专利名称：燃煤过热蒸汽发生器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于油田注汽热采技术领域，涉及一种用于生产油井注汽用过热蒸汽的锅炉。
背景技术：
稠油井特别是超稠油井目前已经开始大规模的开发，由于其井下油液非常粘稠， 开采时必须将井下稠油加热使其稀释后才能开采。目前，稠油井及超稠油井常用的井下加 热技术是采用注入热蒸汽的方法，特别对于超稠油井，生产工艺要求注入的热蒸汽的干度 要达到100%，但我国现有的注汽锅炉基本为燃油锅炉，燃油锅炉所生产的蒸汽为饱和水蒸 汽，饱和水蒸汽的干度仅有70 % 80 %，其热焓较低，井下驱油效果较差。而且，燃油锅炉 需要消耗大量的石油，以一台锅炉为例，每天就需要燃烧20 30吨石油，全国各个油田如 辽河、胜利、新疆、河南等每年就要烧掉500余万吨石油，特别，近年来全球的石油资源日益 枯竭，使得石油价格迅速大幅度的上涨，造成油田采油成本上升。2007年1月3号公开的申请号申请号为200610047361. 7的中国发明专利说明书
公开了一种稠油开采燃煤注汽锅炉，该燃煤注汽锅炉是为了降低注汽成本、节约宝贵的油、 汽资源而开发的，和燃油注汽锅炉不同的是，把燃料由油、汽改为燃煤，降低了注汽成本。但 是该燃煤注汽锅炉生产出来的蒸汽干度仅达到80%，而且其生产出来的蒸汽具有热焓较 低、驱油效果差、单井蒸汽计量无法解决等缺点，无法在超稠油井中使用。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种热焓较高的燃煤过热蒸汽发生器，以提高蒸汽在 超稠油井中的驱油效果。本实用新型的技术方案是一种燃煤过热蒸汽发生器，包括支架，支架上设有由水 冷壁围成的炉膛，水冷壁连接有锅筒，锅筒中设有汽水分离器，炉膛上连接有烟道，所述的 烟道包括连通的水平烟道段和竖直烟道段，竖直烟道段中设有空气预热器及省煤器，所述 的水平烟道段中设置有一单级过热器，该单级过热器通过管道连接在所述的汽水分离器的 出汽口上，在该单级过热器的出口连接有喷水减温器。所述空气预热器及省煤器均分为上下两级，空气预热器及省煤器交替布置。所述水冷壁为膜式水冷壁，在该膜式水冷壁四周设有上、下两组煤粉燃烧器，各组 煤粉燃烧器为4个，各组煤粉燃烧器切圆燃烧。在所述膜式水冷壁四周还设有4个燃油或燃气辅助燃烧器，各燃油或燃气辅助燃 烧器切圆燃烧。所述支架包括4根型钢柱，各型钢柱间设有两层以上的连接横梁，型钢柱顶端设 有顶板，所述锅筒、水冷壁、过热器、水平烟道均悬吊在顶板上，所述喷水减温器固定在顶板 的顶面；在支架一侧还设有由4根钢柱横梁、斜拉条组成的独立钢架，用于空气预热器和省 煤器的支撑。[0010]本实用新型采用上述技术方案，其通过锅筒将现有的湿饱和蒸汽进行汽水分离后使得蒸汽的干度大幅增加，同时通过炉膛烟道中设置的单级过热器对高干度的蒸汽进行进 一步的再加热，使蒸汽的热焓进一步增加，提高了蒸汽在超稠油井中的驱油效果；过热器 后部连接喷水减温器使得过热蒸汽的温度控制非常方便，自动化程度高，热容量小，运行安 全；增设的燃油或燃气的辅助燃烧器可以实现原煤或煤、油、气的混烧，锅炉的应用范围更 广泛。
图1为本实用新型的结构示意图；图2为本实用新型的流程框图。
具体实施方式
