CN2553243Y - 改烧水煤浆的热采注汽锅炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及锅炉领域，尤其是油田用热采注汽锅炉，克服了原有燃油(气)锅炉耗用大量原油，降低了采油工艺的运行成本，提高了油田的经济效益，在锅炉改造中采用了水煤浆燃烧器，稳燃室，空气预热器，清除灰渣系统，并新增了炉前水煤浆储送辅机设备，改造后燃烧效率达到98％以上，锅炉热效率达到80％左右，锅炉热负荷为原有锅炉额定负荷的80％以上。

Description

改烧水煤浆的热采注汽锅炉

                         技术领域

本实用新型涉及锅炉领域，尤其是热采注汽锅炉。

                         技术背景

在石油开采中，由于某些油田的油质粘度较高，需要较高温度的水或蒸汽注入油井中，以稀释原油，达到保证采油的效果。目前广为使用的热采注汽锅炉都是以原油或天然气作为燃料的，由于原油和天然气的价格较高，增加了采油工艺的运行成本，而且因为油田自身耗用了相当部分的原油，减少了作为商品的原油。我国是原油较为紧缺的发展中国家，有必要寻找一种替代原油的新燃料。

水煤浆是一种低污染代油燃料，在二十世纪七十年代的石油危机中发展起来的，它是由65-70％不同粒度组成的煤和约1％的添加剂加余量的水制成的混合物。它既保持了煤炭原有的物理特性，又具有石油一样的流动性和稳定性，可以象石油一样易于装、贮，实现管道输送的高效燃烧，还具有污染物排放量低的特点。这种新的燃料是改造现有燃油或燃气热采注汽锅炉的理想代用品，是节约能源，增加采油量，降低原油成本的有力措施。

建造一台烧水煤浆的锅炉技术上已经很成熟了，但是要将现有的燃油或然气的热采注汽锅炉改造成燃用水煤浆的锅炉，成熟的经验还不多，还属于初始阶段，主要应该进行三方面的改造：燃烧系统的改造，合理分配炉内换热量，确保水煤浆的稳定着火和完全燃烧；灰渣系统的改造，使燃烧水煤浆产生的灰渣能及时地被吹扫和排放掉，减少炉内的污脏程度；辅助系统的改造，包括使水煤浆在炉前能妥善地储存、搅拌和输送的供浆系统，改原有锅炉的正压运行方式为负压运行方式的鼓引风机组成的风系统及包含相关的浆、风、汽等工质的流量、速度、浆压等信号的控制系统改造。

                        发明内容

本实用新型的目的，是提供一种原来燃烧油或气的热采注汽锅炉改造成为燃烧效率高，操作方便，适宜于烧水煤浆的热采注汽锅炉。

改烧水煤浆的热采注汽锅炉具有卧式筒形炉膛，直流水系统，正压燃烧系统，烟道系统，辅机系统，在烟道系统和燃烧系统之间新增加有空气预热器，在炉膛的前部加装目的在于增大炉膛容积、强化煤浆着火的稳燃室，在炉膛稳燃室的前部中心处设有燃烧器，在锅炉底部设有灰渣系统，在炉前设有水煤浆储存、输送、过滤辅机系统。

稳燃室与炉膛连通，稳燃室的内壁由耐火材料砌成，内部装有水冷却受热面管束，目的在于加强结构强度和冷却效果，外有耐火保温材料和钢板作为外壁。稳燃室可以保证水煤浆的顺利着火，并强化燃烧，提高燃烧效率。

燃烧器具有一次风通道、二次风通道和水煤浆通道。一次风通道是由小径风管与通道内的小型旋流叶片组成，二次风通道是由大径风管与通道内的大型旋流叶片组成，小径风管从大径风管和大型旋流叶片中心穿过，小型旋流叶片位于大型旋流叶片外侧，在小型旋流叶片的中心具有水煤浆通道，在水煤浆通道中设有点火枪组件和水煤浆喷枪。

水煤浆喷枪的枪体中心设有水煤浆通道，水煤浆通道外部为雾化介质通道，水煤浆通道的端部为缩孔，再成扩孔，在扩孔前面为喷枪的颈部，颈部设有若干小孔，颈部的前面为雾化介质与水煤浆在喷嘴内的混合室，在水煤浆喷嘴的端部，水煤浆和雾化介质完全混合，在端部内侧装有挡块，水煤浆液滴再次经过撞击，达到完全雾化，雾化后的水煤浆液滴经过端部出口处周围的多个环行小孔喷出。

点火枪组件由高能点火器、天然气或液化气点火枪、重油点火枪和水煤浆点火枪组成。

灰渣系统是在炉内辐射段分段设有吹灰管系统和出灰渣系统。

吹灰管系统具有与压缩空气或高压蒸汽系统连通的吹灰母管，在母管上连接多个子管，在每个子管上开有多个吹灰小孔或再连接开口的吹灰细管。

出灰渣系统沿炉子长度方向在炉底部设有锥形灰斗，在灰斗下面设有灰槽，在灰槽下部为插板门，灰槽中设有电机带动的运灰链斗机，灰斗、灰槽、插板门与炉膛密封成一体，在稳燃室底部的灰槽设有出灰口，炉外设有运灰通道和灰仓。

