CN112344310A - 一种用于海上稠油开发的过热蒸汽锅炉装置及其操作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于海上稠油开发的过热蒸汽锅炉装置，包括：蒸汽锅炉本体，其内部设置有过热段和辐射对流段；给水增压器，给水增压器的出口与辐射对流段入口连接；燃料处理器，燃料处理器的入口与燃料输送装置连接，燃料处理器的出口与蒸汽锅炉本体的燃料入口连接；锅炉风机，锅炉风机的出风口与蒸汽锅炉本体的进风口连接；汽水分离器，汽水分离器的入口与辐射对流段的出口连接，汽水分离器的排气口与过热段的入口连接；回喷掺混器，回喷掺混器的第一入口与汽水分离器的排水口连接，回喷掺混器的第二入口与过热段的出口连接；疏水扩容器，疏水扩容器的入口与回喷掺混器的第三路出口管道连接，疏水扩容器的出口与排放系统连接。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于海上稠油开发的过热蒸汽锅炉装置及其操作方法，属于海上油田开发技术领域。
背景技术
稠油开发用的过热锅炉通常通过两种方式产生过热蒸汽，一种是提高锅炉给水水质，由蒸汽锅炉直接产生过热蒸汽，此种方式需要将锅炉给水处理为超纯水，代价较大；另一种是在采用常规给水水质的基础上，由锅炉产生湿饱和蒸汽，然后经汽水分离器进行汽水分离，分离为干气和浓水，分离后的干气返回锅炉过热段进行过热，过热的干气再与浓水在回喷掺混器中混合，产生过热蒸汽。此种方式的特点是当蒸汽压力高时，汽水分离器分离器效果较差，难以实现分离，进而难以达到产生过热蒸汽的目的。渤海稠油油田的特点是前期需要高压蒸汽，但是干度要求低，后期需要过热蒸汽时，压力需求较低。
如图1所示，常规过热蒸汽锅炉装置包括：燃料处理设备2、超纯水处理装置14、蒸汽锅炉本体3、锅炉风机11、疏水扩容器6和出口温度控制9等。由超纯水处理装置14处理的满足《GB-12145火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》的超纯水经蒸汽锅炉3加热产生过热蒸汽，控制方式为通过出口温度控制9控制锅炉风机11和燃料用量。
渤海海域稠油开发过程中蒸汽压力高，需达20MPa以上，同时所需求的蒸汽干度高，甚至过热蒸汽。在高压情况下，通常需要配置较为复杂的锅炉给水处理装置，将锅炉水处理成超纯水，然后通过过热锅炉加热，产生过热蒸汽。此种配置的特点是锅炉水处理装置复杂，初始投资高，占地面积大，且屯水运行成本高，针对于海上平台稠油开发工程而言，采用此种配置会使项目的经济性降低。
发明内容
针对上述突出问题，本发明提供一种用于海上稠油开发的过热蒸汽锅炉装置及其操作方法，该装置能够提供在不提高锅炉给水水质的前提下，可产生高压低干度湿饱和蒸汽和低压过热蒸汽。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种用于海上稠油开发的过热蒸汽锅炉装置，包括：
蒸汽锅炉本体，其内部设置有过热段和辐射对流段，所述辐射对流段位于所述蒸汽锅炉本体的下端，所述过热段位于所述蒸汽锅炉本体的上端；
给水增压器，所述给水增压器的入口与给水处理装置连接，所述给水增压器的出口与所述辐射对流段的入口连接；
燃料处理器，所述燃料处理器的入口与燃料输送装置连接，所述燃料处理器的出口与所述蒸汽锅炉本体的燃料入口连接；
锅炉风机，所述锅炉风机的出风口与所述蒸汽锅炉本体的进风口连接；
汽水分离器，所述汽水分离器的入口与所述辐射对流段的出口连接，所述汽水分离器的排气口与所述过热段的入口连接；
