CN103423727B - 油田燃煤注汽锅炉 - Google Patents

Abstract

一种油田燃煤注汽锅炉。主要解决现有的燃油及燃气注汽锅炉成本高、经济性差的问题。其特征在于：柱塞泵（10）入口端连接有水处理罐（9），经水处理罐（9）处理过的水经过柱塞泵（10）升压后注入到水换热器（5）外管，水换热器（5）外管的水流经对流段（6），经对流段（6）加热后的水进入水换热器（5）内管，然后进入炉体（11），由炉体（11）流出的水进入高效汽水分离器（26），分离出的汽进入过热器（8），生成蒸汽排出，而由高效汽水分离器（26）分离出的水回注到柱塞泵（10）。该油田燃煤注汽锅炉可提供低湿度、高温度的过热蒸汽，使其更符合稠油开采要求，并且热效率高、操作简便、运行稳定故障率低<b>。</b>

Description

油田燃煤注汽锅炉

技术领域

本发明涉及原油开采时对井下稠油、超稠油热采时所用的注汽锅炉，具体的说涉是一种油田燃煤注汽锅炉。

背景技术

随着石油资源逐步进入人类生活、社交等领域，全球石油消费迅速增长、稀油资源日益减少，石油价格不断攀升，人们开始把目光转向储量丰富的稠油资源的开发。热采注汽锅炉作为稠油开采技术的关键核心设备，被广泛应用于国内外各大油田。目前，各油区运行的油田注汽锅炉主要以原油和天然气作为燃料，产生符合开采工艺要求的蒸汽，实现稠油资源开发利用。而这种燃油或者燃气注汽锅炉燃料消耗量大，原料成本高，经济性差，是极大的浪费。

发明内容

为了解决现有的燃油及燃气注汽锅炉成本高、经济性差的问题，本发明提供一种油田燃煤注汽锅炉。该油田燃煤注汽锅炉可提供低湿度、高温度的过热蒸汽，使其更符合稠油开采要求，并且热效率高、操作简便、运行稳定故障率低。

本发明的技术方案是：一种油田燃煤注汽锅炉，包括柱塞泵、炉体，柱塞泵入口端连接有水处理罐，经水处理罐处理过的不含Ca、Mg离子的水经过柱塞泵升压后注入到水换热器外管，水换热器外管的水流经对流段，经对流段加热后的水进入水换热器内管，水换热器内管的水与外管的水换热后进入炉体，由炉体流出的水进入高效汽水分离器，分离出的汽进入过热器，生成蒸汽排出，而由高效汽水分离器分离出的水回注到柱塞泵。

所述的水处理罐处理过的不含Ca、Mg、Na、K、Cl离子的水经过柱塞泵升压后注入到水换热器外管，水换热器外管的水流经对流段，经对流段加热后的水进入水换热器内管，水换热器内管的水与外管的水换热后进入炉体，由炉体流出的水直接进入过热器，形成蒸汽排出，分离出的水回注到柱塞泵。

所述炉体底部设有炉排，炉排进煤方向与分层给煤机相连接，炉排底部设有渣沟，渣沟底部设有除渣机；所述的炉体内生成的烟气经对流段进入空气预热器，对空气进行预热，烟气经过除尘装置后由烟囱排出，而经空气预热器预热后的空气通过炉排下方的出风口进入炉膛。

水换热器内管的水进入到炉体后，依次经过中拱管、前拱管进入防焦管，由防焦管流出的水经过后拱管后再流回防焦管，再由防焦管流出后依次经过上部盘管、顶棚管，然后由炉体内排出。

所述的除尘装置由一级除尘装置和二级除尘装置串联而成。

炉体的出口管道上设置有若干个监测点，监测点均与干度在线控制装置相连接。

本发明的有益效果是：由于采用上述方案，该锅炉采用煤为燃料，大大降低了稠油开采成本。同时在炉体出口管道上连接有过热器，过热器可将干饱和蒸汽继续加热升温，提高蒸汽温度、降低蒸汽湿度，形成过热（高干度）蒸汽，从而提高热效率，提高稠油稀释的效果，提高开采效率。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为锅炉本体结构示意图；

图3是过热器的结构示意图；

图4是本发明汽水流程的流程图；

图5是不包含高效汽水分离器的汽水流程的流程图。

图中1-炉排，2-保温层，3-炉膛，4-包衣，5-水换热器，6-对流段，7-烟道，8-过热器，9-水处理罐，10-柱塞泵，11-炉体，12-煤仓，13-上煤机，14-皮带输送机，15-分层给煤机，17-除渣机，18-渣场，19-鼓风机，20-一级除尘装置，21-二级除尘装置，22-引风机，23-烟囱，24-空气预热器，25-干度在线控制装置，26-高效汽水分离器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明：

