专利名称：5t/h及以下模块橇装式油田专用蒸汽发生器的制作方法
5t/h及以下模块橇装式油田专用蒸汽发生器技术领域
本发明是一种石油行业热力开采的专用设备。它是利用所产生的高温高压湿蒸汽注入油井，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。具体是一种5t/h及以下模块橇装式油田专用蒸汽发生器。
背景技术：
蒸汽发生器是油田稠油开采的核心设备，国内生产始于八十年代初期，我公司是国内最早生产该设备的企业。目前国内外生产的橇装式蒸汽发生器其额定蒸发量有7t/h、 9. 2t/h、ll. 2t/h、23t/h，压力有17. 2MPa、18MPa、21MPa，蒸汽温度均为饱和温度，蒸汽干度最高为80%。
随着油田采油工艺的不断改进和深入，部分小油井开采所需蒸汽量小，传统蒸汽发生器排量大，需降低负荷运行，造成资源浪费，而小油井开采所需蒸汽量小5t/h及以下的橇装蒸汽发生器目前仍是空白。发明内容
本发明目的在于为了克服上述小油井开采的资源浪费、采收成本高的问题，提供一种5t/h及以下模块橇装式油田专用蒸汽发生器。它将传统的对流段卧式布置改为立式布置，采用模块橇装承载方式，使锅炉结构更加紧凑合理，也更有利于用户的运输搬迁，并能大大降低原油的采收成本。
本发明目的是通过这样的技术方案实现的一种5t/h及以下模块橇装式油田专用蒸汽发生器，包括辐射段、对流段、烟 、水-水换热器、燃烧器、板房、控制柜及橇座，所述的燃烧器直接连通辐射段、对流段布置在辐射段顶部，对流段连通烟 ，所述的辐射段、 对流段、烟 、水-水换热器燃烧器、板房、控制柜均以模块形式组装在橇座上。
所述的辐射段是圆筒形墙体，内壁衬为硅酸铝耐火纤维，尾端设有方型烟气通道， 所述的辐射段管束为单回路直管蛇形往复排列成圆筒形结构；所述的对流段由翅片管和光管组成的矩形结构，管束由单回路直管蛇形往复排列而成；所述的对流段布置在辐射段的顶部；所述的水-水换热器是采用套管式蛇形往复管形结构布置在辐射段顶部。
所述的燃烧器分别通过燃气管线、燃油管线连通设置安全阀门的燃气入口和燃油入口 ；燃油管线设有油加热器和电加热器。
所述的控制柜为可编程自控化控制器+触摸屏组成控制系统。
所述的辐射段1连通设置阀门的蒸汽出口和放空口，对流段顶部设置烟囱。
所述的燃烧器、控制盘和给水泵设置在橇座上的板房内。
本发明5t/h及以下模块橇装式油田专用蒸汽发生器是立式直流锅炉，辐射段与对流段为单回程直管水平蛇形排布，辐射段燃烧室为圆形，炉膛压力为微正压，对流段为矩形，对流段、水-水换热器安装在辐射段上，取消过渡段，这样既缩小了炉体长度，又方便运输，模块组装，自动化程度高。
图1是本发明结构示意图2是本发明图1俯视示意图3是本发明图1左视示意图4是本发明图1后视示意图5是本发明工作流程示意图6是本发明辐射段管束示意图7是本发明图6左视辐射段管束示意图8是本发明对流段管束示意图9是图8左视示意图。
编号说明
1.辐射段；2.对流段；3.烟囱；4.水-水换热器；5.油加热器；
6.电加热器；7.燃烧器；8.板房；9.控制柜；10.给水泵；
11.水汽管线；12.橇座；13.燃气管线；14、燃油管线。
1101.给水入口 ； 1102.蒸汽出口 ； 1103.放空口 1301.燃气入口 ；
1401.燃油入口。
具体实施方式
实施例
一种5t/h及以下模块橇装式油田专用蒸汽发生器，包括辐射段1、对流段2、烟囱 3、水-水换热器4、，所述的辐射段1、对流段2、烟囱3、水-水换热器4、燃烧器7、板房8、控制柜9、管线等均以模块形式组装在橇座12上，所述的辐射段1是圆筒形墙体，内壁衬为硅酸铝耐火纤维，尾端设有方型烟气通道，所述的辐射段管束101为单回路直管蛇形往复排列成圆筒形结构；所述的对流段2由翅片管和光管组成的矩形结构，管束201由单回路直管蛇形往复排列而成；所述的对流段布置在辐射段的顶部。所述的水-水换热器4是采用套管形式组成的蛇形往复管形结构，布置在辐射段的顶部。
