专利名称：小型化注汽锅炉的制作方法
技术领域：
本实用新型有关于一种注汽锅炉，特别有关于一种应用于海上油田石油勘探、油气田开发的小型化注汽锅炉。
背景技术：
油田注汽锅炉是随着稠油热采技术的发展而出现的一种新型的工业锅炉，它不同于一般意义上的热水锅炉或蒸汽锅炉，油田注汽锅炉是将增压后的软化水加热蒸发成饱和湿蒸汽，干度为70%左右，然后将所生产的高温、高压湿蒸汽强制送入地下油层，加热油层中的原油，降低稠油的粘度，从而增加稠油的流动性，这样能够大幅度地提高稠油的采收率。现有陆地上应用的注汽锅炉通常是卧式直流水管锅炉，该注汽锅炉的额定注汽量为22. 5t/h，其主要由辐射段、连接在辐射段尾部的过度段、设置在过度段上方的对流段和位于辐射段侧边的给水预热器组成。其中，辐射段是由钢板卷制而成的卧式圆筒，其直径为4米，长为27米，在辐射段的内壁面上衬以硅酸铝耐火纤维材料制成的炉衬以保护辐射段外壳，靠近炉衬处设有往复排列的盘管，中间形成宽敞的炉膛，辐射段是注汽锅炉的主要受热面，炉膛里的盘管直接受火焰的辐射热、烟气的对流热和炉衬的反射热，然后再把所接收的热量传递给盘管内的循环水，使水变成水蒸汽，进而通入井下稠油油层中；对流段是由光管和鳍片管组成的矩形结构，光管与鳍片管设置有多层，并且相互平行的往复排列在对流段的内部，对流段是注汽锅炉的辅助受热面，它利用辐射段内烟气的余热加热流入光管和鳍片管的锅炉给水，并将该锅炉给水通入辐射段的盘管中；过度段是连接在辐射段与对流段之间起连接受热面作用的一个半圆形烟气转换通道，辐射段的炉膛出口烟温高达 IOOO0C，过度段主要用于降低辐射段的排烟温度；给水预热器采用套管形式进行热交换，它主要用来加热到对流段的给水，以便入口水温提高并超过烟气的露点温度，从而避免烟气中的水蒸汽在对流段管束上凝结而造成管子的低温腐蚀。随着油田开发的不断深入，海上油田的开发已经提到了议事日程，由于海上油田是在平台上作业，受平台面积的限制，海上油田设备要求布置紧凑、安全高效且自动化程度高，现有陆地上应用的注汽锅炉占地面积太大，且锅炉注汽效果不高，其已经不能满足海上油田的作业要求，因此，有必要提供一种新型的注汽锅炉，来克服上述缺陷。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种小型化注汽锅炉，其占地面积小，且热效率高，能够适用于海上油田平台的作业要求。本实用新型的上述目的可采用下列技术方案来实现本实用新型提供一种小型化注汽锅炉，所述小型化注汽锅炉包括辐射段，其内设有往复排列的盘管，所述辐射段的头部设有燃烧器；对流段，其设置在所述辐射段的尾部上方，所述对流段内设有多层相互平行的往复排列的管束；水-水热交换器，其位于所述辐射段的一侧下方，所述水-水热交换器由内管和套设在所述内管外的外管组成，所述外管的出水端与所述管束的进水端相连，所述内管连接在所述盘管的进水端与所述管束的出水端之间。在优选的实施方式中，所述管束由光管和与所述光管相连的翅片管组成，所述翅片管通过所述内管与所述盘管相连，所述光管连接所述外管。在优选的实施方式中，所述光管设置在所述翅片管的下方。在优选的实施方式中，在所述对流段上安装有蒸汽吹灰器。在优选的实施方式中，所述辐射段呈卧式圆筒形，其直径为4. 2米，长为18米。在优选的实施方式中，所述对流段呈上窄下宽的梯形结构，其底边宽度为2. 5米， 高为3. 9米，长为3. 6米。在优选的实施方式中，所述对流段的上方连接有烟囱。本实用新型的小型化注汽锅炉的特点及优点是一、本实用新型的小型化注汽锅炉，对流段直接设置在辐射段的尾部上方，大大减小了注汽锅炉的占地面积，并且辐射段炉膛内的烟气会直接作用至对流段的管束上，提高了对流段管束中锅炉给水的热交换率，节省了注汽锅炉的燃料，提高了注汽锅炉的热效率。 另外，将水-水热交换器放置在该小型化注汽锅炉的辐射段一侧下方，进一步减小了注汽锅炉的占地面积，使其适用于海上油田的作业要求。二、本实用新型的小型化注汽锅炉，对流段是由光管和翅片管组成的梯形结构，位于烟气入口处的光管作为温度缓冲管以降低烟温，翅片管有效的减少了对流段管束的长度，使对流段整体体积有所缩小，并且对流段设计为梯形结构，其烟气通道的面积从下往上逐渐减小，烟气流速逐渐增强，烟气传热效果较好。三、本实用新型的小型化注汽锅炉，在对流段的侧壁上安装蒸汽吹灰器，可以延长注汽锅炉的人工吹灰周期，提高注汽锅炉的热效率，降低工人的劳动强度。
