本發(fā)明涉及一種石油行業(yè)熱力開采地下稠油的蒸汽發(fā)生器，特別涉及一種爐膛分體式大噸位固定式過熱蒸汽發(fā)生器。

背景技術(shù)：

根據(jù)最新研究成果顯示，稠油后期的高輪次開采主要是依靠蒸汽汽化潛熱加溫原油，所以蒸汽中的水不僅對生產(chǎn)毫無幫助，反而會增加占據(jù)地層孔隙體積，使采出液含水率上升。為了大幅度提高稠油的采收率，要求注入蒸汽干度越高越好，井底蒸汽干度達100%或過熱為最佳。

之前，受到研發(fā)技術(shù)、加工制造、運輸條件等客觀因素的制約，國內(nèi)外尚無50噸以上的大噸位過熱蒸汽發(fā)生器，導(dǎo)致許多油井需要幾臺小噸位的蒸汽發(fā)生器同時注汽，來滿足對注汽量的需求。這樣既造成了用戶成本的提高，也造成了現(xiàn)場施工、操作的不便。本發(fā)明采用分體式、模塊化的設(shè)計理念，減小了各模塊的單體體積，在滿足運輸要求的同時，也實現(xiàn)了油田現(xiàn)場的快速組裝，實現(xiàn)了固定式大噸位過熱蒸汽發(fā)生器的制造使用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種爐膛分體式大噸位固定式過熱蒸汽發(fā)生器，以解決單口井蒸汽需求量大，且為過熱蒸汽的問題。

本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案：

一種爐膛分體式大噸位固定式過熱蒸汽發(fā)生器，該蒸汽發(fā)生器包括煙氣系統(tǒng)、水路系統(tǒng)，其特征在于：所述的煙氣系統(tǒng)包括：燃燒器(2)、輻射爐膛(3)、過渡段(6)、過熱器（5）、省煤器（4）、預(yù)熱器（7）、煙囪(11)沿?zé)釤煔膺\動方向依次連通；所述燃燒器（2）位于所述輻射爐膛（3）的前端，所述過渡段（6）位于所述輻射爐膛（3）后端，所述過熱器（5）位于過渡段（6）上方，所述省煤器（4）位于過熱器（5）上方，所述預(yù)熱器（7）位于過熱器（5）上方，所述球形汽水分離器（9）位于過渡段（6）后方，輻射爐膛（3）內(nèi)設(shè)置輻射爐膛管束（301），過熱器（5）內(nèi)設(shè)置過熱器管束（501），省煤器（4）內(nèi)設(shè)置省煤器管束（401），預(yù)熱器（7）內(nèi)設(shè)置預(yù)熱器管束（701）；所述的水路系統(tǒng)包括：凈化水入口（801）和蒸汽出口（802）、管線（8），凈化水經(jīng)凈化水入口（801）進入預(yù)熱器管束（701），再通過給水泵加壓，依次通過管線（8）、省煤器管束（401）、輻射爐膛管束（301）、球形汽水分離器（9）、過熱器管束（501）至蒸汽出口（802），逐步被加熱汽化，輸出過熱蒸汽。

進一步地，所述燃燒器（2）為雙機頭燃燒器，包括燃燒頭A（2-1）及燃燒頭B（2-2），所述燃燒頭A（2-1）及所述燃燒頭B（2-2）分別布置在上下輻射段的端蓋上，并共用一個風(fēng)道（10）。所述燃燒器平臺（12）位于燃燒器（2）的前方，用于燃燒器的安裝、操作與維護。

進一步地，所述蒸汽發(fā)生器還包括天然氣進口（803）、進油口（807）、回油口（808）、電加熱器（13）、油加熱器（14），天然氣進口（803）和進油口（807）連通所述燃燒器（2），電加熱器（13）位于油加熱器（14）上方并通過法蘭連接，整體位于所述輻射爐膛（3）的一側(cè)，回油口（808）安裝在所述燃燒器（2）底端。

