成。由于生活、工业所需的原油量的越来越多，并且原油价格的越来越高，注汽锅炉普遍采用渣油代替原油作为主要燃料。渣油是炼油过程中减压蒸馏所得的残存油，原油中含有的泥沙等杂质及金属化合物都残留在渣油中，使得渣油重质成分含量高、泥沙含量高、碳氢比高、粘度大，很难雾化燃烧。渣油在辐射段很难燃尽，会产生大量的大颗粒焦壳类粉尘、炭黑粒子和熔融态化合物。渣油中含有的泥沙以及燃烧的不充分，使得流经对流段的烟气中含有大量的泥灰、大颗粒焦壳类粉尘等飞灰，会在对流管束生成较严重的难以清除的粘结性积灰。锅炉长期运行后，对流段的粘结性积灰会使锅炉的出力和热效率均下降，影响锅炉的正常运行。不得不经常停炉人工清灰，而且由于对流管束排布密集，很难将积灰清理干净。因此，如果能有效降低对流段烟气中飞灰的浓度，将极大地提高注汽锅炉的换热效率和热效率。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种适用于燃渣油撬座式注汽锅炉的烟尘分离装置，经过本发明烟尘分离装置的分离作用，有效降低了注汽锅炉对流段烟气中的飞灰浓度，有效缓解对流管束的结渣、积灰，保证了注汽锅炉对流管束的正常换热。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种适用于燃渣油撬座式注汽锅炉的烟尘分离装置，包括和撬座式注汽锅炉的辐射段11连通的渐缩式水平过渡段1，和渐缩式水平过渡段1连通的位于对流段8下方竖直过渡段21内的立式旋风分离器2，所述立式旋风分离器2内设置有盘管14，所述盘管14通过其下端的盘管进口管路6和撬座式注汽锅炉的对流段8内的对流管束出口相连通，并通过其上端的盘管出口管路9和撬座式注汽锅炉的水-水换热器10入口相连通；所述立式旋风分离器2顶部安装有升气管5，底部连接有设置在竖直过渡段21外部下方的灰斗4。
所述渐缩式水平过渡段1的出口截面顶端与入口截面顶端等高，从辐射段11方向看，出口截面左端与入口截面左端平齐。
在所述升气管5上方布置有风帽7。
所述立式旋风分离器2包括和渐缩式水平过渡段1出口端连通的进气烟道17、和进气烟道17相切的筒体18以及筒体18下端和其连通的锥体19，所述筒体18和锥体19包括外壳16，外壳16内设置有绝热保温层15，绝热保温层15内设置有盘管14。
在所述立式旋风分离器2的锥体19下表面处设置有稳涡器3。
所述稳涡器3为锥角为115°的锥形金属板。
在所述立式旋风分离器2的外壳16上安装振动除灰器12。
所述盘管14为水平环绕上升式的由鳍片管20焊接而成的膜式壁，鳍片管20采用15CrMo钢管，竖直方向鳍片管20间隔有预设距离。
所述升气管5为圆形管，与立式旋风分离器2的筒体18同心，升气管5要插入筒体18预设深度。
本发明和现有技术相比，具有如下优点：
本发明将撬座式注汽锅炉的过渡段分为水平过渡段和竖直过渡段，水平过渡段连接辐射段，将水平过渡段设计为渐缩式的，竖直过渡段在对流段下方，立式旋风分离器安装在竖直过渡段内，水平过渡段尾部连接立式旋风分离器，从辐射段出来的烟气经过渐缩式水平过渡段的加速后沿切向方向进入旋风分离器，烟气在分离器中沿分离器内壁做旋转下降运动，在离心力作用下将飞灰与空气分离，大颗粒的飞灰在重力作用下进入旋风分离器灰斗，之后通过排灰管路排出锅炉，烟气由旋风分离器顶部的升气管排出，随后进入对流段。经过分离器的分离作用，大大降低了对流段烟气中的飞灰浓度，有效缓解对流管束的结渣、积灰，保证了对流管束的正常换热。
附图说明
图1为安装本发明一种适用于燃渣油撬座式注汽锅炉的烟尘分离装置的流程图。
图2为安装本发明一种适用于燃渣油撬座式注汽锅炉的烟尘分离装置的注汽锅炉局部结构剖视图。
图3为安装本发明一种适用于燃渣油撬座式注汽锅炉的烟尘分离装置的注汽锅炉水平过渡段主视图。
图4为安装本发明一种适用于燃渣油撬座式注汽锅炉的烟尘分离装置的注汽锅炉水平过渡段左视图。
图5为安装本发明一种适用于燃渣油撬座式注汽锅炉的烟尘分离装置的注汽锅炉水平过渡段俯视图。
图6为本发明一种适用于燃渣油撬座式注汽锅炉的烟尘分离装置中立式旋风分离器的主视图。
图7为本发明一种适用于燃渣油撬座式注汽锅炉的烟尘分离装置中立式旋风分离器的左视图。
