具有雙回程循環管路的注汽鍋爐的製作方法

2023-06-08 11:05:26 3

專利名稱：具有雙回程循環管路的注汽鍋爐的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及石油行業熱力開採深井稠油的專用設備，特別涉 及注汽鍋爐。
背景技術：
注汽鍋爐是油田稠油開採的核心設備，它是利用所產生的高壓蒸 汽注入油井，加熱油層中的原油以降低稠油的粘度，增加稠油的流動 性，從而提高深井稠油的採收率。現有的注汽鍋爐存在的主要問題是 鍋爐爐體各段的形狀結構沒有實現優化配置，管束布局冗餘不緊湊， 管路複雜，水汽管路為單回程，體積大，沿途熱力損失大，熱效率低，額定蒸發量小，只能達到22.5噸/小時，無法達到50噸/小時。 實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種具有雙回程循環管路的注汽鍋 爐，該鍋爐有兩套循環管路，對稱布局，簡約緊湊，運行平穩，安全 可靠，熱效率高，在增加鍋爐體積不大的前提下，額定蒸發量顯著提 高，每小時可輸出壓力為14MPa的高溫蒸汽50噸，解決了蒸汽輔助 重力洩油需要大量蒸汽的問題。為實現上述目的，本實用新型採用以下技術方案一種具有雙回程循環管路的注汽鍋爐，包括爐體、燃燒器、水汽 系統，爐體由輻射段、過渡段、對流段組成，過渡段設置在輻射段與 對流段之間，燃燒器設置在輻射段的入口端，其特徵是所述輻射段的殼體為臥式圓筒形狀，對流段的殼體為立式方箱形 狀，過渡段的殼體為彎頭形狀，輻射段、對流段、過渡段的殼體都是 由鋼板焊接而成，各段殼體內壁上敷設有耐火保溫材料；對流段與輻 射段的殼體在空間上相互垂直；所述水汽系統由高壓柱塞泵、供水管、蒸汽排放管、混合器和兩 套循環管路組成，第一套循環管路由第一輻射管束、第一對流管束、 第一給水預熱器組成，第二套循環管路由第二輻射管束、第二對流管 束、第二給水預熱器組成；所述高壓柱塞泵安裝在供水管上，所述混 合器由一個空心球體構成，該混合器有兩個入口和一個出口；該混合 器的出口與蒸汽排放管連通；所述第一、第二輻射管束結構相同，各 輻射管束是由多排水平的U形直管往復連接而成的單回程管束，該第 一、第二輻射瞥束左、右對稱地布置在輻射段殼體內；每個輻射管束 沿輻射段殼體內壁呈半圓環狀排列；第一、第二對流管束結構相同，各對流管束是由多排水平的U形 光管和多排水平的U形翅片管往復連接而成的單回程管束，所述翅片 管布置在光管的上方，相鄰的兩排翅片管之間交錯布置；第一、第二 對流管束沿煙氣走向左、右對稱地布置在對流段殼體內；所述第一給水預熱器由第一外殼和第一內套管組成，第一外殼上 設置有第一殼程入口和第一殼程出口，第一內套管的兩端設置有第一 管程入口和第一管程出口，該第一殼程入口與供水管連通，第一殼程 出口經過管道與第一對流管束的入口連通，第一對流管束的出口經過 管道與第一管程入口連通，第一管程出口經過管道與第一輻射管束的 入口連通，第一輻射管束的出口經過管道與混合器的一個入口連通；所述第二給水預熱器由第二外殼和第二內套管組成，第二外殼上 設置有第二殼程入口和第二殼程出口，第二內套管的兩端設置有第二 管程入口和第二管程出口，該第二殼程入口與供水管連通，第二殼程 出口經過管道與第二對流管束的入口連通，第二對流管束的出口經過 管道與第二管程入口連通，第二管程出口經過管道與第二輻射管束的 入口連通，第二輻射管束的出口經過管道與混合器的另一個入口連通。所述第一對流管束的入口與供水管之間跨接有第一旁通管，該第 一旁通管上安裝有第一截止閥和第一單向閥。所述第二對流管束的入口與供水管之間跨接有第二旁通管，該第 二旁通管上安裝有第二截止閥和第二單向閥。所述耐火保溫材料由三層構成，內層為高鋁型矽酸鋁耐火纖維； 中間層為鋁箔，外層為標準型矽酸鋁耐火纖維。所述高壓柱塞泵的入口端和出口端安裝有減震器。