CN201103889Y - 立置闪字形强制循环燃煤油田注汽锅炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种立置闪字形强制循环燃煤油田注汽锅炉，包括总装式锅炉炉排、总装式锅内除尘器与省煤器和总装式锅炉炉体，其特征在于所述的总装式锅炉炉体还包括锅炉吊运基座、弹性膜式壁及附壁密封炉墙、无构架的薄壳外衣以及锅体与炉体的组合结构，所述的组合结构系指由含有炉膛四壁、顶棚及对流受热面的锅体与含有前拱壳、中拱壳及后拱壳的炉体壳分解组合而成的七个工艺模块，其中所述的第一模块、第二模块和第三模块的前墙和前拱壳，两侧墙、顶棚及中拱壳、后墙及后拱壳均由弹性膜式壁组成；中拱壳则由闪字形的平面弯管单元构成，使制造工艺简化，体积缩小，可在工厂内总装出厂，适于大批量生产。

Description

立置闪字形强制循环燃煤油田注汽锅炉

技术领域

本实用新型涉及整装蒸汽锅炉，属于立置闪字形强制循环燃煤油田注汽锅炉，是一种用于石油工业稠油区域采油的工艺装备。

背景技术

我国稠油(高粘度原油)资源丰富，必须用向地下贮油层注入蒸汽加热油层的方法开采(热采)。油田注汽锅炉是热采工艺中必不可少的工艺装备。

国外稠油热采用的油田注汽锅炉，全部采用油田自产的天然气或原油及石油制品为燃料。因此，采油内耗大，成本高。我国通过引用国外技术，也一直沿用向油田提供燃油燃气油田注汽锅炉的作法。但我国煤炭资源丰富，煤产区与油产区相互邻近，交通运输也很发达，稠油区采油如就近利用低价的煤碳作燃料，自然可以更合理地利用我国的资源。用燃煤注汽锅炉采油可减少采油内耗，增加油产量，可大大降低采油成本。但燃煤油田注汽锅炉，比燃油气注气锅炉结构繁杂，难于设计和制造。国内虽然已有厂家开始研制和生产燃煤注汽锅炉，但仍采用水平螺旋盘管绕制结构，制造工艺难度高，散装出厂现场组装工作量大，很难普及和满足油田采油工艺的大量需要。因此，提供一种采用火焰拱及顶棚为膜式壁结构，炉体蓄热量小，停电保护采用高中压蓄水罐自动补水，安全性高，蒸发量在50t/h以下且制造工艺简便，适合大批量生产的燃煤注汽锅炉已是业界普遍关注的课题之一。

发明内容

本实用新型的提出，旨在针对以煤做燃料制造油田注汽锅炉存在的技术难度，提出了一种立置闪字形的锅炉本体，采用火焰拱和含有锅内除尘流程的，并采用贮水罐和蒸汽灭火蒸汽引射排烟来做好停电保护的新型燃煤油田注汽锅炉。

本实用新型的技术解决方案是这样实现的：

一种立置闪字形强制循环燃煤油田注汽锅炉，包括总装式锅炉炉排、总装式锅内除尘器与省煤器和总装式锅炉炉体，其特征在于所述的总装式锅炉炉体还包括锅炉吊运基座、弹性膜式壁及附壁密封炉墙、无构架的薄壳外衣以及锅体与炉体的组合结构，所述的组合结构系指由含有炉膛四壁、顶棚及对流受热面的锅体与含有前拱壳、中拱壳及后拱壳的炉体壳分解组合而成的七个工艺模块，即由锅体前墙与炉体壳的前拱壳构成的前段部件，为第一模块；由锅壳的两侧墙、顶棚及炉壳的中拱壳构成的中段部件，为第二模块；由锅体的后墙与炉体壳的后拱壳构成的后段部件，为第三模块；由第一转变室构成的第四模块；由第一对流管束和第二对流管束组合一体构成的第五模块；由第三对流管束及第二转弯室组合一体构成的第六模块和两侧防焦管与前后托拱管组合一体的第七模块，其中所述的第一模块的前墙和前拱壳，第二模块的两侧墙、顶棚及炉体的中拱壳和第三模块的锅体的后墙及后拱壳均由弹性膜式壁组成，但第二模块的中拱壳则由闪字形的平面弯管单元构成，其门字形管件为锅壳单元弯管；其门内的人字形管件为炉壳弯管组件，所述各模块通过拼接形成由省煤器至第三对流管束-第二对流管束-第一对流管束-第一转弯室-后墙组件-防焦管组件-前墙组件-闪字形膜式壁组件-供汽干管的水流程回路系统。