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本实用新型的小型化注汽锅炉的主视图。图2为图1的A-A向剖视图。图3为本实用新型的小型化注汽锅炉的侧视图。图4为本实用新型的小型化注汽锅炉的对流段的剖面示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。如图1所示，本实用新型提供一种小型化注汽锅炉，其包括辐射段1、对流段2和水-水热交换器3。其中，辐射段1内设有往复排列的盘管11，所述辐射段1的头部12设有燃烧器4 ；对流段2设置在所述辐射段1的尾部13上方，所述对流段2内设有多层相互平行的往复排列的管束21 ；水-水热交换器3位于所述辐射段1的一侧下方，所述水-水热交换器3由内管31和套设在所述内管31外的外管32组成，所述外管32的出水端321与所述管束21的进水端211相连，所述内管31连接在所述盘管11的进水端111与所述管束 21的出水端212之间。具体是，请配合参考图2和图3，辐射段1是由钢板卷制而成的卧式圆筒，在辐射段 1的内侧壁上衬以硅酸铝耐火纤维材料制成的炉衬14，用以保护辐射段1的外壳；靠近炉衬 14处设有往复排列的盘管11，中间形成炉膛15。连接在辐射段1头部12的燃烧器4用于向辐射段1炉膛15内喷射火焰，炉膛15里的盘管11直接受火焰的辐射热、烟气的对流热和炉衬14的反射热，然后再把所接收的热量传递给盘管11内的循环水，使水蒸发形成水蒸气，进而从盘管11的蒸汽出口处112排入井下稠油油层中。请配合参考图4，对流段2的内侧壁上也衬以硅酸铝耐火纤维材料制成的绝热层 22，管束21设置有多层且往复排列在对流段2的内部，用以接收外部水泵传输的锅炉给水， 并将该锅炉给水输送至辐射段1的盘管11中。当燃烧器4向辐射段1的炉膛15内喷射火焰时，燃料燃烧后的高温烟气会直接顺着辐射段1的炉膛15流入对流段2内，此时烟气会与对流段2管束21中的锅炉给水进行热量交换，管束21中的锅炉给水温度升高，烟气的温度随之降低。本实用新型充分利用烟气的余热加热流入盘管11中的锅炉给水，使盘管11 中的循环水蒸发为水蒸汽所需的热量有所降低，这样可以大大减小燃烧器4的燃料用量， 提高注汽锅炉的热效率。另外，对流段2直接设置在辐射段1的尾部13上方，在长度方向上大大减小了注汽锅炉的占地面积，使本实用新型的小型化注汽锅炉可适于在海上油田小空间的平台上进行作业。水-水热交换器3大体呈U形，其设置在辐射段1与地面相对的圆筒外壳的下方， 并不会超过辐射段1直径所在的最宽位置，在宽度方向上减少了注汽锅炉的占地面积。本实用新型的水-水热交换器3采用外管32套设于内管31的套管形式进行热交换，当外部高压水泵将锅炉给水泵入对流段2的管束21之前先要经过水-水热交换器3的外管32，而水-水热交换器3的内管31接收管束21出水端212的经炉膛15烟气热量交换后的温度较高的锅炉给水，此时，内管31与外管32之间温差较大，固产生热交换，热量交换的结果使内管31中的水温度降低，而外管32中的水温度升高。因此，该水-水热交换器3实际上是对流入对流段2的锅炉给水进行了加热，以使对流段2管束21的入口水温提高并超过烟气的露点温度，从而避免炉膛15中烟气与对流段2的管束21进行热量交换，烟气中的水蒸汽在对流段2的管束21上凝结而造成管束21的低温腐蚀。本实用新型的小型化注汽锅炉，将对流段2直接设置在辐射段1的尾部13上方， 并充分利用辐射段1炉膛15内的烟气余热加热流入辐射段1盘管11中的循环水，其占地面积更小，锅炉的热效果更高。根据本实用新型的一个实施方式，所述管束21由光管213和与所述光管213相连的翅片管214组成，所述翅片管214通过所述内管31与所述盘管11相连，所述光管213连接所述外管32。