CN104180359B - 大吨位的亚临界压力蒸汽发生器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大吨位的亚临界压力蒸汽发生器。由燃烧器、辐射炉膛、过渡段、下部对流段、上部对流段、烟囱沿热烟气运动方向依次连通。过渡段连接辐射炉膛后端，下部对流段设在过渡段的上方，上部对流段设置在下部对流段的上方；水‑水换热器为套管形式的蛇形往复管的结构置于辐射炉膛外部的左侧，进行热交换。软化水经给水泵加压后给水从给水入口进入，依次经过水管线、水‑水换热器(壳程)、上部对流段、下部对流段、水‑水换热器(管程)、辐射炉膛管束，介质逐步被加热升温，输出高压饱和湿蒸汽。本发明可以解决将单回程锅炉吨位提高到40t/h，又可以增加蒸汽干度到85％的技术问题。

Description

大吨位的亚临界压力蒸汽发生器

技术领域

本发明属于一种石油行业热力开采地下稠油的专用设备。具体是一种油田专用的可产生湿蒸汽的蒸汽发生器。

背景技术

蒸汽发生器是油田稠油开采的核心设备，国内生产始于八十年代初期。目前国内外生产的蒸汽发生器单回程辐射段，最大吨位仅位30t/h，干度为80％。为适应油田的新形式，有效降低锅炉运行成本，贯彻执行国家节能降耗减排的政策，适应当今国内外新型采油工艺技术对热采设备的更高要求，稠油开采急需一种更大吨位更高干度的蒸汽发生器来满足油田热采要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种大吨位的亚临界压力蒸汽发生器，它可以解决将单回程锅炉吨位提高到40t/h，又可以增加蒸汽干度到85％的技术问题。

一种大吨位的亚临界压力蒸汽发生器，它包括：辐射炉膛(5)、上部对流段(7)、下部对流段(6)、过渡段(8)、水-水换热器(10)、取样汽水分离器(11)、燃烧器(4)、给水泵(1)、控制柜(3)、水管线(17)、燃油管线(18)、天然气管线(19)、泵撬座(14)、烟囱(9)、上部对流段管束(701)、下部对流段管束(601)、辐射炉膛管束(501)、锅炉给水入口(1701)、饱和水出口(1702)，所述的辐射炉膛(5)水平卧式放置，过渡段(8)连接在辐射炉膛(5)的后端；下部对流段(6)连接于过渡段(8)的上方、上部对流段(7)连接于下部对流段(6)上方；烟囱连接于上部对流段(7)上方；燃烧器(4)、辐射炉膛(5)的燃烧室、下部对流段(6)、上部对流段(7)、烟囱(9)沿热烟气运动方向依次连通；辐射炉膛(5)的燃烧室内的周边设有辐射炉膛管束(501)；水-水换热器(10)的结构为套管形式的蛇形往复管置于辐射炉膛(5)的燃烧室外的左侧，进行热交换；给水从锅炉给水入口(1701)进入给水泵(1)，经给水泵(1)加压至合适压力后再依次经过水管线(17)、水-水换热器(10)、上部对流段管束(701)、下部对流段管束(601)、水-水换热器(10)、辐射炉膛管束(501)，逐步被加热升温，至饱和蒸汽出口(1702)；所述的上部对流段(7)内设有上部对流段管束(701)，结构为单根翅片管水平往复呈矩形结构，位于烟气低温区域；所述的下部对流段(6)内设有下部对流段管束(601)，为单根光管和翅片管水平往复呈矩形，位于烟气高温区域；所述的辐射炉膛(5)、上部对流段(7)、下部对流段(6)、给水泵(1)、控制柜(3)安装在整个锅炉撬座上，构成整体撬座的承载方式。

所述的辐射炉膛(5)为卧式直流结构，外表面为矩形筒体，内壁衬有硅酸铝耐火纤维；辐射炉膛管束(501)为单回路直管沿墙体内壁纵向蛇形往复排列成的矩形结构；辐射炉膛管束(501)的管子中心线与炉墙间的距离为100mm。

