一种车载卧式高干度注汽锅炉及其使用方法与流程

1.本发明专利涉及锅炉结构、换热、自控的技术领域，特别涉及一种车载卧式高干度注汽锅炉及其使用方法。


背景技术：

2.注汽锅炉是油田稠油开采的核心设备，它产生的高温高压，注汽干度为80%的蒸汽注入油井中，将热量传递给油层，降低油层中原油的粘度，从而提升稠油的采收率。按装载方式，注汽锅炉可分为固定式和车载式两种。车载式注汽锅炉使用方便，可停靠在井口进行注汽，减少了注汽管线的长度，降低了蒸汽输送过程中的热损失，保证了注井能量。同时车载式注汽锅炉减少了油田地面建设的工作量。在蒸汽吞吐、蒸汽驱等热力采油工艺中有着广泛应用。
3.注汽干度是衡量注汽锅炉运行质量的重要因素。注汽干度的高低直接影响稠油开采的质量。目前车载式注汽锅炉所能达到的注汽干度在75%至85%，没有突破性发展。


技术实现要素：

4.本发明提供一种车载卧式高干度注汽锅炉及其使用方法，具体实施方式如下：一种车载卧式高干度注汽锅炉，包括注汽锅炉本体、卧式对流换热段、过热换热段、给水预热模块、燃烧器模块、燃气管路模块、球形分离器模块、电路模块和柱塞泵模块，且均布设于拖车上，给水预热模块布设于注汽锅炉本体的顶端，过热换热段布设于注汽锅炉本体尾部的上方，卧式对流换热段布设于过热换热段的上方，球形分离器模块设置于拖车的尾部，且上述模块之间通过水汽管道相连，电路模块布设于拖车的左侧空间，燃烧器模块与注汽锅炉本体的前部相连，其后部上方的开口处设置为烟气流通区，燃气管路模块布设于拖车的右侧空间，柱塞泵模块布设于拖车的鹅颈部位。
5.注汽锅炉本体为卧式圆筒形结构，其换热管束为多根炉管呈等距环形布设，且炉管由高温管卡固定在筒体内壁上，相邻的两根炉管通过弯头首尾相接，构成单回程的蛇形管束。
6.进一步的，过热换热段为卧式梯形箱体结构，其管束全部采用光管，且相邻光管之间通过弯头连接成单回程管束。
7.卧式对流换热段包括箱体、四根光管及数根翅片管，光管布设于箱体的下方，其上方设置为翅片管，箱体水平对立设置有进气口和出气口，光管与翅片管首位相连为单回程管束。
8.进一步的，光管包括分割板、限位环和凹槽，其两端与箱体连接处的内外两侧均设置有限位环，光管内侧轴向设有分割板，其端部轴向开设有凹槽。
9.进一步的，翅片管内部设置为波纹状，其外侧可以轴向套设有若干个斜翅片。
10.进一步的，翅片管的外侧可以轴向套设有若干个锥形翅片，且直径大的一侧朝向箱体的进气侧。
11.进一步的，翅片管的外侧可以设置为螺纹翅片。
12.进一步的，光管之间通过第一弯管首尾相连成单回路结构，翅片管通过第三弯管首位相连成双层的单回路结构，且上、下层之间通过第四弯管相连，末位的光管与首位的翅片管通过第二弯管相连，且上述连接处均设置有卡套。
13.进一步的，以光管与第一弯管的连接为例，卡套成环状结构，其一端固设有滑动环，另一端设置有内螺纹，第一弯管两端均设有外螺纹，且端面处安装有密封环，滑动环与凹槽轴向滑动连接，卡套通过内螺纹丝接于第一弯管的外螺纹，且卡套与第一弯管连接的端面处通过密封环过盈配合，卧式对流换热段内设有声波吹灰器、烟气温度检测口、含氧量检测口和烟气组分分析检测口。
14.给水预热模块为套管式预热器，电路模块由配电柜、plc控制柜和变频柜所组成，燃烧器模块由燃烧器、电磁阀和切断阀所组成，燃气管路模块由流量计、压力开关、压力表、压力变送器和阀门所组成。
15.进一步的，其使用方法包括：步骤s100、水汽系统，将压力为0.5mpa左右的合格软化水供至给柱塞泵模块并给水加压；步骤s200、高压水通过水汽管道进入给水预热模块，在给水预热模块外管中的高压水与烟管中的烟气换热，使高压水温度升至80℃～120℃；步骤s300、然后高压水依次经过卧式对流换热段、给水预热模块内管、锅炉本体、球形分离器和过热换热段的加热升温至临近或达到饱和状态，汽化为干度为100%的饱和蒸汽；步骤s400、烟气系统，锅炉本体作为燃烧室，在此释放高热负荷的热量，通过辐射传递给炉管内的水；步骤s500、其中，火焰尾部的高温烟气向上转向90