水煤浆储送辅机系统由卸浆槽、卸浆泵、储罐、搅拌罐、供浆泵和水煤浆在线过滤器组成。

将燃油注汽锅炉经过上述改造后，原有的油燃料消耗大幅度下降，只是在燃烧的初期为了获得足够的雾化用蒸汽而燃用小量的油品，改造后的锅炉燃烧效率可达到98％以上，锅炉热效率达到80％左右，锅炉的热负荷达到原有锅炉额定负荷的80％以上，可以很好地实现给油井连续注汽的要求，操作简单，经济性好，运行安全可靠。

                       附图说明

图1为燃油热采注汽锅炉改造部位分布图

图2为水煤浆燃烧器结构示意图的主视图

图3为水煤浆燃烧器结构示意图的侧视图

图4为水煤浆喷枪结构示意图

图5为灰渣系统布置图

图6为灰槽位置示意图(图6的A-A视图)

图7为出灰系统组成示意图(图6的B-B视图)

图8为吹灰管系统示意图

图9为8的侧视图

                      具体实施方式

上述附图是本实用新型的具体实施方式。图1为燃油热采注汽锅炉，具有炉膛1，直流水系统2，烟道系统3，辅机系统，在炉膛的前墙装有稳燃室7，稳燃室中心处装有燃烧器6，在锅炉底部10加装有灰渣系统8、9、12，烟道5与加装的预热器相连，在炉膛内辐射区装有受热面水管11。水煤浆燃烧器的结构显示于图2和图3中。它是由一次风通道18，二次风通道19和水煤浆通道17组成，一次风通道是由小径风管13与通道内的小型旋流叶片14组成，二次风通道是由大径风管15与通道内的大型旋流叶片16组成，小径风管13从大径风管15和大型旋流叶片16中心穿过，小型旋流叶片位于大型旋流叶片的外侧，在小型旋流叶片的中心具有水煤浆通道17，在水煤浆通道中设有点火枪组件和水煤浆喷枪。一次风来源自鼓风机，其主要作用是提供燃料初期燃烧的空气量，利用小型旋流叶片加强点火时和燃烧初期的热空气回流量，以强化着火；二次风也来源于鼓风机，主要作用是提供燃料完全燃烧的绝大部分空气量，通道中的大型旋流叶片是用于加强燃料燃烧中的热空气回流量，以强化燃烧。装在水煤浆通道中的水煤浆喷枪如图4所示，水煤浆喷枪由套在一起的大小两支管子组成，外面的粗管为枪体20，雾化介质空气或蒸汽管道与水煤浆通道在其中通过，雾化介质可以达到0.7-1MPa压力。水煤浆的压力也可以达到0.7-1MPa。装在枪体中的细管为水煤浆通道21，用供浆泵打入，水煤浆经过端部的缩孔和扩孔22后进入颈部30，其间雾化介质多次与水媒浆在小孔处高速剪切撕裂、然后进入喷嘴31中的混合室32内高速混合，已达到理想的雾化效果，水煤浆在喷嘴内端部附近，再与挡块23撞击，使水煤浆完全雾化，成极细的微粒，一般达20-50微米，并从喷嘴的多个环行小孔24中喷出，进入炉中，以便在炉膛中达到完全燃烧的目的。喷嘴由碳钢、合金钢管和耐磨材料制成，在水煤浆的供浆管线上装有水煤浆流量计，煤浆管和雾化蒸汽管在炉前安装有压力表。

水煤浆通道中的点火枪由高能点火器、天然气或液化气点火枪、重油点火枪和水煤浆点火枪组成。首先由高能点火器点火花引燃天然气或液化气，随即点燃重油蒸汽，用重油燃烧维持一段时间，直至表计显示产生的蒸汽达到了水煤浆的雾化要求后，投入水煤浆燃料，重油与水煤浆共同维持负荷一段时间约20-30分钟后，可切断重油，水煤浆的点火阶段完成，开始正常燃烧。

在燃烧器后面，原来燃油锅炉的前墙部分装有油枪和配风器，改装后加装为稳燃室7，稳燃室从内到外由耐火砖、耐火水泥、保温材料、钢板砌筑包装而成，内部还装有水冷却的受热面管束，水冷却受热面管束具有降低炉墙温度的作用，又能加强稳燃室强度，稳燃室增大了锅炉炉膛的体积，可以确保水煤浆的稳定着火，稳燃室也增长了燃料的行程，保证了水煤浆完全燃烧。