所述的锅炉吊运基座以分层给煤机机壳、排渣口封闭门基座、对流受热面基座和后横梁作横梁，通过膜式壁两侧承托座将其联接而成。

所述的弹性膜式壁及附壁密封炉墙包括鳍片管、鳍片管上焊有门型钢，其背面焊装卡马联接件，卡马角上有两个小孔，其中横穿Φ2钢丝，鳍片间用门型钢联接，并铺以金属网，用拌有纤维的密封胶制成弹性膜式壁及附壁炉墙。

所述的无构架的薄壳外衣由槽钢封闭上下两端，两槽钢件之间焊有压形板，槽钢件顶端则焊有弧形板，通过拼装构成无构架锅炉外衣。

与现有技术相比较，本实用新型的优点主要表现在：

(1)本实用新型为锅体与炉体两者合一的立置闪字形膜式壁结构。以锅炉辐射受热面和锅炉骨架的形式存在，流体在管内为垂直上下流动为主，水平流动管多置于天棚位置，如产生汽水分层，水层居于火面，安全可靠性较卧式盘管结构优越得多。

(2)由于锅体和炉体两者合为一体，故尺寸被压缩到最小。可实现蒸发量为50t/h级以下的锅炉总装出厂，如此可加速油田建设的进程，并使锅炉制造质量获得有效的保证。

(3)本实用新型为平面弯管结构，适于大批量快速组织工业生产，可集中组织制造，形成规模生产，保证油田建设的大批量需要。

(4)将辅机分层给煤机和排渣摆动门等与主机锅壳和炉壳组合在一起，使锅炉更紧凑，对组装锅炉，创造了良好的吊运基座，从而降低了锅炉整机的钢耗。

(5)采用弹性膜式壁，附壁炉墙，及膜式壁锅体结构，使锅炉的炉墙结构被简化，蓄热量减少，提高了锅炉启停的机敏性。

(6)采用薄壳密封外衣，无构架支撑，创造了锅体和炉体间保留良好的热膨胀補偿性能。

附图说明

本实用新型有附图23幅，其中：

图1锅炉吊运基座结构示意图；

图2前墙和前拱壳之上段结构图；

图3前墙和前拱壳之中段结构图；

图4前墙和前拱壳之下段结构图；

图5闪字形膜式壁及中拱壳管单元件结构图；

图6后墙盘管结构示意图；

图7后墙壳管结构示意图；

图8卡马结构示意图；

图9平面盘管结构示意图；

图10门形盘管结构示意图；

图11第一对流管束与第二对流管束组块结构示意图；

图12是图11的右视图；

图13第三对流管束与与第二转弯室结构示意图；

图14是图13的右视图；

图15厶字形火焰拱的结构示意图；

图16弹性膜式壁和附壁炉墙结构示意图；

图17是图16的仰视图；

图18无构架薄壳外衣结构示意图；

图19是图18的剖面图；

图20是图18的左视图；

图21本实用新型的纵剖视图；

图22本实用新型的横剖视图；

图23锅炉水流程图。

在图中：1、分层给煤机机壳，2、膜式壁两侧承托座，3、排渣封闭门基座，4、对流受热面基座，5、排灰斗，6、后横梁，7、膜式壁管，8、中拱壳管，9、双面水冷壁管，10、吊耳，11、卡座，12、联板，13、卡马，14、托架，15、底封板，16、外管板，17、内管板，18、圆钢拉筋，19、第二对流管束的翼片管，20、锻造弯头，21、第一对流管束长节距翼片管，22、联接管，23、集箱，24、耐火砼浇注层，25、吊装梁，26、后墙组件，27、前墙组件，28、抓钉，29、前墙耐火砼浇注层，30、第二转弯室，31、密封罩，32、岩棉毡，33、集箱密封罩，34、岩棉毡，35、耐火砼浇注的前拱壳，36、膜式壁结构的中拱壳，37、耐火砼浇注的后拱壳，38、摆动门承托架，39、耐火砼浇注的摆动门隔热层，40、摆动门拉链，41、前二次风壳，42、鳍片管，43、门形钢，45、钢丝孔，46、耐火砼浇注层，47、金属网，48、耐火砼，49、槽钢，50、压型板，51、弧形板件，52、扶强板，53、螺旋输灰机，54、刮板除渣机，55、锅炉地基，56、立置闪字形膜式水冷壁平面单元，57、无构架薄壳锅炉外衣，58、锅炉吊运托架，59、防焦管，60、炉排基座，61、省煤器，62、第三对流管，63、第二对流管，64、第一对流管，65、转变室管组，66、后墙管组件，67、两侧墙防焦管，68、前墙管组，69、闪字形膜式壁，70、供汽干管。