°
，冲刷水平布置的光管管束，烟气热量通过过热换热段后进入卧式对流换热段，逆流冲刷横向水平布置的翅片管进行充分换热，最后通过烟囱排入大气；步骤s600、控制系统采用嵌入式智能控制系统，主要由plc控器、hmi触摸屏、燃烧控制器和电气辅件组成，在作业过程中实时监控和控制相关的模块。
16.本发明的有益技术效果是：1.本发明将球形分离器模块集成在拖车上，使车载式高干度注汽锅炉所产生的的注井蒸汽干度由原先80%左右提升至100%，提高了注井蒸汽的品质；2.本发明中ups系统储存的电能将为照明，风冷，控制系统供电，实现干度计量设备在现场无电源环境的情况下也能正常使用；3.本发明中整体撬座安装在拖挂车上，移动性强，重复利用率高，现场只需要通过高压卡箍及高压补偿器对进、出口管道进行连接便可以投入使用，安装调试方便。
附图说明
17.图1是本发明的主体结构左视图；图2是本发明的中图1的俯视图；图3是本发明的主体结构右视图；
图4是本发明的主体结构主视图；图5是本发明中卧式对流换热段的结构示意图；图6是本发明中卧式对流换热段结构的剖面图一；图7是本发明中卧式对流换热段结构的剖面图二；图8是本发明中翅片管的结构示意图；图9是本发明中图7的爆炸结构示意图；图10是本发明中卡套结构的剖面图；图11是本发明中第一弯管的结构示意图；图12是本发明中翅片管变形一的结构示意图；图13是本发明中翅片管变形二结构的剖面图。
18.附图标记说明：1、注汽锅炉本体，2、卧式对流换热段，3、烟囱，4、给水预热模块，5、燃烧器模块，6、燃气管路模块，7、操作间，8、梯子平台，9、拖车，10、汽水分离器，11、水汽管道，12、排污管线，13、过热换热段，14、球形分离器模块，15、电路模块，16、柱塞泵模块，17、安全阀，21、箱体，22、翅片管，23、光管，24、第一弯管，25、第二弯管，26、第三弯管，27、第四弯管，28、卡套，221、波纹状，222、锥形翅片，223、螺纹翅片，224、斜翅片，231、分割板，232、限位环，233、凹槽，241、外螺纹，242、密封环，281、滑动环，282、内螺纹。
具体实施方式
19.下面结合附图及实施例描述本发明具体实施方式：需要说明的是，本说明书所附图中示意的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
20.同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
21.结合图1至图4，对本发明一种车载卧式高干度注汽锅炉进行说明：包括注汽锅炉本体1、卧式对流换热段2、过热换热段13、给水预热模块4、燃烧器模块5、燃气管路模块6、球形分离器模块14、电路模块15和柱塞泵模块16，且均布设于拖车9上，本结构中球形分离器模块14的顶部安装有安全阀17，球形分离器模块14对外连接有排污管线12。
22.给水预热模块4布设于注汽锅炉本体1的顶端，过热换热段13布设于注汽锅炉本体1尾部的上方，卧式对流换热段2布设于过热换热段13的上方，球形分离器模块14设置于拖车9的尾部，且上述模块之间通过水汽管道11相连，电路模块15布设于拖车9的左侧空间，燃烧器模块5与注汽锅炉本体1的前部相连，其后部上方的开口处设置为烟气流通区，燃气管路模块6布设于拖车9的右侧空间，柱塞泵模块16布设于拖车9的鹅颈部位，本结构中燃烧器
模块5和柱塞泵模块16设置有单独的操作间7，卧式对流换热段2的出气端向上连接有烟囱3，拖车9与球形分离器模块14对应位置的侧面设置有梯子平台8，以便操作人员观察。
