专利名称：一种给水不除盐的过热蒸汽注汽锅炉的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及油田采油技术领域，特别涉及一种油田注汽锅炉，尤其涉及采用汽水自然循环结构、带有过热器装置、采用不除盐份的低水质给水的油田注汽用过热蒸汽注汽锅炉。
背景技术：
油田在开采过程中，为了降低地层中的原油的點度，增强原油的流动性，提高原油开采率，通常采用向油井内注入高压高温蒸汽，对地层及地层内的原油进行加热，然后进行开采。产生用于向油井内注入高温高压蒸汽的设备被称为油田注汽锅炉。
油田注汽锅炉，具有压力高、相对容量较小的特点。目前，传统的油田注汽用锅炉均采用燃油、燃气直流锅炉，给水进入锅炉盘管进行加热，加热汽化后的汽水混合物介质，直接通过管道注入油井。为了防止给水中的盐分在受热面上沉积，必须控制锅炉汽水混合物的干度
不大于80% (含蒸汽80%，水20%)。该种锅炉具有体积小，启动快的优点，但是，由于蒸汽含水而降低了热介质的热容量，降低了采油效率；燃料采用燃油或天然气，运行成本高等缺点。
在同等压力下，过热蒸汽比汽水混合物蒸汽有着更高的热量携带能力，因此用过热蒸汽作为油田注汽介质，是提高油井出油率的有利手段。因此，随着油田高效采油工艺对蒸汽干度的需求提高，使油田开采注汽行业开始尝试用带有完善的汽水分离装置的汽包锅炉作注汽锅炉，并且把所使用的燃料定位为散煤。
目前，油田采用的注汽用锅炉，为了保证热介质携带足够多的热量向地下注入，并具热介质有较强的扩散能力， 一般要求热介质压力大
于9.8MPa。然而，当锅炉在高压状态下，产生的蒸汽携带盐分能力增大。当采用过热器时，为了尽量减少从汽包内经汽水分离后进入过热器内的蒸汽(含有因分离不彻底而携带的少量水)所携带的盐分在过热器管壁上的沉积，对锅炉给水的水质要求提高，要求锅炉给水必须经过除盐处理。当水质不能满足要求时，过热器管就会因内壁盐分沉积而产生管壁传热差、管壁温度上升等现象，当烟气温度高于金属管壁耐热温度时，管壁就会产生超温破坏。
因此，随着油田高效采油工艺对蒸汽干度的需求的提高，随着节能、环保要求的不断提高、随着油田开采对设备经济行要求的不断提高，使该行业对低水质(给水不脱盐份)的过热蒸汽注汽锅炉设备的需求开始变的越来越迫切。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种给水不除盐的过热蒸汽注汽锅炉，采用带有过热器装置、汽水自然循环，采用低水质要求(给水不除盐
份)，能产生携带有更多热量的油井注汽用过热蒸汽；并且能降低烟
气排放温度，降低锅炉的运行成本。克服目前注汽锅炉生产汽水混合物介质含热容量小，注入油井后，原油开采效率低的不足、同时克服了锅炉给水除盐运行成本高的不足。
本实用新型采用的技术方案是给水不除盐的过热蒸汽注汽锅炉，主要由燃烧设备、分配集箱、下降管、炉墙、炉膛、蒸发受热面管、汇集集箱、汽包、汽水分离装置、汽水引出管、导汽管、给水管、省煤器、过热器和空气预热器组成，在炉墙内部有炉膛，在炉膛内固定有蒸发受热面管，在炉膛的后侧有烟道，烟道的下部有锅炉出烟口。其特征在于在所述的蒸发受热面管的下部并与蒸发受热面管进水口相连的有分配集箱，在分配集箱的下部固定有燃烧设备。在所述的蒸发受热面管的上部并与蒸发受热面管出口相连的有汇集集箱，在汇集集箱的上部并在炉墙的顶部固定有汽包，汽包内有汽水分离装置。汽水分离装置与汇集集箱之间连接有汽水引出管。在汽水分离装置与分配集箱之间连接有下降管，下降管的出口连接分配集箱。在汽水分离装置的汽出口连接有导汽管，导汽管的另一端连接过热器的进汽口。过热器固定在锅炉的烟道内。在汽水分离装置的水进口连接有给水管，给水管的另一端连接省煤器的出水口。省煤器固定在锅炉的烟道内。
所述的省煤器固定在过热器的上部，即锅炉产生的高温烟气首先经过省煤器，然后经过过热器。过热器在烟道内并布置在省煤器之后的烟气低温(不大于受热面管材料所能承受的温度)区域。