由图1至图5所示，首先对该锅炉结构进行说明，该油田燃煤注汽锅炉，包括炉体11，炉体包括炉膛3、包衣4，炉膛3受热面由多根鳍片管组成，采用多管程方箱形往复结构。炉膛3的外部砌筑有保温层2，炉体11上部设有水换热器5，水换热器5的进水口通过柱塞泵10与水处理罐9相连，为***提供水源。同时，水处理罐9上设置有断电保护***，当锅炉突然停电时或主给水泵故障时，主水泵、鼓引风机全停。此时若不能及时向锅炉内补水，锅炉将会由于过热发生爆管等安全事故。但本锅炉由于加装了断电保护***，采用柴油驱动泵向锅炉内自动补水，当柱塞泵遇停电或故障停止运行时，保护***自动启动柴油驱动泵在小于20秒的时间内向锅炉补水，确保锅炉运行安全。水换热器5为套管式换热器结构,它主要用来加热到对流段6的给水，以便将入口水温提高并超过烟气的露点温度，从而避免烟气中的水蒸汽在对流段翅片管上凝结而造成管子的低温腐蚀。对流段6是锅炉的尾部受热面，位于低温烟气区域，由对流受热面和管板组成。对流受热面由单级或者多级受热面组成，采用水平往复布置技术，肋片管和光管组合形式，其中一级受热面与二级受热面均为肋片管，三级受热面为光管。为减少尾部积灰，对流段6增设吹灰装置可实现自动吹灰从而延长其积灰周期。炉膛出口处的高温烟气区域设有过热器8，所述的过热器8由对流受热面和管板组成，其功能是将干饱和蒸汽继续加热升温，形成过热（高干度）蒸汽。过热器8由方形框架结构、保温板及过热受热面组成，过热受热面由多层、平行、水平往复的多根内螺纹管、光管或二者相结合组成。

炉体11内产生的烟气通过对流段6由烟道7排出，烟道7出口连接有空气预热器24，空气预热器24出口连接除尘装置，除尘装置包括一级除尘装置20及二级除尘装置21，一级除尘装置20及二级除尘装置21依次连接，二级除尘装置21的出口通过引风机22与烟囱23相连。炉体11产生的烟气通过对流段6排出，经过空气预热器24加热后由除尘装置除尘，过滤成符合排放要求的低污染气体由烟囱23排出。

所述炉体11底部的炉排1进煤方向与分层给煤机15相连接，分层给煤机15可将煤按粒度大小有序的播撒在炉排1上，下层为块煤，中层为小粒状煤，上层为细屑状煤，这样更有利火床通风和着火燃烧。分层给煤机15通过皮带输送机14与煤仓12内的上煤机13连接，可实现自动上煤。炉排1底部设有渣沟16，渣沟16上部设有密封门，将排渣口封闭，切断来自水封除渣机的低温空气及水蒸汽向炉膛内渗入，确保炉膛尾部排渣口前部的炉温高于700℃，使炉渣得到充分的燃烧，并实现水爆碎渣。渣沟16底部设有除渣机17，除渣机17的另一端通向渣场18，并且渣沟16的侧面通过管道连接鼓风机19，鼓风机19可向炉膛3内吹风，使燃烧更充分。

上述的炉膛3、对流段6、过热器8入口及出口分别设置集箱，并布置流量微量调节控制点，以保证锅炉多管程受热面防止偏流现象的发生。

下面对该锅炉的主要流程进行详细说明：

其中汽水流程可分为两种情况，主要以水处理罐9所处理的水中是否含有Na、K、Cl等离子来区分。

实施例一：经水处理罐9处理过水的不含Ca、Mg离子（即含有Na、K、Cl等离子）。柱塞泵10入口端连接有水处理罐9，经水处理罐9处理水经过柱塞泵10升压后注入到水换热器5外管，水换热器5外管的水流经对流段6，经对流段6加热后的水进入水换热器5内管，水换热器5内管的水同时可对外管的水进行加热，内管的水换热后进入炉体11，依次经过中拱管11-1、前拱管11-2进入防焦管11-4，由防焦管11-4流出的水经过后拱管11-3后再流回防焦管11-4，再由防焦管11-4流出后依次经过上部盘管11-5、顶棚管11-6，然后由炉体11内排出。由炉体11流出的水进入高效汽水分离器26进行汽水分离，分离出的水回注到柱塞泵10循环利用，蒸汽进入过热器8，升温后生成高干度蒸汽排出。高效汽水分离器26分为水通道和气通道两部分，其中水通道由聚乙烯制作的多孔状或者蛇形管状或者长筒状结构，气通道是由聚四氟乙烯制作的管状或者多孔状结构，水通道通过聚乙烯多种结构形式的吸水作用，以及气通道通过聚四氟乙烯多种结构形式的阻水通气作用，将水与蒸汽有效分离，从而确保蒸汽中不含有Na、K、Cl等离子，避免Na、K、Cl等离子对过热器8腐蚀，发生爆管现象。