23.注汽锅炉本体1为卧式圆筒形结构，其换热管束为多根炉管呈等距环形布设，且炉管由高温管卡固定在筒体内壁上，相邻的两根炉管通过弯头首尾相接，构成单回程的蛇形管束，过热换热段13为卧式梯形箱体结构，其管束全部采用光管，且相邻光管之间通过弯头连接成单回程管束。
24.给水预热模块4为套管式预热器，电路模块15由配电柜、plc控制柜和变频柜所组成，燃烧器模块5由燃烧器、电磁阀和切断阀所组成，燃气管路模块6由流量计、压力开关、压力表、压力变送器和阀门所组成。
25.实施例1，结合图5、图6和图13，一种车载卧式高干度注汽锅炉，卧式对流换热段2还包括箱体21、四根光管23及数根翅片管22，光管23布设于箱体21的下方，其上方设置为翅片管22，箱体21水平对立设置有进气口和出气口，结合图8，光管23与翅片管22首位相连为单回程管束，本结构中翅片管22内部设置为波纹状221，其外侧轴向套设有若干个斜翅片224，斜翅片224可以对烟气起到阻挡、减缓的效果。
26.结合图6和图7，光管23包括分割板231、限位环232和凹槽233，其两端与箱体21连接处的内外两侧均设置有限位环232，光管23内侧轴向设有分割板231，其端部轴向开设有凹槽233，本结构中分割板231可以提高水体流通的均匀性。
27.结合图5和图6，光管23之间通过第一弯管24首尾相连成单回路结构，翅片管22通过第三弯管26首位相连成双层的单回路结构，且上、下层之间通过第四弯管27相连，末位的光管23与首位的翅片管22通过第二弯管25相连，且上述连接处均设置有卡套28。
28.结合图10和图11，以光管23与第一弯管24的连接为例，卡套28成环状结构，其一端固设有滑动环281，另一端设置有内螺纹282，第一弯管24两端均设有外螺纹241，且端面处安装有密封环242，结合图9，本结构中滑动环281与凹槽233轴向滑动连接，卡套28通过内螺纹282丝接于第一弯管24的外螺纹241，且卡套28与第一弯管24连接的端面处通过密封环242过盈配合，可以起到很好的密封效果。
29.实施例2，结合图8，一种车载卧式高干度注汽锅炉，卧式对流换热段2包括箱体21、四根光管23及数根翅片管22，本结构中翅片管22的外侧轴向套设有若干个锥形翅片222，且直径大的一侧朝向箱体21的进气侧，卧式对流换热段2内设有声波吹灰器、烟气温度检测口、含氧量检测口和烟气组分分析检测口，锥形翅片222可以起到更好的聚集烟气的作用，以提高换热效果。
30.实施例3，结合图12，一种车载卧式高干度注汽锅炉，卧式对流换热段还包括箱体21、四根光管23及数根翅片管22，本结构中翅片管22的外侧设置为螺纹翅片223。
31.实施例4，本实施例提供了一种移动式注汽锅炉专用蒸汽干度计量车的使用方法，具体包括以下步骤：步骤s100、水汽系统，将压力为0.5mpa左右的合格软化水供至给柱塞泵模块16并给水加压；步骤s200、高压水通过水汽管道11进入给水预热模块4，在给水预热模块4外管中的高压水与烟管中的烟气换热，使高压水温度升至80℃～120℃；步骤s300、然后高压水依次经过卧式对流换热段2、给水预热模块4内管、锅炉本体
1、球形分离器14和过热换热段13的加热升温至临近或达到饱和状态，汽化为干度为100%的饱和蒸汽；步骤s400、烟气系统，锅炉本体1作为燃烧室，在此释放高热负荷的热量，通过辐射传递给炉管内的水；步骤s500、其中，火焰尾部的高温烟气向上转向90
°
，冲刷水平布置的光管管束，烟气热量通过过热换热段13后进入卧式对流换热段2，逆流冲刷横向水平布置的翅片管22进行充分换热，最后通过烟囱3排入大气；步骤s600、控制系统采用嵌入式智能控制系统，主要由plc控器、hmi触摸屏、燃烧控制器和电气辅件组成，在作业过程中实时监控和控制相关的模块。
32.不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。