专利名称：过热注汽锅炉的制作方法
技术领域：
本实用新型是石油行业热力开采深井稠油的专用设备，特别涉及注汽锅炉， 它是利用所产生的高压过热蒸汽注入油井，加热油层中的原油以降低稠油的粘 度，增加稠油的流动性，从而能够极大地提高稠油的采收率。
背景技术：
现有的稠油热采注汽锅炉可分为辐射段、过热段、对流段，过热段加热的
是含有水分的湿蒸汽，蒸汽干度控制在80%以内，原因是采用了只软化除硬而 不除盐的水处理工艺，以降低水处理的运行成本，因此必须保留至少20%的水 分以防止盐分析出，避免在锅炉的炉管内壁上结垢，影响安全运行，锅炉过热 段的出口输出的是湿蒸汽，为了提高蒸汽干度，在过热段出口加装汽水分离装 置，把湿蒸汽中的饱和水分离出来。虽然这样获得了高干度的蒸汽，但锅炉的 热能利用率大为降低，分离出的污水含盐量很高，污水的处理成本也相应增加。
实用新型内容
为解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种过热注汽锅炉，先将锅炉 产生的饱和湿蒸汽中的水分进行分离，再将干蒸汽送往过热段，避开过热段析 盐，高过热度的干蒸汽再与分离出的含盐水通过喷水减温器混合，得到仍是过 热状态的高焓值的蒸汽，极大地提高了锅炉热能的利用率，同时又达到了零排 污，而且有效降低锅炉运行成本，实现节能降耗减排的目的。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案
一种过热注汽锅炉，包括炉体、燃烧器、高压柱塞泵、供水管、给水预热 器、汽水分离装置、分配器、喷水减温器以及蒸汽总管，炉体由辐射段、过热 段、对流段组成，过热段设置在辐射段与对流段之间，燃烧器设置在辐射段的 入口端，其特征是
辐射段的壳体为卧式圆筒形状，过热段的壳体为弯头形状，对流段的壳体 为立式方箱形状，辐射段、过热段、对流段的壳体都由钢板焊接而成，各段壳 体内壁上敷设有耐火保温材料；对流段与辐射段的壳体在空间上相互垂直；辐 射段壳体内布置有辐射管束，过热段壳体内布置有过热管束，对流段壳体内布 置有对流管束；
所述辐射管束是由多排水平的U形直管往复连接而成的单回程管束，这些 U形直管沿辐射段壳体内壁呈环形排列；
所述过热管束是由多排水平的U形光管往复连接而成的单回程管束，这些 U形光管在过热段壳体内呈矩形排列；
所述对流管束是由多排水平的U形翅片管往复连接而成的单回程管束，这 些U形翅片管在对流段壳体内呈梯形排列，相邻的两排U形翅片管交错布置；
所述高压柱塞泵安装在供水管上，所述给水预热器由外管壳和内套管组成， 外管壳上设置有壳程入口和壳程出口，内套管的两端设置有管程入口和管程出 口，该壳程入口与供水管连通，壳程出口经过一号管道与对流管束的入口连通， 对流管束的出口经过二号管道与管程入口连通，管程出口经过三号管道与辐射 管束的入口连通，所述汽水分离装置由汽包和旋风分离器组成，汽包由两个对 称的半球壳扣合而成，旋风分离器由筒体、引入管、顶帽组成，引入管横向设 置在筒体的上部，顶帽安装在筒体的顶部，所述分配器是一个空心罐体，分配 器的输出端口经过四号管道与旋风分离器的引入管连接，分配器的输入端口经 过五号管道与辐射管束的出口连接，汽包的下部为水容腔，汽包的上部为蒸汽 容腔，汽包的底部设置有冷凝水出口，汽包的顶部设置有蒸汽出口，蒸汽出口 经过六号管道与过热管束的入口连通，过热管束的出口经过七号管道与喷水减 温器的蒸汽入口连通，喷水减温器的蒸汽排放口与蒸汽总管连通，喷水减温器 的喷水嘴经过八号管道与汽包底部的冷凝水出口连通。
本实用新型有以下积极有益效果本实用新型的锅炉在辐射段出口增设锅 外汽水分离装置，将锅炉产生的饱和湿蒸汽分离成干蒸汽和含盐水，再将干蒸 汽送往过热段进行二次加热，干蒸汽不含水分和盐分，将干蒸汽二次加热，也 不会有盐分析出，从而避开过热段析盐，干蒸汽在过热段再次加热后，成为具 有高焓值的过热干蒸汽，再将高焓值过热干蒸汽与分离出的含盐水通过喷水减 温器混合后，得到仍是过热状态的高焓值的蒸汽，既可满足油田热采的需要， 又不用对水质作深度除盐处理，大大降低了锅炉运行成本，并提高了热效率。
图1是本实用新型注汽锅炉整体外形结构示意图。 图2是本实用新型的水汽流程图。 图3是本实用新型注汽锅炉辐射段的结构示意图。 图4是图3的A-A剖视图。
图5是本实用新型注汽锅炉过热段的结构示意图。 图6是图5的俯视图。
图7是本实用新型注汽锅炉对流段的结构示意图。 图8是图7的侧视图。