由於採用上述結構，本實用新型有以下積極有益效果爐體各段的形狀結構實現優化配置，為直流式鍋爐，熱阻小，循 環管路為雙回程，為使各回程熱力、阻力平衡，採用對稱布局，簡約 緊湊，對流管束主要由翅片管組成，翅片管的有效吸熱面積大，能夠 很好的吸收煙氣的熱量，管程短，體積可節約三分之二，為防止煙氣 入口端的高溫將翅片管燒壞，在煙氣入口端採用光管，相鄰的兩排翅 片管之間交錯布置；這種布置方式可使煙氣向上衝刷對流管束時，各 層面的管排可以均勻受熱，給水的流動方向與煙氣的流動方向相反， 有利於熱交換。最大蒸發量由原來的22.5t/h躍升到50t/h;為使鍋爐 結構緊湊，減少佔地面積，採用小半徑推制彎頭；為使鍋爐減少散熱 損失，減輕設備重量，採用全新的三層保溫結構。

圖1是本實用新型的注汽鍋爐的外形示意圖。圖2是圖1的俯視圖。圖3是本實用新型的注汽鍋爐的水汽管路布局結構示意圖。圖4是圖2中輻射段的半剖視圖。圖5是圖4的A —A剖視圖。圖6是圖5中B局部的放大圖。圖7是圖1中對流段的主視圖。圖8是圖7的側視圖。
具體實施方式
圖中標號l燃燒器 2輻射段 202標準型矽酸鋁耐火纖維 204高鋁型矽酸鋁耐火纖維 5第一輻射管束 6第一對流管束 7第二輻射管束 8第二對流管束 9混合器IO第一給水預熱器 11第一殼程入口 13第一管程入口 15第一旁通管 17第一截止閥 19第一單向閥 20第二給水預熱器 21第二殼程入口 23第二管程入口 25第二旁通管 27第二截止閥 29第二單向閥 31蒸汽排放管201殼體 203鋁箔 3過渡段4對流段501入口 502出口601入口 602出口701入口 702出口801入口 802出口901入口 902入口12第一殼程出口14第一管程出口 16光管 18光管22第二殼程出口24第二管程出口 26翅片管 28翅片管 30供水管 32高壓柱塞泵903出口請參照圖1、圖2、圖3，本實用新型是一種具有雙回程循環管路 的注汽鍋爐，包括爐體、燃燒器l、水汽系統。
爐體由輻射段2、過渡段3、對流段4組成，過渡段3設置在輻 射段2與對流段4之間，燃燒器1設置在輻射段2的入口端，對流段 4的出口端與煙囪連接。輻射段2的殼體為臥式圓筒形狀，對流段4的殼體為立式方箱形 狀，對流段4的殼體與輻射段2的殼體在空間上相互垂直，過渡段3 的殼體呈彎頭形狀，輻射段2、過渡段3、對流段4的殼體都是由鋼板 焊接而成，各段殼體內壁上敷設有耐火保溫材料。水汽系統由供水管30、蒸汽排放管31、混合器9和兩套循環管 路組成，第一套循環管路由第一輻射管束5、第一對流管束6、第一給 水預熱器10組成，第二套循環管路由第二輻射管束7、第二對流管束 8、第二給水預熱器20組成。供水管30上安裝有高壓柱塞泵32，混合器9由一個空心球體構 成，該混合器9有兩個入口 901、 902和一個出口 903。請參照圖4、圖5，第一、第二輻射管束5、 7結構相同，每個輻 射管束是由多排水平的U形直管往復連接而成的單回程管束，第一、 第二輻射管束左、右對稱地布置在輻射段殼體內；每個輻射管束沿輻 射段殼體內壁呈半圓環狀排列，這種布置方式，使火焰與管束不產生 貼邊現象，有利於受熱面的傳熱以及安全運行。請參照圖3、圖7、圖8，第一、第二對流管束6、 8結構相同，第一對流管束6是由兩排水平的U形光管16和多排水平的U形 翅片管26往復連接而成的單回程管束，翅片管26布置在光管16的上 方，相鄰的兩排翅片管26之間交錯布置；第二對流管束8是由多排U 形光管18和多排U形翅片管28往復連接而成的單回程管束，翅片管 28布置在光管18的上方，相鄰的兩排翅片管28之間交錯布置。這種布置方式可使煙氣向上衝刷對流管束時，各層面的管排可以 均勻受熱，給水的流動方向與煙氣的流動方向相反，有利於熱交換。採用翅片管26和翅片管28後，增大了吸熱面積，減小了對流管 束6和對流管束8的管程，可以縮小對流段三分之二的體積。在對流段的入口端煙氣溫度較高，為防止煙氣的高溫將翅片管26 燒壞，所以在對流段的入口端採用兩排光管16。為防止煙氣的高溫將 翅片管28燒壞，所以在對流段的入口端採用兩排光管18。給水預熱器10用來提高第一對流管束6的給水溫度，以便將第 一對流管束入口 601的水溫提高到ll(TC至120'C左右，即高於煙氣露 點溫度，從而避免煙氣中的酸性水霧在翅片管26上凝結而造成管子腐 蝕。給水預熱器20用來提高第二對流管束8的給水溫度，以便將第 二對流管束入口 801的水溫提高到IIO'C至120'C左右，即高於煙氣露 點溫度，從而避免煙氣中的酸性水霧在翅片管28上凝結而造成管子腐 蝕。
