CN104595879A - 一种提高注蒸汽锅炉换热系数的方法 - Google Patents

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于继飞
盛宏至
曹砚锋
徐永香
张晓亮
周成龙
陈欢
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China National Offshore Oil Corp CNOOC
CNOOC Research Institute Co Ltd
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China National Offshore Oil Corp CNOOC
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Abstract

本发明涉及一种提高注蒸汽锅炉换热系数的方法，其包括以下步骤：1)在注蒸汽锅炉底部，位于燃烧气体和换热管束之间设置布风板，布风板和换热管束之间形成一个换热段；2)在布风板和换热管束之间的换热段填充有若干固体颗粒，固体颗粒采用球形材料；3)燃烧气体吹动固体颗粒，使固体颗粒沸腾，固体颗粒在注蒸汽锅炉内的高度增加，由换热管束下方上升至换热管束上方，浸没换热管束，提高气流与换热管束之间的换热系数。本发明提供了一种可有效提高注蒸汽锅炉换热系数的方法和装置，可以广泛应用于稠油热采工艺中。

Description

一种提高注蒸汽锅炉换热系数的方法
技术领域
本发明涉及一种提高锅炉换热系数的方法，特别是关于一种提高注蒸汽锅炉换热系数的方法。
背景技术
海上稠油资源丰富，需要采用注蒸汽方式开采，陆地油田稠油热采使用的注蒸汽锅炉虽然可以提供所需要的蒸汽，但是体积和占地面积较大，不能适应海上平台小型化的需要。而目前市场上的海上平台用锅炉主要通过锅炉内部结构的优化达到锅炉小型化的目的。虽然锅炉蒸发段水侧换热系数可高达200到15000W/(m2·K)，但由于燃气侧的换热系数很小，一般仅能达到5～25W/(m2·K)左右，成为阻碍提高换热系数，减小换热面积和换热器尺寸的主要障碍。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种可有效提高注蒸汽锅炉换热系数的方法。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种提高注蒸汽锅炉换热系数的方法，其包括以下步骤：1)在注蒸汽锅炉底部，位于燃烧气体和换热管束之间设置布风板，布风板和换热管束之间形成一个换热段；2)在布风板和换热管束之间的换热段填充有若干固体颗粒；3)燃烧气体吹动固体颗粒，使固体颗粒沸腾，固体颗粒在注蒸汽锅炉内的高度增加，由换热管束下方上升至换热管束上方，浸没换热管束，提高气流与换热管束之间的换热系数。
所述步骤2)中，固体颗粒采用球形材料。
所述步骤3)中，通过所述注蒸汽锅炉上的进气阀控制燃烧气体的气流速度。
所述步骤3)中调节气流速度在1～5m/s之间，将换热系数控制在100到400W/(m2·K)之间。
在所述换热管束表面设置有鳍状换热片。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于采用在注蒸汽锅炉中燃烧气体和换热管束之间设置的布风板上布置一层固体颗粒，固体颗粒由于燃烧气体的吹动处于沸腾状态，可有效提高气流与换热管之间的换热系数，最大可以达到400W/(m2·K)，可以大幅度缩小换热面积。2、本发明由于采用球形材料的固体颗粒，从而减少了固体颗粒对注蒸汽锅炉中换热管束的磨损。3、本发明由于采用带鳍状换热片的换热管束，进一步提高气流与换热管之间的换热系数。综上所述，本发明可以广泛应用于稠油热采工艺中。
附图说明
图1是本发明的结构示意图
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1所示，本发明提供一种提高注蒸汽锅炉换热系数的方法，包括以下步骤：
1)在注蒸汽锅炉2底部，位于燃烧气体和换热管束3之间设置布风板1，布风板1和换热管束3之间形成一个换热段。
2)在布风板1和换热管束3之间的换热段填充有若干固体颗粒4。
3)注蒸汽锅炉2工作时,燃烧气体吹动固体颗粒4，使固体颗粒4沸腾，固体颗粒4在注蒸汽锅炉2内的高度增加，由换热管束3下方上升至换热管束3上方,将换热管束浸没；如图1所示，由A面上升到B面，有效提高气流与换热管束3之间的换热系数，使得气流与换热管束3之间的换热系数最大可提高到400W/(m2·K)。
上述步骤2)中，固体颗粒4采用直径为0.5mm～0.8mm的球形材料，如含硅量高的玻璃微珠，可减少固体颗粒4对换热管束3的磨损。
上述步骤3)中，可以根据需要，通过注蒸汽锅炉2上现有的进气阀控制燃烧气体的气流速度，进而控制换热系数的大小。通过进气阀调节气流速度在1～5m/s之间，将换热系数控制在100到400W/(m2·K)之间。同时，可以通过控制燃烧气体的气流速度，进而控制固体颗粒4的沸腾程度，减缓固体颗粒4相对于换热管束3的速度，从而减少固体颗粒4对两换热管束3的磨损。
在一个优选的实施例中，换热管束3表面设置有鳍状换热片，换热片高度为5mm～10mm，可提高气流与换热管束3之间的换热系数。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (7)

1.一种提高注蒸汽锅炉换热系数的方法，其包括以下步骤：
1)在注蒸汽锅炉底部，位于燃烧气体和换热管束之间设置布风板，布风板和换热管束之间形成一个换热段；
2)在布风板和换热管束之间的换热段填充有若干固体颗粒；
3)燃烧气体吹动固体颗粒，使固体颗粒沸腾，固体颗粒在注蒸汽锅炉内的高度增加，由换热管束下方上升至换热管束上方，浸没换热管束，提高气流与换热管束之间的换热系数。
2.如权利要求1所述的一种提高注蒸汽锅炉换热系数的方法，其特征在于：所述步骤2)中，固体颗粒采用球形材料。
3.如权利要求1所述的一种提高注蒸汽锅炉换热系数的方法，其特征在于：所述步骤3)中，通过所述注蒸汽锅炉上的进气阀控制燃烧气体的气流速度。
4.如权利要求2所述的一种提高注蒸汽锅炉换热系数的方法，其特征在于：所述步骤3)中，通过所述注蒸汽锅炉上的进气阀控制燃烧气体的气流速度。
5.如权利要求1～4中任一项所述的一种提高注蒸汽锅炉换热系数的方法，其特征在于：所述步骤3)中调节气流速度在1～5m/s之间，将换热系数控制在100到400W/(m2·K)之间。
6.如权利要求1～4中任一项所述的一种提高注蒸汽锅炉换热系数的方法，其特征在于：在所述换热管束表面设置有鳍状换热片。
7.如权利要求5所述的一种提高注蒸汽锅炉换热系数的方法，其特征在于：在所述换热管束表面设置有鳍状换热片。
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