所述的燃烧器7直接依次连通辐射段1、对流段2、烟囱3，燃烧器7连通设置安全阀门的燃气入口 1301和燃油入口 1401。燃油管线设有油加热器5和电加热器6。
所述的控制柜9为可编程的自控化控制器+触摸屏组成控制系统。
所述的辐射段1连通设置阀门的蒸汽出口 1102和放空口 1103，对流段2顶部设置烟囱3。
所述的燃烧器7、控制盘9和给水泵10设置在橇座12上的板房8内。
本锅炉结构部分概括为二大段即辐射段1、对流段2 ；三大系统汽水系统即汽水管线11 ；燃烧系统包括燃烧器7、燃油管线14、燃气管线13 ；自控系统即控制柜9。
所述的辐射段1正常运行时壳体外表面平均温度小于50°C。辐射段管束101为单回路直管蛇形往复排列成圆筒形结构，设计时考虑了受热面的传热以及安全运行，考虑了燃烧器最大火焰调节尺寸，使火焰与管束不产生贴边现象等情况。管子与炉墙间的最佳值的距离，这是根据直接吸收辐射热及反射辐射热来确定的。炉管沿辐射段墙体内壁纵向蛇形排布，形成一套水汽循环。其热效率高、热辐射效果好。
所述的对流段2是由光管加翅片管组成的矩形结构，管束201由单回路直管蛇形往复排列而成。对流段布置在辐射段的顶部，无过渡段，具有结构紧凑、体积小、热效率高、 烟气阻力小等优点。
所述的自控系统是采用PLC (可编程自控化的控制器)+触摸屏组成控制系统。
主要功能特点
(1)蒸汽出口温度报警值动态跟踪、实时计算，无须人工设定；
(2)人机界面直观、友好，维护方便，操作便捷；
(3)系统具有自诊断功能，故障率低；
(4)系统具有丰富的数据管理功能，历史数据可以永久存储；
(5)趋于人性化设计，其性能可靠、安全、稳定；
(6)具有通用数据远传接口，可实现数据网上浏览与存储，符合当今油田数据化管理的需要。
所述的水汽系统
水汽系统是指从给水入口 1101至蒸汽出口 1102之间的水汽通道，是由辐射受热面、对流受热面以及其范围内管道组成的流程系统，如流程图所示，是锅炉的主要受压组件，为了安全高效的运行，它安装了如下器件
1.入口减震器及出口减震器以减少柱塞泵震动；
2.给水泵出口安全阀以防止给水泵超压；
3.给水泵出口单向阀以防倒流；
4.测量孔板及计量系统，使给水从给水泵出口在进入对流段流程之前得到流量控制和计量；
5.水-水换热器及旁通截止阀用于调节水温，使给水在进入对流段之前温度恒定在110-120°C左右，给水温度提高到烟气露点以上，以避免烟气对管壁的低温腐蚀；
6.蒸汽出口安全阀是为了保护设备和人身安全而设置的重要安全件；
7.蒸汽出口单向阀、截止阀以防止注井蒸汽倒流、控制注井蒸汽；
8.流程上设的管座用于安装就地和远传压力、温度仪表及排放空气；
9.蒸汽出口旁通截止阀及管路用于启炉初始时期排放。
所述的燃烧系统由燃烧器7(自带鼓风机)、炉膛、烟气通道等组成。
燃烧器7选用意大利KRBTO12产品，采用蒸汽、空气雾化方式，燃烧方式为油气两用。烟气通道上设有烟温热电偶。
所述的燃油系统包括进油及回油管路、压力调节器、电加热器、燃油-蒸汽加热器、油温调节阀、燃油过滤器、流量控制阀、燃油流量计、电磁阀等。电加热器在启炉初期使用，当运行产生40%干度的蒸汽后，转成蒸汽加热燃油时即停止加热或补偿。电加热器采用防爆产品，由热偶、PLC、油温调节阀组成温控PID调节回路，实现油温控制恒定、使用安全可靠，如流程图所示。
所述的燃气系统由主燃和引燃系统组成。主燃系统包括电动切断阀、放空电磁阀、 燃气流量计、自力式压力调节阀、膨胀管等，在切断供给天然气瞬间，放空电磁阀带电将二只电动切断阀之间存留的气体释放排空；引燃系统包括压力调节阀、电磁阀、点火枪等，主火焰形成之前先点燃引燃火，如流程图所示。
所述的雾化形式包括空气雾化或蒸汽雾化。空气雾化时空气经压缩调压进入油枪将油料雾化；蒸汽雾化时蒸汽经一级压力调节阀减压后再经二级稳压进入油枪将油料雾化，如流程图所示。
所述的取样冷却系统包括取样冷却器、蒸汽过滤器、阀门、管线和一个水槽。用于取样分析蒸汽中水的成分，并计算干度，如流程图所示。