回喷掺混器，所述回喷掺混器的第一入口与所述汽水分离器的排水口连接，且二者相连接的管道上设置有浓水管道关断阀，所述回喷掺混器的第二入口与所述过热段的出口连接，所述回喷掺混器的出口管道分成三路，第一路出口管道用于将过热蒸汽通过管道注入井口，第二路出口管道与热力除氧系统连接；
疏水扩容器，所述疏水扩容器的入口与所述回喷掺混器的第三路出口管道连接，所述疏水扩容器的出口与排放系统连接。
所述的过热蒸汽锅炉装置，优选地，还包括辐射对流段干度控制器，设置于所述汽水分离器的入口与所述辐射对流段的出口相连接的管道上，用于控制蒸汽的干度。
所述的过热蒸汽锅炉装置，优选地，所述回喷掺混器的出口主管道上设置有出口温度控制器，用于控制输出蒸汽的温度。
所述的过热蒸汽锅炉装置，优选地，所述回喷掺混器的出口主管道上还设置有出口干度控制器，用于控制输出蒸汽的干度。
所述的过热蒸汽锅炉装置，优选地，所述辐射对流段干度控制器、所述出口温度控制器和出口干度控制器所述均与所述锅炉风机的控制系统电连接，同时所述辐射对流段干度控制器、所述出口温度控制器和所述出口干度控制器还与所述燃料处理器的出口管路上的电磁阀电连接。
本发明还涉及一种上述过热蒸汽锅炉装置的操作方法，包括如下步骤：
a在蒸汽注入前期需要高压低干度湿饱和蒸汽时，将所述汽水分离器和所述回喷掺混器之间的所述浓水管道关断阀关闭，所述汽水分离器和所述过热段作为湿饱和蒸汽的通路，通过所述出口干度控制器来控制装置的运行；
b在蒸汽注入后期需要低压过热蒸汽时，将所述汽水分离器和所述回喷掺混器之间的所述浓水管道关断阀打开，由所述汽水分离器将所述辐射对流段输出的湿饱和蒸汽分离，分离后的干蒸汽再次进入所述过热段过热，产生的过热蒸汽与所述汽水分离器分离的浓水在所述回喷掺混器中混合，产生过热蒸汽，此过程中通过所述辐射对流段干度控制器和所述出口温度控制来控制装置的运行。
所述的操作方法，优选地，所述步骤a中的高压是指压力高于16MPa，低干度是指干度低于85％；所述步骤b中的低压是指压力低于16MPa，过热蒸汽是指干度大于100％的蒸汽。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
本发明根据渤海稠油油田的特点，通过增加汽水分离器以及关断阀，人为的将注热运行方式分为2种工况，蒸汽压力高于16MPa时产生湿饱和蒸汽注入地层，用于前期为地层升温；蒸汽压力不高于16MPa时产生过热蒸汽注入地层，用于稠油油田注热开采。
附图说明
图1为现有的常规过热蒸汽锅炉装置及其运行方式示意图；
图2为本发明中过热蒸汽锅炉装置及运行方式示意图；
图中各附图标记如下：
1-给水增压器；2-燃料处理器；3-蒸汽锅炉本体；4-汽水分离器；5-回喷掺混器；6-疏水扩容器；7-浓水管道关断阀；8-辐射对流段干度控制器；9-出口温度控制器；10-出口干度控制器；11-锅炉风机；12-过热段；13-辐射对流段；14-超纯水处理装置。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，使用“第一入口”、“第二入口”、“第一出口”、“第二出口”、“上端”、“下端”词语来限定零部件，仅仅是为了便于对上述零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
如图2所示，本发明提供的用于海上稠油开发的过热蒸汽锅炉装置，包括：
蒸汽锅炉本体3，其内部设置有过热段12和辐射对流段13，且辐射对流段13位于蒸汽锅炉本体3的下端，过热段12位于蒸汽锅炉本体3的上端；