所述的燃烧器(4)通过燃油管线(18)连通燃油入口(1801)；燃油管线(18)设有油加热器(12)和电加热器(13)。

上部对流段管束(701)在烟气侧采用了翅片管；下部对流段管束(601)在烟气侧入口端布置了光管受热面，后部采用了翅片管。

辐射炉膛(5)、上部对流段(7)、下部对流段(6)、给水泵(1)及控制柜(3)直接连接在蒸汽发生器的撬座上；燃烧器(4)与辐射炉膛(5)之间、辐射炉膛(5)与过渡段(8)之间、过渡段(8)与下部对流段(6)之间、下部对流段(6)与上部对流段(7)之间、烟囱(9)与上部对流段(7)之间采用螺栓连接。

所述的控制柜(3)由可编程的控制器和触摸屏组成，具有通用数据远传接口。

本发明有以下优点和积极效果：

1.单回路锅炉最大蒸发量由原来30t/h跃升为40t/h，避免了辐射管束多回路的偏烧现象，节省大量设备采购成本；

2.采用撬座式固定布置。为了减小辐射段占地面积，从而减小注汽站的整体面积，辐射段由原来的常规圆型变为矩形结构；

3.蒸汽干度由原来的80％提升为85％，极大地提高了热能利用率；

4.上部对流段、下部对流段为双回路布置，避免热水在对流段停留时间过长，提前汽化；

5.锅炉热效率由原来的88％提高为燃油≥88％、燃气≥90％。

6.先进的自控技术使设备流量与出口温度保持恒定，智能化水平高。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是图1右视示意图；

图3是图1俯视示意图；

图4是图1后视示意图；

图5是本发明工作流程示意图；

图6是本发明辐射炉膛管束示意图；

图7是图6辐射炉膛管束左视示意图；

图8是本发明下部对流段管束示意图；

图9是图8下部对流段管束左视示意图；

图10是本发明上部对流段管束示意图；

图11是图10上部对流段管束左视示意图；

图12是本发明水-水换热器示意图；

图13是图12水-水换热器左视示意图；

图14是图12水-水换热器俯视示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图中附图标号如下：柱塞泵1、鼓风机2、控制柜3、燃烧器4、辐射炉膛5、下部对流段6、上部对流段7、过渡段8、烟囱9、水-水换热器10、取样汽水分离器11、油加热器12、电加热器13、柱塞泵撬座14、风道15、消音器16、管线17、燃油管线18、天然气管线19、平台梯子20、辐射炉膛管束501、下部对流段管束601、上部对流段管束701、锅炉给水入口1701、蒸汽出口1702、放空口1703、蒸汽安全阀排放口1704、进油口1801、回油口1802、燃气入口1901、冷水入口1001、冷水出口1002、热水入口1003、热水出口1004。

油田注汽锅炉是指：为注蒸汽热采而专门设计的一种新型直流工业锅炉。

如图1、2、3、4所示：所述蒸汽发生器，它包括：柱塞泵1、鼓风机2、控制柜3、燃烧器4、辐射炉膛5、下部对流段6、上部对流段7、过渡段8、烟囱9、水-水换热器10、取样汽水分离器11、油加热器12、电加热器13、柱塞泵撬座14、风道15、消音器16、管线17、燃油管线18、天然气管线19、平台梯子20；所属的辐射炉膛5水平卧式放置。燃烧器、辐射炉膛、过渡段、下部对流段、上部对流段、烟囱沿热烟气运动方向依次连通；过渡段8连接辐射炉膛5后端，下部对流段6设在过渡段8的上方，螺栓连接；上部对流段7设在下部对流段6的上方，水-水换热器10为套管形式的蛇形往复管的结构置于辐射炉膛5外部的左侧方，进行热交换。给水经给水泵加压后从给水入口1701进入，依次经过水管线17、水-水换热器10(壳程)、上部对流段管束701、下部对流段管束601、水-水换热器10(管程)、辐射炉膛管束501至蒸汽出口1702，逐步被加热汽化，输出合格饱和蒸汽。它既是一种油田专用的大型固定卧式直流产生饱和湿蒸汽的蒸汽发生器。