各部件间连接方式
为保证安全稳定运行，锅炉的辐射段1与对流段2之间以及它们与橇座12和板房 8之间采用了焊接的连接方式，这样既能使烟气得到可靠的密封，减少热量损失，并能保证操作人员的人身安全。同时，又避免了设备运行时造成连接处松动。燃烧器7与辐射段的端盖以及烟囱3与对流段2用螺栓连接，这样便于设备的检修和清洗。
本发明为满足用户要求对以下系列产品进行了初步实验。
主要技术参数
1.锅炉型号 YZG5-15-D
2.额定蒸发量5t/h
3.工作压力 15MPa
4.蒸汽温度 342 °C
5.蒸汽干度 80%
6.热效率彡88%
7.燃料油、气
8.控制方式 PLC+触摸屏
实验证明本发明体积小、结构紧凑，重量轻，移动方便，燃料消耗量低，热效率高， 适应性强，既保护了环境又节约了资源。
同时，它具备如下优点
(1)辐射段上部布置对流段，结构紧凑，无需将对流段拆下单独运输；
(2)可以小排量满负荷运行，提高热效率，节能环保；
(3)取消锅炉过渡段，体积小，散热面积减少，提高热效率；
(4)采用先进的控制技术，自动化程度大大提高。权利要求
1.一种5t/h及以下模块橇装式油田专用蒸汽发生器，包括辐射段(1)、对流段O)、 烟囱(3)、水-水换热器G)、燃烧器(7)、板房(8)、控制柜(9)及橇座(12)，其特征在于 所述的燃烧器(7)直接连通辐射段(1)、对流段0)，对流段( 布置在辐射段(1)顶部，对流段( 连通烟囱(3)，所述的辐射段(1)、对流段O)、烟囱(3)、水-水换热器(4)燃烧器 (7)、板房(8)、控制柜(9)均以模块形式组装在橇座(12)上。
2.根据权利要求1所述的5t/h及以下模块橇装式油田专用蒸汽发生器，其特征在于 所述的辐射段(1)是圆筒形墙体，内壁衬为硅酸铝耐火纤维，尾端设有方型烟气通道，所述的辐射段管束(101)为单回路直管蛇形往复排列成圆筒形结构；所述的对流段O)由翅片管和光管组成的矩形结构，管束O02)由单回路直管蛇形往复排列而成；所述的对流段(2) 布置在辐射段(1)的顶部；所述的水-水换热器(4)是采用套管式蛇形往复管形结构，布置在辐射段(1)顶部。
3.根据权利要求1所述的5t/h及以下模块橇装式油田专用蒸汽发生器，其特征在于 所述的燃烧器(7)分别通过燃气管线(13)、燃油管线(14)连通设置安全阀门的燃气入口 (1301)和燃油入口 (1401)；燃油管线(14)设有油加热器(5)和电加热器(6)。
4.根据权利要求1所述的5t/h及以下模块橇装式油田专用蒸汽发生器，其特征在于 所述的控制柜(9)为可编程自控化控制器+触摸屏组成控制系统。
5.根据权利要求1所述的5t/h及以下模块橇装式油田专用蒸汽发生器，其特征在于 所述的辐射段1连通设置阀门的蒸汽出口(110 和放空口(1103)，对流段( 顶部设置烟囱⑶。
6.根据权利要求1所述的5t/h及以下模块橇装式油田专用蒸汽发生器，其特征在于 所述的燃烧器(7)、控制盘(9)和给水泵(10)设置在橇座(12)上的板房⑶内。
全文摘要
一种5t/h及以下模块橇装式油田专用蒸汽发生器，包括辐射段、对流段、烟囱、水-水换热器、燃烧器、板房、控制柜及橇座，其特征在于所述的燃烧器直接连通辐射段、对流段布置在辐射段顶部，对流段连通烟囱，所述的辐射段、对流段、烟囱、水-水换热器燃烧器、板房、控制柜均以模块形式组装在橇座上。它自动化程度大大提高，热效率高。本锅炉采用模块橇装承载方式，结构更加紧凑合理，体积小、重量轻、方便整体运输。同时，也大大降低原油的采收成本。
文档编号F22B31/08GK102537922SQ201210014440
公开日2012年7月4日 申请日期2012年1月17日 优先权日2012年1月17日
发明者孙岩, 孙新利, 张晓明, 李玉峰, 李玉福, 杜庆吉, 樊海轩, 窦成秋, 缪素景, 苏广文, 郭恩广, 韩建荒, 高峰 申请人:中国石油天然气第八建设有限公司