图9是本实用新型汽水分离装置和喷水减温器的结构示意图。
具体实施方式
图中标号
l辐射段2过热段3对流段4燃烧器
5高压柱塞泵6笛形喷气管7给水预热器
701壳程入口702壳程出口703管程入口704管程出口
8汽水分离装置9分配器901输入端口902输出端口
10喷水减温器101蒸汽入口102蒸汽排放口103喷水嘴
ll辐射管束111入口112出口
12过热管束121入口122出口
13对流管束131入口132出口
14旋风分离器15筒体16引入管17顶帽
18冷凝水出口19蒸汽出口20蒸汽总管
21 —号管道22 二号管道23三号管道24四号管道
25五号管道26六号管道27七号管道28八号管道
29文丘里管30百叶窗式波形板 31供水管请参照图1、图2，本实用新型是一种过热注汽锅炉，包括炉体、燃烧器4、 高压柱塞泵5、供水管31、给水预热器7、汽水分离装置8、分配器9、喷水减 温器10以及蒸汽总管20，炉体由辐射段l、过热段2、对流段3组成，过热段 2设置在辐射段1与对流段3之间，燃烧器4设置在辐射段1的入口端。
辐射段1的壳体为卧式圆筒形状，过热段2的壳体为弯头形状，对流段3 的壳体为立式方箱形状，辐射段l、过热段2、对流段3的壳体都由钢板焊接而 成，各段壳体内壁上敷设有耐火保温材料；对流段3与辐射段1的壳体在空间 上相互垂直。
请参照图3、图4，辐射段1壳体内布置有辐射管束11，辐射管束11是由 多排水平的U形直管往复连接而成的单回程管束，这些U形直管沿辐射段壳体 内壁呈环形排列。
请参照图5、图6，过热段2壳体内布置有过热管束12，过热管束12是由 多排水平的U形光管往复连接而成的单回程管束，这些U形光管在过热段壳体 内呈矩形排列。
请参照图7、图8，对流段3壳体内布置有对流管束13，对流管束13是由 多排水平的U形翅片管往复连接而成的单回程管束，这些U形翅片管在对流段 壳体内呈梯形排列，相邻的两排翅片管之间交错布置。
请参照图2，高压柱塞泵5安装在供水管31上，给水预热器7由外管壳和 内套管组成，外管壳上设置有壳程入口 701和壳程出口 702，内套管的两端设 置有管程入口 703和管程出口 704，壳程入口 701与供水管31连通，壳程出口 702经过一号管道21与对流管束13的入口 131连通，对流管束13的出口 132 经过二号管道22与管程入口 703连通，管程出口 704经过三号管道23与辐射 管束11的入口 111连通；
请参照图9，汽水分离装置8由汽包和四个旋风分离器组成，汽包由两个对
称的半球壳扣合而成，四个旋风分离器14按两行、两列对称地设置在汽包内， 每个旋风分离器由筒体15、引入管16、顶帽17组成，引入管16横向设置在筒 体15的上部，顶帽17安装在筒体15的顶部，每个旋风分离器14的顶帽17上 设置百叶窗式波形板30;分配器9是一个空心罐体，该分配器9有一个输入端 口 901和四个输出端口 902，每个输出端口 902经过四号管道24与一个旋风分 离器14的引入管16连接，输入端口 901通过五号管道25与辐射管束的出口 112 连接，汽包的下部为水容腔，汽包的上部为蒸汽容腔，汽包的底部设置有冷凝 水出口 18，汽包的顶部设置有蒸汽出口 19，蒸汽出口 19经过六号管道26与过 热管束12的入口 121连通，过热管束12的出口 122经过七号管道27与喷水减 温器10的蒸汽入口 101连通，喷水减温器10的蒸汽排放口 102与蒸汽总管20 连通，喷水减温器10的喷水嘴103经过八号管道28与汽包底部的冷凝水出口 18连通，喷水减温器10采用现有技术。
请参照图9，喷水减温器10由笛形喷气管6和文丘里管29组成，喷水减温 器10的蒸汽入口 101与笛形喷气管6的前端连通，笛形喷气管6的后端伸入文 丘里管29中，来自过热管束12的过热蒸汽由喷水减温器10的蒸汽入口 101进 入笛形喷气管6中，经过笛形喷气管6狭喉段喷出时形成差压，自动将来自汽 包冷凝水出口 18的冷凝水吸入，高温蒸汽与含盐冷凝水混合后喷到文丘里管 29中，冷凝水雾化成细小的水滴，与过热蒸汽充分混合，从而降低过热蒸汽温 度。由辐射管束11输出的较高流速的汽水混合物，经引入管16切向进入旋风 分离器的筒体15而产生旋转运动，在离心力的作用下，将水滴抛向筒壁，使汽 水初步分离。分离出来的水通过筒底四周导叶，流入汽包水容腔中。饱和蒸汽 在旋风分离器的筒体内向上流动，进入顶帽上的百叶窗式波形板30间隙中曲折 流动，在离心力和惯性力的作用下，小水滴被抛到百叶窗式波形板30上，在附 着力作用下形成水膜下流，经筒壁流入汽包水容腔，使汽水进一步分离，而饱 和蒸汽从顶帽上方或四周进入汽包蒸汽空间。