它还包括：鼓风机2、消音器16、引风道15、控制柜3。鼓风机2、放置于蒸汽发生地的右侧单独撬块，用引风道15与燃烧器连接4给锅炉送风；消音器16安装于鼓风机12入风口；为降低震动，控制柜3通过螺栓连接被放置在辐射炉膛5的前段并单独撬块。

它还包括：燃油进口1801、电加热器13、油加热器12、天然气进口1901，燃烧器4连通天然气进口1901和进油口1801.

参见图6、7。所述的辐射炉膛5为卧式直流结构，外壳体为钢制矩形，为保证减少散热损失，蒸汽发生器正常运行时壳体外表面平均温度低于60℃。两侧及顶端内壁衬有硅酸铝耐火纤维；底墙浇注以混凝土耐火料，尾端连接过渡段8。辐射炉膛管束501为单回路直管沿炉膛墙体内壁纵向蛇形排布成矩形结构；辐射炉膛管束501的管子中心线与炉墙的距离为100mm。辐射炉膛5出口连通蒸汽出口1701。所述的过渡段8是由钢板卷制的弧形结构，内衬耐火浇注料和硅酸铝纤维，正常运行时外壁表面平均温度小于60℃。其底部设有排水口，通过蝶阀排入地沟或接入排污汇总管。后部设有便于检修的人孔，人孔盖上设有观察炉膛火焰的看火孔。

参见图10、11。所述的上部对流段7的管束701是由单根翅片管水平往复组成的梯形结构，位于烟气低温区域。

参见图8、9。所述的下部对流段6的管束601是由上几排的单根翅片管水平往复组成的矩形结构连接下几排的光管水平往复组成，位于烟气高温区域。

参见图12、13、14。锅炉给水经给水入口1701进入水-水换热器10的冷水入口1001，由冷水出口1002流出，进入上部对流段管束701，由上部对流段管束701预热后的热水进入下部对流段管束601，由下部对流段管束601再加热后的热水由水-水换热器10的热水入口1003进入，由热水出口1004流出，进入辐射炉膛管束501，冷水在套管的壳程内流动，热水在套管的管程内向相反方向流动，进行逆流传热。

它还包括控制柜3。控制柜3由可编程的控制器和触摸屏组成。

通过调节锅炉的给水，保证蒸汽出口1701输出压力不大于17.2MPa干度不大于85％的湿饱和蒸汽。

本蒸汽发生器概括为：五个部分，即辐射炉膛5、水—水换热器10、过渡段8、下部对流段6、上部对流段7；三个系统，即水汽系统；燃烧系统、自控系统；燃烧系统又包括：燃烧器4、燃油管线18、天然气管线19。

所述的水汽系统：是指从给水入口1701至蒸汽出口1702之间的水汽通道，是由水-水换热器10、辐射炉膛管束501、上部对流段管束701、下部对流段管束601、取样汽水分离器11以及其范围内管线17组成的流程系统,如流程图图5所示，是本发明的主要受压组件。给水经给水入口1701进入水-水换热器10的冷水入口1001，由冷水出口1002流出，进入上部对流段管束701，由上部对流段管束701预热后进入下部对流段601加热后的热水由水-水换热器10的热水入口1003进入，由热水出口1004流出，进入辐射炉膛管束501继续加热，然后从辐射炉膛管束501流出，产生饱和蒸汽经由管线17到达蒸汽出口1702最后注入井下。