图8为本发明一种适用于燃渣油撬座式注汽锅炉的烟尘分离装置中立式旋风分离器的俯视图。
图9为本发明一种适用于燃渣油撬座式注汽锅炉的烟尘分离装置中立式旋风分离器内盘管的结构示意图，即图6中Ⅰ的局部放大图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
如图1和图2所示，本发明提供了一种适用于燃渣油撬座式注汽锅炉的烟尘分离装置，包括和撬座式注汽锅炉的辐射段11连通的渐缩式水平过渡段1，和渐缩式水平过渡段1连通的位于对流段8下方竖直过渡段21内的立式旋风分离器2，所述立式旋风分离器2内设置有盘管14，所述盘管14通过其下端的盘管进口管路6和撬座式注汽锅炉的对流段8内的对流管束出口相连通，并通过其上端的盘管出口管路9和撬座式注汽锅炉的水-水换热器10入口相连通；所述立式旋风分离器2顶部安装有升气管5，底部安装有设置在竖直过渡段21外部下方的灰斗4。本发明的过渡段分为水平过渡段1和竖直过渡段21，水平过渡段1设计为渐缩式的，将辐射段11内烟气加速，使烟气以较高的速度进入立式旋风分离器2，分离之后的烟气从升气管5排出立式旋风分离器2，从而进入对流管束；分离出来的灰尘暂时储存在灰斗4内，灰斗底部连接排灰管路13，定期开启排灰管路上的阀门，将灰斗内的灰尘排出锅炉。考虑到竖直过渡段21高度方向的限制，立式旋风分离器2不能全部放入竖直过渡段21内，为了方便布置，将筒体18和锥体19等旋风分离器2主体部件放置在竖直过渡段21内部，将灰斗4布置在竖直过渡段21下方。由于目前撬座式油田注汽锅炉的撬座高度一般在300至400mm之间，此高度不足以放置灰斗4，因此在注汽锅炉竖直过渡段21下方挖深度为1m的坑，将灰斗4和排灰管路13放置在坑内。竖直过渡段21位于对流段8下方，其外壳由8mm厚的钢板焊接而成，内衬100mm厚的绝热保温层。
作为本发明的优选实施方式，为了防止旋风分离器2内分离出来的灰尘吸附在盘管14上影响盘管的吸热效果，在所述立式旋风分离器2的外壳16上安装振动除灰器12，定期启动振动除灰器12清除沉积在盘管14上的灰尘。
作为本发明的优选实施方式，所述升气管5为圆形管，与立式旋风分离器2的筒体18同心；圆形升气管直径为430mm，圆形升气管插入筒体18的深度为570mm。由于升气管5直径较小，烟气相对集中，为了使烟气比较均匀地进入对流管束，在升气管5上方布置风帽7，风帽布置在升气管顶部上方150mm处，风帽7为直径为600mm的圆形钢板，钢板与升气管同心，风帽7通过四根直径为8mm的圆钢焊接到升气管5顶部，圆钢焊接部位在升气管5顶端均匀分布。
如图3、图4和图5所示，作为本发明的优选实施方式，所述渐缩式水平过渡段1的出口截面顶端与入口截面顶端平齐；渐缩式水平过渡段1的外壳由8mm厚的钢板焊接而成，内衬100mm厚的绝热保温层。渐缩式水平过渡段1入口端截面尺寸为1200×1200mm，出口端截面尺寸为540×440mm，出口截面顶端与入口截面顶端等高，从辐射段11方向看，出口截面左端与入口截面左端平齐。
如图6、图7和图8所示，所述立式旋风分离器2包括和渐缩式水平过渡段1出口端连通的进气烟道17、和进气烟道17相切的筒体18以及筒体18下端和其连通的锥体19，所述筒体18和锥体19包括外壳16，外壳16内设置有绝热保温层15，绝热保温层15内设置有盘管14。盘管14既能保护立式旋风分离器2不因温度过高而烧损，又能增加注汽锅炉的受热面，提高锅炉的热效率。
作为本发明的优选实施方式，进气烟道为矩形烟道，其截面尺寸为340×240mm，进气烟道17与筒体18相切，保证烟气沿切线方向进入旋风分离器。筒体18直径为1100mm，高为600mm，锥体19高为1400mm，锥体下表面直径为450mm。筒体18与锥体19的外壳16均采用厚为10mm的15CrMo钢，内衬40mm的绝热保温层。
如图6所示，作为本发明的优选实施方式，在所述立式旋风分离器2的锥体19下表面处设置有稳涡器3。稳涡器3作用是消除旋转风对灰斗区域产生的冲蚀，阻止烟气的旋转，使烟气运动方向改变，由下降运动变为上升运动，脱离灰尘的烟气由旋风分离器顶部的升气管5排出，随后进入对流段8。