给水增压器1，给水增压器1的入口与给水处理装置连接，给水增压器1的出口与辐射对流段13的入口连接；
燃料处理器2，燃料处理器2的入口与燃料输送装置连接，燃料处理器2的出口与蒸汽锅炉本体3的燃料入口连接；
锅炉风机11，锅炉风机11的出风口与蒸汽锅炉本体3的进风口连接；
汽水分离器4，汽水分离器4的入口与辐射对流段13的出口连接，汽水分离器4的排气口与过热段12的入口连接；
回喷掺混器5，回喷掺混器5的第一入口与汽水分离器4的排水口连接，且二者相连接的管道上设置有浓水管道关断阀7，回喷掺混器5的第二入口与过热段12的出口连接，回喷掺混器5的出口管道分成三路，第一路出口管道用于将过热蒸汽通过管道注入井口，第二路出口管道与热力除氧系统连接；
疏水扩容器6，疏水扩容器6的入口与回喷掺混器5的第三路出口管道连接，疏水扩容器6的出口与排放系统连接。
本具体实施方式中，优选地，还包括辐射对流段干度控制器8，设置于汽水分离器4的入口与辐射对流段13的出口相连接的管道上，用于控制蒸汽的干度。辐射对流段干度控制器8通过控制燃料处理器2的出口管路上电磁阀的开度和锅炉风机11的风量大小来实现锅炉运行在过热蒸汽模式时汽水分离器中湿饱和蒸汽的干度控制。
本具体实施方式中，优选地，回喷掺混器5的出口主管道上设置有出口温度控制器9，用于控制输出蒸汽的温度。出口温度控制器9通过控制燃料处理器2的出口管路上电磁阀的开度和锅炉风机11的风量大小来实现锅炉运行在过热蒸汽模式时过热蒸汽的温度控制。
本具体实施方式中，优选地，回喷掺混器5的出口主管道上还设置有出口干度控制器10，用于控制输出蒸汽的干度。出口干度控制器10通过控制燃料处理器2的出口管路上电磁阀的开度和锅炉风机11的风量大小来实现锅炉运行在湿饱和蒸汽模式时湿饱和蒸汽的干度控制。
本具体实施方式中，优选地，辐射对流段干度控制器8、出口温度控制器9和出口干度控制器10均与锅炉风机11的控制系统电连接，同时辐射对流段干度控制器8、出口温度控制器9和出口干度控制器10还与燃料处理器2的出口管路上的电磁阀电连接。
本具体实施方式中，优选地，给水处理装置为简化的水处理装置，锅炉给水无需处理成超纯水，处理指标简化为《SY/T 0027-2014稠油注汽系统设计规范》，同时将可溶性固体含量控制为1000mg/L。
基于上述实施例提供的过热蒸汽锅炉装置，本发明还提供一种上述过热蒸汽锅炉装置的操作方法，包括如下步骤：
a在蒸汽注入前期需要高压低干度湿饱和蒸汽时，将汽水分离器4和回喷掺混器5之间的浓水管道关断阀7关闭，汽水分离器4和过热段12作为湿饱和蒸汽的通路，通过出口干度控制器10来控制装置的运行；
b在蒸汽注入后期需要低压过热蒸汽时，将汽水分离器4和回喷掺混器5之间的浓水管道关断阀7打开，由汽水分离器4将辐射对流段13输出的湿饱和蒸汽分离，分离后的干蒸汽再次进入过热段12过热，产生的过热蒸汽与汽水分离器4分离的浓水在回喷掺混器5中混合，产生过热蒸汽，此过程中通过辐射对流段干度控制器8和出口温度控制9来控制装置的运行。
本具体实施方式中，步骤a中的高压是指压力高于16MPa，低干度是指干度低于85％；步骤b中的低压是指压力低于16MPa，过热蒸汽是指干度大于100％的蒸汽。
本发明人为的将注热运行方式分为2种工况，蒸汽压力高于16MPa时产生湿饱和蒸汽注入地层，用于前期为地层升温；蒸汽压力不高于16MPa时产生过热蒸汽注入地层，用于稠油油田注热开采。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种用于海上稠油开发的过热蒸汽锅炉装置，其特征在于，包括：
