水煤漿油田注汽鍋爐的製作方法

2024-02-24 00:51:15

本發明涉及稠油井油田注汽鍋爐技術領域，是一種水煤漿油田注汽鍋爐。

背景技術：

在我國例如新疆的克拉瑪依地區，多以稠油油田為主；稠油具有特殊的高粘度和高凝固點特性。目前稠油開採一般均採用蒸汽吞吐的熱採方式；蒸汽吞吐就是先向油井注250至350℃高溫高壓蒸汽，使近井地帶相當距離內的油層和原油被加熱，這樣形成的加熱帶中的原油粘度降低，原油流向井底的阻力大大減小，出油率增加，是一種非常有效的增加稠油井產量方法；在熱採過程中，高溫高壓蒸汽是由專用的注汽鍋爐加熱，普遍使用的是燃氣注汽鍋爐；但隨著天然氣用量受限，以及日益增長的價格等因素的影響，存在使用受限，成本高的問題；因此，尋求新的替代燃料是勢在必行；經對電站的考察中發現，目前國內的很多電站都在使用一種水煤漿的代油煤基流體燃料，其具有低汙染、高效率、可管道輸送的特點，解決了使用天然氣而存在的問題；但目前，以水煤漿為燃料的注汽鍋爐數量極少，其中，2001年在遼河油田曾對23t/h燃油注氣鍋爐進行燃用水煤漿的改造，進行了連續燃燒試驗，雖然水煤漿燃燒成功，但由於爐膛無法出渣，不能長期連續運行，容易滅火，最終失敗；在此之後，國內各油田也研發水煤漿燃料注汽鍋爐，但普遍存在熱利用率低，能源浪費嚴重，以及空氣汙染的問題。

技術實現要素：

本發明提供了一種水煤漿油田注汽鍋爐，克服了上述現有技術之不足，其能有效解決目前獲知的水煤漿燃料注汽鍋爐，不能長期連續運行的問題。

本發明的技術方案是通過以下措施來實現的：一種水煤漿油田注汽鍋爐，包括爐體、上水冷壁、下水冷壁、過熱器和空氣預熱器；爐體內設呈倒U形的煙道，包括左側的左豎直煙道、上側的水平煙道和右側的右豎直煙道；在左豎直煙道下端的爐體底部設有左煙道排渣口；在左豎直煙道的左下側的爐體上設有與其相通的穩燃室，在穩燃室處的爐壁上設有燃燒器安裝孔；與穩燃室對應的左豎直煙道下部內的爐體內壁上固定安裝有下水冷壁；在左豎直煙道上部的爐體內壁上固定安裝有上水冷壁，下水冷壁出口與上水冷壁進口口相連通；在水平煙道內固定安裝有至少一個過熱器；在右豎直煙道內固定安裝有至少一個空氣預熱器；在右豎直煙道的下端的爐體底部設有右煙道排渣口。

下面是對上述發明技術方案的進一步優化或/和改進：

上述右豎直煙道的內可固定安裝有至少一個省煤器。

上述省煤器為兩個，分別是高溫省煤器和低溫省煤器，高溫省煤器固定安裝在右豎直煙道的上部內；低溫省煤器固定安裝在右豎直煙道的下部內；空氣預熱器為兩個，分別為一級空氣預熱器和二級空氣預熱器，二級空氣預熱器固定安裝在低溫省煤器下側的右豎直煙道內，二級空氣預熱器固定安裝在高溫省煤器與低溫省煤器之間的右豎直煙道內。

上述左豎直煙道內可固定安裝有脫硝裝置。

上述脫硝裝置可採用SCR脫硝裝置。

上述燃燒器安裝孔可為至少兩個；或/和，下水冷壁的管線自下而上水平盤掛固定在爐體下部的前爐壁、右爐壁和後爐壁上；上水冷壁的管線自下而上水平盤掛固定在爐體四周爐壁上。

上述穩燃室底端和左豎直煙道底端的爐體上可固定有倒錐形的左灰鬥，左煙道排渣口位於左灰鬥的底端；在右豎直煙道底端的爐體上固定有倒錐形的右灰鬥，右煙道排渣口位於右灰鬥的底端；或/和，左豎直煙道、水平煙道和右豎直煙道內分別固定安裝有至少一個吹灰器。

上述爐體可為撬裝式爐體；或/和，爐體為可組裝模塊式爐體，包括穩燃室和左豎直煙道下部段的模塊一，左豎直煙道上部段的模塊二，水平煙道段及右豎直煙道上側段的模塊三，脫硝裝置安轉段的模塊四，省煤器安裝段的模塊五和空氣預熱器安裝段的模塊六；模塊一、模塊二、模塊三、模塊四、模塊五和模塊六通過連接管件固定安裝在一起。

