CN104033883A - 一种生产过热蒸汽的油田汽包型注汽锅炉 - Google Patents

Abstract

本发明属于油田采油用注汽锅炉领域，公开了一种生产过热蒸汽的油田汽包型注汽锅炉，包括设置在锅炉燃烧室内的辐射段以及设置在锅炉烟道内的对流段和过热段，且设有辐射段的锅炉燃烧室内的炉壁上设置有鼓风机；其中，给水管的出口连接柱塞泵的入口，柱塞泵的出口连接对流段的入口，对流段的出口连接汽包的第一进水口，汽包的出汽口连接过热段的进汽口，过热段的出汽口连接注汽系统的入口，汽包的循环水出口通过循环水泵连接辐射段的进水口，辐射段的汽水混合物出口连接汽包的第二进水口。本发明汽包型注汽锅炉既可以满足油田稠油及超稠油热采的需要，又减少了高品质热水的排放，提高了系统热效率，节约了水资源。

Description

一种生产过热蒸汽的油田汽包型注汽锅炉

【技术领域】

本发明涉及锅炉的设计制造领域，特别涉及一种生产过热蒸汽的油田汽包型注汽锅炉，适用于稠油或超稠油注汽开发工艺。

【背景技术】

蒸汽辅助重力泄油技术(Steam-Assisted Gravity Drainage，SAGD)是开发超稠油的一项前沿技术，SAGD注汽技术的关键是需要高干度蒸汽。目前使用的直流锅炉产生的蒸汽干度仅为75％至80％，也有通过添加汽水分离器及过热段来产生过热蒸汽的直流注汽锅炉。但汽水分离器会排出20％至25％的高温分离水。这不仅浪费了大量的水资源，同时也浪费了大量高品质能量。同时，所添加的汽水分离器不具有蒸汽清洗功能，无法进一步提高蒸汽品质，对锅炉的安全稳定运行不利。

【发明内容】

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种生产过热蒸汽的油田汽包型注汽锅炉，其能够满足稠油及超稠油开采的工艺要求，同时大大降低高浓度盐水的排放量，提高能源利用效率，从而节约水资源，降低能源消耗。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种生产过热蒸汽的油田汽包型注汽锅炉，包括设置在锅炉燃烧室内的辐射段以及设置在锅炉烟道内的对流段和过热段，且设有辐射段的锅炉燃烧室内的炉壁上设置有鼓风机；其中，给水管的出口连接柱塞泵的入口，柱塞泵的出口连接对流段的入口，对流段的出口连接汽包的第一进水口，汽包的出汽口连接过热段的进汽口，过热段的出汽口连接注汽系统的入口，汽包的循环水出口通过循环水泵连接辐射段的进水口，辐射段的汽水混合物出口连接汽包的第二进水口。

本发明进一步改进在于，锅炉燃烧室与锅炉烟道呈L型，锅炉燃烧室位于水平方向，锅炉烟道位于竖直方向。

本发明进一步改进在于，对流段和过热段从上至下依次设置在锅炉烟道内。

本发明进一步改进在于，对流段的出口通过对流段出口管连接汽包的第一进水口。

本发明进一步改进在于，汽包的出汽口通过过热段进口管连接过热段的进汽口。

本发明进一步改进在于，汽包的循环水出口通过汽包循环水出口管连接循环水泵的入口，循环水泵的出口通过循环水泵出口管连接辐射段的进水口。

本发明进一步改进在于，辐射段的汽水混合物出口通过辐射段出口管连接汽包的第二进水口。

本发明进一步改进在于，汽包上设置有排污管，排污管的出口连接排污管道的入口。

本发明进一步改进在于，该注汽锅炉的水汽流程为给水经过柱塞泵加压后进入对流段预热，然后进入汽包作为蒸汽的清洗用水，汽包的循环水通过循环水泵进入辐射段受热变为汽水混合物，汽水混合物又返回汽包进行汽水分离，产生的饱和蒸汽进入过热段进一步加热为过热蒸汽进入注汽系统。