蒸汽锅炉本体(3)，其内部设置有包括过热段(12)和辐射对流段(13)，且所述辐射对流段(13)位于所述蒸汽锅炉本体(3)的下端，所述过热段(12)位于所述蒸汽锅炉本体(3)的上端；
给水增压器(1)，所述给水增压器(1)的入口与给水处理装置连接，所述给水增压器(1)的出口与所述辐射对流段(13)的入口连接；
燃料处理器(2)，所述燃料处理器(2)的入口与燃料输送装置连接，所述燃料处理器(2)的出口与所述蒸汽锅炉本体(3)的燃料入口连接；
锅炉风机(11)，所述锅炉风机(11)的出风口与所述蒸汽锅炉本体(3)的进风口连接；
汽水分离器(4)，所述汽水分离器(4)的入口与所述辐射对流段(13)的出口连接，所述汽水分离器(4)的排气口与所述过热段(12)的入口连接；
回喷掺混器(5)，所述回喷掺混器(5)的第一入口与所述汽水分离器(4)的排水口连接，且二者相连接的管道上设置有浓水管道关断阀(7)，所述回喷掺混器(5)的第二入口与所述过热段(12)的出口连接，所述回喷掺混器(5)的出口管道分成三路，第一路出口管道用于将过热蒸汽通过管道注入井口，第二路出口管道与热力除氧系统连接；
疏水扩容器(6)，所述疏水扩容器(6)的入口与所述回喷掺混器(5)的第三路出口管道连接，所述疏水扩容器(6)的出口与排放系统连接。
2.根据权利要求1所述的过热蒸汽锅炉装置，其特征在于，还包括辐射对流段干度控制器(8)，设置于所述汽水分离器(4)的入口与所述辐射对流段(13)的出口相连接的管道上，用于控制蒸汽的干度。
3.根据权利要求1所述的过热蒸汽锅炉装置，其特征在于，所述回喷掺混器(5)的出口主管道上设置有出口温度控制器(9)，用于控制输出蒸汽的温度。
4.根据权利要求1所述的过热蒸汽锅炉装置，其特征在于，所述回喷掺混器(5)的出口主管道上还设置有出口干度控制器(10)，用于控制输出蒸汽的干度。
5.根据权利要求1所述的过热蒸汽锅炉装置，其特征在于，所述辐射对流段干度控制器(8)、所述出口温度控制器(9)和出口干度控制器所述(10)均与所述锅炉风机(11)的控制系统电连接，同时所述辐射对流段干度控制器(8)、所述出口温度控制器(9)和所述出口干度控制器(10)还与所述燃料处理器(2)的出口管路上的电磁阀电连接。
6.一种如权利要求1-5任意一项所述的过热蒸汽锅炉装置的操作方法，其特征在于，包括如下步骤：
a在蒸汽注入前期需要高压低干度湿饱和蒸汽时，将所述汽水分离器(4)和所述回喷掺混器(5)之间的所述浓水管道关断阀(7)关闭，所述汽水分离器(4)和所述过热段(12)作为湿饱和蒸汽的通路，通过所述出口干度控制器(10)来控制装置的运行；
b在蒸汽注入后期需要低压过热蒸汽时，将所述汽水分离器(4)和所述回喷掺混器(5)之间的所述浓水管道关断阀(7)打开，由所述汽水分离器(4)将所述辐射对流段(13)输出的湿饱和蒸汽分离，分离后的干蒸汽再次进入所述过热段(12)过热，产生的过热蒸汽与所述汽水分离器(4)分离的浓水在所述回喷掺混器(5)中混合，产生过热蒸汽，此过程中通过所述辐射对流段干度控制器(8)和所述出口温度控制(9)来控制装置的运行。
7.根据权利要求6所述的操作方法，其特征在于，所述步骤a中的高压是指压力高于16MPa，低干度是指干度低于85％；所述步骤b中的低压是指压力低于16MPa，过热蒸汽是指干度大于100％的蒸汽。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210209 |
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