具体是，所述光管213设置在所述翅片管214的下方，在本实用新型中，对流段2内设有三到四层往复排列且相互串联在一起的光管213，光管213用于降低炉膛15 内排出的烟气温度，起到温度缓冲的作用；连接在光管213上方的多层往复排列且串联在一起的翅片管214用以进一步吸收烟气的余热，翅片管214上的翅片相应增加了热量交换的面积，使其具有很好的热交换能力，并且采用翅片管214进行热量交换可以相应减小对流段2管束21的长度，使对流段2的整体体积有所缩小。当然，为使对流段2内的管束21 与烟气进行更多的热量交换，可在对流段2的高度方向上再增加几层翅片管214，不仅不会使注汽锅炉的占地面积增加，而且还可提高注汽锅炉的热效率。根据本实用新型的一个实施方式，在所述对流段2上安装有蒸汽吹灰器5。具体是，在本实用新型中，对流段2的侧壁上安装有四个蒸汽吹灰器5，蒸汽吹灰器5用于将对流段2内翅片管214上的积灰清除，可以延长注汽锅炉的人工吹灰周期，提高注汽锅炉的热效率，降低工人的劳动强度。在本实用新型中，所述辐射段1呈卧式圆筒形，其直径d为4. 2米，长a为18米。 所述对流段2呈上窄下宽的梯形结构，其底边宽度b为2. 5米，高h为3. 9米，长a’为3. 6 米。本实用新型采用上述结构尺寸的小型化注汽锅炉，其占地面积比原有陆地上用的注汽锅炉的占地面积缩小了三分之一以上，特别适用于海上油田的小空间作业平台。另外，对流段2采用梯形结构，其烟气通道23的面积由下往上逐渐减小，烟气流速逐渐增强，烟气传热效果更好。根据本实用新型的一个实施方式，所述对流段2的上方连接有烟囱6，以利排烟。 另外，本实用新型的小型化注汽锅炉，还在辐射段1头部12的上方搭建有全封闭的操作室 7，以便将该小型化注汽锅炉的辅助设备，例如，监视仪器仪表、操作控制设备等，集中在该操作室7内，不但方便维修，而且也可减少海上特殊情况对设备仪表的腐蚀损坏等。以上所述仅为本实用新型的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本实用新型实施例进行各种改动或变型而不脱离本实用新型的精神和范围。
权利要求1.一种小型化注汽锅炉，其特征在于，所述小型化注汽锅炉包括辐射段，其内设有往复排列的盘管，所述辐射段的头部设有燃烧器；对流段，其设置在所述辐射段的尾部上方，所述对流段内设有多层相互平行的往复排列的管束；水-水热交换器，其位于所述辐射段的一侧下方，所述水-水热交换器由内管和套设在所述内管外的外管组成，所述外管的出水端与所述管束的进水端相连，所述内管连接在所述盘管的进水端与所述管束的出水端之间。
2.如权利要求1所述的小型化注汽锅炉，其特征在于，所述管束由光管和与所述光管相连的翅片管组成，所述翅片管通过所述内管与所述盘管相连，所述光管连接所述外管。
3.如权利要求2所述的小型化注汽锅炉，其特征在于，所述光管设置在所述翅片管的下方。
4.如权利要求1所述的小型化注汽锅炉，其特征在于，在所述对流段上安装有蒸汽吹灰器。
5.如权利要求1所述的小型化注汽锅炉，其特征在于，所述辐射段呈卧式圆筒形，其直径为4. 2米，长为18米。
6.如权利要求1所述的小型化注汽锅炉，其特征在于，所述对流段呈上窄下宽的梯形结构，其底边宽度为2. 5米，高为3. 9米，长为3. 6米。
7.如权利要求1所述的小型化注汽锅炉，其特征在于，所述对流段的上方连接有烟囱。
专利摘要本实用新型公开了一种小型化注汽锅炉，其包括辐射段，其内设有往复排列的盘管，所述辐射段的头部设有燃烧器；对流段，其设置在所述辐射段的尾部上方，所述对流段内设有多层相互平行的往复排列的管束；水-水热交换器，其位于所述辐射段的一侧下方，所述水-水热交换器由内管和套设在所述内管外的外管组成，所述外管的出水端与所述管束的进水端相连，所述内管连接在所述盘管的进水端与所述管束的出水端之间。本实用新型的小型化注汽锅炉，占地面积小，且热效率高，能够适用于海上油田平台的作业要求。
文档编号F28F1/24GK202253562SQ20112035984
公开日2012年5月30日 申请日期2011年9月23日 优先权日2011年9月23日
发明者冯久鸿, 李娟娟, 李琦, 毕研斌, 王占胜, 赵雅丽, 郑志, 陈莹 申请人:中国石油天然气股份有限公司