專利名稱：亞臨界壓力注汽鍋爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及石油行業(yè)熱力開采深井稠油的專用設(shè)備，特別涉 及注汽鍋爐。
背景技術(shù)：
注汽鍋爐是油田稠油開采的核心設(shè)備，它是利用所產(chǎn)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(dòng) 性，從而提高深井稠油的采收率?，F(xiàn)有的亞臨界壓力注汽鍋爐存在的 主要問題是鍋爐爐體各段的形狀結(jié)構(gòu)沒有實(shí)現(xiàn)優(yōu)化配置，管束布局 冗余不緊湊，管路復(fù)雜，體積大，沿途熱力損失大，熱效率低，額定蒸發(fā)量小，只能達(dá)到11.2噸/小時(shí)，無法達(dá)到22.5噸/小時(shí)。 實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種亞臨界壓力注汽鍋爐，該亞臨界 壓力鍋爐的水汽管路布局簡(jiǎn)約緊湊，運(yùn)行平穩(wěn)，安全可靠，熱效率高， 每小時(shí)可輸出壓力為21MPa的高溫蒸汽22.5噸，解決了高壓深井區(qū) 塊、超稠油區(qū)塊開采難的問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案一種亞臨界壓力注汽鍋爐，具有爐體、燃燒器、煙囪、水汽管路 系統(tǒng)、燃油管路系統(tǒng)，爐體由輻射段、過渡段、對(duì)流段組成，過渡段 設(shè)置在輻射段與對(duì)流段之間，燃燒器設(shè)置在輻射段的入口端，煙囪連 接在對(duì)流段的出口端，其特征是輻射段的殼體為臥式圓筒形狀，對(duì)流段的殼體為立式方箱形狀， 過渡段的殼體呈彎頭形狀，對(duì)流段的殼體與輻射段的殼體在空間上相 互垂直，過渡段的殼體由彎管構(gòu)成，過渡段的殼體底部設(shè)有排污口， 對(duì)流段的殼體內(nèi)壁上安裝有超聲波吹灰器；水汽管路系統(tǒng)由水泵、供水管、蒸汽排放管、輻射管束、對(duì)流管 束、汽水分離器、給水預(yù)熱器組成，所述水泵安裝在供水管上，輻射 管束布置在輻射段殼體內(nèi)，對(duì)流管束布置在對(duì)流段殼體內(nèi)，輻射管束 是由多排水平的U形直管往復(fù)連接而成的單回程管束，這些水平直管 沿輻射段殼體內(nèi)壁呈環(huán)形排列，對(duì)流管束是由多排U形光管和多排U
形翅片管往復(fù)連接而成的單回程管束，所述光管布置在對(duì)流段入口端， 所述翅片管布置在光管的上方，翅片管呈梯形排列，相鄰的兩排翅片管之間交錯(cuò)布置；所述給水預(yù)熱器安裝在爐體外部，該給水預(yù)熱器由第一外殼和第 一內(nèi)套管組成，第一外殼上設(shè)置有第一殼程入口和第一殼程出口，第 一內(nèi)套管的兩端設(shè)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(jīng)過一號(hào)管道與對(duì)流管束的入口連通， 對(duì)流管束的出口經(jīng)過二號(hào)管道與第一管程入口連通，第一管程出口經(jīng) 過三號(hào)管道與輻射管束的入口連通，輻射管束的出口經(jīng)過四號(hào)管道與 汽水分離器的進(jìn)汽管連通，汽水分離器的出汽管與蒸汽排放管連通。所述燃油管路系統(tǒng)由進(jìn)油管、蒸汽過濾器、燃油預(yù)熱器、電加熱 器組成，燃油預(yù)熱器由第二外殼和第二內(nèi)套管組成，第二外殼上設(shè)置 有第二殼程入口和第二殼程出口，第二內(nèi)套管的兩端設(shè)置有第二管程 入口和第二管程出口，蒸汽過濾器的進(jìn)汽帽通過五號(hào)管道與汽水分離 器上部的旁通孔連通，蒸汽過濾器的出汽嘴經(jīng)過六號(hào)管道與燃油預(yù)熱 器的第二管程入口連通，燃油預(yù)熱器的第二管程出口與排污管連通， 燃油預(yù)熱器的第二殼程入口與進(jìn)油管連通，燃油預(yù)熱器的第二殼程出 口經(jīng)過七號(hào)管道與電加熱器的入口連通，電加熱器的出口經(jīng)過八號(hào)管 道與燃燒器的進(jìn)油嘴連通。