本实用新型的汽水流程如下生水通过水处理装置处理后，合格的软化水经 高压柱塞泵5升压后进入给水预热器7，使给水超过"露点"温度，通常要求 在110 12(TC左右，以避免烟气对翅片管的低温腐蚀。经预热后的水进入对流 段3，在这里吸收热量后再进入给水预热器7作为热源加热给水，然后进入辐 射段1,水在辐射段1内经加热汽化后达到70 80%的蒸汽干度，然后进入到 汽水分离装置8进行汽水分离，分离出的蒸汽干度在99%以上，干蒸汽再进入 到过热段2加热，温度达到46(TC左右进入喷水减温器10，与分离出的含盐水 再混合，混合后的温度降到约370 39(TC，最后将过热蒸汽注入井下。本实用 新型将锅炉产生的饱和湿蒸汽分离成干蒸汽和含盐水，将干蒸汽送往过热段进 行二次加热，避开过热段析盐，高过热度的干蒸汽再与分离出的含盐水通过喷 水减温器混合，得到仍是过热状态的高焓值的蒸汽，极大地提高了锅炉热能的 利用率，同时又达到了零排污，而且有效降低锅炉运行成本，实现节能降耗减 排的目的。应用和推广本产品必将会对各大油田稠油开采产生深远的影响。
权利要求1.一种过热注汽锅炉，包括炉体、燃烧器、高压柱塞泵、供水管、给水预热器、汽水分离装置、分配器、喷水减温器以及蒸汽总管，炉体由辐射段、过热段、对流段组成，过热段设置在辐射段与对流段之间，燃烧器设置在辐射段的入口端，其特征是所述辐射段的壳体为卧式圆筒形状，过热段的壳体为弯头形状，对流段的壳体为立式方箱形状，辐射段、过热段、对流段的壳体都由钢板焊接而成，各段壳体内壁上敷设有耐火保温材料；对流段与辐射段的壳体在空间上相互垂直；辐射段壳体内布置有辐射管束，过热段壳体内布置有过热管束，对流段壳体内布置有对流管束；所述辐射管束是由多排水平的U形直管往复连接而成的单回程管束，这些U形直管沿辐射段壳体内壁呈环形排列；所述过热管束是由多排水平的U形光管往复连接而成的单回程管束，这些U形光管在过热段壳体内呈矩形排列；所述对流管束是由多排水平的U形翅片管往复连接而成的单回程管束，这些U形翅片管在对流段壳体内呈梯形排列，相邻的两排U形翅片管交错布置；所述高压柱塞泵安装在供水管上，所述给水预热器由外管壳和内套管组成，外管壳上设置有壳程入口和壳程出口，内套管的两端设置有管程入口和管程出口，该壳程入口与供水管连通，壳程出口经过一号管道与对流管束的入口连通，对流管束的出口经过二号管道与管程入口连通，管程出口经过三号管道与辐射管束的入口连通，所述汽水分离装置由汽包和旋风分离器组成，汽包由两个对称的半球壳扣合而成，旋风分离器由筒体、引入管、顶帽组成，引入管横向设置在筒体的上部，顶帽安装在筒体的顶部，所述分配器是一个空心罐体，分配器的输出端口经过四号管道与旋风分离器的引入管连接，分配器的输入端口经过五号管道与辐射管束的出口连接，汽包的下部为水容腔，汽包的上部为蒸汽容腔，汽包的底部设置有冷凝水出口，汽包的顶部设置有蒸汽出口，蒸汽出口经过六号管道与过热管束的入口连通，过热管束的出口经过七号管道与喷水减温器的蒸汽入口连通，喷水减温器的蒸汽排放口与蒸汽总管连通，喷水减温器的喷水嘴经过八号管道与汽包底部的冷凝水出口连通。
专利摘要一种过热注汽锅炉，包括炉体、给水预热器、汽水分离装置、分配器、喷水减温器，炉体由辐射段、过热段、对流段组成，给水预热器的壳程入口、壳程出口分别与供水管、对流管束的入口连通，对流管束的出口与给水预热器的管程入口连通，给水预热器的管程出口与辐射管束的入口连通，汽水分离装置由汽包和旋风分离器组成，辐射管束的出口经过分配器与旋风分离器的引入管连接，汽包的蒸汽出口与过热管束的入口连通，过热管束的出口与喷水减温器的蒸汽入口连通，喷水减温器的蒸汽排放口与蒸汽总管连通，喷水减温器的喷水嘴与汽包的冷凝水出口连通。本实用新型的锅炉将饱和湿蒸汽分离，加热干蒸汽，避开过热段析盐，提高了热能利用率，又实现了零排污。
文档编号F22G7/14GK201196411SQ20082012721
公开日2009年2月18日 申请日期2008年7月4日 优先权日2008年7月4日
发明者孙新利, 张晓明, 樊海轩, 王建和, 窦成秋, 缪素景, 苏广文, 韩建荒 申请人:中国石油天然气第八建设有限公司