改燒水煤漿的熱採注汽鍋爐的製作方法
2023-05-29 14:07:21
專利名稱：改燒水煤漿的熱採注汽鍋爐的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及鍋爐領域，尤其是熱採注汽鍋爐。
技術背景在石油開採中，由於某些油田的油質粘度較高，需要較高溫度的水或蒸汽注入油井中，以稀釋原油，達到保證採油的效果。目前廣為使用的熱採注汽鍋爐都是以原油或天然氣作為燃料的，由於原油和天然氣的價格較高，增加了採油工藝的運行成本，而且因為油田自身耗用了相當部分的原油，減少了作為商品的原油。我國是原油較為緊缺的發展中國家，有必要尋找一種替代原油的新燃料。
水煤漿是一種低汙染代油燃料，在二十世紀七十年代的石油危機中發展起來的，它是由65-70％不同粒度組成的煤和約1％的添加劑加餘量的水製成的混合物。它既保持了煤炭原有的物理特性，又具有石油一樣的流動性和穩定性，可以象石油一樣易於裝、貯，實現管道輸送的高效燃燒，還具有汙染物排放量低的特點。這種新的燃料是改造現有燃油或燃氣熱採注汽鍋爐的理想代用品，是節約能源，增加採油量，降低原油成本的有力措施。
建造一臺燒水煤漿的鍋爐技術上已經很成熟了，但是要將現有的燃油或然氣的熱採注汽鍋爐改造成燃用水煤漿的鍋爐，成熟的經驗還不多，還屬於初始階段，主要應該進行三方面的改造燃燒系統的改造，合理分配爐內換熱量，確保水煤漿的穩定著火和完全燃燒；灰渣系統的改造，使燃燒水煤漿產生的灰渣能及時地被吹掃和排放掉，減少爐內的汙髒程度；輔助系統的改造，包括使水煤漿在爐前能妥善地儲存、攪拌和輸送的供漿系統，改原有鍋爐的正壓運行方式為負壓運行方式的鼓引風機組成的風系統及包含相關的漿、風、汽等工質的流量、速度、漿壓等信號的控制系統改造。
發明內容
本實用新型的目的，是提供一種原來燃燒油或氣的熱採注汽鍋爐改造成為燃燒效率高，操作方便，適宜於燒水煤漿的熱採注汽鍋爐。
改燒水煤漿的熱採注汽鍋爐具有臥式筒形爐膛，直流水系統，正壓燃燒系統，煙道系統，輔機系統，在煙道系統和燃燒系統之間新增加有空氣預熱器，在爐膛的前部加裝目的在於增大爐膛容積、強化煤漿著火的穩燃室，在爐膛穩燃室的前部中心處設有燃燒器，在鍋爐底部設有灰渣系統，在爐前設有水煤漿儲存、輸送、過濾輔機系統。
穩燃室與爐膛連通，穩燃室的內壁由耐火材料砌成，內部裝有水冷卻受熱面管束，目的在於加強結構強度和冷卻效果，外有耐火保溫材料和鋼板作為外壁。穩燃室可以保證水煤漿的順利著火，並強化燃燒，提高燃燒效率。
燃燒器具有一次風通道、二次風通道和水煤漿通道。一次風通道是由小徑風管與通道內的小型旋流葉片組成，二次風通道是由大徑風管與通道內的大型旋流葉片組成，小徑風管從大徑風管和大型旋流葉片中心穿過，小型旋流葉片位於大型旋流葉片外側，在小型旋流葉片的中心具有水煤漿通道，在水煤漿通道中設有點火槍組件和水煤漿噴槍。
水煤漿噴槍的槍體中心設有水煤漿通道，水煤漿通道外部為霧化介質通道，水煤漿通道的端部為縮孔，再成擴孔，在擴孔前面為噴槍的頸部，頸部設有若干小孔，頸部的前面為霧化介質與水煤漿在噴嘴內的混合室，在水煤漿噴嘴的端部，水煤漿和霧化介質完全混合，在端部內側裝有擋塊，水煤漿液滴再次經過撞擊，達到完全霧化，霧化後的水煤漿液滴經過端部出口處周圍的多個環行小孔噴出。
點火槍組件由高能點火器、天然氣或液化氣點火槍、重油點火槍和水煤漿點火槍組成。
灰渣系統是在爐內輻射段分段設有吹灰管系統和出灰渣系統。
吹灰管系統具有與壓縮空氣或高壓蒸汽系統連通的吹灰母管，在母管上連接多個子管，在每個子管上開有多個吹灰小孔或再連接開口的吹灰細管。
出灰渣系統沿爐子長度方向在爐底部設有錐形灰鬥，在灰鬥下面設有灰槽，在灰槽下部為插板門，灰槽中設有電機帶動的運灰鏈鬥機，灰鬥、灰槽、插板門與爐膛密封成一體，在穩燃室底部的灰槽設有出灰口，爐外設有運灰通道和灰倉。
