CN201327013Y - 一种100t/h燃油或燃气注汽锅炉 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出的100t/h燃油或燃气注汽锅炉是卧式直流水管锅炉，其中燃烧换热系统具有燃烧器、炉膛(辐射段)、过渡段、对流段；汽水系统包括高压柱塞泵、水—水换热器、对流段管束、辐射段管束。辐射段为四管程水平蛇形管并行的布置形式。对流段为四管程直管水平蛇形管单独布置的技术形式，划分不同区域，采用不同的间距，上下对流段管程交叉布置。辐射段燃烧室设计为方形，炉膛压力为微正压，对流段为矩形。整个系统为高压柱塞泵与水—水换热器壳程连通、水—水换热器壳程与对流段光管管束连通、对流段光管管束与对流段翅片管管束连通、对流段翅片管管束与水—水换热器管程连通、水—水换热器管程与辐射段管束连通、辐射段管束至站外。采用该锅炉降低稠油的开采成本，提高注汽锅炉的效率，延长锅炉的使用寿命，防止爆管事故发生，并且方便锅炉的制造、安装及运行。
Description
技术领域
本实用新型属于锅炉制造领域，涉及一种油田开采中注汽锅炉，具体涉及一种100t/h燃油或燃气注汽锅炉。
背景技术
注蒸汽已经成为国内外广泛采用的开采稠油的常规方法，注汽锅炉是产生蒸汽最常用的设备之一，在油田的稠油开采中发挥着重要作用。经过多年的稠油开采探索实践，油田所采用的注汽锅炉一般多为11.2t/h和23t/h。但是，随着稠油开采的不断深入，现有的常规锅炉已经不能满足稠油开采的需要，实际生产需要更大效率的注汽锅炉，例如100t/h大型的燃油或燃气注汽锅炉。但是，目前还没有出现。并且目前使用的注汽锅炉存在着一些缺陷，例如对流管束焊缝缺陷，返修率高；锅炉燃烧效率低，时有爆管事故发生等等。从而导致不能很好地满足现实生产的需要。
因此，需要一种更高效率且克服上述缺陷的注汽锅炉。
实用新型内容
针对现有注汽锅炉的不足，本实用新型技术发明人进行多次实验及研究，提出了一种100t/h大型的燃油或燃气注汽锅炉。
本实用新型为一种100t/h燃油或燃气注汽锅炉，属于卧式直流水管锅炉，其包括燃烧换热系统、汽水系统；燃烧换热系统具有燃烧器、炉膛辐射段、过渡段、对流段；汽水系统包括高压柱塞泵、水-水换热器、对流段管束、辐射段管束；炉膛辐射段为四管程水平蛇形管并行布置的结构；对流段为四管程直管水平蛇形管单独布置和不同的间距、上下对流段管程交叉布置的结构；辐射段燃烧室为方形结构，对流段为矩形结构；高压柱塞泵与水-水换热器壳程连通、水-水换热器壳程与对流段光管管束连通、对流段光管管束与对流段翅片管管束连通、对流段翅片管管束与水-水换热器管程连通、水-水换热器管程与辐射段管束连通、辐射段管束延展至锅炉本体外。
其中，辐射段壳体是钢板焊制的方筒、内衬硅酸铝耐火纤维和耐火浇注料，辐射段截面尺寸为6180mm×7466mm，辐射段管束为水平蛇形结构，辐射段管束的管子规格为φ89mm×13mm，在热水区采用20号高压锅炉管，汽化区采用合金钢高压锅炉管，共有144根，单根辐射段管长18171mm，管与管之间采用不同间距弯头连接；四管程沿辐射段内壁周向并行布置，形成四套单独的水汽管路，每套管路分别设有均设在辐射段后端的单独的水入口和蒸汽出口。
优选地，辐射段管束管间距为151mm，水冷壁中心到炉墙的距离为125mm，四管并形布置。
优选地，对流段是由光管和翅片管组成的矩形结构，其管束为水平蛇形布置。光管管束规格为φ89mm×13mm，共有132根，单根对流光管管束计算长度为3.98m，采用20号高压锅炉管。在光管上部布置了多级翅片管束。翅片管管束规格为φ89mm×13mm，共有460根，其中一级翅片管束为132根，二级翅片管束为328根，单根对流翅片管管束计算长度为3.98m，一级翅片管束与二级翅片管束两侧流程交叉布置。
