CN103162282A - 过热蒸汽发生方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种过热蒸汽发生方法和系统。所述过热蒸汽发生方法包括：步骤A：将合格的软化水引入到注汽锅炉中产生温度达到350℃并且干度为75％的湿蒸汽；步骤B：将所述湿蒸汽进行汽水分离，分离出饱和水和干度99％以上的干蒸汽；步骤C：将所述干蒸汽引入到二次蒸汽加热器中加热，得到过热度30℃～40℃的过热干蒸汽。所述过热蒸汽发生系统包括：产生湿蒸汽的注汽锅炉；与所述注汽锅炉连接的汽水分离器；所述汽水分离器具有蒸汽出口和饱和水出口；与所述汽水分离器连接的蒸汽加热锅炉，所述蒸汽加热锅炉独立于所述注汽锅炉设置。本发明产生过热度为10℃的过热蒸汽；充分利用分离水热量；减少分离水处理量。
Description
技术领域
本发明涉及稠油热采领域，具体涉及一种过热蒸汽发生方法和系统。
背景技术
现在油田应用最广泛的注蒸汽设备为湿蒸器发生器，将水转化为干度为75的湿饱和蒸汽，注入井下，对油层进行加热，降低原油粘度，从而提高采收率。稠油开采后期，常规的干度为75的湿饱和蒸汽注入井下，到达井底的干度仅为30，不能满足稠油开采需求。
目前在用的过热蒸汽发生方法是基于常规湿蒸器发生器的基础上，将水引入到注汽锅炉中，依次经过注汽锅炉的对流段换热、辐射段的气化后达到75％的蒸汽干度(过热蒸汽温度达到350℃)，然后进入到球形汽水分离器进行汽水分离，分离出干度更高的干蒸汽(干度99％以上，但温度较低)，为了达到更高温度的干蒸汽，将干度99％以上的干蒸汽又引入到注汽锅炉中进行加热(在加热段加热)，加热成过热度为30-40℃的过热蒸汽。然后利用过热蒸汽再与分离水(饱和水)进行混合一起注入井下。其中，注汽锅炉的加热段是在原来注汽锅炉过渡段中重新分出的区域，虽然，干度99％以上的干蒸汽又进行了加热，但是蒸汽的先后两次加热都是利用一个注汽锅炉来完成，加热和调节能力有限，尽管蒸汽的先后两次加热发生在注汽锅炉的不同区域，但是，蒸汽的先后两次加热还是相互影响，不能互相独立和随意调节，不能定量提供需要的过热蒸汽，实际生产中，注入井下的过热蒸汽不能保证需要的温度。
发明内容
本发明提供一种过热蒸汽发生方法和系统，以将达到设定温度和干度的干蒸汽注入井下。
为此，本发明提出一种过热蒸汽发生方法，所述过热蒸汽发生方法包括：
步骤A：将合格的软化水引入到注汽锅炉中产生温度达到350℃并且干度为75％的湿蒸汽；
步骤B：将所述湿蒸汽进行汽水分离，分离出饱和水和干度99％以上的干蒸汽；
步骤C：将所述干蒸汽引入到二次蒸汽加热器中加热，得到过热度30℃～40℃的过热干蒸汽。
进一步地，所述二次蒸汽加热器为独立于所述注汽锅炉的蒸汽加热锅炉。
进一步地，所述过热蒸汽发生方法还包括：步骤D：将所述过热度30℃～40℃的过热干蒸汽与饱和水进行混合一起注入井下。
进一步地，步骤B中，通过汽水分离器将所述湿蒸汽进行汽水分离。
进一步地，步骤A具体包括：
步骤A1：将生水通过软化处理后形成合格的软化水供到柱塞泵入口端；
步骤A2：将合格的软化水经强制升压后进入水水换热器，经预热后的软化水以高于露点温度121℃进入注汽锅炉的对流段；
步骤A3：将从对流段出来的软化水换热后进入注汽锅炉的对流段加热，使得软化水的温度达到245℃；
步骤A4：将软化水从注汽锅炉的对流段引入到注汽锅炉的辐射段加热汽化，软化水在辐射段经加热汽化后达到75％的蒸汽干度，过热蒸汽温度达到350℃。
进一步地，步骤D中，所述过热度30℃～40℃的过热干蒸汽与饱和水进行混合后形成过热度10℃的过热干蒸汽注入井下。