水煤漿儲送輔機系統由卸漿槽、卸漿泵、儲罐、攪拌罐、供漿泵和水煤漿在線過濾器組成。
將燃油注汽鍋爐經過上述改造後，原有的油燃料消耗大幅度下降，只是在燃燒的初期為了獲得足夠的霧化用蒸汽而燃用小量的油品，改造後的鍋爐燃燒效率可達到98％以上，鍋爐熱效率達到80％左右，鍋爐的熱負荷達到原有鍋爐額定負荷的80％以上，可以很好地實現給油井連續注汽的要求，操作簡單，經濟性好，運行安全可靠。
圖1為燃油熱採注汽鍋爐改造部位分布圖圖2為水煤漿燃燒器結構示意圖的主視圖圖3為水煤漿燃燒器結構示意圖的側視圖圖4為水煤漿噴槍結構示意圖圖5為灰渣系統布置圖圖6為灰槽位置示意圖(圖6的A-A視圖)圖7為出灰系統組成示意圖(圖6的B-B視圖)圖8為吹灰管系統示意圖圖9為8的側視圖具體實施方式
上述附圖是本實用新型的具體實施方式
。圖1為燃油熱採注汽鍋爐，具有爐膛1，直流水系統2，煙道系統3，輔機系統，在爐膛的前牆裝有穩燃室7，穩燃室中心處裝有燃燒器6，在鍋爐底部10加裝有灰渣系統8、9、12，煙道5與加裝的預熱器相連，在爐膛內輻射區裝有受熱面水管11。水煤漿燃燒器的結構顯示於圖2和圖3中。它是由一次風通道18，二次風通道19和水煤漿通道17組成，一次風通道是由小徑風管13與通道內的小型旋流葉片14組成，二次風通道是由大徑風管15與通道內的大型旋流葉片16組成，小徑風管13從大徑風管15和大型旋流葉片16中心穿過，小型旋流葉片位於大型旋流葉片的外側，在小型旋流葉片的中心具有水煤漿通道17，在水煤漿通道中設有點火槍組件和水煤漿噴槍。一次風來源自鼓風機，其主要作用是提供燃料初期燃燒的空氣量，利用小型旋流葉片加強點火時和燃燒初期的熱空氣回流量，以強化著火；二次風也來源於鼓風機，主要作用是提供燃料完全燃燒的絕大部分空氣量，通道中的大型旋流葉片是用於加強燃料燃燒中的熱空氣回流量，以強化燃燒。裝在水煤漿通道中的水煤漿噴槍如圖4所示，水煤漿噴槍由套在一起的大小兩支管子組成，外面的粗管為槍體20，霧化介質空氣或蒸汽管道與水煤漿通道在其中通過，霧化介質可以達到0.7-1MPa壓力。水煤漿的壓力也可以達到0.7-1MPa。裝在槍體中的細管為水煤漿通道21，用供漿泵打入，水煤漿經過端部的縮孔和擴孔22後進入頸部30，其間霧化介質多次與水媒漿在小孔處高速剪切撕裂、然後進入噴嘴31中的混合室32內高速混合，已達到理想的霧化效果，水煤漿在噴嘴內端部附近，再與擋塊23撞擊，使水煤漿完全霧化，成極細的微粒，一般達20-50微米，並從噴嘴的多個環行小孔24中噴出，進入爐中，以便在爐膛中達到完全燃燒的目的。噴嘴由碳鋼、合金鋼管和耐磨材料製成，在水煤漿的供漿管線上裝有水煤漿流量計，煤漿管和霧化蒸汽管在爐前安裝有壓力表。
水煤漿通道中的點火槍由高能點火器、天然氣或液化氣點火槍、重油點火槍和水煤漿點火槍組成。首先由高能點火器點火花引燃天然氣或液化氣，隨即點燃重油蒸汽，用重油燃燒維持一段時間，直至表計顯示產生的蒸汽達到了水煤漿的霧化要求後，投入水煤漿燃料，重油與水煤漿共同維持負荷一段時間約20-30分鐘後，可切斷重油，水煤漿的點火階段完成，開始正常燃燒。
在燃燒器後面，原來燃油鍋爐的前牆部分裝有油槍和配風器，改裝後加裝為穩燃室7，穩燃室從內到外由耐火磚、耐火水泥、保溫材料、鋼板砌築包裝而成，內部還裝有水冷卻的受熱面管束，水冷卻受熱面管束具有降低爐牆溫度的作用，又能加強穩燃室強度，穩燃室增大了鍋爐爐膛的體積，可以確保水煤漿的穩定著火，穩燃室也增長了燃料的行程，保證了水煤漿完全燃燒。
由於改燒了水煤漿，爐內生成的灰渣量增加，必須及時吹掃、排放，因此增加了清除灰渣的系統。在爐內輻射段分段設有吹灰管系統，對於爐內積灰採用圖8、9所示的爐底吹灰管系統解決，與壓縮空氣或高壓蒸汽連通的吹灰母管12連接多個子管28，在每個子管上接有多個吹灰細管29，吹灰介質通過多個細小孔隙高速噴出達到吹灰的目的，可將細灰揚起並隨負壓帶出爐膛。