所述的燃烧系统：由燃烧器4、燃油管线18、天然气管线19等组成。

所述的自控系统：包括控制柜3，由可编程的控制器和触摸屏组成。

本发明主要技术参数：

1.型号： YZG40-17.2-D

2.额定蒸发量： 40t/h

3.工作压力： 17.2MPa

4.蒸汽干度： ≤85％

5.热效率： 燃油≥88％、燃气≥90％

6.燃料： 原油、天然气

7.控制方式： PAC

8.承载方式： 撬座

Claims (6)

1.一种大吨位的亚临界压力蒸汽发生器，它包括：辐射炉膛(5)、上部对流段(7)、下部对流段(6)、过渡段(8)、水-水换热器(10)、取样汽水分离器(11)、燃烧器(4)、给水泵(1)、控制柜(3)、水管线(17)、燃油管线(18)、天然气管线(19)、泵撬座(14)、烟囱(9)、上部对流段管束(701)、下部对流段管束(601)、辐射炉膛管束(501)、锅炉给水入口(1701)、饱和水出口(1702)，其特征在于：所述的辐射炉膛(5)水平卧式放置，过渡段(8)连接在辐射炉膛(5)的后端；下部对流段(6)连接于过渡段(8)的上方、上部对流段(7)连接于下部对流段(6)上方；烟囱连接于上部对流段(7)上方；燃烧器(4)、辐射炉膛(5)的燃烧室、下部对流段(6)、上部对流段(7)、烟囱(9)沿热烟气运动方向依次连通；辐射炉膛(5)的燃烧室内的周边设有辐射炉膛管束(501)；水-水换热器(10)的结构为套管形式的蛇形往复管置于辐射炉膛(5)的燃烧室外的左侧，进行热交换；给水从锅炉给水入口(1701)进入给水泵(1)，经给水泵(1)加压至合适压力后再依次经过水管线(17)、水-水换热器(10)、上部对流段管束(701)、下部对流段管束(601)、水-水换热器(10)、辐射炉膛管束(501)，逐步被加热升温，至饱和蒸汽出口(1702)；所述的上部对流段(7)内设有上部对流段管束(701)，结构为单根翅片管水平往复呈矩形结构，位于烟气低温区域；所述的下部对流段(6)内设有下部对流段管束(601)，为单根光管和翅片管水平往复呈矩形，位于烟气高温区域；所述的辐射炉膛(5)、上部对流段(7)、下部对流段(6)、给水泵(1)、控制柜(3)安装在整个锅炉撬座上，构成整体撬座的承载方式。

2.根据权利要求1所述的大吨位的亚临界压力蒸汽发生器，其特征在于：所述的辐射炉膛(5)为卧式直流结构，外表面为矩形筒体，内壁衬有硅酸铝耐火纤维；辐射炉膛管束(501)为单回路直管沿墙体内壁纵向蛇形往复排列成的矩形结构；辐射炉膛管束(501)的管子中心线与炉墙间的距离为100mm。

3.根据权利要求1所述的大吨位的亚临界压力蒸汽发生器，其特征在于：所述的燃烧器(4)通过燃油管线(18)连通燃油入口(1801)；燃油管线(18)设有油加热器(12)和电加热器(13)。

4.根据权利要求1所述的大吨位的亚临界压力蒸汽发生器，其特征在于：上部对流段管束(701)在烟气侧采用了翅片管；下部对流段管束(601)在烟气侧入口端布置了光管受热面，后部采用了翅片管。

5.根据权利要求1所述的大吨位的亚临界压力蒸汽发生器，其特征在于：辐射炉膛(5)、上部对流段(7)、下部对流段(6)、给水泵(1)及控制柜(3)直接连接在蒸汽发生器的撬座上；燃烧器(4)与辐射炉膛(5)之间、辐射炉膛(5)与过渡段(8)之间、过渡段(8)与下部对流段(6)之间、下部对流段(6)与上部对流段(7)之间、烟囱(9)与上部对流段(7)之间采用螺栓连接。

6.根据权利要求1所述的大吨位的亚临界压力蒸汽发生器，其特征在于：所述的控制柜(3)由可编程的控制器和触摸屏组成，具有通用数据远传接口。