CN1888528A - 稠油开采燃煤注汽锅炉 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于稠油注蒸汽开采的稠油开采燃煤注汽锅炉，由由锅炉本体1、水汽系统2、燃料系统3、燃烧系统4、烟风系统5、灰渣系统6、控制系统7和断电保护系统8组成，水汽系统2的供水线和输汽管线分别与锅炉本体1进水口和出汽口相连接；燃料系统3由分层给煤机将燃煤供给燃烧系统4；燃烧系统4按燃煤粒度大小分别供给锅炉本体1内的上、中、下层炉排，在炉膛高、低温燃烧室燃烧，由燃烬沉灰室排出烟尘；灰渣系统6、烟风系统5分别与锅炉本体1炉膛排渣口和烟道相连通；控制系统7、断电保护系统8分别与锅炉本体1和相关各系统连接。此种注汽锅炉设计合理，工作安全可靠，利用它可以以来源充足、价格低廉的煤替代资源紧张、价格昂贵的原油，有利于降低注汽锅炉运行和稠油开采成本，缓解石油紧缺。
Description
技术领域：
本发明涉及一种用于稠油油田注蒸汽开采的蒸汽生产供给装置，属稠油热采设备类。
背景技术：
注蒸汽热力开采是稠油油田开发和稠油井生产的主要方式，这种稠油开采方式需要配置注汽锅炉或蒸汽发生器，用以生产、供给大量的湿饱和蒸汽。目前，现场采用的注汽锅炉通常采用原油作为燃料，因而在生产、供给热采用蒸汽的同时需要耗用大量原油，不仅“大材小用”，且使其生产成本难以降低。尤其是近年来世界石油能源危机日益加剧、油价快速大幅度上涨的形势下，节约石油、寻找替代燃料的工作迫在眉睫，势在必行。由于煤的蕴藏量极为丰富，且价格低廉，自然地成为替代燃油的首选。然而，原油是易于流动输送的液体，而煤则为形状不规则、难以输送的固体，二者截然不同，而现场使用的燃油注汽锅炉结构较为简单，无法适应燃煤的工况条件和工作要求，要实现从燃油到燃煤的转变，需要从结构上进行根本性的改造。
发明内容：
本发明目的在于提供一种以煤为燃料、设计先进、结构优良、工作可靠的稠油开采燃煤注汽锅炉。
本发明的目的是这样实现的。此种燃煤注汽锅炉包括锅炉本体和水汽系统、燃料系统、燃烧系统、烟风系统、灰渣系统、控制系统、断电保护系统7个配套系统。水汽系统的供水线和输汽管线分别与锅炉本体进水口和出汽口相连接；燃料系统由置于锅炉本体前的分层给煤机将燃煤供给燃烧系统；燃烧系统由分层给煤机按燃煤粒度大小分别供给锅炉本体内的上、中、下层炉排，在炉膛内的高、低温燃烧室燃烧，由设在炉膛出口的燃烬沉灰室排出烟尘；灰渣系统、烟风系统分别与锅炉本体炉膛排渣口和烟道相连通；控制系统、断电保护系统通过可编程控器、测量仪表、电路分别与锅炉本体和相关各系统连接。各系统构成和工作过程分述如下：
水汽系统由主供水线、断电保护供水线和站内循环线构成，主供水线的工艺流程如下：站外来水进入50m3生水罐，经软化除氧装置处理后由主给水泵供给锅炉；锅炉加热产生的湿饱和蒸汽通过注汽管网供给注汽井注入井下油层。断电保护供水线的流程是：站外来水进50m3生水罐后，由辅助给水泵供给锅炉，加热后的热水经扩容器进入排放水箱，继而进入清水池。站内循环线的流程是：清水池内的热水由热水泵供给锅炉，加热后经扩容器进入排放水箱，再进入清水池，如此在站内反复循环。
锅炉本体由炉体、一级、二级省煤器、锅炉对流管束、托拱管、防焦管、锅炉盘管和水冷壁、主汽阀构成，其工艺流程如下：经氧化和脱氧处理的水由柱塞泵输经一级、二级省煤器，进入锅炉对流管束、托拱管、防焦管、盘管，由主汽阀排出湿饱和蒸汽。
燃烧系统由炉前煤舱、分层给煤机、炉排、炉膛、高温燃烧室、低温燃烧室、燃烬沉灰室构成，分层给煤机将煤按粒度大小有序地播撒在炉排上，上层为细屑状煤，中层为小粒状煤，下层为块煤，有利于火床通风和着火燃烧；炉膛由中拱水平分割成上下两段，上段为燃烧挥发成份的低温燃烧室(亦称燃烧换热室)，下段为重点燃烧难燃物固定碳(俗称焦碳)的高温燃烧室，中拱除保持火床的高温燃烧外，还迫使高温火焰在拱下向前后流动，向前加强煤的着火，向后加强煤的燃尽；燃尽沉灰室设在炉膛出口处，烟气向下流动然后转向上，构成一个180°大转弯，以使烟气带走的飞灰得到一次分离，以降低锅炉的原始排尘浓度。
燃料系统由干煤棚、小煤斗、槽式给料机、大倾角皮带输送机、小溜煤管、大煤斗、大溜煤管、分层给煤机构成，干煤棚内的燃料煤由小煤斗送至槽式给料机，再由大倾角皮带输送机经小溜煤管输至大煤斗，经大溜煤管输至分层给煤机，供给锅炉本体的炉排进行燃烧。