本发明还提供一种过热蒸汽发生系统，所述过热蒸汽发生系统包括：
产生湿蒸汽的注汽锅炉；
与所述注汽锅炉连接的汽水分离器；所述汽水分离器具有蒸汽出口和饱和水出口；
与所述汽水分离器连接的蒸汽加热锅炉，所述蒸汽加热锅炉独立于所述注汽锅炉设置。
进一步地，所述过热蒸汽发生系统还包括：混配器，所述混配器包括：蒸汽入口和饱和水入口，所述蒸汽入口连接所述蒸汽加热锅炉的出口，所述饱和水入口连接所述汽水分离器的饱和水出口。
进一步地，所述注汽锅炉出口产生的湿蒸汽过热蒸汽温度达到350℃并且干度为75％。
进一步地，所述注汽锅炉包括：对流段、辐射段和连接在所述对流段和辐射段之间的过渡段，软化水依次经过所述对流段和辐射段并从所述辐射段出口形成湿蒸汽离开注汽锅炉，所述辐射段入口的过热蒸汽温度达到245℃，所述辐射段出口的过热蒸汽温度达到350℃，所述辐射段出口的蒸汽干度为75％。
本发明分别使用注汽锅炉和二次蒸汽加热器两次独立加热，使得干度为75％的湿蒸汽与干度99％以上的干蒸汽的加热为两个独立的过程，因而，最终产生的过热度30℃～40℃的过热干蒸汽的加热过程不受初级加热的注汽锅炉的局限，因而，经过单独的二次蒸汽加热器加热的过热干蒸汽能够达到连续的稳定的温度和干度要求，能够定量将达到设定温度和干度的干蒸汽注入井下。
进而，由于注汽锅炉只承担一次加热或初级加热的任务，注汽锅炉无需再对内部结构进行改造，无需在原来注汽锅炉过渡段中重新分出的区域进行二次加热，所以，简化了注汽锅炉的制造和安装时间，由于注汽锅炉和二次蒸汽加热器各自都是只承担单独的加热任务，注汽锅炉和二次蒸汽加热器都可以直接采用通用件或标准件或直接从市场购得，因而，过热蒸汽发生系统的制造和安装时间都大为缩短，而且增加了注汽锅炉的使用寿命，减少了注汽锅炉的故障几率。
附图说明
图1为根据本发明实施例的过热蒸汽发生系统的结构示意图和过热蒸汽发生方法原理图。
附图标号说明：
1、注汽锅炉 11、对流段 12、过渡段 13、辐射段 2、二次蒸汽加热器 3、汽水分离器 4、过热蒸汽与分离水混配器混配器5、鼓风机 6、柱塞泵 7、水-水换热器 81、干度为75％的湿蒸汽82、干度99％以上的干蒸汽 83、分离出的饱和水 84、30℃～40℃的过热干蒸汽 85、过热度10℃的过热干蒸汽
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本发明提出一种过热蒸汽发生方法，所述过热蒸汽发生方法包括：
步骤A：将合格的软化水引入到注汽锅炉1中产生温度达到350℃并且干度为75％的湿蒸汽81；
步骤B：将所述湿蒸汽81进行汽水分离，分离出饱和水83和干度99％以上的干蒸汽82；
步骤C：将所述干蒸汽82引入到二次蒸汽加热器2中加热，得到过热度30℃～40℃的过热干蒸汽84。
本发明分别使用注汽锅炉和二次蒸汽加热器两次独立加热，使得干度为75％的湿蒸汽与干度99％以上的干蒸汽的加热为两个独立的过程，因而，最终产生的过热度30℃～40℃的过热干蒸汽的加热过程不受初级加热的注汽锅炉的局限，因而，经过单独的二次蒸汽加热器加热的过热干蒸汽能够达到连续的稳定的温度和干度要求，能够定量提供达到设定温度和干度的干蒸汽。
进一步地，所述二次蒸汽加热器2为独立于所述注汽锅炉1的蒸汽加热锅炉。二次蒸汽加热器2为专门加热蒸汽的锅炉，用于专门加热蒸汽。
进一步地，如图1，所述过热蒸汽发生方法还包括：步骤D：将所述过热度30℃～40℃的过热干蒸汽84与饱和水83进行混合一起注入井下。其中，从汽水分离器分离出的饱和水为高温、高压、高含盐的分离水。利用过热干蒸汽84把分离水一并带到井下。该方法充分利用了分离水的能量，同时减少了分离水的处理量。