为了提高锅炉的热效率。锅炉的烟道内固定有空气预热器。空气预热器的空气出口连接有空气管道，空气管道的排气口连接到燃烧设备的下部进风口。空气预热器对冷空气进行加热，加热后的热空气从由空气管道送入燃烧设备并促进燃料燃烧。
所述的空气预热器固定在过热器的下部。即通过过热器后的高温烟气，再经过空气预热器，最后从锅炉出烟口排出。
所述的蒸发受热面管可以采用盘管，也可以采用纵向直管。
所述的汽包是圆筒状，横向固定在炉墙的顶部。
在汽包上有表面连续排污装置，表面连续排污装置由吸污装置及污水排放装置组成，吸污装置布置在锅筒内水面以下，接近水面的位置。表面连续排污装置的排污率达到5%。
在所述的空气预热器的进气口连接有鼓风机，鼓风机将冷空气送入空气预热器进行加热。
汽水引出管和汽包为主组成汽水自然循环系统。蒸发受热面管内产生的蒸汽经自然循环进入汽包，经汽包内的汽水分离装置分离后再经过导汽管进入过热器进行过热，经过过热后产生的过热蒸汽直接送往注汽井。
把燃料通过燃料入口加入燃烧设备，进入锅炉内进行燃烧，在炉膛内产生高温烟气，高温烟气依次通过炉膛加热蒸发受热面管，然后进入烟道；在烟道内首先通过省煤器，再通过过热器，然后通过空气预热器，最后从锅炉出烟口排除锅炉外。高温烟气在流动的过程中对布置在封闭炉墙和烟道内的蒸发受热面管、省煤器、过热器和空气预热器进行加热。
汽包亦称锅筒，它是加热、蒸发、过热三过程的连接枢纽，保证锅炉正常的水循环。汽包由封头和筒体组焊而成。汽包内分成汽空间和水空间。用以进行蒸汽净化及对下降管进行可靠供水，保证锅炉正常水循环。自然循环的水循环回路由汽包、汽水分离装置、导汽管、下降管、蒸发受热面管、汇集集箱和分配集箱组成。为了保证对下降管可靠供水，汽包中必须维持一定水位。
省煤器的作用是吸收烟气余热加热锅炉给水，降低排烟温度，提高锅炉热效率。煤器对锅炉给水预加热，预加热后的给水通过给水管进入到汽包内。
空气预热器的作用是吸收烟气余热加热燃料燃烧用空气，降低排烟温度，提高锅炉热效率，提高燃料燃烧效率。空气预热器对燃料用空气进行预加热，预加热后的热空气通过热空气管道进入到燃烧设备中。
本实用新型的有益效果本实用新型给水不除盐的过热蒸汽注汽锅炉，采用汽水自然循环结构、采用低要求水质(给水不除盐)、产生过热蒸汽的油田注汽用锅炉，节约了锅炉给水处理设备成本、给水处理运行成本，提高注汽所携带的热量，从而提高了油井采油效率。
本实用新型针对油田注蒸汽采油的特殊条件，如野外运行环境差，设备压力高、过热蒸汽过热温度要求较低，〈40(TC，采用简单易行的水处理设备(给水不除盐份)。同时，提高汽包表面排污率，从标准 推荐的2%提高到5%;并在锅炉炉墙组成的烟气流道内布置过热器，过 热器在省煤器后面。高温烟气的温度已经被蒸发受热面管、省煤器降
低到高于所需的过热蒸汽温度， 一般40(TC以下，低于过热器管子钢材 最高允许使用温度(560 580°C)，使过热器管内壁允许产生盐分沉 积而不发生过热器管破坏现象，同时过热器管内沉积盐份能采用定期 清洗除去后再次使用。保证给水低水质(给水不除盐份)的过热蒸汽 注汽锅炉的安全运行。
图1是本实用新型给水不除盐的过热蒸汽注汽锅炉结构剖面示意 图。下降管3、蒸发受热面管6、汽水引出管U、导汽管12、给水管 13和空气管道18釆用点画线表示。箭头所指的方向是燃烧后的烟气、 锅炉给水、蒸汽或空气流动的方向。
图2是图1的A-A剖面和B-B剖面结构示意图。 图中，l.燃烧设备，2.分配集箱，3.下降管，4.炉墙，5.炉膛， 6.蒸发受热面管，7.表面连续排污装置，8.汇集集箱，9.汽包，10.汽 水分离装置，ll.汽水引出管，12.导汽管，13.给水管，14.省煤器， 15.过热器，16.空气预热器，17.锅炉出烟口， 18.空气管道。
具体实施方式
实施例l:以一个给水不除盐的过热蒸汽注汽锅炉为例，对本实用 新型作进一步详细说明。