具体实施方式

如图1-图23所示。一种立置闪字形强制循环燃煤油田注汽锅炉，其主机分三件总装出厂。一为总装式的锅炉本体，二为总装式锅炉炉排，三为总装式锅内除尘省煤器。总装式的锅炉本体，包括锅炉吊运基座、弹性膜式壁及附壁密封炉墙，无构架薄壳外衣以及锅体与炉体的组合结构，所述的锅体与炉体的组合结构是指把锅体和炉体壳组合并分割成七个工艺模块，以求最大限度的简化制造工艺。

锅体包括炉膛四壁和顶棚及对流受热面。炉体壳包括前拱壳，中拱壳，后拱壳。把锅体前墙与炉体壳的前拱壳组合在一起为前段部件(第一模块)；将锅壳的两侧墙和顶棚与炉壳的中拱壳组合成一体为中段部件(第二模块)；将锅体的后墙和炉体的后拱壳组合一体为后段部件(第三模块)；将第一转变室做为第四模块；将第一对流管束和第二管束组成一体为第五模块；将第三对流管束及第二转弯室组合成一体为第六模块；两侧防焦管与前后托拱管组合在一起为第七模块。

上述分割，旨在使其适应大批量生产的需要。其特点是：第一，将各制造件尽量采用平面弯管组件，制成平面盘管。第二，组成独立的部件单元体，分块检验验收，以便于将制造工作迅速全面展开。第三，将各分块，按规定公差制成后，分块组装。其中：

第一模块：前墙和前拱壳的结构。

前墙和前拱壳由上、中、下三段组成。上段和中段分别为平面盘管结构。外圈用锻造弯头，内圈用锻造机制弯头。其余弯头全部用机制弯头。下段采用冂型弯管和锻造机制弯头。除弯头外，全部采用鳍片管，组成弹性膜式壁组件。第二模块：闪字形锅体和炉体壳中段结构。

锅体和炉体的中段，锅壳的两侧墙和顶棚及炉体的中拱壳采用闪字形的平面单元弯管制成。门字形为锅壳单元弯管，门内的人字形为炉壳弯管组件。将弯管单元制成后，拼接成膜式壁。膜式壁为立置门字形。中拱壳部分可为裸管或膜式壁管。立置交错联接平面弯管为裸管在炉内组成双面水冷壁。

第三模块：锅体后墙和后拱壳的结构。

由两个平面盘管组合而成。平面盘管的外圈用锻造弯头联接。内圈用锻制机制弯头联接。中间各圈用弯管机制成的普通弯头或锻造弯头联接，直段为鳍片管，组成弹性膜式壁平面，用角铁将两个平面盘管组成一体。

第四模块：第一转弯室。

第一转弯室由两组盘管组成。顶棚和两侧壁为一组件，后墙为一平面盘管组件。组成弹性膜式壁管。

第五模块：第一对流和第二对流受热面组块。

第一对流管束采用大节距翼片管，第二对流管束采用小节距翼片管，用锻制弯头组成蛇形管片，两端用管板填充耐火砼固定在型钢托架上。

第六模块：第三对流管束及第二转弯室结构。

第三对流管束用翼片管和锻造弯头组成蛇形管片，两端用管板填充耐火砼密封组装在金属密封壳体内。形成一个独立的密封组件。

第七模块：两侧防焦管和前后拱承托管组件。

两侧采用卧置两根鳍片管做防焦管，前三后二裸管做承托拱墙管绕制成马鞍形。组成一个绕组组块。两侧防焦管为直管。前三后二裸管为立体弯管。

锅体的前后墙及第一转弯室均采用弹性膜式壁。弹性膜式壁用鳍片管拼接，但鳍片间不用焊接方法联接，而用冂形扁钢联接。使管间的纵横向保持一定的弹性。冂形梁采用δ＝6mm钢板压制成冂形使用。弹性膜式壁组焊后，用密封胶接料拌纤维和金属网制成附壁炉墙。