优选地，在烟气的入口设置6排光管作为温度缓冲管以降低翅片管束的入口烟温，光管采用水平蛇形密排布置。
优选地，增大紧挨着光管管束的一级翅片管束的管纵向间距。
优选地，过渡段为异型口布置结构，上部为弧形，下部为U形。
优选地，水-水换热器为4台水-水换热器，分别与相应的对流段和辐射段管路相对应。
优选地，在辐射段进出口、对流段进出口、水-水换热器壳程进出口、水-水换热器管程进出口增设了分配集箱和混合集箱。
优选地，在辐射段各出口设置干度检测装置，入口设置流量检测与调节装置。
采用上述结构型式的锅炉，降低稠油的开采成本，提高注汽锅炉的效率，延长锅炉的使用寿命，防止爆管事故发生，并且方便锅炉的制造、安装及运行。
附图简要说明
图1是依据本实用新型的100t/h燃油或燃气注汽锅炉的总体结构示意图
图2是依据本实用新型的100t/h燃油或燃气注汽锅炉的辐射段截面示意图
图3是依据本实用新型的100t/h燃油或燃气注汽锅炉的对流段截面示意图
图4是依据本实用新型的100t/h燃油或燃气注汽锅炉的过渡段截面示意图
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型提出的一种100t/h燃油或燃气注汽锅炉进行详细描述。
图1、图2、图3、图4分别是依据本实用新型的100t/h燃油或燃气注汽锅炉的总体结构示意图、辐射段截面示意图、对流段截面示意图、过渡段截面示意图。
在该100t/h燃油或燃气注汽锅炉中，燃烧换热系统具有燃烧器、炉膛(辐射段)、过渡段、对流段；汽水系统包括高压柱塞泵、水-水换热器、对流段管束、辐射段管束。辐射段为四管程水平蛇形管并行的布置形式。对流段为四管程直管水平蛇形管单独布置的技术形式，划分不同区域，采用不同的间距，上下对流段管程交叉布置。辐射段燃烧室设计为方形，炉膛压力为微正压，对流段为矩形。整个系统为高压柱塞泵与水-水换热器壳程连通、水-水换热器壳程与对流段光管管束连通、对流段光管管束与对流段翅片管管束连通、对流段翅片管管束与水-水换热器管程连通、水-水换热器管程与辐射段管束连通、辐射段管束至站外。
其中，辐射段壳体是由钢板焊制而成的方筒，内衬硅酸铝耐火纤维和耐火浇注料，辐射段截面尺寸为6180mm×7466mm，辐射段管束为水平蛇形布置，管子规格为φ89mm×13mm，在热水区采用20G材质，汽化区采用15GrMo G材质，共有144根，单根辐射段管长18171mm，管与管之间采用不同间距弯头连接。四管程沿辐射段内壁周向并行布置，形成四套单独的水汽管路，每套管路分别设有单独的水入口和蒸汽出口(均设在辐射段后端)。辐射段管束管心距为1.7(管间距为151mm)，管墙距为1.4(水冷壁中心到炉墙的距离为125mm)，四管并形布置。对流段是由光管和翅片管组成的矩形结构，其管束为水平蛇形布置。光管管束规格为φ89mm×13mm，共有132根，单根对流光管管束计算长度为3.98m，采用20G材质。在光管上部布置了多级翅片管束。翅片管管束规格为φ89mm×13mm，共有460根，其中一级翅片管束为132根，二级翅片管束为328根，单根对流翅片管管束计算长度为3.98m，一级翅片管束与二级翅片管束两侧流程交叉布置。
另外地，在烟气的入口设置6排光管作为温度缓冲管以降低翅片管束的入口烟温，光管采用水平蛇形密排布置。在积灰较为集中的区域(紧挨着光管管束的一级翅片管束)，增大管纵向间距。过渡段为异型口布置，上部为弧形，下部为U形。水-水换热器是采用套管形式进行热交换，主要用来加热对流段的入口水温，使入口水温提高到并超过烟气的露点温度。采用4台水-水换热器，分别与相应的对流段和辐射段管路相对应，以保证各个管程供水的独立性与稳定性。在辐射段进出口、对流段进出口、水-水换热器壳程进出口、水-水换热器管程进出口增设了分配集箱和混合集箱。在辐射段各出口设置干度检测装置，入口调置流量检测与调节装置，便于锅炉调节。