灰渣系统由渣沟、重型板链除渣机、渣场构成，灰渣由炉排排至渣沟并沿渣沟送至重型板链除渣机，再送去渣场。
烟风系统由鼓风机、风道、炉膛、一、二级除尘器、烟道、引风机、烟囱构成，通过鼓风机将风沿风道送入炉膛，燃煤形成的烟气经一级、二级除尘器除尘后沿烟道进入引风机，再由烟道输至烟囱排出。
控制系统由触摸屏、可编程控制器(PLC)、变频器、盘显仪表、变送器构成，分为自动和手动两种工作模式，给水温度、锅炉排量、蒸汽压力、蒸汽温度、二次对流温度、排烟温度、排烟含氧等参数分别显示于触摸屏和盘显仪表，触摸屏与盘显仪表相互独立。控制系统的工作主要是联锁启动和联锁停运，在联锁启动时，给水泵、排渣机分别启动，炉排、分层给煤机、引风机、鼓风机分别运转，首先使炉内充满水，其次是抽走炉膛内的有害气体，最后向炉膛煤床供氧；在联锁停运时，鼓风机、引风机、分层给煤机、炉排、排渣机先后停运，当蒸汽温度低于100℃时给水泵停运，首先断绝向煤床供氧，阻断继续燃烧，其次是抽走炉膛内的有害气体，使炉管充水继续降温，最后停运。当超出预设的报警极限时，控制系统会发出声光报警信号，保证系统安全、高效运转。
断电保护系统由传感器和PLC组成，当通过给水压力流量采集信号检测到断电停泵缺水信息时，该系统迅速启动备用柴油机补水泵，向炉内补水，保证锅炉安全，当蒸汽温度降到100℃时停运，或者由断电保护系统断开PLC控制系统电源，打开电磁失电排汽控制阀，销音机放空，安全停炉，亦可由断电保护系统控制关闭注汽主阀。
本发明构思全面，设计合理，工作安全可靠，利用它可以以来源充足、价格低廉的煤替代资源紧张、价格昂贵的原油，有利于降低注汽锅炉运行和稠油开采成本，缓解石油紧缺。
附图说明：图1为本发明提供的燃煤注汽锅炉及其配套系统的工艺流程示意图(图中控制系统7、断电保护系统8未画出)。图2为该注汽锅炉断电保护系统工作过程框图。
具体实施方式：
本发明由以下实施例给出，下面结合附图对本发明作进一步描述。
如图所示，本发明由锅炉本体1、水汽系统2、燃料系统3、燃烧系统4、烟风系统5、灰渣系统6、控制系统7和断电保护系统8组成，其工艺流程连接关系如下：水汽系统2的供水线和输汽管线分别与锅炉本体1进水口和出汽口相连接；燃料系统3由置于锅炉本体1前的分层给煤机将燃煤供给燃烧系统4；燃烧系统4由分层给煤机按燃煤粒度大小分别供给锅炉体1内的上、中、下层炉排，在炉膛内的高、低温燃烧室燃烧，由设在炉膛出口的燃烬沉灰室排出烟尘；灰渣系统6、烟风系统5分别与锅炉本体1炉膛排渣口和烟道相连通；控制系统7、断电保护系统8通过可编程控器、测量仪表、电路分别与锅炉本体1和相关各系统连接。其中，锅炉本体1的一级省煤器为6根并联的φ51×6蛇形管拼装成3组进集箱，二级省煤器和锅炉对流管束为9根并联的φ51×6蛇形管拼装成3组进集箱，托拱管为单根φ89×13的蛇形管，防焦管为φ89×13光管，锅炉水冷壁采用φ89×13的鳍片管制成模式壁。为防止刚开始汽化段的汽化分层，防焦管及下部锅炉排管内装有绕流子；为防止高温炉渣向炉墙黏结，在防焦管和炉排边护板之间加焊耐热钢防焦板；两侧墙及前后墙的立柱采用叠加支架，顶棚用槽钢吊架吊装。燃烧系统中的炉排结构上有三大特点：一是通风道有搭接间隙，以减少漏煤，二是炉排下设有横向风仓，保证配风均匀，三是炉排密封性好，可做到各风室间不相互串风。
Claims (9)
1、一种稠油开采燃煤注汽锅炉，由锅炉本体(1)、水汽系统(2)、燃料系统(3)、燃烧系统(4)、烟风系统(5)、灰渣系统(6)、控制系统(7)和断电保护系统(8)组成，其特征在于：水汽系统(2)的供水线和输汽管线分别与锅炉本体(1)进水口和出汽口相连接；燃料系统(3)由置于锅炉本体(1)前的分层给煤机将燃煤供给燃烧系统(4)；燃烧系统(4)由分层给煤机按燃煤粒度大小分别供给锅炉体(1)内的上、中、下层炉排，在炉膛内的高、低温燃烧室燃烧，由设在炉膛出口的燃烬沉灰室排出烟尘；灰渣系统(6)、烟风系统(5)分别与锅炉本体(1)炉膛排渣口和烟道相连通；控制系统(7)、断电保护系统(8)通过可编程控器、测量仪表、电路分别与锅炉本体(1)和相关各系统连接。
2、根据权利要求1所述的稠油开采燃煤注汽锅炉，其特征在于：锅炉本体(1)由炉体、一级、二级省煤器、锅炉对流管束、托拱管、防焦管、锅炉盘管和水冷壁、主汽阀构成，其工艺流程为：经氧化和脱氧处理的水由柱塞泵输经一级、二级省煤器，进入锅炉对流管束、托拱管、防焦管、盘管，由主汽阀排出湿饱和蒸汽。