所述的无构架薄壳外衣的结构。

采用厚度为δ＝3mm的钢板压型制成，波高为40mm的波型板及直角弯形波型板。用波形板拼接制成锅炉外衣。

为压缩锅炉标高，缩小锅炉占地面积，本实用新型采用了M形烟气流程，炉膛为第1流程，第一对流及第二对流受热面为第二流程。第三对流面为第3流程，锅内除尘器及省煤器为第四流程。第一、第二、第三流程为固定流程，如改变煤种，只调节第4流程，受热面的大小或受热面种类。水的流程走法为：省煤器-第三对流管束-第二对流管束-第一对流管束-第一转弯室-后墙组件-防焦管组件-前墙组件-闪字形膜式壁组件-供汽干管。如此水流程的目的，是确保膜式壁管在等温条件下工作。

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

图1是锅炉吊运基座结构示意图。将分层给煤机机壳1，排渣封闭门基座3，对流受热面基座4，排灰斗5，后横梁6做横梁，用膜式壁两侧承托座2联接起来，组成锅炉吊运基座。刚性好，强度好，吊运可靠性好。

图2是前墙和前拱壳结构图。由上段1，中段2，下段3组成。件1、件2为平面盘管。件3为平面盘管，盘成后弯制成冂形。将三者分别制成后，用角板联接之，固定成形。直段用鳍片管，弯段用锻造弯头，制成弹性膜式壁。

图5是闪字形膜式壁及中拱壳管单元件结构图。膜式壁管7，用φ89×13鳍片管弯制，中拱壳管8，双面水冷壁管9，吊耳10，卡座11，联板12。板件厚度为12mm.管件为φ89×13。

图6和图7是后墙和后拱壳结构图，其由图6后墙盘管1960×3700，图7后拱壳盘管700×3200及件13卡马组成。盘管直段用φ89×13鳍片管，弯曲段用锻造弯头，制成弹性膜式壁。

图9和图10是第一转弯室结构图，其由图9平面盘管860×3700及图10冂型盘管1120×5312及卡马制成弹性膜式壁。直段用φ89×13鳍片管，采用锻造弯头联接。

图11和图12是第一对流管束与第二对流管束组块结构图包括托架14，底封板15，外管板16，内管板17，内外管板的拉筋圆钢18，第二对流管束的翼片管19，锻造弯头20，第一对流管束长节距翼片管21，联接管22，集箱23，耐火砼浇筑层24和吊运梁25(装配后拆除)。托架14落在图1锅炉吊运基座结构图元件4对流受热面基座上。

图13和图14是第三对流管束与与第二转弯室结构图，包括托架14，底封板15，承托耐火砼用，外管板16，内管板17，内外管板圆钢拉筋18，翼片管19，锻造弯头20，耐火砼浇筑层21，联接管22，集箱23，后墙组件26，前墙组件27，抓钉28，前墙耐火砼浇筑层29，第二转弯室30，密封罩31，岩棉毡32，集箱密封罩33，岩棉毡34。

图15是厶字形火焰拱结构图。其由下列7个构件组成，即耐火砼浇筑前拱壳35，中拱壳为膜式壁结构36，耐火砼浇筑的后拱壳37，摆动门承托梁38，摆动门用耐火砼浇筑隔热层39，摆动门拉链40，前二次风壳41。

图16和图17是弹性膜式壁和附壁炉墙结构图。在鳍片管42上，焊装冂形钢43置于向火面，背火面焊装卡马13。卡马上角有两个小孔，每个孔内横穿Φ2钢丝45。浇筑耐火砼土后，铺置铁丝网46，该铁丝网用线径Φ1.0-Φ2.0钢丝编制，孔径15-25mm。然后再浇筑耐火砼47。耐火砼，采用细骨料与耐火水泥搅拌，并适当填加耐热纤维。