本發明結構合理而緊湊，使用方便；本注汽鍋爐採用水煤漿作燃料，通過空氣預熱器將空氣預熱後再輸送給水煤漿燃燒器，避免因空氣溫度低而撲滅火焰，提高燃燒可靠性和穩定性；燃燒廢料還能夠從排渣口排出，能夠長期連續運行，實現以水煤漿燃料取代天燃氣燃料，不僅清潔燃燒，還能夠節能減排；除此之外，在入上水冷壁與下水冷壁之前通過省煤器預熱，出上水冷壁與下水冷壁之後的幹蒸汽又經過熱器加熱，熱利用率高；以及爐體採用撬裝和可組裝模塊式，方便搬運和運輸。

附圖說明

附圖1為本發明最佳實施例的主視剖視結構示意圖。

附圖中的編碼分別為：1為爐體，2為左灰鬥，3為二級空氣預熱器，4為一級空氣預熱器，5為左煙道排渣口，6為穩燃室，7為燃燒器安裝孔，8為下水冷壁，9為上水冷壁，10為過熱器，11為右灰鬥，12為右煙道排渣口，13為高溫省煤器，14為脫硝裝置，15為低溫省煤器，16為水平煙道。

具體實施方式

本發明不受下述實施例的限制，可根據本發明的技術方案與實際情況來確定具體的實施方式。

在本發明中，為了便於描述，各部件的相對位置關係的描述均是根據說明書附圖1的布圖方式來進行描述的，如：上、下、左、右等的位置關係是依據說明書附圖1的布圖方向來確定的。

下面結合實施例及附圖對本發明作進一步描述：

如附圖1所示，該水煤漿油田注汽鍋爐包括爐體1、上水冷壁9、下水冷壁8、過熱器10和空氣預熱器；爐體1內設呈倒U形的煙道，包括左側的左豎直煙道、上側的水平煙道16和右側的右豎直煙道；在左豎直煙道下端的爐體1底部設有左煙道排渣口5；在左豎直煙道的左下側的爐體1上設有與其相通的穩燃室6，在穩燃室6處的爐壁上設有燃燒器安裝孔7；與穩燃室6對應的左豎直煙道下部內的爐體內壁上固定安裝有下水冷壁8；在左豎直煙道上部的爐體內壁上固定安裝有上水冷壁9，下水冷壁8出口與上水冷壁9進口口相連通；在水平煙道16內固定安裝有至少一個過熱器10；在右豎直煙道內固定安裝有至少一個空氣預熱器；在右豎直煙道的下端的爐體1底部設有右煙道排渣口12。

其中，所述的上水冷壁9和所述的下水冷壁8均採用現有公知的水冷壁結構，水冷壁結構為鍋爐的主要受熱部分，它由數排鋼管連接而成，能夠吸收左豎直煙道中高溫煙氣的輻射熱量,在管內產生蒸汽或熱水，並降低爐牆溫度,保護爐牆；

所述的過熱器10採用現有公知的能夠將爐體1中的蒸汽從飽和溫度進一步加熱至過熱溫度的部件；

所述的空氣預熱器是利用爐體1內的煙氣熱量來預熱燃燒用空氣的換熱器；

首先，建立水汽加熱循環系統；先將省煤器的進水端通過管線與自來水供給裝置連接，省煤器的出水端通過管線與下水冷壁8的進水端連接，在爐體1外設的汽水分離裝置，上水冷壁9的出水端與汽水分離裝置的進口連接，汽水分離裝置的蒸汽出口與過熱器10連接；過熱器10的出汽端通過主蒸汽閥與井下注氣管道連接；

其次，建立熱空氣助燃系統；在燃燒器安裝孔7處的爐體1外安裝水煤漿燃燒器，將空氣預熱器的出氣端與水煤漿燃燒器的供氣端通過連接管連通；

使用時，首先通過自來水供給裝置向水汽加熱循環系統供水，使水能夠在水汽加熱循環系統中循環起來；然後再啟動水煤漿燃燒器，水煤漿燃燒器的燃燒火焰噴入穩燃室6內燃燒並產生高溫煙氣，高溫煙氣依次經左豎直煙道、水平煙道16至右豎直煙道，伴隨著溫度逐漸遞減，並形成左豎直煙道的主受熱段、水平通道的過熱段、右豎直煙道的對流段和右豎直煙道下部的預熱段；主受熱段溫度最高，布置的上水冷壁9和下水冷壁8，能夠有效吸收高熱，使下水冷壁8內的水能夠迅速加熱，並在管內產生蒸汽或熱水；隨著高溫煙氣的上升進入水平煙道16，該段為過熱段；在此處安裝過熱器10，能夠有效利用這裡過熱的熱量對通過幹飽和蒸汽進入過熱器進行過熱加熱；高溫煙氣進入右豎直煙道，進入後的高溫煙氣與其原有的內部空氣接觸並產生對流，對流雖然會使高溫煙氣溫度下降，但依然能保持一定的溫度，該段為對流段；高溫煙氣繼續下行至右豎直煙道下部，熱量會繼續損耗存在一定的餘熱，該段為預熱段；在對流段或預熱段安裝的空氣預熱器，能夠利用預熱段或對流段存在的熱量對冷空氣加熱，然後再經連接管輸送至燃燒器，使燃燒器中的水煤漿能夠與熱空氣接觸並燃燒，避免因空氣溫度低而撲滅火焰，提高燃燒可靠性和穩定性；爐體1內的燃燒廢料還能夠從排渣口排出，進一步保證本注汽鍋爐能夠長期連續運行，實現以水煤漿燃料取代天燃氣燃料，不受使用限制，成本低。