第一、第二對流管束6、 8沿煙氣走向左、右對稱布置在對流段4 殼體內；十分均衡。第一、第二給水預熱器10、 20安裝在爐體外部，第一、第二給 水預熱器IO、 20採用現有技術。該第一給水預熱器10由第一外殼和第一內套管組成，第一外殼 由蛇形彎管構成，第一內套管與第一外殼隨形，第一外殼上設置有第 一殼程入口 ll和第一殼程出口 12，第一內套管的兩端設置有第一管 程入口 13和第一管程出口 14。該第一給水預熱器10的第一殼程入口 11與供水管30連通，第一 給水預熱器IO的第一殼程出口 12經過管道與第一對流管束6的入口 601連通，第一對流管束6的出口 602經過管道與第一給水預熱器10 的第一管程入口 13連通，第一給水預熱器IO的第一管程出口 14經過 管道與第一輻射管束5的入口 501連通，第一輻射管束5的出口 502 經過管道與混合器9的一個入口 901連通。第二給水預熱器20由第二外殼和第二內套管組成，第二外殼由 蛇形彎管構成，第二內套管與第二外殼隨形，第二外殼上設置有第二 殼程入口 21和第二殼程出口 22，第二內套管的兩端設置有第二管程 入口 23和第二管程出口 24。第二給水預熱器20的第二殼程入口 21與供水管30連通，第二 給水預熱器20的第二殼程出口 22經過管道與第二對流管束8的入口 801連通，第二對流管束8的出口 802經過管道與第二給水預熱器20 的第二管程入口 23連通，第二給水預熱器20的第二管程出口 24經過 管道與第二輻射管束7的入口 701連通，第二輻射管束7的出口 702 經過管道與混合器9的另一個入口 902連通，混合器9的出口 903與 蒸汽排放管31連通。混合器9將第一、第二輻射管束5、 7輸出的蒸 汽進行混合，然後通過蒸汽排放管31輸送給各油井。請參照圖3，第一對流管束6的入口 601與供水管30之間跨接有 第一旁通管15，第一旁通管15上安裝有第一截止閥17和第一單向閥 19。第二對流管束8的入口 801與供水管30之間跨接有第二旁通管 25，該第二旁通管25上安裝有第二截止閥27和第二單向閥29。第一旁通管15和第二旁通管25起調節水溫的作用，當第一對流 管束6的入口 601水溫過高時，可打開第一截止閥17，使供水管30 中的冷水直接進入第一對流管束6中以降低水溫。當第二對流管束8 的入口801水溫過高時，可打開第二截止閥27，使供水管30中的冷 水直接進入第二對流管束8中以降低水溫。第一單向閥19和第二單向 閥29起防止水倒流的作用。為了保證供水的持續平穩性能，高壓柱塞泵32的入口端和出口 端安裝有減震器。 請參照圖6，輻射段2的耐火保溫材料由三層構成，內層為高鋁 型矽酸鋁耐火纖維204;中間層為鋁箔203，外層為標準型矽酸鋁耐火 纖維202;標準型矽酸鋁耐火纖維202緊貼在鋼質外殼201上，標準 型矽酸鋁耐火纖維、高鋁型矽酸鋁耐火纖維的化學組分如下表所示標準型矽酸鋁耐火纖維高鋁型矽酸鋁耐火纖維工作溫度rc)10001200導熱係數(w/mk)0.170.22A1203 (%)4652-55Al203+Si02 (%)9799Fe203 (%)$0.2Na20+K20 (%)$0.5SO.2鋁箔203可有效地將熱量反射回爐體內，高鋁型矽酸鋁耐火纖維 和標準型矽酸鋁耐火纖維具有隔熱保溫作用，防止熱量散發，過渡段 和對流段的耐火保溫層與上述輻射段的耐火保溫層的結構相同，正常 運行時各段殼體外表面平均溫度小於60°C。
