CN201258722Y - 蒸发量为18吨/小时的车载式注汽锅炉 - Google Patents

Abstract

一种蒸发量为18吨/小时的车载式注汽锅炉，其辐射段炉体、对流段炉体都安装在拖车上，辐射段炉体内布置有辐射段管束，辐射段管束由多根炉管构成，这些炉管沿辐射段炉体内壁环向布置，相邻的两根炉管通过弯头首尾依次连接，构成蛇形迂回的单回程管束，对流段炉体内布置有对流段管束，对流段管束是由六排光管和多排翅片管通过弯头往复连接而成的单回程管束，给水预热器安装在辐射段炉体的外部，给水预热器、对流段管束和辐射段管束之间通过管道连接；辐射段炉体内壁的炉衬由六层保温材料复合而成；该注汽锅炉去除了过渡段，缩小了炉体的体积，减少了热量损失，减轻了设备重量，能够承受运输过程中的机械振动，额定蒸发量显著提高，可以达到18t/h。

Description

蒸发量为18吨/小时的车载式注汽锅炉

技术领域

本实用新型涉及石油行业热力开采设备，特别涉及注汽锅炉。

背景技术

注汽锅炉也称为蒸汽发生器，可以分为固定式和车载式两大类，车载式注汽锅炉使用方便，能够减少油田地面建设的工作量，并减少管线输送的热量损失。随着我国稠油开采的不断深入，油田对注汽锅炉的需求越来越多样化，根据不同开采需要，在额定蒸发量上、压力等级等方面提出了多样化的要求。

目前车载式注汽锅炉的最大额定蒸发量是11.2t/h，远低于固定式注汽锅炉的额定蒸发量，其原因在于：

一、现有的车载式注汽锅炉，仍然采用固定式注汽锅炉的结构，炉体由辐射段、对流段、过渡段三大段组成，重量大，厚度大，受拖车载重量的限制等多方面的原因，炉体无法做的很大，限制了其进一步提高额定蒸发量。

二、现有的车载式注汽锅炉，仍然采用重质耐火材料做炉衬，重质耐火材料重量大，厚度大，受拖车载重量的限制，炉衬无法做的很大，保温效果差，而且在运输过程中受振动时，重质耐火材料容易脱落，这些因素都限制了车载式注汽锅炉进一步提高额定蒸发量。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种蒸发量为18吨/小时的车载式注汽锅炉，去除了过渡段，缩小了炉体的体积，炉衬采用了全新的结构，减少了热量损失，减轻了设备重量，能够承受运输过程中的机械振动，额定蒸发量显著提高，可以达到18t/h。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种蒸发量为18吨/小时的车载式注汽锅炉，包括辐射段炉体、对流段炉体、给水预热器、汽水分离器、高压柱塞泵、燃烧器，其特征是：辐射段炉体为圆筒形，由钢板焊接而成，辐射段炉体内布置有辐射段管束，辐射段管束由多根炉管构成，这些炉管沿辐射段炉体内壁环向布置，相邻的两根炉管通过弯头首尾依次连接，构成蛇形迂回的单回程管束，对流段炉体为方箱形状，由钢板焊接而成，对流段炉体内布置有对流段管束，对流段管束是由六排光管和多排翅片管通过弯头往复连接而成的单回程管束，光管布置在对流段炉体的入口处，翅片管布置在光管的上方，相邻的两排翅片管之间交错布置；燃烧器安装在辐射段炉体的前部，给水预热器安装在辐射段炉体的外部，给水预热器的壳程入口与供水管连通，供水管上安装有高压柱塞泵，给水预热器的壳程出口通过一号管道与对流段管束的入口连通，对流段管束的出口通过二号管道与给水预热器的管程入口连通，给水预热器的管程出口通过三号管道与辐射段管束的入口连通，辐射段管束的出口通过四号管道与汽水分离器的入口连通，汽水分离器的出口与蒸汽排放管连通；其特征是：

对流段炉体直接安装在辐射段炉体尾部上方，辐射段炉体的内壁敷设有起保温作用的炉衬，炉衬由六层保温材料复合而成，由外向内依次为第一层、第二层、第三层、第四层、第五层、第六层，其中第一、第二层保温材料为普通型硅酸铝纤维毯，第三、第四层保温材料为标准型硅酸铝纤维毯，第五、第六层保温材料为高纯型硅酸铝纤维毯，上述各层保温材料的厚度为40mm，第一层保温材料与辐射段炉体的内壁通过耐高温粘合剂粘接在一起，相邻的各层保温材料之间错缝排列，并通过耐高温粘合剂粘接在一起，在第四、第五层保温材料之间设置有不锈钢拉筋网，该不锈钢拉筋网的外侧间隔地设置有多根不锈钢锚固杆，每根不锈钢锚固杆的内端带有弯勾，弯勾焊接在不锈钢拉筋网上，不锈钢锚固杆的外端贯穿所述第四、第三、第二、第一层保温材料后与辐射段炉体的内壁焊接在一起，不锈钢拉筋网的内侧间隔地设置有多根不锈钢螺栓，每根不锈钢螺栓的外端与不锈钢拉筋网焊接在一起，每根不锈钢螺栓的内端贯穿所述第五、第六层保温材料后以陶瓷螺帽紧固，在第六层保温材料的内表面敷设有远红外反射涂料层。