更具体地，本实用新型提出的100t/h燃油或燃气注汽锅炉是卧式直流水管锅炉，特征在于燃烧换热系统具有燃烧器、炉膛(辐射段)、过渡段、对流段；汽水系统包括高压柱塞泵、水-水换热器、对流段管束、辐射段管束。辐射段为四管程水平蛇形管并行的布置形式。对流段为四管程直管水平蛇形管单独布置的技术形式，划分不同区域，采用不同的间距，上下对流段管程交叉布置。辐射段燃烧室设计为方形，炉膛压力为微正压，对流段为矩形。整个系统为高压柱塞泵与水-水换热器壳程连通、水-水换热器壳程与对流段光管管束连通、对流段光管管束与对流段翅片管管束连通、对流段翅片管管束与水-水换热器管程连通、水-水换热器管程与辐射段管束连通、辐射段管束至站外。
请参照图1，辐射段壳体是由钢板焊制而成的方筒，内衬硅酸铝耐火纤维和耐火浇注料，以减少辐射段散热损失，并采用先进的保温技术，能够使外表面的平均温度小于80℃。辐射段截面尺寸为6180mm×7466mm，辐射段管束为水平蛇形布置，管子规格为φ89mm×13mm，在热水区采用20G材质，汽化区采用15GrMo G材质，共有144根，单根辐射段管长18171mm，管与管之间采用不同间距弯头连接。四管程沿辐射段内壁周向并行布置，形成四套单独的水汽管路，每套管路分别设有单独的水入口和蒸汽出口(均设在辐射段后端)。辐射段管束管心距为1.7(管间距为151mm)，管墙距为1.4(水冷壁中心到炉墙的距离为125mm)，四管并形布置。由于根据锅炉辐射换热计算的基本原理，在辐射段水冷壁的炉墙面积确定的情况下，水冷壁的辐射受热面积决定于水冷壁的角系数。而管心距、管径和水冷壁中心到炉墙的距离是确定角系数的直接因素，本锅炉设计中角系数取0.93，这样可以增加辐射段的吸热量，提高热效率，也可以减少辐射段的尺寸，节省占地面积。辐射段总体的吸热量为锅炉总吸热量的60％左右。
请参照图2，对流段是由光管和翅片管组成的矩形结构。对流段管束为水平蛇形布置。在烟气的入口设置6排光管作为温度缓冲管以降低翅片管束的入口烟温，防止翅片管束的翅片烧损。水平蛇形布置加以合理的管间距，控制了烟气的流通面积，从而合理控制了光管管束处的烟气流速，减小光管管束的磨损。光管管束规格为φ89mm×13mm，共有132根，单根对流光管管束计算长度为3.98m，采用20G材质。为了减少对流段的整体尺寸，在光管上部布置了多级翅片管束，水平蛇形布置，增加换热面积，减小对流段的体积(减小2/3)，方便对流管束的吹灰清扫，提高锅炉的热效率。在积灰较为集中的区域(紧挨着光管管束的一级翅片管束)，增大管纵向间距，提高吹灰清扫效果。翅片管管束规格为φ89mm×13mm，共有460根，其中一级翅片管束为132根，二级翅片管束为328根，单根对流翅片管管束计算长度为3.98m，一级翅片管束与二级翅片管束两侧流程交叉布置。
请参照图3，过渡段为异型口布置，上部为弧形，下部为U形，增加保温材料的强度，控制烟气的流通面积，保证合理的烟气流速。
水-水换热器是采用套管形式进行热交换，主要用来加热对流段的入口水温，使入口水温提高到并超过烟气的露点温度，防止对流段翅片管束低温腐蚀。23t/h注汽锅炉使用一台水-水换热器，并安装在辐射段侧面，在此基础上，100t/h采用4台水-水换热器，分别与相应的对流段和辐射段管路相对应，以保证各个管程供水的独立性与稳定性。
在辐射段进出口、对流段进出口、水-水换热器壳程进出口、水-水换热器管程进出口增设了分配集箱和混合集箱，保证锅炉各管程内的工质性质相同，避免偏流，减少受热不均。在辐射段各出口设置干度检测装置，入口调置流量检测与调节装置，便于锅炉调节。