作为本发明进一步的优选实施方式，所述稳涡器3为锥角为115°的锥形金属板。
如图9所示，作为本发明的优选实施方式，所述盘管14为水平环绕上升式的由鳍片管20焊接而成的膜式壁，鳍片管20采用Ф32mm的15CrMo钢管，竖直方向鳍片管间距为50mm，水在盘管14中自下而上流动。
本发明的工作原理为：渣油在辐射段11燃烧过后生成含有大量灰尘的烟气，烟气经过渐缩式水平过渡段1的加速后，沿切向方向进入立式旋风分离器2，烟气在立式旋风分离器2中沿筒体18和锥体19内壁做旋转下降运动，在离心力作用下将灰尘与空气分离，大颗粒的飞灰在重力作用下进入立式旋风分离器2的灰斗4中，之后通过排灰管路13排出锅炉，在锥体19底部添加稳涡器3，稳涡器3使烟气由下降运动变为上升运动，脱离灰尘的烟气由旋风分离器顶部的升气管5排出，随后进入对流段8。为了防止分离器因高温而烧损，在筒体18和锥体19内壁添加盘管14，盘管14为水平环绕上升的鳍片管20组成，盘管14内系对流段吸热后的给水，该给水通过立式旋风分离器2使其降温，给水在盘管14内由下向上流动，与立式旋风分离器2内烟气运动方向相反，换热效果更好。经过立式旋风分离器2的分离作用，大大降低了对流段烟气中的飞灰浓度，有效缓解对流管束的结渣、积灰，保证了对流管束的正常换热，又增加了锅炉的换热面积，提高锅炉的热效率，使安装了本发明一种适用于燃渣油撬座式注汽锅炉的烟气分离装置的油田注汽锅炉更具经济性，运行更加可靠。
Claims (9)
1.一种适用于燃渣油撬座式注汽锅炉的烟尘分离装置，其特征在于：包括和撬座式注汽锅炉的辐射段（11）连通的渐缩式水平过渡段（1），和渐缩式水平过渡段（1）连通的位于对流段（8）下方竖直过渡段（21）内的立式旋风分离器（2），所述立式旋风分离器（2）内设置有盘管（14），所述盘管（14）通过其下端的盘管进口管路（6）和撬座式注汽锅炉的对流段（8）内的对流管束出口相连通，并通过其上端的盘管出口管路（9）和撬座式注汽锅炉的水-水换热器（10）入口相连通；所述立式旋风分离器（2）顶部安装有升气管（5），底部连接有设置在竖直过渡段（21）外部下方的灰斗（4）。
2.根据权利要求1所述的一种适用于燃渣油撬座式注汽锅炉的烟尘分离装置，其特征在于：所述渐缩式水平过渡段（1）的出口截面顶端与入口截面顶端等高，从辐射段（11）方向看，出口截面左端与入口截面左端平齐。
3.根据权利要求1所述的一种适用于燃渣油撬座式注汽锅炉的烟尘分离装置，其特征在于：在所述升气管（5）上方布置有风帽（7）。
4.根据权利要求1所述的一种适用于燃渣油撬座式注汽锅炉的烟尘分离装置，其特征在于：所述立式旋风分离器（2）包括和渐缩式水平过渡段（1）出口端连通的进气烟道（17）、和进气烟道（17）相切的筒体（18）以及筒体（18）下端和其连通的锥体（19），所述筒体（18）和锥体（19）包括外壳（16），外壳（16）内设置有绝热保温层（15），绝热保温层（15）内设置有盘管（14）。
5.根据权利要求4所述的一种适用于燃渣油撬座式注汽锅炉的烟尘分离装置，其特征在于：在所述立式旋风分离器（2）的锥体（19）下表面处设置有稳涡器（3）。
6.根据权利要求5所述的一种适用于燃渣油撬座式注汽锅炉的烟尘分离装置，其特征在于：所述稳涡器（3）为锥角为115°的锥形金属板。
7.根据权利要求4所述的一种适用于燃渣油撬座式注汽锅炉的烟尘分离装置，其特征在于：在所述立式旋风分离器（2）的外壳（16）上安装振动除灰器（12）。
8.根据权利要求1所述的一种适用于燃渣油撬座式注汽锅炉的烟尘分离装置，其特征在于：所述盘管（14）为水平环绕上升式的由鳍片管（20）焊接而成的膜式壁，鳍片管（20）采用15CrMo钢管，竖直方向鳍片管（20）间隔有预设距离。
9.根据权利要求4所述的一种适用于燃渣油撬座式注汽锅炉的烟尘分离装置，其特征在于：所述升气管（5）为圆形管，与立式旋风分离器（2）的筒体（18）同心，升气管（5）要插入筒体（18）预设深度。
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