所述构成辐射段管束的每根炉管的直径是89mm，每根炉管的管心与远红外反射涂料层之间的距离在50—60mm之间，相邻的两根炉管的管心之间的距离为151.5mm。

本实用新型有以下积极有益效果：

辐射段炉体的外壳为圆筒形，由钢板焊接而成，其内壁的炉衬由多层保温材料组成，正常运行时炉体外表面平均温度小于60℃。为了使辐射段管束背火的一面也能很好地被加热，在炉衬最内层的保温材料上敷设了远红外反射涂料层，并将炉管设置在最佳的吸收热辐射的位置。炉管沿辐射段炉体内壁环形排布，形成一套水汽循环，由一台柱塞泵推动。

炉衬采用六层硅酸铝纤维复合结构，与传统的绝热保温材料相比，它具有以下优势。

低容重：硅酸铝纤维毯炉衬比传统的隔热砖炉衬轻75％以上，可大大减轻锅炉钢结构负荷，延长炉体使用寿命。全纤维炉衬重量轻、厚度薄，易实现炉体结构轻型化、大型化，有利于车载，也有利于提高额定蒸发量。

低热容量：硅酸铝纤维毯的热容量仅为粘土质耐火砖的1/9，低热容量意味着窑炉在往复操作中吸收的热量少，同时升温的速度加快。大大减少了炉温操作控制中的能耗，尤其对间断式操作的加热炉能起到显著的节能效果。

低导热率：硅酸铝纤维毯导热系数小，约为粘土质耐火砖的1/8，绝热效果显著。六层硅酸铝纤维毯交错平铺的结构，每层厚度的最佳值为40mm，可使注汽锅炉外表面温度降低至55℃±5℃，而目前采用其它保温结构的注汽锅炉外表面温度都在80℃以上。

抗机械震动：纤维毯或毡具有柔性和弹性，而且不易破损，用耐高温防腐的不锈钢做成锚固杆，焊于炉体内壁上。疏密度可根据需要调整，用耐高温抗腐蚀、绝热效果好的陶瓷帽固定最内层，使之稳定、牢固并具有极强的抗颠簸震动能力，炉衬整体在路途运输时受冲击或受振动也不会损坏。

附图说明

图1是本实用新型一实施例的结构示意图。

图2是图1中辐射段炉体的结构示意图。

图3是图2的A-A剖视图。

图4是图3的B局部放大图。

图5是图1中对流段炉体的结构示意图。

图6是图5的侧视图。

图7是图1所示注汽锅炉的水汽管路流程图。

具体实施方式

图中标号

1 第一层保温材料                         2 第二层保温材料

3 第三层保温材料                         4 第四层保温材料

5 第五层保温材料                         6 第六层保温材料

7 辐射段炉体            8 给水预热器            9 对流段炉体

10 拖车                 11 不锈钢拉筋网         12 不锈钢锚固杆

13 弯勾                 14 不锈钢螺栓           15 陶瓷螺帽

16 远红外反射涂料层                             17 辐射段管束

171 入口                172 出口

18 高压柱塞泵           19 对流段管束        20 燃烧器

21 入口                 22 出口           23 光管      24 翅片管

25 烟囱                   26 汽水分离器

27 炉衬                   28 供水管              29 弯头

30 蒸汽排放管             31 一号管道            32 二号管道

33 三号管道               34 四号管道

35 入口                   36 出口                37 炉管

请参照图1、图2、图3、图4，本实用新型是一种蒸发量为18吨/小时的车载式注汽锅炉，包括辐射段炉体7、对流段炉体9、给水预热器8、汽水分离器26、高压柱塞泵18、燃烧器20。辐射段炉体7为圆筒形，由钢板焊接而成，辐射段炉体7内布置有辐射段管束17，辐射段管束17由多根炉管37构成，这些炉管37沿辐射段炉体7内壁环向布置，相邻的两根炉管37通过弯头首尾依次连接，构成蛇形迂回的单回程管束。