戶^述汽水分離器由筒體、進(jìn)汽管、出汽管組成，筒體的頂部和底 部分別設(shè)置有頂蓋和底蓋，進(jìn)汽管嵌裝在頂蓋上，進(jìn)汽管的上端露出 于頂蓋，出汽管嵌裝在底蓋上，出汽管的下端露出底蓋，出汽管上開 有多排的透汽孔，在筒體的下部筒壁上設(shè)置有排水口，排水口的上方 設(shè)置有防濺板。所述蒸汽過濾器由進(jìn)汽帽、聯(lián)接管、導(dǎo)汽管、過濾篩網(wǎng)組成，該 進(jìn)汽帽螺接在聯(lián)接管的上部，導(dǎo)汽管螺接在聯(lián)接管的下部，過濾篩網(wǎng) 連接在進(jìn)汽帽的底部。由于采用上述結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型有以下積極有益效果爐體各段的形狀結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化配置，為直流式鍋爐，熱阻小，水 汽管路的布局簡(jiǎn)約緊湊，對(duì)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，體積小，為防止 煙氣入口端的高溫將翅片管燒壞，在煙氣入口端采用光管，翅片管呈 梯形排列，沿?zé)煔饬飨蚱浣孛娌粩嗟乜s小，相鄰的兩排翅片管之間交 錯(cuò)布置；這種布局使煙氣向上沖刷對(duì)流管束時(shí)，各層面的管排可以均 勻受熱，給水的流動(dòng)方向與煙氣的流動(dòng)方向相反，有利于熱交換。在蒸汽排放管的前級(jí)設(shè)置了能承受高壓的汽水分離器，可將蒸汽 的干度提高到95%以上。從汽水分離器旁通孔輸出一小部分蒸汽，經(jīng)過蒸汽過濾器過濾 后，作為熱媒對(duì)燃油進(jìn)行預(yù)加熱，以提高油溫，電加熱器只需在啟爐
初期使用，當(dāng)鍋爐運(yùn)行產(chǎn)生40%干度的蒸汽后，電加熱器停止工作， 從而節(jié)約大量電能。


圖1是本實(shí)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(shí)用新型的注汽鍋爐的水汽管路布局結(jié)構(gòu)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2中對(duì)流段的主視圖。圖7是圖6的俯視圖。圖8是圖3中汽水分離器的結(jié)構(gòu)剖視圖。圖9是圖8的B—B剖視圖。圖IO是圖3中蒸汽過濾器的結(jié)構(gòu)剖視圖。
具體實(shí)施方式
圖中標(biāo)號(hào)1 一號(hào)管道4四號(hào)管道7七號(hào)管道11燃燒器14對(duì)流段17給水預(yù)熱器172第一管程入口18超聲波吹灰器22輻射管束24對(duì)流管束25汽水分離器270第二殼程入口272第二管程入口28電加熱器30排污管322排水口36防濺板39導(dǎo)汽管3三號(hào)管道 6六號(hào)管道9煙囪2二號(hào)管道 5五號(hào)管道 8八號(hào)管道12輻射段 15蒸汽排放管 170第一殼程入口 173第一管程出口 19排污口 223入口 224出口241入口 242出口26蒸汽過濾器 27燃油預(yù)熱器 271第二殼程出口 273第二管程出口 281入口 282出口 29翅片管31頂蓋 32筒體 321旁通孔33底蓋 34進(jìn)汽管 35出汽管37進(jìn)汽帽 38聯(lián)接管 391出汽嘴 40過濾篩網(wǎng)IO供水管 13過渡段16水泵 171第一殼程出口20進(jìn)油管 23光管