如图1、图2所示，本实用新型的燃煤过热蒸汽发生器为单锅筒自然循环高压煤粉 锅炉，整个过热蒸汽发生器采用Π型布置，前吊后支，全钢构架，其包括支架7，该支架7由4 根型钢柱及固定在各型钢柱间的两层以上的连接横梁组成，连接横梁与型钢柱间还连接有 斜拉杆以加强支架的整体抗震性能。在各型钢柱顶端连接有一顶板，顶板上悬吊有锅筒1、 由膜式水冷壁6围成的炉膛、过热器14以及与炉膛上部连通的烟道。锅筒1中设有旋风汽 水分离器2 ；水冷壁的上下两端分别设有水冷壁上集箱4和水冷壁下集箱8 ；过热器14的 上、下两端分别设有过热器进口集箱和过热器出口集箱；顶板的上端面还安装有集汽集箱 9、喷水减温器10及主蒸汽管道11 ；烟道的前段为水平烟道段，烟道的尾部为竖直向下的竖 直烟道段，过热器14为一单级过热器，该单级过热器14设置在水平烟道段中。在支架7的 一侧还设有由4根钢柱横梁、斜拉条组成的独立钢架，该独立钢架上交替设有上、下两级空 气预热器16、18和上、下两级省煤器15、17，空气预热器16、18及省煤器15、17均设置于烟 道尾部的竖直烟道段中。下省煤器17的进口上连接有给水调节阀组，上省煤器15的出口 和锅筒1的进水口连接，锅筒1的出水口连接有下降管5，下降管5的末端连接在水冷壁下 集箱8的进水口上，水冷壁下集箱8的出水口和水冷壁6的进水口连接，水冷壁6的出水口 和水冷壁上集箱4连接，水冷壁上集箱4的出口和锅筒1内设置的旋风汽水分离器2进口 连接，旋风汽水分离器2的出口和过热器14的进口集箱连通，过热器14的进口集箱的出口 和过热器14的进汽口连通，过热器14的出汽口和过热器出口集箱的进汽口连通，过热器出 口集箱的出汽口和集汽集箱9及喷水减温器10的进口连通，集汽集箱9、喷水减温器10出 口和主蒸汽管道11连通，喷水调节阀组的进口和给水泵出口连通，其出口和喷水减温器10 的进水口连通。本实施例中，膜式水冷壁6由钢管加焊扁钢组成，整个水冷壁6共分12个回路，共 4片，每片3个三个回路4片水冷壁组成吊筐式结构，通过吊挂装置悬吊在顶板上，各水冷 壁连接部分均采用良好的金属密封，转向室与上省煤器15之间为锅炉前支后吊的分界点， 留有膨胀间隙，采用耐高温的非金属膨胀节，加强密封效果，在膜式水冷壁四周设有上、下 两组煤粉燃烧器，各组煤粉燃烧器为4个，同时水冷壁四周还设有4个燃油或燃气辅助燃烧 器，各组煤粉燃烧器切圆燃烧。锅炉的给煤量用叶轮给粉机进行自动或手动调节，燃油、燃 气量通过电动调节阀自动或手动调节，锅炉的负荷通过增减给煤量或调整使用燃烧器的个数来进行调整。下降管5进口和锅筒1下部相连，下降管5入口为防止产生漩涡装有格栅3和十字板。省煤器15、17的管子错列布置，每组省煤器的管子都设防磨瓦，所有的蛇形管弯头的内侧和外侧都设防磨瓦，有效的防止了飞灰对管子的磨损。空气预热器16、18中的上 级空气预热器16为一回程结构，下级空气预热器18为三回程结构，预热器为管式，立式布置。过热蒸汽发生器锅筒内布置了旋风分离器作为一次分离元件，锅筒上部装有给水 清洗装置，降低蒸汽中的SI02，锅筒顶部布置了均汽板，通过这些分离元件保证获得良好的 蒸汽品质，保证过热器的安全。由于油井驱油不需要温度过高的蒸汽，因而本实用新型的蒸汽发生器中将过热器 14布置在水平烟道上，且只布置了一组，喷水减温器10安装在集汽集箱9的后面。空气预热器分上下两级，上级一回程，下级三回程，预热器为管式，立式布置。给水调节阀分为两路，一路供正常时使用，另一路为旁路，供低负荷时使用。