请参照图1、图5、图6，对流段炉体9为方箱形状，由钢板焊接而成，对流段炉体9内布置有对流段管束19，对流段管束19是由六排光管23和多排翅片管24通过弯头29往复连接而成的单回程管束，光管23布置在对流段炉体的入口处，翅片管24布置在光管23的上方，相邻的两排翅片管24之间交错布置。

请参照图7，燃烧器20安装在辐射段炉体7的前部，给水预热器8安装在辐射段炉体7的外部，给水预热器8的壳程入口804与供水管28连通，供水管28上安装有高压柱塞泵18，给水预热器8的壳程出口801通过一号管道31与对流段管束19的入口21连通，对流段管束19的出口22通过二号管道32与给水预热器8的管程入口802连通，给水预热器8的管程出口803通过三号管道33与辐射段管束17的入口171连通，辐射段管束17的出口172通过四号管道34与汽水分离器26的入口35连通，汽水分离器26的出口36与蒸汽排放管30连通。

请参照图4，辐射段炉体内壁敷设有起保温作用的炉衬27，炉衬27由六层保温材料复合而成，由外向内依次为第一层、第二层、第三层、第四层、第五层、第六层，其中第一、第二层保温材料1、2为普通型硅酸铝纤维毯，第三、第四层保温材料3、4为标准型硅酸铝纤维毯，第五、第六层保温材料5、6为高纯型硅酸铝纤维毯，上述各层保温材料的厚度为40mm，这一厚度既有利于保温，又不会使炉衬过重，相邻的各层保温材料之间通过耐高温粘合剂粘接在一起，第一层保温材料1与辐射段炉体的内壁通过耐高温粘合剂粘接在一起，耐高温粘合剂的配方为现有技术，故本文不再加以赘述。在第四层保温材料4与第五层保温材料5之间设置有不锈钢拉筋网11，不锈钢拉筋网11的外侧间隔地设置有多根不锈钢锚固杆12，每根不锈钢锚固杆12的内端带有弯勾13，弯勾13焊接在不锈钢拉筋网11上，不锈钢锚固杆12的外端贯穿第四、第三、第二、第一层保温材料4、3、2、1后与辐射段炉体7的内壁焊接在一起，不锈钢拉筋网11的内侧间隔地设置有多根不锈钢螺栓14，每根不锈钢螺栓14的外端与不锈钢拉筋网11焊接在一起，每根不锈钢螺栓14的内端贯穿第五、第六层保温材料5、6后以陶瓷螺帽15紧固。

上述的这种粘接与锚固相结合的固定方式，可以承受长途运输过程中的机械震动，这种固定方式还有另一个好处：不锈钢拉筋网的外侧是炉衬的冷面，不锈钢拉筋网的内侧是炉衬的热面，冷面焊接的不锈钢锚固杆与热面的烟气不直接接触，有效地防止了热桥产生，从而取得优良的保温效果；热面的不锈钢螺栓不与炉体外壁钢板直接接触，并用陶瓷螺帽紧固，保证炉衬整体的牢固性。

第一层保温材料1与第二层保温材料2错缝排列；错缝间距大于100mm。

第二层保温材料2与第三层保温材料3错缝排列；错缝间距大于100mm。

第三层保温材料3与第四层保温材料4错缝排列；错缝间距大于100mm。

第四层保温材料4与第五层保温材料5错缝排列；错缝间距大于100mm。

第五层保温材料5与第六层保温材料6错缝排列；错缝间距大于100mm。

相邻的两层保温材料之间采用错缝排列，避免了直通缝的出现，也克服了硅酸铝纤维毯因收缩造成的直通缝，因此结构整体性好，散热损失小。以上结构的设计有效避免了因硅酸铝纤维毯的自重和高温下的收缩而使锚固件部位出现直通缝造成的锚固件损坏和热量散失。

炉衬采用不同耐温等级的硅酸铝纤维毯平铺结构，有效的利用炉衬在厚度方向上温度逐渐降低的规律，降低了炉衬的成本。

硅酸铝纤维毯属于多孔的保温材料，当炉体内处于正压时，炉衬的传热方式除了传导传热外，强制对流也成为主要传热方式。耐高温粘合剂能够避免产生强制对流，因此能取得更好的保温效果。硅酸铝纤维毯具有高热敏性，便于自动化控制。控制系统由PLC+工控机+触摸屏组成，增加了二次仪表，将信号引入操作间的计算机系统，操作人员在操作室内就可以观察控制锅炉的运行。

组成炉衬的六层保温材料都是现有技术的硅酸铝纤维毯，分为三个等级，该三个等级的硅酸铝纤维毯有明确的国家标准，执行标准为GB/T16400-2003，这三个等级的硅酸铝纤维毯的组分可以用下表表示：

 