参阅图1。本实用新型给水不除盐的过热蒸汽注汽锅炉，主要由燃 烧设备l、分配集箱2、下降管3、炉墙4、炉膛5、蒸发受热面管6、 汇集集箱8、汽包9、汽水分离装置10、汽水引出管ll、导汽管12、给水管13、省煤器14、过热器15和空气预热器16组成，在炉墙5内 部有炉膛5，在炉膛5内固定有蒸发受热面管6，蒸发受热面管6釆用 多根纵向直管。在炉膛5的后侧有一个烟道，烟道的下部有锅炉出烟 卩17。
在所述的蒸发受热面管6的下部并与蒸发受热面管6进水口相连 的有分配集箱2，在分配集箱2的下部固定在锅炉底部有燃烧设备1。 在燃烧设备1的外端部有燃料入口。
在所述的蒸发受热面管6的上部并与蒸发受热面管6出口相连的 有汇集集箱8，在汇集集箱8的上部并在炉墙4的顶部固定有一个汽包 9，汽包9是圆筒状，横向固定在炉墙5的顶部。汽包9内有汽水分离 装置10。汽水分离装置10与汇集集箱8之间连接有汽水引出管11。 在汽水分离装置10与分配集箱2之间连接有下降管3，下降管3的出 口连接分配集箱2。在汽水分离装置10的汽出口连接有导汽管12，导 汽管12的另一端连接一个过热器15的进汽口 。过热器15固定在锅炉 的烟道内。在汽水分离装置10的水进口连接有给水管13，给水管13 的另一端连接一个省煤器14的出水口。省煤器14固定在锅炉的烟道 内。省煤器14固定在过热器15的上部。过热器15在烟道内并布置 在省煤器14之后的烟气低温(不大于受热面管材料所能承受的温度) 区域。在锅炉的烟道内固定有一个空气预热器16。空气预热器16的空 气出口连接有空气管道18，空气管道18的排气口连接到燃烧设备1的 下部进风口。在空气预热器16的进气口连接有一个鼓风机。
在汽包9上有表面连续排污装置7，表面连续排污装置7由吸污装 置及污水排放装置组成，吸污装置布置在锅筒内水面以下，接近水面 的位置。表面连续排污装置7的排污率达到5%。
给水不除盐的过热蒸汽注汽锅炉的工作原理 参阅图1。受热面包括布置在炉膛5内的蒸发受热面管6、省煤器14、过热器15、空气预热器16依次布置在该封闭的烟气流道内。锅炉 运行时，燃料被添加到燃烧设备1的燃料入口内，并与来由空气管道 18来的热空气在锅炉内进行燃烧，燃烧后产生的高温烟气，依次经过 炉膛5、省煤器14、过热器15、空气预热器16、锅炉烟气出口 17，排 出锅炉。所述高温烟气经炉膛5内布置的蒸发受热面管6、省煤器14、 过热器15、空气预热器16的冷却降温后的温度可降低至200C°以下。 锅炉给水首先给入省煤器14，经省煤器14的加温后经给水管13给 入汽包9。
汽包9通过下降管3与分配集箱2相连；汽包9通过汽水引出管 11与汇集集箱8相连；分配集箱2、汇集集箱8之间布置有与之相连 接的蒸发受热面管6;汽包9、下降管3、分配集箱2、蒸发受热面管6、 汇集集箱8、汽水引出管11组成汽水自然循环回路，蒸发受热面管6 内的来自下降管3的介质水，在炉膛5内高温烟气的加热下产生蒸汽， 靠蒸发受热面管6内含有蒸汽的汽水介质与下降管3内不含有蒸汽的 介质水之间的密度差，推动汽水在该循环系统进行自然循环。
汽包9内由蒸发受热面管6带入的蒸汽经汽水分离装置10，除掉 蒸汽所含大部分水分后经导汽管12导入过热器15进行蒸汽的过热加 热，经过热加热的蒸汽变成过热蒸汽，直接送往注蒸汽的采油井。
来自于用户鼓风机的冷空气进入空气预热器16，经加温后由空气 管道18联通送入燃烧设备1下部与其中的燃料混合后进行燃烧，并产 生高温烟气，进入炉膛5。
汽包9内，布置有表面连续排污装置7，负责排除汽包9内水表面 区域的高含盐水，以降低由汽包9经汽水分离装置10送往导汽管12 的蒸汽所携带的盐量，从而降低过热器15中的盐沉积，排污率采用5% 高于标准推荐的2%。
过热器15在由炉墙4构成的烟气流道内被布置到省煤器14后，此区域的烟气温度经过蒸发受热面管6、省煤器14的冷却后，温度降至
