CN205014331U - 高壁温相变换热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了高壁温相变换热装置，包括通过烟道依次连接的烟气对流器、引风机、烟囱，所述烟气对流器与引风机之间连接相变换热器，烟气从烟气对流器出来以后温度为210℃，进入相变换热器进行换热，温度降低到155℃后经引风机和烟囱排出。还包括套管换热器，所述套管换热器一方面连接给水总管，另一方面与烟气对流器相互之间连接有给水循环主水路。所述给水总管上设置给水泵。所述相变换热器分为相变下段和相变上段，相变下段用于烟气通过，相变上段则与给水总管之间连接一个给水循环旁水路，用于加热给水。本实用新型有效降低锅炉的排烟温度，从而提高锅炉效率，起到节能降耗的作用。

Description

高壁温相变换热装置

技术领域

本实用新型涉及油田用管道传热技术；具体地说是高壁温相变换热装置。

背景技术

稠油是一种重要的石油资源，我国有丰富的稠油资源，由于稠油的黏度高，难流动，不能用常规的方法开采，但稠油的黏度对温度十分敏感，只要温度升高到8℃-10℃时，其黏度就降低1倍，故以高压饱和蒸气注入油层，先吞后吐进行热采，能达到良好效果，其采收率可达到40％-60％的水平。目前注蒸气热采是提高稠油油田采收率的主要方法之一。尤其是河南油田原油的黏度特高(普通稠油为10000Mpa.s，特稠油为10000-50000Mpa.s，超稠油为50000Mpa.s以上)，热采需要的参数很高，需要注气压力7.5Mpa，注气速度为100t/d，蒸气干度为75％，蒸气温度为290℃，油层深度为300m，放喷时地层温度为140℃，压力为5.5Mpa。

稠油开采的注汽、机采、集输、注水、电力等五大系统的能耗中，注汽锅炉能耗占到76％以上，注汽锅炉节能降耗技术的研究与应用对热采油田节能降耗、降低生产成本有重要意义。

目前，我国国内应用锅炉的行业中，由于煤、石油、天然气等燃料中均含有硫，燃烧时通常会产生硫氧化物，硫氧化物与水蒸气结合后即形成硫酸蒸汽。当锅炉尾部受热面的金属壁面温度低于硫酸蒸汽的凝结点(称为酸露点)，就会在其表面形成液态硫酸(称为结露)。长期以来，空气预热器作为尾部受热面由于结露而引起的腐蚀时有发生。以至于目前在锅炉设计时不得不通过提高排烟温度来缓解结露和腐蚀发生，并没有从根本上解决问题。而提高排烟温度又势必造成大量低温能源的浪费。尽管如此，空气预热器往往在运行一到两年后依旧会出现腐蚀，直至穿孔。这是一个世界性难题。

经过检索，得知本实用新型为解决上述技术问题而提供的技术方案没有被公开过。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供高壁温相变换热装置，有效降低锅炉的排烟温度，从而提高锅炉效率，起到节能降耗的作用。

为了达成上述目的，本实用新型采用了如下技术方案，高壁温相变换热装置，包括通过烟道依次连接的烟气对流器、引风机、烟囱，所述烟气对流器与引风机之间连接相变换热器，烟气从烟气对流器出来以后温度为210℃，进入相变换热器进行换热，温度降低到155℃后经引风机和烟囱排出。

还包括套管换热器，所述套管换热器一方面连接给水总管，另一方面与烟气对流器相互之间连接有给水循环主水路。

所述给水总管上设置给水泵。

所述相变换热器分为相变下段和相变上段，相变下段用于烟气通过，相变上段则与给水总管之间连接一个给水循环旁水路，用于加热给水。

所述给水总管上还设置一个用来给水循环旁水路流量的自控阀，自控阀还连接设置在相变换热器上的传感器。

相较于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

烟气从对流段出来以后温度为210℃，进入相变下段进行换热，温度降低到155℃后经引风机和烟囱排出；给水总管依次经过套管换热器、对流段和套管换热器后进入注气炉，在给水泵之前的给水总管上设有给水旁路，旁路经过相变上段进行加热后水温得到提升，在给水泵之前和原有总管的给水混合，相变上段利用烟气余热对给水的加热过程有效提高了给水进入注气炉的温度，从而有效提高了注气炉的运行效率。

作为一种全新的系列换热技术，高壁温相变换热器可以视作通常“热管技术”的有效延伸和深化发展。该技术通过“相变段”以及不同“强化传热技术”的合理配置，首次提出将换热器最低金属壁面温度定义为“第一设计要素”以及对产生低温腐蚀具有关键性影响的最低壁面温度置于“可控可调状态”的概念，同时彻底改变包括热管技术在内的一般换热器壁面的“温度函数”特征，从而在保证金属壁面温度处于酸露点以上解决低温腐蚀难题的同时，为大幅度回收烟气低温余热提供可能。