可根據實際需要，對上述水煤漿油田注汽鍋爐作進一步優化或/和改進：

如附圖1所示，在右豎直煙道內固定安裝有至少一個省煤器。在右豎直煙道內安裝省煤器，省煤器能夠對最初從自來水供給裝置進入水汽加熱循環系統的水進行預熱，然後再通過管線至下水冷壁8和上水冷壁9進行高溫受熱；這樣可不僅能夠提高熱利用率，還能夠增加汽化量，更節能高效。

如附圖1所示，省煤器為兩個，分別是高溫省煤器13和低溫省煤器15，高溫省煤器13固定安裝在右豎直煙道的上部內；低溫省煤器15固定安裝在右豎直煙道的下部內；空氣預熱器為兩個，分別為一級空氣預熱器4和二級空氣預熱器3，二級空氣預熱器3固定安裝在低溫省煤器15下側的右豎直煙道內，二級空氣預熱器3固定安裝在高溫省煤器13與低溫省煤器15之間的右豎直煙道內。

低溫省煤器15與高溫省煤器13通過管道串聯，高溫省煤器13位於右豎直煙道上部的對流段，低溫省煤器15位於右豎直煙道下部的預熱段，從自來水供給裝置進入水汽加熱循環系統的水先經低溫省煤器15進行初步預熱後，再通過管道進入到高溫省煤器13中再預熱，這種雙預熱的方式，能夠提高預熱效果；一級空氣預熱器4與二級空氣預熱器3通過氣體通道串聯，二級空氣預熱器3的因安裝位置高於一級空氣預熱器4，因此爐體1內的二級空氣預熱器3的高溫煙氣溫度較一級空氣預熱器4的溫度高，冷空氣進入一級空氣預熱器4後再經氣體通道進入二級空氣預熱器3，實現對冷空氣的雙重換熱，提高空氣加熱效率；綜上，對水的雙預熱結構和對冷空氣的雙重換熱結構能夠有效的利用高溫煙氣的熱量，進一步提高熱利用率，更加的節能高效。

如附圖1所示，在左豎直煙道內固定安裝有脫硝裝置14。脫硝裝置14能處理高溫煙氣中的氮氧化物，避免氮氧化物排放到空氣中，減少汙染。

如附圖1所示，脫硝裝置14採用SCR脫硝裝置。SCR脫硝裝置又名選擇性催化還原技術脫硝裝置，其能夠進一步提高本注汽鍋爐中煙氣的脫硝效率。

如附圖1所示，燃燒器安裝孔7為至少兩個。在燃燒室上可通過至少兩個燃燒器安裝孔7，同時安裝多個氣（水煤漿和天然氣）兩用燃燒器，或，多個漿油（水煤漿和油）兩用燃燒器，或，漿氣兩用燃燒器和漿油兩用燃燒器組合安裝，這樣可提高高溫煙氣的煙量，進一步提高熱量。

如附圖1所示，下水冷壁8的管線自下而上水平盤掛固定在爐體1下部的前爐壁、右爐壁和後爐壁上；上水冷壁9的管線自下而上水平盤掛固定在爐體1四周爐壁上。這樣的下水冷壁8和上水冷壁9的管線直徑大、路徑長，提高高熱輻射時長，增加下水冷壁8和上水冷壁9中水的汽化效果。

如附圖1所示，在穩燃室6底端和左豎直煙道底端的爐體1上固定有倒錐形的左灰鬥2，左煙道排渣口5位於左灰鬥2的底端；在右豎直煙道底端的爐體1上固定有倒錐形的右灰鬥11，右煙道排渣口12位於右灰鬥11的底端。倒錐形的左灰鬥2和倒錐形的右灰鬥11起到導灰的作用，提高排灰效果。

根據需要，為方便對煙道清理沉灰，在左豎直煙道、水平煙道16和右豎直煙道內分別固定安裝有至少一個吹灰器。

根據需要，為方便爐體1移動和拆裝，爐體1為撬裝式爐體。

根據需要，為方便爐體1的運輸，爐體1為可組裝模塊式爐體，包括穩燃室6和左豎直煙道下部段的模塊一，左豎直煙道上部段的模塊二，水平煙道16段及右豎直煙道上側段的模塊三，脫硝裝置14安轉段的模塊四，省煤器安裝段的模塊五和空氣預熱器安裝段的模塊六；模塊一、模塊二、模塊三、模塊四、模塊五和模塊六通過連接管件固定安裝在一起。除上述可組裝模塊式爐體1中提到的模塊組裝方式，還可根據實際情況增減模塊數量，以滿足便於運輸拆裝的需求。

以上技術特徵構成了本發明的最佳實施例，其具有較強的適應性和最佳實施效果，可根據實際需要增減非必要的技術特徵，來滿足不同情況的需求。