过热器15内金属管子最高允许使用温度(560 580°C)以下，以确保 当该管内积盐时，管壁温度仍在最高允许使用温度以下，保证绝对安 全。
给水不除盐的过热蒸汽注汽锅炉采用了汽水自然循环、采用低要求 的水质(给水不除盐份)、产生过热蒸汽，节约了锅炉给水处理设备 成本和给水处理运行成本，提高了注汽携带的热量，提高了油井采油效率。
权利要求1、一种给水不除盐的过热蒸汽注汽锅炉，主要由燃烧设备(1)、分配集箱(2)、下降管(3)、炉墙(4)、炉膛(5)、蒸发受热面管(6)、汇集集箱(8)、汽包(9)、汽水分离装置(10)、汽水引出管(11)、导汽管(12)、给水管(13)、省煤器(14)、过热器(15)和空气预热器(16)组成，在炉墙(4)内部有炉膛(5)，在炉膛(5)内固定有蒸发受热面管(6)，在炉膛(5)的后侧有烟道，烟道的下部有锅炉出烟口(17)，其特征在于在所述的蒸发受热面管(6)的下部并与蒸发受热面管(6)进水口相连的有分配集箱(2)，在分配集箱(2)的下部固定有燃烧设备(1)，在所述的蒸发受热面管(6)的上部并与蒸发受热面管(6)出口相连的有汇集集箱(8)，在汇集集箱(8)的上部并在炉墙(4)的顶部固定有汽包(9)，汽包(9)内有汽水分离装置(10)，汽水分离装置(10)与汇集集箱(8)之间连接有汽水引出管(11)，在汽水分离装置(10)与分配集箱(2)之间连接有下降管(3)，下降管(3)的出口连接分配集箱(2)，在汽水分离装置(10)的汽出口连接有导汽管(12)，导汽管(12)的另一端连接过热器(15)的进汽口，过热器(15)固定在锅炉的烟道内，在汽水分离装置(10)的水进口连接有给水管(13)，给水管(13)的另一端连接省煤器(14)的出水口，省煤器(14)固定在锅炉的烟道内。
2、 根据权利要求1所述的给水不除盐的过热蒸汽注汽锅炉，其特征是所述的省煤器(14)固定在过热器(15)的上部。
3、 根据权利要求1所述的给水不除盐的过热蒸汽注汽锅炉，其特征是锅炉的烟道内固定有空气预热器(16)，空气预热器(16)的空气出口连接有空气管道(18)，空气管道(18)的排气口连接到燃烧设备(1)下部的进风口。
4、 根据权利要求3所述的给水不除盐的过热蒸汽注汽锅炉，其特征是所述的空气预热器(16)的进气口连接有鼓风机。
5、 根据权利要求3所述的给水不除盐的过热蒸汽注汽锅炉，其特征是所述的空气预热器(16)固定在过热器(15)的下部。
6、 根据权利要求l、 2、 3、 4或5所述的给水不除盐的过热蒸汽注汽锅炉，其特征是所述的蒸发受热面管(6)采用纵向直管。
7、 根据权利要求l、 2、 3、 4或5所述的给水不除盐的过热蒸汽注汽锅炉，其特征是所述的汽包(9)是圆筒状，横向固定在炉墙(4)的顶部。
8、 根据权利要求l、 2、 3、 4或5所述的给水不除盐的过热蒸汽注汽锅炉，其特征是在汽包(9)上有表面连续排污装置(7)，表面连续排污装置(7)由吸污装置及污水排放装置组成，吸污装置布置在锅筒内水面以下。
专利摘要给水不除盐的过热蒸汽注汽锅炉，应用于油田注汽采油。特征是在蒸发受热面管的上部并与蒸发受热面管出口相连的有汇集集箱，在炉墙的顶部固定有汽包。汽包内布置有汽水分离装置，汽水分离装置与汇集集箱之间连接有汽水引出管。在汽水分离装置与分配集箱之间连接有下降管。在汽水分离装置的汽出口连接有导汽管，并连接过热器。在汽水分离装置连接有给水管并连接省煤器。过热器、省煤器和空气预热器固定在锅炉的烟道内。效果是采用汽水自然循环结构、采用低要求水质(给水不除盐份)、产生过热蒸汽为油田注汽用，节约了锅炉给水处理设备成本、给水处理运行成本，提高注汽所携带的热量，从而提高了油井采油效率。
文档编号F22B37/54GK201412821SQ20092010881
公开日2010年2月24日 申请日期2009年6月2日 优先权日2009年6月2日
发明者宏 张, 徐启飞 申请人:北京安纳知能源技术有限公司