使用上述该锅炉制造技术，提高100t/h燃油或燃气注汽锅炉的效率、使用寿命及运行的稳定性，防止锅炉管束因受热不均、水力不均等因素而产生传热恶化，使锅炉发生爆管危险，并降低稠油开采生产成本。
另外，尽管在上面已经清楚详细地描述了本实用新型提出的技术方案，但是参考本实用新型的优选实施例，本领域普通的技术人员可以理解，在不背离所附权利要求定义的本实用新型的精神和范围的情况下，可以在形式和细节中做出各种各样的修改。因此，所有参考本实用新型技术方案所做出的各种各样的修改，均应当落入本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种100t/h燃油或燃气注汽锅炉，其是卧式直流水管锅炉，特征在于其包括燃烧换热系统、汽水系统；燃烧换热系统具有燃烧器、炉膛辐射段、过渡段、对流段；汽水系统包括高压柱塞泵、水-水换热器、对流段管束、辐射段管束；炉膛辐射段为四管程水平蛇形管并行布置的结构；对流段为四管程直管水平蛇形管单独布置和不同的间距、上下对流段管程交叉布置的结构；辐射段燃烧室为方形结构，对流段为矩形结构；高压柱塞泵与水-水换热器壳程连通、水-水换热器壳程与对流段光管管束连通、对流段光管管束与对流段翅片管管束连通、对流段翅片管管束与水-水换热器管程连通、水-水换热器管程与辐射段管束连通、辐射段管束延展至锅炉本体外。
2.依据权利要求1中的燃油或燃气注汽锅炉，其特征在于辐射段壳体是钢板焊制的方筒、内衬硅酸铝耐火纤维和耐火浇注料，辐射段截面尺寸为6180mm×7466mm，辐射段管束为水平蛇形结构，辐射段管束的管子规格为φ89mm×13mm，在热水区采用20号高压锅炉管，汽化区采用合金钢高压锅炉管，共有144根，单根辐射段管长18171mm，管与管之间采用不同间距弯头连接；四管程沿辐射段内壁周向并行布置，形成四套单独的水汽管路，每套管路分别设有均设在辐射段后端的单独的水入口和蒸汽出口。
3.依据权利要求2中的燃油或燃气注汽锅炉，其特征在于辐射段管束管间距为151mm，水冷壁中心到炉墙的距离为125mm，四管并形布置。
4.依据权利要求1中的燃油或燃气注汽锅炉，其特征在于对流段是由光管和翅片管组成的矩形结构，其管束为水平蛇形布置；光管管束规格为φ89mm×13mm，共有132根，单根对流光管管束计算长度为3.98m，采用20号高压锅炉管；在光管上部布置了多级翅片管束；翅片管管束规格为φ89mm×13mm，共有460根，其中一级翅片管束为132根，二级翅片管束为328根，单根对流翅片管管束计算长度为3.98m，一级翅片管束与二级翅片管束两侧流程交叉布置。
5.依据权利要求4中的燃油或燃气注汽锅炉，其特征在于在烟气的入口设置6排光管作为温度缓冲管以降低翅片管束的入口烟温，光管采用水平蛇形密排布置。
6.依据权利要求4中的燃油或燃气注汽锅炉，其特征在于增大紧挨着光管管束的一级翅片管束的管纵向间距。
7.依据权利要求1中的燃油或燃气注汽锅炉，其特征在于过渡段为异型口布置结构，上部为弧形，下部为U形。
8.依据权利要求1中的燃油或燃气注汽锅炉，其特征在于水-水换热器为4台水-水换热器，分别与相应的对流段和辐射段管路相对应。
9.依据权利要求1中的燃油或燃气注汽锅炉，其特征在于在辐射段进出口、对流段进出口、水-水换热器壳程进出口、水-水换热器管程进出口增设了分配集箱和混合集箱。
10.依据权利要求1中的燃油或燃气注汽锅炉，其特征在于在辐射段各出口设置干度检测装置，入口设置流量检测与调节装置。
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