型号	Al2O3	Al2O3+SiO2	Na2O+K2O	Fe2O3
					普通型	≥45	≥96	≤0.5	≤1.2
标准型	≥47	≥98	≤0.4	≤0.3
					高纯型	≥53	≥99	≤0.4	≤0.3

第六层保温材料6的内表面敷设有远红外反射涂料层16，它具有两个作用，一是使炉衬内表面热辐射能力大大增加，从而使炉膛内的温度显著提高。二是在高温下辐射出穿透力极强的远红外波，远红外波的热量正好加热辐射段管束17的背火的一面，即炉管37的水冷壁面。辐射段管束17的向火的一面由燃烧器的火焰加热，正面、背面同时加热，使得炉管37整体受热均匀，减少加热时间，节约能源，延长炉管37的使用寿命。

远红外反射涂料层16的辐射角系数的大小直接影响炉管37接受辐射的面积，它与炉管37的相对管距s/d(s-管距d-直径)及炉管37的管心距远红外反射涂料层的相对距离e/d有关(e—炉管中心到远红外反射涂料层的距离)，为了最大限度的利用远红外热辐射，实施时，构成辐射段管束17的每根炉管37的直径是89mm，每根炉管37的管心与远红外反射涂料层16之间的距离为50—60mm之间，以55mm为佳，相邻的两根炉管37之间的距离为151.5mm。即s＝151.5mm，d＝89mm，e＝55mm。满足上述条件后，炉管37背向燃烧器火焰的一面可以得到充分的远红外热辐射，炉管37的正面、背面同时加热，使得炉管37整体受热均匀，减少加热时间，节约能源，延长炉管37的使用寿命。

Claims (2)

1.一种蒸发量为18吨/小时的车载式注汽锅炉，包括辐射段炉体、对流段炉体、给水预热器、汽水分离器、高压柱塞泵、燃烧器，其特征是：

辐射段炉体为圆筒形，由钢板焊接而成，辐射段炉体内布置有辐射段管束，辐射段管束由多根炉管构成，这些炉管沿辐射段炉体内壁环向布置，相邻的两根炉管通过弯头首尾依次连接，构成蛇形迂回的单回程管束，对流段炉体为方箱形状，由钢板焊接而成，对流段炉体内布置有对流段管束，对流段管束是由六排光管和多排翅片管通过弯头往复连接而成的单回程管束，光管布置在对流段炉体的入口处，翅片管布置在光管的上方，相邻的两排翅片管之间交错布置；燃烧器安装在辐射段炉体的前部，给水预热器安装在辐射段炉体的外部，给水预热器的壳程入口与供水管连通，供水管上安装有高压柱塞泵，给水预热器的壳程出口通过一号管道与对流段管束的入口连通，对流段管束的出口通过二号管道与给水预热器的管程入口连通，给水预热器的管程出口通过三号管道与辐射段管束的入口连通，辐射段管束的出口通过四号管道与汽水分离器的入口连通，汽水分离器的出口与蒸汽排放管连通；

对流段炉体直接安装在辐射段炉体尾部上方，辐射段炉体的内壁敷设有起保温作用的炉衬，炉衬由六层保温材料复合而成，由外向内依次为第一层、第二层、第三层、第四层、第五层、第六层，其中第一、第二层保温材料为普通型硅酸铝纤维毯，第三、第四层保温材料为标准型硅酸铝纤维毯，第五、第六层保温材料为高纯型硅酸铝纤维毯，上述各层保温材料的厚度为40mm，第一层保温材料与辐射段炉体的内壁通过耐高温粘合剂粘接在一起，相邻的各层保温材料之间错缝排列，并通过耐高温粘合剂粘接在一起，在第四、第五层保温材料之间设置有不锈钢拉筋网，该不锈钢拉筋网的外侧间隔地设置有多根不锈钢锚固杆，每根不锈钢锚固杆的内端带有弯勾，弯勾焊接在不锈钢拉筋网上，不锈钢锚固杆的外端贯穿所述第四、第三、第二、第一层保温材料后与辐射段炉体的内壁焊接在一起，不锈钢拉筋网的内侧间隔地设置有多根不锈钢螺栓，每根不锈钢螺栓的外端与不锈钢拉筋网焊接在一起，每根不锈钢螺栓的内端贯穿所述第五、第六层保温材料后以陶瓷螺帽紧固，在第六层保温材料的内表面敷设有远红外反射涂料层。

2.如权利要求1所述的蒸发量为18吨/小时的车载式注汽锅炉，其特征是：所述构成辐射段管束的每根炉管的直径是89mm，每根炉管的管心与远红外反射涂料层之间的距离为50—60mm之间，相邻的两根炉管的管心之间的距离为151.5mm。

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