其工艺流程为原水通过管道先进入原水罐中，原水中的大颗粒泥沙在原水罐中 进行初步的沉淀分离，分离后的原水用水泵加压后通过由多介质过滤罐、超滤装置、反渗透 装置、电除盐装置组成的除盐装置进入除盐水罐，除盐水罐内的除盐水通过除盐水泵加压 后进入热力除氧器进行热力除氧，除氧水通过锅炉给水泵加压后分两路，一路进入喷水减 温器对过热蒸汽进行调控，一路经调节阀组进入省煤器预加热，经锅筒、下降管进入水冷壁 加热，加热生成的汽水混合物经锅筒内的汽水分离器分离，分离后的蒸汽经过热器进口集 箱、过热器、过热器出口集箱进一步加热形成过热蒸汽，过热蒸汽经集汽集箱、喷水减温器 对温度进行自动调控生成所需要的过热蒸汽，最后过热蒸汽经蒸汽管道输出。过热蒸汽发 生器出口的蒸汽为具有一定过热度的过热蒸汽，过热蒸汽的温度可以通过调整喷水减温器 的除盐水喷入量进行自动调整，蒸汽的温度根据现有注汽管线的材质、壁厚、注汽压力情况 确定。本实用新型采用资源丰富价格便宜的原煤代替资源贫乏且价格高的原油，降低了 注汽成本，以过热蒸汽代替饱和湿蒸汽，提高了蒸汽的驱油效果，增加了原油产量和采收 率，使稠油资源得到更充分的开发利用，本实用新型采用煤粉燃烧并设置油、气辅助燃烧 器，蒸汽发生器的热效率高达91 %，节约能源。
权利要求一种燃煤过热蒸汽发生器，包括支架，其特征在于，所述支架上设有由水冷壁围成的炉膛，水冷壁连接有锅筒，锅筒中设有汽水分离器，炉膛上连接有烟道，所述的烟道包括连通的水平烟道段和竖直烟道段，竖直烟道段中设有空气预热器及省煤器，所述的水平烟道段中设置有一单级过热器，该单级过热器通过管道连接在所述的汽水分离器的出汽口上，在该单级过热器的出口连接有喷水减温器。
2.根据权利要求1所述的燃煤过热蒸汽发生器，其特征在于，所述空气预热器及省煤 器均分为上下两级，空气预热器及省煤器交替布置。
3.根据权利要求1所述的燃煤过热蒸汽发生器，其特征在于，所述水冷壁为膜式水冷 壁，在该膜式水冷壁四周设有上、下两组煤粉燃烧器，各组煤粉燃烧器为4个，各组煤粉燃 烧器切圆燃烧。
4.根据权利要求3所述的燃煤过热蒸汽发生器，其特征在于，在所述膜式水冷壁四周 还设有4个燃油或燃气辅助燃烧器，各燃油或燃气辅助燃烧器切圆燃烧。
5.根据权利要求1所述的燃煤过热蒸汽发生器，其特征在于，所述支架包括4根型钢 柱，各型钢柱间设有两层以上的连接横梁，型钢柱顶端设有顶板，所述锅筒、水冷壁、过热 器、水平烟道均悬吊在顶板上，所述喷水减温器固定在顶板的顶面；在支架一侧还设有由4 根钢柱横梁、斜拉条组成的独立钢架，用于空气预热器和省煤器的支撑。
专利摘要本实用新型公开了一种燃煤过热蒸汽发生器，在其支架上设有由水冷壁围成的炉膛，水冷壁连接有锅筒，锅筒中设有汽水分离器，炉膛上连接有烟道，烟道包括连通的水平烟道段和竖直烟道段，竖直烟道段中设有空气预热器及省煤器，水平烟道段中设置有一单级过热器，该单级过热器通过管道连接在所述的汽水分离器的出汽口上，在该单级过热器的出口连接有喷水减温器。本实用新型通过炉膛烟道中设置的单级过热器将现有的湿饱和蒸汽进行过热加热，使蒸汽的热焓进一步增加，提高了蒸汽在超稠油井中的驱油效果；过热器后部连接喷水减温器使得过热蒸汽的温度控制非常方便，增设的燃油或燃气的辅助燃烧器可以实现原煤或煤、油、气的混烧，锅炉的应用范围更广泛。
文档编号F22B21/02GK201599783SQ20102004108
公开日2010年10月6日 申请日期2010年1月8日 优先权日2010年1月8日
发明者吕燕芳, 张建国, 方云, 李仁多, 李涛 申请人:中国石油化工集团公司;中国石化集团河南石油勘探局勘察设计研究院