請(qǐng)參照?qǐng)D1、圖2、圖3，本實(shí)用新型是一種亞臨界壓力注汽鍋爐， 具有爐體、燃燒器、煙囪、水汽管路系統(tǒng)、燃油管路系統(tǒng)，爐體由輻 射段12、過渡段13、對(duì)流段14組成，過渡段13設(shè)置在輻射段12與 對(duì)流段14之間，燃燒器11設(shè)置在輻射段12的入口端，煙囪9連接在 對(duì)流段14的出口端。輻射段12的殼體為臥式圓筒形狀，對(duì)流段14的殼體為立式方箱 形狀，過渡段13的殼體呈彎頭形狀，它們都是由鋼板焊接而成，對(duì)流 段14的殼體與輻射段12的殼體在空間上相互垂直，過渡段13的殼體 底部設(shè)有排污口 19，對(duì)流段14的殼體內(nèi)壁上安裝有超聲波吹灰器18;水汽管路系統(tǒng)由水泵16、供水管10、蒸汽排放管15、輻射管束 22、對(duì)流管束24、汽水分離器25、給水預(yù)熱器17組成，水泵16安裝 在供水管10上。請(qǐng)參照?qǐng)D4、圖5，輻射管束22布置在輻射段12的殼體內(nèi)，輻 射管束22是由多排水平的U形直管往復(fù)連接而成的單回程管束，這 些U形水平直管沿輻射段殼體內(nèi)壁呈環(huán)形排列。請(qǐng)參照?qǐng)D6、圖7，對(duì)流管束24布置在對(duì)流段14殼體內(nèi)，對(duì)流 管束24是由兩排U形光管23和多排U形翅片管29往復(fù)連接而成的 單回程管束，光管23布置在對(duì)流段入口端，翅片管29布置在光管23 的上方，翅片管29呈梯形排列，相鄰的兩排翅片管29之間交錯(cuò)布置； 光管23布置在煙氣入口端，采用翅片管后，增大了吸熱面積，減小了 對(duì)流管束24的管程，可以縮小對(duì)流段2/3的體積。在煙氣入口端溫度較高，為防止煙氣入口的高溫將翅片管燒壞。 所以采用兩排光管23，由于翅片管29在煙道內(nèi)很容易積灰，所以， 在對(duì)流段14的殼體內(nèi)設(shè)置了超聲波吹灰器18，可在正常運(yùn)行狀態(tài)下 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)清灰，以延長(zhǎng)人工清灰周期。人工清洗翅片管29時(shí)，污水從 排污口 19排出。給水預(yù)熱器17安裝在爐體外部，給水預(yù)熱器17由第一外殼和第 一內(nèi)套管組成，第一外殼由蛇形彎管構(gòu)成，第一內(nèi)套管與第一外殼隨 形，第一外殼上設(shè)置有第一殼程入口 170和第一殼程出口 171，第一 內(nèi)套管的兩端設(shè)置有第一管程入口 172和第一管程出口 173，第一殼 程入口 170與供水管IO連通，第一殼程出口 171經(jīng)過一號(hào)管道1與對(duì) 流管束24的入口 241連通，對(duì)流管束24的出口 242經(jīng)過二號(hào)管道2 與第一管程入口 172連通，第一管程出口 173經(jīng)過三號(hào)管道3與輻射 管束22的入口 223連通，輻射管束的出口 224經(jīng)過四號(hào)管道4與汽水 分離器25頂部的進(jìn)汽管34連通，汽水分離器25底部的出汽管35與 蒸汽排放管15連通。給水預(yù)熱器17用來提高對(duì)流管束24的給水溫度，以便將對(duì)流管 束入口 241的水溫提高到110至120'C左右，即高于煙氣露點(diǎn)溫度， 從而避免煙氣中的酸性水霧在翅片管29上凝結(jié)而造成管子腐蝕。
燃油管路系統(tǒng)由進(jìn)油管20、蒸汽過濾器26、燃油預(yù)熱器27、電 加熱器28組成，燃油預(yù)熱器27由第二外殼和第二內(nèi)套管組成，第二 外殼由蛇形彎管構(gòu)成，第二內(nèi)套管與第二外殼隨形，第二外殼上設(shè)置 有第二殼程入口 270和第二殼程出口 271，第二內(nèi)套管的兩端設(shè)置有 第二管程入口 272和第二管程出口 273。