图18、图19和图20是无构架薄壳外衣结构图。无构架薄壳外衣，采用槽钢49封闭上下两端，实行密封焊。压型板50做外衣，上端圆弧用弧形板51和扶强弧形板52，顶棚也采用压形板组成无构架外衣。

图21和图22是锅炉纵剖视图和锅炉横剖视图。其包括立置闪字形膜式水冷壁平面单元件56，无支架薄壳外衣57，锅炉吊运托架58，防焦管59，炉排基座60，螺旋输灰机53，刮板除渣机54和锅炉地基55。

图23是锅炉水流程图。

给水tgs＝20℃→省煤器→第三对流管→第二对流管→第一对流管

转变室管组→后墙管组件→两侧墙防焦管→前墙管组

→闪字形膜式壁→供汽干管

锅炉水流程主要是控制水的流速和汽水混合物的流速。锅炉给水首先进入省煤器，4根Φ51×6翼片管并联，然后进入第三对流管束，其为3根并联6组排管翼片管，然后进入第二和第一对流管束，其为三排9组并联排管翼片管。接着进入转弯室后墙为Φ89×13鳍片管，以后全是Φ89×13鳍片管。唯两侧防焦管和托拱管为光管。最后流入闪字形膜式壁管。闪字形膜式壁管为等温管，内部流动的是饱和状态的汽水混合物，旨在减少温度梯度产生的温度应力，以提高锅炉运行的可靠性。

Claims (4)

1. 一种立置闪字形强制循环燃煤油田注汽锅炉，包括总装式锅炉炉排、总装式锅内除尘器与省煤器和总装式锅炉炉体，其特征在于所述的总装式锅炉炉体还包括锅炉吊运基座、弹性膜式壁及附壁密封炉墙、无构架的薄壳外衣以及锅体与炉体的组合结构，所述的组合结构系指由含有炉膛四壁、顶棚及对流受热面的锅体与含有前拱壳、中拱壳及后拱壳的炉体壳分解组合而成的七个工艺模块，即由锅体前墙与炉体壳的前拱壳构成的前段部件，为第一模块；由锅壳的两侧墙、顶棚及炉壳的中拱壳构成的中段部件，为第二模块；由锅体的后墙与炉体壳的后拱壳构成的后段部件，为第三模块；由第一转变室构成的第四模块；由第一对流管束和第二对流管束组合一体构成的第五模块；由第三对流管束及第二转弯室组合一体构成的第六模块和两侧防焦管与前后托拱管组合一体的第七模块，其中所述的第一模块的前墙和前拱壳，第二模块的两侧墙、顶棚及炉体的中拱壳和第三模块的锅体的后墙及后拱壳均由弹性膜式壁组成，但第二模块的中拱壳则由闪字形的平面弯管单元构成，其门字形管件为锅壳单元弯管；其门内的人字形管件为炉壳弯管组件，所述的各模块通过拼接形成由省煤器至第三对流管束-第二对流管束-第一对流管束-第一转弯室-后墙组件-防焦管组件-前墙组件-闪字形膜式壁组件-供汽干管的水流程回路系统。

2. 根据权利要求1所述的立置闪字形强制循环燃煤油田注汽锅炉，其特征在于所述的锅体吊运基座以分层给煤机机壳(1)、排渣口封闭门基座(3)、对流受热面基座(4)和后横梁(6)作横梁，通过膜式壁两侧承托座(2)将其联接而成。

3. 根据权利要求2所述的立置闪字形强制循环燃煤油田注汽锅炉，其特征在于所述的弹性膜式壁及附壁密封炉墙包括鳍片管(7)、鳍片管上焊有门型钢(8)，其背面焊装卡马(9)联接件，卡马角上有两个小孔，其中横穿Ф2钢丝(10)，鳍片间用门型钢联接，并铺以金属网(11)，用拌有纤维的密封胶制成弹性膜式壁及附壁炉墙。

4. 根据权利要求3所述的立置闪字形强制循环燃煤油田注汽锅炉，其特征在于所述的无构架的薄壳外衣由槽钢(12)封闭上下两端，两槽钢件之间焊有压形板(13)，槽钢件顶端则焊有弧形板(13)，通过拼装构成无构架锅炉外衣。

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