由于改烧了水煤浆，炉内生成的灰渣量增加，必须及时吹扫、排放，因此增加了清除灰渣的系统。在炉内辐射段分段设有吹灰管系统，对于炉内积灰采用图8、9所示的炉底吹灰管系统解决，与压缩空气或高压蒸汽连通的吹灰母管12连接多个子管28，在每个子管上接有多个吹灰细管29，吹灰介质通过多个细小孔隙高速喷出达到吹灰的目的，可将细灰扬起并随负压带出炉膛。

锅炉还加装有出灰渣系统，图5、6、7显示了出灰渣系统的设置情况，炉膛1底部沿锅炉的长度方向装用耐火的合金钢制成的锥形灰斗，用两道重力门将灰斗密封，以保证炉膛负压。在施工槽27中加装灰槽8，灰槽下部为插板门，在灰槽中设有电动机带动的运灰链斗机，插板门，灰槽与锅炉密封为一体，在稳燃室7底部设有出灰口9，在炉外设有运灰通道25和灰仓26。为了适应改烧水煤浆，炉前的辅机系统还增加了卸浆槽、卸浆泵、储罐、搅拌罐、供浆泵和水煤浆过滤器。

下面是一台典型的23T/H燃油(气)热采注汽锅炉改造前后的各项主要指标：

项目名称	改造前	改造后
			1.蒸发量，t/h	22.5(额定)	18
2.蒸汽压力，MPa	17.2	17.2
			3.蒸汽温度，℃	353	353
4.蒸汽干度，％	80	80
			5.给水温度，℃	10	10
6.冷风温度，℃	15	15
			7.排烟温度，℃	238	170

Claims (9)

1、改烧水煤浆的热采注汽锅炉，具有卧式筒形炉膛(1)，直流水系统(2)，正压燃烧系统，烟道系统(3)，辅机系统，其特征为在烟道系统和燃烧系统之间设有空气预热器，在炉膛的前部加装有稳燃室(7)，在炉膛稳燃室的前部中心处设有燃烧器(6)，在锅炉底部设有灰渣系统(8，9，12)，在炉前设有水煤浆储存、输送、过滤辅机系统。

2、根据权利要求1所述的改烧水煤浆的热采注汽锅炉，其特征为稳燃室(7)与炉膛(1)连通，稳燃室的内壁由耐火材料砌成，内部装有水冷却受热面管束，外部为由耐火保温材料和钢板制作的外壁。

3、根据权利要求1所述的改烧水煤浆的热采注汽锅炉，其特征为燃烧器具有一次风通道(18)、二次风通道(19)和水煤浆通道(17)。一次风通道是由小径风管(13)与通道内的小型旋流叶片(14)组成，二次风通道是由大径风管(15)与通道内的大型旋流叶片(16)组成，小径风管(13)从大径风管和大型旋流叶片中心穿过，小型旋流叶片位于大型旋流叶片外侧，在小型旋流叶片的中心具有水煤浆通道，在水煤浆通道中设有点火枪组件和水煤浆喷枪。

4、根据权利要求1或3所述的改烧水煤浆的热采注汽锅炉，其特征为水煤浆喷枪的枪体(20)中心设有水煤浆通道(21)，水煤浆通道外部为雾化介质通道，水煤浆通道的端部为缩孔，再成扩孔(22)，扩孔前面为水煤浆喷枪的颈部(30)，在颈部设有若干小孔，颈部的前面为喷嘴(31)，喷嘴中间是雾化介质与水煤浆的混合室(32)，在喷嘴的端部内侧装有挡块(23)，端部出口处周围具有多个环行小孔(24)。

5、根据权利要求1或3所述的改烧水煤浆的热采注汽锅炉，其特征为点火枪组件由高能点火器、天然气或液化气点火枪、重油点火枪和水煤浆点火枪组成。

6、根据权利要求1所述的改烧水煤浆的热采注汽锅炉，其特征为灰渣系统是在炉内辐射段分段设有吹灰管系统和出灰渣系统。

7、根据权利要求1或6所述的改烧水煤浆的热采注汽锅炉，其特征为吹灰管系统具有与压缩空气或高压蒸汽系统连通的吹灰母管(12)，在母管上连接多个子管(28)，在每个子管上开有多个吹灰小孔或再连接开口的吹灰细管(29)。

8、根据权利要求1或6所述的改烧水煤浆的热采注汽锅炉，其特征为出灰渣系统沿炉子长度方向在炉底部设有锥形灰斗，在灰斗下面设有灰槽(8)，在灰槽下部为插板门，灰槽中设有电机带动的运灰链斗机，灰斗、灰槽、插板门与炉膛密封成一体，在稳燃室(7)底部的灰槽设有出灰口(9)，炉外设有运灰通道(25)和灰仓(26)。

9、根据权利要求1所述的改烧水煤浆的热采注汽锅炉，其特征为水煤浆储送辅机系统由卸浆槽、卸浆泵、储罐、搅拌罐、供浆泵和水煤浆在线过滤器组成。

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