进一步地，步骤D中，所述过热度30℃～40℃的过热干蒸汽与饱和水进行混合后形成过热度10℃的过热干蒸汽85注入井下。这样，到达井底的干度高、温度高，能满足稠油开采需求。
进一步地，如图1，步骤B中，通过汽水分离器3将所述湿蒸汽81进行汽水分离。汽水分离器3例如为圆形的汽水分离器，分离效果均匀稳定。
进一步地，步骤A具体包括：
步骤A1：如图1，将生水通过软化处理后形成合格的软化水供到柱塞泵6入口端；
步骤A2：将合格的软化水经强制升压后进入水-水换热器7(水-水换热器也称省煤器)，进行预热，经预热后的软化水以高于露点温度121℃进入注汽锅炉的对流段；
步骤A3：将从对流段出来的软化水换热后进入注汽锅炉的对流段与注汽锅炉烟气进行换热，使得软化水的温度达到245℃；
步骤A4：将软化水从注汽锅炉的对流段引入到注汽锅炉的辐射段加热汽化，软化水在辐射段经加热汽化后达到75％的蒸汽干度，过热蒸汽温度达到350℃。
通过上述分段换热和加热，能够有效的利用注汽锅炉，使得注汽锅炉的效率高，供应充足。
下面再更为具体的描述一下本发明的过程：
生水通过处理后，合格的软化水供到高压泵(柱塞泵6)入口端，水经强制升压后进入水-水换热器7(或其他换热器)，在该压力下，软化水的露点温度为121℃，经水-水换热器7(或其他换热器)预热后的软化水进入对流段11(保证软化过热蒸汽温度度高于121℃)，水-水换热器7有两个独立的换热系统，内管的水和外管的水。冷水(121度的水)先走外管，然后进入对流段增温，温度到达350度后，外管再通过水-水换热器7的内管，内管中121度的冷水吸收外管的一部分热量后，外管中的软化水由350度下降到245度然后进入辐射段13，因此进入辐射段13后温度变成245度左右。水在辐射段13经加热汽化后达到75％的蒸汽干度81(过热蒸汽温度达到350℃)，然后进入到球形汽水分离器3进行汽水分离，分离出的干蒸汽82(干度99％以上)再进入到蒸汽二次加热器2中(过热蒸汽过热度30℃～40℃)，加热后进入混配器4中，混配器4将过热干蒸汽与汽水分离器分离出的高温、高压、高含盐的饱和水(分离水)进行混配，形成30℃～40℃的过热干蒸汽84，过热干蒸汽84与分离出的饱和水83充分混合后形成过热度为10℃的过热干蒸汽85注入井下(此时过热蒸汽过热度10℃)。使用水-水换热器7能够提高软化水的利用效率，节约能源。
如图1，本发明还提供一种过热蒸汽发生系统，所述过热蒸汽发生系统包括：
产生湿蒸汽的注汽锅炉1；
与所述注汽锅炉连接的汽水分离器3；所述汽水分离器3具有蒸汽出口和饱和水出口；
与所述汽水分离器3连接的蒸汽加热锅炉2，所述蒸汽加热锅炉2独立于所述注汽锅炉1设置，使得两次蒸汽加热的过程相互独立。
进一步地，所述过热蒸汽发生系统还包括：混配器4，所述混配器4包括：蒸汽入口和饱和水入口，所述蒸汽入口连接所述蒸汽加热锅炉的出口，所述饱和水入口连接所述汽水分离器的饱和水出口。混配器4将过热干蒸汽与汽水分离器分离出的高温、高压、高含盐的饱和水(分离水)进行混配。然后可以利用过热蒸汽把分离水一并带到井下。该方法充分利用了分离水的能量，同时减少了分离水的处理量。
进一步地，所述注汽锅炉出口产生的湿蒸汽过热蒸汽温度达到350℃并且干度为75％，以便为二次加热提供基础。
进一步地，所述注汽锅炉1包括：对流段11、辐射段13和连接在所述对流段11和辐射段13之间的过渡段12，软化水依次经过所述对流段11和辐射段13并从所述辐射段13出口形成湿蒸汽81离开注汽锅炉1，所述辐射段入口的过热蒸汽温度达到245℃，所述辐射段出口的过热蒸汽温度达到350℃，所述辐射段出口的蒸汽干度为75％。通过上述分段换热和加热，能够有效的利用注汽锅炉，使得注汽锅炉的效率高，供应充足。