鍋爐還加裝有出灰渣系統，圖5、6、7顯示了出灰渣系統的設置情況，爐膛1底部沿鍋爐的長度方向裝用耐火的合金鋼製成的錐形灰鬥，用兩道重力門將灰鬥密封，以保證爐膛負壓。在施工槽27中加裝灰槽8，灰槽下部為插板門，在灰槽中設有電動機帶動的運灰鏈鬥機，插板門，灰槽與鍋爐密封為一體，在穩燃室7底部設有出灰口9，在爐外設有運灰通道25和灰倉26。為了適應改燒水煤漿，爐前的輔機系統還增加了卸漿槽、卸漿泵、儲罐、攪拌罐、供漿泵和水煤漿過濾器。
下面是一臺典型的23T/H燃油(氣)熱採注汽鍋爐改造前後的各項主要指標
權利要求1.改燒水煤漿的熱採注汽鍋爐，具有臥式筒形爐膛(1)，直流水系統(2)，正壓燃燒系統，煙道系統(3)，輔機系統，其特徵為在煙道系統和燃燒系統之間設有空氣預熱器，在爐膛的前部加裝有穩燃室(7)，在爐膛穩燃室的前部中心處設有燃燒器(6)，在鍋爐底部設有灰渣系統(8，9，12)，在爐前設有水煤漿儲存、輸送、過濾輔機系統。
2.根據權利要求1所述的改燒水煤漿的熱採注汽鍋爐，其特徵為穩燃室(7)與爐膛(1)連通，穩燃室的內壁由耐火材料砌成，內部裝有水冷卻受熱面管束，外部為由耐火保溫材料和鋼板製作的外壁。
3.根據權利要求1所述的改燒水煤漿的熱採注汽鍋爐，其特徵為燃燒器具有一次風通道(18)、二次風通道(19)和水煤漿通道(17)。一次風通道是由小徑風管(13)與通道內的小型旋流葉片(14)組成，二次風通道是由大徑風管(15)與通道內的大型旋流葉片(16)組成，小徑風管(13)從大徑風管和大型旋流葉片中心穿過，小型旋流葉片位於大型旋流葉片外側，在小型旋流葉片的中心具有水煤漿通道，在水煤漿通道中設有點火槍組件和水煤漿噴槍。
4.根據權利要求1或3所述的改燒水煤漿的熱採注汽鍋爐，其特徵為水煤漿噴槍的槍體(20)中心設有水煤漿通道(21)，水煤漿通道外部為霧化介質通道，水煤漿通道的端部為縮孔，再成擴孔(22)，擴孔前面為水煤漿噴槍的頸部(30)，在頸部設有若干小孔，頸部的前面為噴嘴(31)，噴嘴中間是霧化介質與水煤漿的混合室(32)，在噴嘴的端部內側裝有擋塊(23)，端部出口處周圍具有多個環行小孔(24)。
5.根據權利要求1或3所述的改燒水煤漿的熱採注汽鍋爐，其特徵為點火槍組件由高能點火器、天然氣或液化氣點火槍、重油點火槍和水煤漿點火槍組成。
6.根據權利要求1所述的改燒水煤漿的熱採注汽鍋爐，其特徵為灰渣系統是在爐內輻射段分段設有吹灰管系統和出灰渣系統。
7.根據權利要求1或6所述的改燒水煤漿的熱採注汽鍋爐，其特徵為吹灰管系統具有與壓縮空氣或高壓蒸汽系統連通的吹灰母管(12)，在母管上連接多個子管(28)，在每個子管上開有多個吹灰小孔或再連接開口的吹灰細管(29)。
8.根據權利要求1或6所述的改燒水煤漿的熱採注汽鍋爐，其特徵為出灰渣系統沿爐子長度方向在爐底部設有錐形灰鬥，在灰鬥下面設有灰槽(8)，在灰槽下部為插板門，灰槽中設有電機帶動的運灰鏈鬥機，灰鬥、灰槽、插板門與爐膛密封成一體，在穩燃室(7)底部的灰槽設有出灰口(9)，爐外設有運灰通道(25)和灰倉(26)。
9.根據權利要求1所述的改燒水煤漿的熱採注汽鍋爐，其特徵為水煤漿儲送輔機系統由卸漿槽、卸漿泵、儲罐、攪拌罐、供漿泵和水煤漿在線過濾器組成。
專利摘要本實用新型涉及鍋爐領域，尤其是油田用熱採注汽鍋爐，克服了原有燃油(氣)鍋爐耗用大量原油，降低了採油工藝的運行成本，提高了油田的經濟效益，在鍋爐改造中採用了水煤漿燃燒器，穩燃室，空氣預熱器，清除灰渣系統，並新增了爐前水煤漿儲送輔機設備，改造後燃燒效率達到98％以上，鍋爐熱效率達到80％左右，鍋爐熱負荷為原有鍋爐額定負荷的80％以上。
文檔編號F22B33/18GK2553243SQ0223779
公開日2003年5月28日 申請日期2002年7月5日 優先權日2002年7月5日
發明者周俊虎, 黃鎮宇, 張洪君, 徐寶燕, 翁衛國, 孫平 申請人:北京浙大國能科技有限公司