本发明进一步改进在于，汽包产生的高浓度盐水通过排污管排出。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的锅炉是汽包型注汽锅炉，该汽包型注汽锅炉的汽包能够有效分离产生的饱和蒸汽和饱和水，饱和蒸汽进入过热段加热为过热蒸汽，满足稠油及超稠油开采的工艺需求。同时，该汽包型注汽锅炉的汽包上部引入的对流段出口水进入蒸汽清洗装置，与自下而上的分离蒸汽进行直接接触，可以对蒸汽进行清洗，降低蒸汽中所含盐分，提高蒸汽品质。此外，分离出的高温分离水通过循环水泵的作用进入辐射段循环受热，这与现有添加汽水分离器的直流注汽锅炉相比，有效的利用了高温分离水，减少了水资源浪费及高品位能量的损失。

进一步地，该汽包型注汽锅炉的汽包设置有排污管，可以按照锅炉运行情况进行定期排污及/或连续排污，通过排污降低汽包中工质的含盐量，提高锅炉所产生蒸汽的品质，保证锅炉安全稳定运行。

因此，本发明汽包型注汽锅炉既可以满足油田稠油及超稠油热采的需要，又减少了高品质热水的排放，提高了系统热效率，节约了水资源。

【附图说明】

图1为本发明一种生产过热蒸汽的油田汽包型注汽锅炉的结构框图；

图2为锅炉烟气流程示意图；

图3为锅炉水汽流程示意图。

图中：1、对流段；2、过热段；3、辐射段；4、汽包；5、柱塞泵；6、循环水泵；7、鼓风机；8、给水管；9、对流段出口管；10、汽包循环水出口管；11、循环水泵出口管；12、辐射段出口管；13、过热段进口管；14、注汽管；15、排污管；16、炉壁。

【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的详细说明。

参照图1，为本发明一种生产过热蒸汽的油田汽包型注汽锅炉，包括设置在锅炉燃烧室内的辐射段3以及设置在锅炉烟道内的对流段1和过热段2，且设有辐射段3的锅炉燃烧室内的炉壁16上设置有鼓风机7；其中，给水管8的出口连接柱塞泵5的入口，柱塞泵5的出口连接对流段1的入口，对流段1的出口通过对流段出口管9连接汽包4的第一进水口，汽包4的出汽口通过过热段进口管13连接过热段2的进汽口，过热段2的出汽口连接注汽系统的入口，汽包4的循环水出口通过汽包循环水出口管10连接循环水泵6的入口，循环水泵6的出口通过循环水泵出口管11连接辐射段3的进水口，辐射段3的汽水混合物出口通过辐射段出口管12连接汽包4的第二进水口。

进一步地，锅炉燃烧室与锅炉烟道呈L型，锅炉燃烧室位于水平方向，锅炉烟道位于竖直方向。对流段1和过热段2从上至下依次设置在锅炉烟道内。

参照图1，本发明通过对流段2的水从汽包的上部进入到汽包中，与上升的蒸汽接触具有清洗蒸汽的功能，降低了汽包产生蒸汽的含盐量。

参照图1、图3，本发明通过循环水泵6将汽包4的循环水打入到辐射段3中，这一段管路可看作该锅炉的下降管。循环水在辐射段3中受热蒸发为汽水混合物，通过管道12又返回进入汽包，这一段管路可看作该锅炉的上升管。采用这样的管路设置使得水能够循环利用。

参照图2，本发明的烟气流程为：空气→鼓风机7→辐射段3→过热段2→对流段1，最后排向大气。

参照图3，本发明注汽锅炉的水汽流程为：给水经过柱塞泵5加压后进入对流段1预热，然后进入汽包4作为蒸汽的清洗用水，汽包4的循环水通过循环水泵6进入辐射段3受热变为汽水混合物，汽水混合物又返回汽包4进行汽水分离，产生的干蒸汽进入过热段2进一步加热为过热蒸汽，产生的过热蒸汽进入注汽管14。同时，汽包4产生的高浓度盐水通过排污管15排出，保证水路的安全。

综上所述，本发明具有如下的优点

1)对流段1布置在竖直烟道最上方，具有省煤器的功能，一方面预热了给水，另一方面吸收热量降低了烟气排烟温度；

2)辐射段3布置在卧式炉膛内，具有吸收炉膛热量，并将循环水加热为汽水混合物的作用；

3)过热段2管束设置在竖直烟道的下部，过热段2管束的入口端与汽包4的出汽口连接，过热段2将饱和蒸汽加热为过热蒸汽。过热2段管束的出口端与注汽系统连接；

4)辐射段3出口具有一定干度的汽水混合物通过入口管接头进入到汽包4内部，经过汽包4中的分离元件分离出高干度的饱和蒸汽，饱和蒸汽进入到过热段中，被进一步加热为过热蒸汽。分离后的饱和水通过汽包下部的循环管路进行循环；