其中前拱管11-2、中拱管11-1、后拱管11-3为由高强度合金鳍片管组成的单管程或者多管程拱形结构，前拱管11-2通过以再辐射为主、镜反射为辅的方式，将炉排煤燃烧的辐射热和部分高温烟气辐射热，传递到新入炉煤的着火区，加速煤的着火燃烧。中拱管11-1将炉膛水平分割成上下两段，下段为重点燃烧难燃物的高温燃烧室，上段为燃烧挥发份的低温燃烧室，能够保持火床的高温燃烧，还迫使高温火焰在拱下向前后流动，向前加强煤的着火，向后加强炉渣的燃尽。后拱管11-3与中拱管11-1组成喉口，加强气流扰动，促使可燃物和空气充分混合，以利于燃烧，延长气流在炉内逗留时间，以利于可燃物的燃尽。

同时，炉体11的出口管道上设置有若干个监测点，监测点均与干度在线控制装置25相连接，干度在线控制装置25是根据盐量平衡原理在线连续自动测量蒸汽干度，通过监测管道内经过水处理后锅炉给水的电导率以及汽水分离后水电导率，来自动调节火量，控制蒸汽干度稳定，确保注汽质量；或者通过对锅炉输出管线内蒸汽质量、温度、压力的实时在线监测，对锅炉运行过程中的风量、水量、火量相关参数实施自动跟踪调整。

实施例二：经水处理罐9处理过的水中不含Ca、Mg、Na、K、Cl等离子，水经过柱塞泵10升压后注入到水换热器5外管，水换热器5外管的水流经对流段6，经对流段6加热后的水进入水换热器5内管，水换热器5内管的水与外管的水换热后进入炉体11，由炉体11流出的水直接进入过热器8，形成蒸汽排出，分离出的水回注到柱塞泵10。由于整个流程内的水中不含Na、K、Cl等离子，因此该流程中省去了高效汽水分离器26，由炉体11流出的水可直接进入过热器8。

本实施例的其它流程和结构与实施例一相同，这里不再叙述。

由于在锅炉运行中会产生少量污水，而有些注汽井的参数要求不高，在满足现场注汽参数要求的情况下，可将污水喷淋到蒸汽内，与蒸汽混合后注入到井下，从而实现锅炉运行零排污。

该燃煤注汽锅炉改善了目前“油采油”的现状，采用储量丰富、价格相对较低的煤炭作为注汽锅炉的主要燃料，通过燃烧、处理，形成符合稠油开采工艺要求的蒸汽，以此替代采油成本偏高的燃油或者燃气注汽锅炉。该燃煤注汽锅炉适应煤种广泛，以煤炭为燃料不易发生爆燃、***事故，热效率高，操作简便、运行稳定、故障率低，可实现一站多井同时注汽的工艺要求。

Claims (2)

1.一种油田燃煤注汽锅炉，包括柱塞泵（10）、炉体（11），其特征在于：柱塞泵（10）入口端连接有水处理罐（9），水处理罐（9）上设置有断电保护***，经水处理罐（9）处理过的不含Ca、Mg离子的水经过柱塞泵（10）升压后注入到水换热器（5）外管，水换热器（5）外管的水流经对流段（6），经对流段（6）加热后的水进入水换热器（5）内管，水换热器（5）内管的水与外管的水换热后进入炉体（11），由炉体（11）流出的水进入高效汽水分离器（26），分离出的汽进入过热器（8），生成蒸汽排出，所述过热器（8）由方形框架结构、保温板及过热受热面组成，过热受热面由多层、平行、水平往复的多根内螺纹管、光管或二者相结合组成；而由高效汽水分离器（26）分离出的水回注到柱塞泵（10）；

所述炉体（11）底部设有炉排（1），炉排（1）进煤方向与分层给煤机（15）相连接，炉排（1）底部设有渣沟（16），渣沟（16）底部设有除渣机（17）；

所述的炉体（11）内生成的烟气经对流段（6）进入空气预热器（24），对空气进行预热，烟气经过除尘装置后由烟囱（23）排出，而经空气预热器（24）预热后的空气通过炉排（1）下方的出风口进入炉膛；

水换热器（5）内管的水进入到炉体（11）后，依次经过中拱管（11-1）、前拱管（11-2）进入防焦管（11-4），由防焦管（11-4）流出的水经过后拱管（11-3）后再流回防焦管（11-4），再由防焦管（11-4）流出后依次经过上部盘管（11-5）、顶棚管（11-6），然后由炉体（11）内排出；

所述的除尘装置由一级除尘装置（20）和二级除尘装置（21）串联而成；

炉体（11）的出口管道上设置有若干个监测点，监测点均与干度在线控制装置（25）相连接；

所述对流段（6）位于低温烟气区域，由对流受热面和管板组成，对流受热面由单级或者多级受热面组成，其中一级受热面与二级受热面均为肋片管，三级受热面为光管；所述对流段（6）上设有吹灰装置。

2.根据权利要求1所述的油田燃煤注汽锅炉，其特征在于：所述的水处理罐（9）处理过的不含Ca、Mg、Na、K、Cl离子的水经过柱塞泵（10）升压后注入到水换热器（5）外管，水换热器（5）外管的水流经对流段（6），经对流段（6）加热后的水进入水换热器（5）内管，水换热器（5）内管的水与外管的水换热后进入炉体（11），由炉体（11）流出的水直接进入过热器（8），形成蒸汽排出，分离出的水回注到柱塞泵（10）。