權利要求1.一種具有雙回程循環管路的注汽鍋爐，包括爐體、燃燒器、水汽系統，爐體由輻射段、過渡段、對流段組成，過渡段設置在輻射段與對流段之間，燃燒器設置在輻射段的入口端，其特徵是所述輻射段的殼體為臥式圓筒形狀，對流段的殼體為立式方箱形狀，過渡段的殼體為彎頭形狀，輻射段、對流段、過渡段的殼體都是由鋼板焊接而成，各段殼體內壁上敷設有耐火保溫材料；對流段與輻射段的殼體在空間上相互垂直；所述水汽系統由高壓柱塞泵、供水管、蒸汽排放管、混合器和兩套循環管路組成，第一套循環管路由第一輻射管束、第一對流管束、第一給水預熱器組成，第二套循環管路由第二輻射管束、第二對流管束、第二給水預熱器組成；所述高壓柱塞泵安裝在供水管上，所述混合器由一個空心球體構成，該混合器有兩個入口和一個出口；該混合器的出口與蒸汽排放管連通；所述第一、第二輻射管束結構相同，各輻射管束是由多排水平的U形直管往復連接而成的單回程管束，該第一、第二輻射管束左、右對稱地布置在輻射段殼體內；每個輻射管束沿輻射段殼體內壁呈半圓環狀排列；第一、第二對流管束結構相同，各對流管束是由多排水平的U形光管和多排水平的U形翅片管往復連接而成的單回程管束，所述翅片管布置在光管的上方，相鄰的兩排翅片管之間交錯布置；第一、第二對流管束沿煙氣走向左、右對稱地布置在對流段殼體內；所述第一給水預熱器由第一外殼和第一內套管組成，第一外殼上設置有第一殼程入口和第一殼程出口，第一內套管的兩端設置有第一管程入口和第一管程出口，該第一殼程入口與供水管連通，第一殼程出口經過管道與第一對流管束的入口連通，第一對流管束的出口經過管道與第一管程入口連通，第一管程出口經過管道與第一輻射管束的入口連通，第一輻射管束的出口經過管道與混合器的一個入口連通；所述第二給水預熱器由第二外殼和第二內套管組成，第二外殼上設置有第二殼程入口和第二殼程出口，第二內套管的兩端設置有第二管程入口和第二管程出口，該第二殼程入口與供水管連通，第二殼程出口經過管道與第二對流管束的入口連通，第二對流管束的出口經過管道與第二管程入口連通，第二管程出口經過管道與第二輻射管束的入口連通，第二輻射管束的出口經過管道與混合器的另一個入口連通。
2. 如權利要求1所述的具有雙回程循環管路的注汽鍋爐，其特 徵是所述第一對流管束的入口與供水管之間跨接有第一旁通管，該 第一旁通管上安裝有第一截止閥和第一單向閥。
3. 如權利要求1所述的具有雙回程循環管路的注汽鍋爐，其特 徵是所述第二對流管束的入口與供水管之間跨接有第二旁通管，該 第二旁通管上安裝有第二截止閥和第二單向閥。
4. 如權利要求1所述的具有雙回程循環管路的注汽鍋爐，其特 徵是所述耐火保溫材料由三層構成，內層為高鋁型矽酸鋁耐火纖維， 中間層為鋁箔，外層為標準型矽酸鋁耐火纖維。
5. 如權利要求1所述的具有雙回程循環管路的注汽鍋爐，其特 徵是所述高壓柱塞泵的入口端和出口端安裝有減震器。
專利摘要一種具有雙回程循環管路的注汽鍋爐，其水汽系統由高壓柱塞泵、供水管、蒸汽排放管、混合器和兩套循環管路組成，每套循環管路由輻射管束、對流管束、給水預熱器組成，高壓柱塞泵安裝在供水管上，混合器的出口與蒸汽排放管連通；給水預熱器由外殼和內套管組成，外殼上有殼程入口和出口，內套管有管程入口和出口，殼程入口與供水管連通，殼程出口與對流管束的入口連通，對流管束的出口與管程入口連通，管程出口與輻射管束的入口連通，輻射管束的出口與混合器的入口連通，兩套循環管路採用對稱布局，簡約緊湊，熱效率高，額定蒸發量顯著提高，每小時可輸出壓力為14MPa的高溫蒸汽50噸，解決了蒸汽輔助重力洩油需要大量蒸汽的問題。
文檔編號F22B21/02GK201050776SQ20072019553
公開日2008年4月23日 申請日期2007年11月2日 優先權日2007年11月2日
發明者劉權升, 周廣義, 巖 孫, 孫新利, 革 張, 敏 徐, 李亞奇, 李玉峰, 李玉福, 樊海軒, 王建和, 竇成秋, 繆素景, 蘇廣文, 靜 郝, 郭恩廣, 韓建荒 申請人:中國石油天然氣第八建設有限公司