蒸汽過濾器26的進(jìn)氣帽37通過五號(hào)管道5與汽水分離器25上 部的旁通孔321連通，蒸汽過濾器26的出汽嘴391經(jīng)過六號(hào)管道6 與燃油預(yù)熱器27的第二管程入口 272連通，燃油預(yù)熱器27的第二管 程出口 273與排污管30連通，燃油預(yù)熱器27的第二殼程入口 270與 進(jìn)油管20連通，燃油預(yù)熱器27的第二殼程出口 271經(jīng)過七號(hào)管道7 與電加熱器28的入口 281連通，電加熱器28的出口 282經(jīng)過八號(hào)管 道8與燃燒器11的進(jìn)油嘴連通。電加熱器28采用現(xiàn)有技術(shù)，功率為 20KW。燃燒器ll采用現(xiàn)有技術(shù)，例如可以采用德國扎克公司生產(chǎn)的 SKV150型燃燒器。請(qǐng)參照?qǐng)D8、圖9,汽水分離器25由筒體32、進(jìn)汽管34、出汽 管35組成，筒體32的頂部和底部分別設(shè)置有頂蓋31和底蓋33，進(jìn) 汽管34嵌裝在頂蓋31上，進(jìn)汽管34的上端露出于頂蓋31，出汽管 35嵌裝在底蓋33上，出汽管35的下端露出于底蓋33，出汽管35上 開有多排的透汽孔351，旁通孔321設(shè)置在筒體32的上部，在筒體32 下部筒壁上設(shè)置有排水口 322，排水口 322的上方設(shè)置有防濺板36。高溫、高壓蒸汽從進(jìn)汽管34進(jìn)入筒體32內(nèi)后，沖擊出汽管35， 出汽管35上的透汽孔351有集汽的作用，大部分蒸汽進(jìn)入透汽孔351 后在出汽管35內(nèi)腔中匯集，然后從出汽管35的底部輸出，通過蒸汽 排放管15輸出至油井，少部分蒸汽從旁通孔321輸出，經(jīng)過5號(hào)管道 進(jìn)入蒸汽過濾器26內(nèi)。防濺板36由一圈環(huán)向均布的窄鋼條構(gòu)成，防 濺板36起防濺作用，當(dāng)蒸汽沖擊出汽管35時(shí)，防濺板36可以阻擋氣 流，防止筒體32底部的積水濺起。請(qǐng)參照?qǐng)D10，蒸汽過濾器26由進(jìn)汽帽37、聯(lián)接管38、導(dǎo)汽管 39、過濾篩網(wǎng)40組成，該進(jìn)汽帽37螺接在聯(lián)接管38的上部，導(dǎo)汽管 39螺接在聯(lián)接管38的下部，出汽嘴391設(shè)置在導(dǎo)汽管39的側(cè)壁上。 過濾篩網(wǎng)40連接在進(jìn)汽帽37的底部，進(jìn)汽帽37的中心開有進(jìn)氣孔。 過濾篩網(wǎng)40為圓筒形狀，由橫排的金屬絲和縱排的金屬絲交叉排列構(gòu) 成。過濾篩網(wǎng)40可將高溫、高壓蒸汽中的大顆粒濾除。汽水分離器25有兩個(gè)作用， 一是可將蒸汽的干度提高到95%以 上。二是從汽水分離器25的旁通孔321輸出一小部分蒸汽，經(jīng)過蒸汽 過濾器26過濾后，作為熱媒供給燃油加熱器27對(duì)燃油進(jìn)行預(yù)加熱， 以提高油溫，電加熱器28只需在啟爐初期使用，當(dāng)鍋爐運(yùn)行產(chǎn)生40% 干度的蒸汽后，電加熱器停止電加，從而節(jié)約大量電能。
權(quán)利要求1.一種亞臨界壓力注汽鍋爐，具有爐體、燃燒器、煙囪、水汽管路系統(tǒng)、燃油管路系統(tǒng)，爐體由輻射段、過渡段、對(duì)流段組成，過渡段設(shè)置在輻射段與對(duì)流段之間，燃燒器設(shè)置在輻射段的入口端，煙囪連接在對(duì)流段的出口端，其特征是輻射段的殼體為臥式圓筒形狀，對(duì)流段的殼體為立式方箱形狀，過渡段的殼體呈彎頭形狀，對(duì)流段的殼體與輻射段的殼體在空間上相互垂直，過渡段的殼體由彎管構(gòu)成，過渡段的殼體底部設(shè)有排污口，對(duì)流段的殼體內(nèi)壁上安裝有超聲波吹灰器；水汽管路系統(tǒng)由水泵、供水管、蒸汽排放管、輻射管束、對(duì)流管束、汽水分離器、給水預(yù)熱器組成，所述水泵安裝在供水管上，輻射管束布置在輻射段殼體內(nèi)，對(duì)流管束布置在對(duì)流段殼體內(nèi)，輻射管束是由多排水平的U形直管往復(fù)連接而成的單回程管束，這些水平直管沿輻射段殼體內(nèi)壁呈環(huán)形排列，對(duì)流管束是由多排U形光管和多排U形翅片管往復(fù)連接