3、根据权利要求1所述的稠油开采燃煤注汽锅炉，其特征在于：水汽系统(2)由主供水线、断电保护供水线和站内循环线构成，主供水线的工艺流程为：站外来水进入50m3生水罐(9)，经软化除氧装置(10)处理后由主给水泵(11)供给锅炉；锅炉加热产生的湿饱和蒸汽通过注汽管网供给注汽井注入井下油层。
4、根据权利要求1所述的稠油开采燃煤注汽锅炉，其特征在于：燃烧系统(3)由炉前煤舱、分层给煤机、炉排、炉膛、高温燃烧室、低温燃烧室、燃烬沉灰室构成，分层给煤机将煤按粒度大小有序地播撒在炉排上，上层为细屑状煤，中层为小粒状煤，下层为块煤；炉膛由中拱水平分割成上下两段，上段为燃烧挥发成份的低温燃烧室，上段为重点燃烧难燃物固定碳的高温燃烧室；炉膛出口处设有燃烬沉灰室。
5、根据权利要求1所述的稠油开采燃煤注汽锅炉，其特征在于：燃料系统(4)由干煤棚(12)、小煤斗(13)、槽式给料机(14)、大倾角皮带输送机(15)、小溜煤管(16)、大煤斗(17)、大溜煤管(18)、分层给煤机构成，干煤棚(12)内的燃料煤由小煤斗(13)送至槽式给料机(14)，再由大倾角皮带输送机(15)经小溜煤管(16)输至大煤斗(17)，经大溜煤管(18)输至分层给煤机，供给锅炉本体(1)的炉排进行燃烧。
6、根据权利要求1所述的稠油开采燃煤注汽锅炉，其特征在于：灰渣系统(6)由渣沟、重型板链除渣机(25)、渣场(26)构成，灰渣由炉排排至渣沟并沿渣沟送至重型板链除渣机(25)，再送去渣场(26)。
7、根据权利要求1所述的稠油开采燃煤注汽锅炉，其特征在于：烟风系统(5)由鼓风机(19)、风道、炉膛、一、二级除尘器(20)、(21)、烟道(22)、引风机(23)、烟囱(24)构成，通过鼓风机(19)将风沿风道送入炉膛，燃煤形成的烟气经一级、二级除尘器(20)、(21)除尘后沿烟道(22)进入引风机(23)，再由烟道(22)输至烟囱(24)排出。
8、根据权利要求1所述的稠油开采燃煤注汽锅炉，其特征在于：控制系统(7)由触摸屏、可编程控制器、变频器、盘显仪表、变送器构成，分为自动和手动两种工作模式，给水温度、锅炉排量、蒸汽压力、蒸汽温度、二次对流温度、排烟温度、排烟含氧等参数分别显示于触摸屏和盘显仪表，触摸屏与盘显仪表相互独立；控制系统的工作主要是联锁启动和联锁停运。
9、根据权利要求1所述的稠油开采燃煤注汽锅炉，其特征在于：断电保护系统(8)由传感器和可编程控制器PLC组成，当通过给水压力流量采集信号检测到断电停泵缺水信息时，该系统迅速启动备用柴油机补水泵，向炉内补水，保证锅炉安全，当蒸汽温度降到100℃停运，或者由断电保护系统断开PLC控制系统电源，打开电磁失电排汽控制阀，销音机放空，安全停炉，亦可由断电保护系统控制关闭注汽主阀。
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| CN (1) | CN1888528A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101881434A (zh) * | 2010-07-02 | 2010-11-10 | 西安交通大学 | 一种车载式烟气三回程高压直流注汽锅炉系统 |
| CN102305057A (zh) * | 2011-08-19 | 2012-01-04 | 中国石油天然气股份有限公司 | 分层注汽模拟试验系统及其工作方法 |
| CN103423727A (zh) * | 2013-08-02 | 2013-12-04 | 中国石油集团渤海石油装备制造有限公司 | 油田燃煤注汽锅炉 |
| CN104405352A (zh) * | 2014-12-04 | 2015-03-11 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种稠油蒸汽吞吐采油的注入方法及装置 |
-
2006
- 2006-07-28 CN CN 200610047361 patent/CN1888528A/zh active Pending
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