5)对流段1出口的水进入汽包的上部，同上升的蒸汽进行直接接触，去除蒸汽中的盐分，达到蒸汽清洗功能，降低蒸汽中含盐量，提高蒸汽品质；

6)汽包4的下部设置排污管15，排污管15可以排出高浓度的盐水，通过排污降低循环水中盐浓度，保持锅内工质的品质，保证锅炉安全稳定运行；

7)循环水泵6安装在汽包循环水出口与辐射段3入口之间，通过水泵将循环水泵入辐射段继续换热，防止回流的产生，保证了水路的安全性；

8)柱塞泵5安装在对流段进口的给水管路上，将给水泵入到对流段1管道中，为系统运行提供压头。

尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。

Claims (10)

1.一种生产过热蒸汽的油田汽包型注汽锅炉，其特征在于，包括设置在锅炉燃烧室内的辐射段(3)以及设置在锅炉烟道内的对流段(1)和过热段(2)，且设有辐射段(3)的锅炉燃烧室内的炉壁(16)上设置有鼓风机(7)；其中，给水管(8)的出口连接柱塞泵(5)的入口，柱塞泵(5)的出口连接对流段(1)的入口，对流段(1)的出口连接汽包(4)的第一进水口，汽包(4)的出汽口连接过热段(2)的进汽口，过热段(2)的出汽口连接注汽系统的入口，汽包(4)的循环水出口通过循环水泵(6)连接辐射段(3)的进水口，辐射段(3)的汽水混合物出口连接汽包(4)的第二进水口。

2.根据权利要求1所述的一种生产过热蒸汽的油田汽包型注汽锅炉，其特征在于，锅炉燃烧室与锅炉烟道呈L型，锅炉燃烧室位于水平方向，锅炉烟道位于竖直方向。

3.根据权利要求2所述的一种生产过热蒸汽的油田汽包型注汽锅炉，其特征在于，对流段(1)和过热段(2)从上至下依次设置在锅炉烟道内。

4.根据权利要求1所述的一种生产过热蒸汽的油田汽包型注汽锅炉，其特征在于，对流段(1)的出口通过对流段出口管(9)连接汽包(4)的第一进水口。

5.根据权利要求1所述的一种生产过热蒸汽的油田汽包型注汽锅炉，其特征在于，汽包(4)的出汽口通过过热段进口管(13)连接过热段(2)的进汽口。

6.根据权利要求1所述的一种生产过热蒸汽的油田汽包型注汽锅炉，其特征在于，汽包(4)的循环水出口通过汽包循环水出口管(10)连接循环水泵(6)的入口，循环水泵(6)的出口通过循环水泵出口管(11)连接辐射段(3)的进水口。

7.根据权利要求1所述的生产过热蒸汽的油田汽包型注汽锅炉，其特征在于，辐射段(3)的汽水混合物出口通过辐射段出口管(12)连接汽包(4)的第二进水口。

8.根据权利要求1所述的一种生产过热蒸汽的油田汽包型注汽锅炉，其特征在于，汽包(4)上设置有排污管(15)，排污管(15)的出口连接排污管道的入口。

9.根据权利要求1所述的一种生产过热蒸汽的油田汽包型注汽锅炉，其特征在于，该注汽锅炉的水汽流程为给水经过柱塞泵(5)加压后进入对流段(1)预热，然后进入汽包(4)作为蒸汽的清洗用水，汽包(4)的循环水通过循环水泵(6)进入辐射段(3)受热变为汽水混合物，汽水混合物又返回汽包(4)进行汽水分离，产生的饱和蒸汽进入过热段(2)进一步加热为过热蒸汽进入注汽系统。

10.根据权利要求9所述的一种生产过热蒸汽的油田汽包型注汽锅炉，其特征在于，汽包(4)产生的高浓度盐水通过排污管(15)排出。