而成的單回程管束，所述光管布置在對(duì)流段入口端，所述翅片管布置在光管的上方，翅片管呈梯形排列，相鄰的兩排翅片管之間交錯(cuò)布置；所述給水預(yù)熱器安裝在爐體外部，該給水預(yù)熱器由第一外殼和第一內(nèi)套管組成，第一外殼上設(shè)置有第一殼程入口和第一殼程出口，第一內(nèi)套管的兩端設(shè)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(jīng)過一號(hào)管道與對(duì)流管束的入口連通，對(duì)流管束的出口經(jīng)過二號(hào)管道與第一管程入口連通，第一管程出口經(jīng)過三號(hào)管道與輻射管束的入口連通，輻射管束的出口經(jīng)過四號(hào)管道與汽水分離器的進(jìn)汽管連通，汽水分離器的出汽管與蒸汽排放管連通。
2. 如權(quán)利要求1所述的亞臨界壓力注汽鍋爐，其特征是所述 燃油管路系統(tǒng)由進(jìn)油管、蒸汽過濾器、燃油預(yù)熱器、電加熱器組成， 燃油預(yù)熱器由第二外殼和第二內(nèi)套管組成，第二外殼上設(shè)置有第二殼 程入口和第二殼程出口，第二內(nèi)套管的兩端設(shè)置有第二管程入口和第 二管程出口，蒸汽過濾器的進(jìn)汽帽通過五號(hào)管道與汽水分離器上部的 旁通孔連通，蒸汽過濾器的出汽嘴經(jīng)過六號(hào)管道與燃油預(yù)熱器的第二 管程入口連通，燃油預(yù)熱器的第二管程出口與排污管連通，燃油預(yù)熱 器的第二殼程入口與進(jìn)油管連通，燃油預(yù)熱器的第二殼程出口經(jīng)過七 號(hào)管道與電加熱器的入口連通，電加熱器的出口經(jīng)過八號(hào)管道與燃燒 器的進(jìn)油嘴連通。
3. 如權(quán)利要求1所述的亞臨界壓力注汽鍋爐，其特征是所述 汽水分離器由筒體、進(jìn)汽管、出汽管組成，筒體的頂部和底部分別設(shè) 置有頂蓋和底蓋，進(jìn)汽管嵌裝在頂蓋上，進(jìn)汽管的上端露出于頂蓋， 出汽管嵌裝在底蓋上，出汽管的下端露出底蓋，出汽管上開有多排的 透汽孔，在筒體的下部筒壁上設(shè)置有排水口，排水口的上方設(shè)置有防 濺板。
4.如權(quán)利要求2所述的亞臨界壓力注汽鍋爐，其特征是所述 蒸汽過濾器由進(jìn)汽帽、聯(lián)接管、導(dǎo)汽管、過濾篩網(wǎng)組成，該進(jìn)汽帽螺 接在聯(lián)接管的上部，導(dǎo)汽管螺接在聯(lián)接管的下部，過濾篩網(wǎng)連接在進(jìn) 汽帽的底部。
專利摘要一種亞臨界壓力注汽鍋爐，其水汽管路系統(tǒng)由水泵、供水管、蒸汽排放管、輻射管束、對(duì)流管束、汽水分離器、給水預(yù)熱器組成，輻射管束是由多排水平的U形直管連接而成，對(duì)流管束是由多排U形光管和多排U形翅片管連接而成，給水預(yù)熱器由外殼和內(nèi)套管組成，外殼上有殼程入口和殼程出口，內(nèi)套管的兩端有管程入口和管程出口，殼程入口與供水管連通，殼程出口與對(duì)流管束的入口連通，對(duì)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，輻射管束的出口與汽水分離器的進(jìn)汽管連通，汽水分離器的出汽管與蒸汽排放管連通，本實(shí)用新型的注汽鍋爐，水汽管路布局簡(jiǎn)約緊湊，運(yùn)行平穩(wěn)，安全可靠，熱效率高，解決了高壓深井區(qū)塊、超稠油區(qū)塊開采難的問題。
文檔編號(hào)F22B19/00GK201050774SQ200720175748
公開日2008年4月23日 申請(qǐng)日期2007年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月26日
發(fā)明者劉權(quán)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, 韓建荒 申請(qǐng)人:中國石油天然氣第八建設(shè)有限公司