高壁温相变换热技术是一项高效可靠的原创性节能技术，能够在锅炉的设计和改造中，大幅度降低烟气的排放温度，使大量的中低温热能被有效回收，产生十分可观的经济效益；高壁温相变换热技术在降低排烟温度的同时，保持金属受热面壁面温度处于较高的温度水平，远离酸露点的腐蚀区域，从根本上避免了结露腐蚀和由此发生的堵灰，大幅度降低设备的维护成本；高壁温相变换热技术实现了换热器金属受热面最低壁面温度处于可控可调状态，使高壁温相变换热器具有相当幅度的调节能力，使排烟温度和壁面温度保持相对稳定，并能适应锅炉的燃料品种以及负荷的变化。最终，高壁温相变换热技术在保证换热面不受结露腐蚀的影响下有效降低锅炉的排烟温度，从而提高锅炉效率，起到节能降耗的作用。

运用高壁温相变换热技术，可以在保证注汽锅炉尾部的换热器不发生腐蚀的情况下，将注汽锅炉的排烟温度降至140℃-150℃，使注汽锅炉的效率提高3-5％。采用高壁温相变换热技术可充分回收稠油注汽锅炉的排烟余热，用以加热注汽锅炉柱塞泵进水，具有显著的技术优势和经济效益。

附图说明

图1为本实用新型的高壁温相变换热装置的结构示意图。

图中：1.烟气对流器，2.相变换热器，3.引风机，4.烟囱，5.套管换热器，6.给水泵，7.自控阀，8.给水总管，9.给水主路，10.给水旁路。

具体实施方式

有关本实用新型的详细说明及技术内容，配合附图说明如下，然而附图仅提供参考与说明之用，并非用来对本实用新型加以限制。

根据图1，高壁温相变换热装置，包括通过烟道依次连接的烟气对流器1、引风机3、烟囱4，所述烟气对流器与引风机之间连接相变换热器2，烟气从烟气对流器出来以后温度为210℃，进入相变换热器进行换热，温度降低到155℃后经引风机和烟囱排出。还包括套管换热器5，所述套管换热器一方面连接给水总管8，另一方面与烟气对流器相互之间连接有给水循环主水路，即给水主路9。所述给水总管上设置给水泵6。所述相变换热器分为相变下段和相变上段，相变下段用于烟气通过，相变上段则与给水总管之间连接一个给水循环旁水路，即给水旁路10，用于加热给水。所述给水总管上还设置一个用来给水循环旁水路流量的自控阀7，自控阀还连接设置在相变换热器上的传感器。

采用高壁温相变换热技术将尾部对流段出口排烟温度从210℃降低至155℃，并利用回收的热量将来自除氧器出口的部分补水(13.1t/h，40℃)加热至84℃，再送给水泵进口，达到回收烟气余热的目的。将出自对流段的烟气引至相变段进口，烟气经过水平烟道上安装的高壁温相变换热器后，温度将被降至155.0℃，并将回收的热量全部用于加热补水。

高壁温相变换热技术作为产学研项目推向市场，已在河南油田注汽锅炉上进行了推广应用，均取得良好效益。近年来，在全国节能减排形势推动下，高壁温相变换热技术倍受节能主管部门关注和锅炉用户青睐，产品市场前景十分看好。我国开采稠油过程中使用的燃油(气)注汽锅炉约1000台，如该技术在全国热采稠油田全面推广应用，按已完工程单台节能110万元计算，全国每年直接节能价值约11亿元，经济、环保效益非常可观。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，非用以限定本实用新型的专利范围，其他运用本实用新型的专利精神的等效变化，均应俱属本实用新型的专利范围。

Claims (5)

1.高壁温相变换热装置，包括通过烟道依次连接的烟气对流器、引风机、烟囱，其特征在于，所述烟气对流器与引风机之间连接相变换热器，烟气从烟气对流器出来以后温度为210℃，进入相变换热器进行换热，温度降低到155℃后经引风机和烟囱排出。

2.根据权利要求1所述的高壁温相变换热装置，其特征在于，还包括套管换热器，所述套管换热器一方面连接给水总管，另一方面与烟气对流器相互之间连接有给水循环主水路。

3.根据权利要求2所述的高壁温相变换热装置，其特征在于，所述给水总管上设置给水泵。

4.根据权利要求1所述的高壁温相变换热装置，其特征在于，所述相变换热器分为相变下段和相变上段，相变下段用于烟气通过，相变上段则与给水总管之间连接一个给水循环旁水路，用于加热给水。

5.根据权利要求4所述的高壁温相变换热装置，其特征在于，所述给水总管上还设置一个用来给水循环旁水路流量的自控阀，自控阀还连接设置在相变换热器上的传感器。