本发明在湿蒸器发生器的基础上，通过对汽水分离器分离出的干蒸汽进行二次加热，使干蒸汽变成过热度为30℃～40℃的过热蒸汽。然后与汽水分离器分离出的高温、高压、高含盐分离水进行混配，利用过热蒸汽把分离水一并带到井下。该方法充分利用了分离水的能量，同时减少了分离水的处理量。本发明产生过热度为10℃的过热蒸汽；充分利用分离水热量；减少分离水处理量，能够提供足量的到设定温度和干度的干蒸汽。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。为本发明的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。
Claims (10)
1.一种过热蒸汽发生方法，其特征在于，所述过热蒸汽发生方法包括：
步骤A：将合格的软化水引入到注汽锅炉中产生温度达到350℃并且干度为75％的湿蒸汽；
步骤B：将所述湿蒸汽进行汽水分离，分离出饱和水和干度99％以上的干蒸汽；
步骤C：将所述干蒸汽引入到二次蒸汽加热器中加热，得到过热度30℃～40℃的过热干蒸汽。
2.如权利要求1所述的过热蒸汽发生方法，其特征在于，所述二次蒸汽加热器为独立于所述注汽锅炉的蒸汽加热锅炉。
3.如权利要求1所述的过热蒸汽发生方法，其特征在于，所述过热蒸汽发生方法还包括：步骤D：将所述过热度30℃～40℃的过热干蒸汽与饱和水进行混合一起注入井下。
4.如权利要求1所述的过热蒸汽发生方法，其特征在于，步骤B中，通过汽水分离器将所述湿蒸汽进行汽水分离。
5.如权利要求1所述的过热蒸汽发生方法，其特征在于，步骤A具体包括：
步骤A1：将生水通过软化处理后形成合格的软化水供到柱塞泵入口端；
步骤A2：将合格的软化水经强制升压后进入水水换热器，经预热后的软化水以高于露点温度121℃进入注汽锅炉的对流段；
步骤A3：将从对流段出来的软化水换热后进入注汽锅炉的对流段与注汽锅炉烟气进行换热，使得软化水的温度达到245℃；
步骤A4：将软化水从注汽锅炉的对流段引入到注汽锅炉的辐射段加热汽化，软化水在辐射段经加热汽化后达到75％的蒸汽干度，过热蒸汽温度达到350℃。
6.如权利要求3所述的过热蒸汽发生方法，其特征在于，步骤D中，所述过热度30℃～40℃的过热干蒸汽与饱和水进行混合后形成过热度10℃的过热干蒸汽注入井下。
7.一种过热蒸汽发生系统，其特征在于，所述过热蒸汽发生系统包括：
产生湿蒸汽的注汽锅炉；
与所述注汽锅炉连接的汽水分离器；所述汽水分离器具有蒸汽出口和饱和水出口；
与所述汽水分离器连接的蒸汽加热锅炉，所述蒸汽加热锅炉独立于所述注汽锅炉设置。
8.如权利要求7所述的过热蒸汽发生系统，其特征在于，所述过热蒸汽发生系统还包括：混配器，所述混配器包括：蒸汽入口和饱和水入口，所述蒸汽入口连接所述蒸汽加热锅炉的出口，所述饱和水入口连接所述汽水分离器的饱和水出口。
9.如权利要求7所述的过热蒸汽发生系统，其特征在于，所述注汽锅炉出口产生的湿蒸汽过热蒸汽温度达到350℃并且干度为75％。
10.如权利要求7所述的过热蒸汽发生系统，其特征在于，所述注汽锅炉包括：对流段、辐射段和连接在所述对流段和辐射段之间的过渡段，软化水依次经过所述对流段和辐射段并从所述辐射段出口形成湿蒸汽离开注汽锅炉，所述辐射段入口的过热蒸汽温度达到245℃，所述辐射段出口的过热蒸汽温度达到350℃，所述辐射段出口的蒸汽干度为75％。
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