進一步地，所述輻射爐膛（3）為臥式直流結(jié)構(gòu)，截面為橢圓形，所述輻射爐膛（3）由上輻射爐膛（3-1）和下輻射爐膛（3-2）兩部分構(gòu)成并通過法蘭連接，外殼體為鋼制橢圓形，內(nèi)壁襯有硅酸鋁耐火纖維，后端連接過渡段（6）。

進一步地，所述輻射爐膛管束（301）為單回路直管沿爐膛墻體內(nèi)壁縱向蛇形排布；輻射爐膛（3）出口連通球形汽水分離器（9）。

進一步地，所述過熱器（5）的過熱器管束（501）是由兩根光管水平往復(fù)組成的矩形結(jié)構(gòu)，位于高溫?zé)煔鈪^(qū)域。

進一步地，所述省煤器（4）的省煤器管束（401）采用的是光管集箱式多回路矩形結(jié)構(gòu)，位于煙氣低溫區(qū)域。

進一步地，所述預(yù)熱器（7）的預(yù)熱器管束（701）采用的是釘頭管，往復(fù)均布矩形結(jié)構(gòu)，位于煙氣低溫區(qū)域。

進一步地，所述過渡段（6）與球形汽水分離器（9）橇塊一體化，兩者中間過道可以開啟爐門，觀察火焰工況，所述球形汽水分離器（9）與輻射爐膛管束出口（31）及過熱器管束入口(51)連接，流程短阻力小。

進一步地，所述蒸汽發(fā)生器還包括控制柜（1），位于輻射爐膛(3)前的橇座上。便于操作和觀察?？刂乒瘢?）設(shè)計合理、配套完善，內(nèi)裝設(shè)配電保護、控制元器件及聲光報警等。過程壓力、溫度、流量及各項檢測等，包括所有外圍就地傳輸系統(tǒng)都進入控制柜（1）。

本發(fā)明有以下優(yōu)點和積極效果：

1. 飽和濕蒸汽經(jīng)過分離將干蒸汽再過熱，避開受熱區(qū)析鹽，用軟化水生產(chǎn)過熱蒸汽，降低了生產(chǎn)運行成本；

2. 高過熱度的干蒸汽再與分離出的含鹽水通過汽水混合器混合后，仍得到高焓值的過熱蒸汽，極大地提高了熱能利用率；

3. 過熱狀態(tài)時零排污，節(jié)能環(huán)保；

4. 先進的自控技術(shù)使設(shè)備流量與出口溫度保持恒定，智能化水平高。

5. 本發(fā)明采用分體式、模塊化的設(shè)計理念，減小了各模塊的單體體積，在滿足運輸要求的同時，也實現(xiàn)了油田現(xiàn)場的快速組裝，實現(xiàn)了固定式大噸位過熱蒸汽發(fā)生器的制造使用。

6. 本發(fā)明取消了傳統(tǒng)的水-水換熱器，通過煙氣尾部預(yù)熱器（7）為鍋爐給水預(yù)熱，降低了排煙溫度，從而提高了蒸汽發(fā)生器的熱效率。這是預(yù)熱器（7）在過熱蒸汽發(fā)生器中的首次應(yīng)用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明圖1右視示意圖；

圖3是本發(fā)明圖1俯視示意圖；

圖4是本發(fā)明圖1后視示意圖；

圖5是本發(fā)明工作流程示意圖；

圖6是本發(fā)明輻射爐膛管束示意圖；

圖7是圖6輻射爐膛管束左視示意圖；

圖8是本發(fā)明過熱器管束示意圖；

圖9是圖8過熱器管束左視示意圖；

圖10是本發(fā)明省煤器管束示意圖；

圖11是圖10省煤器管束左視示意圖；

圖12是本發(fā)明預(yù)熱器管束示意圖。

圖13是圖12預(yù)熱器管束左視示意圖。

圖中附圖標號如下：控制柜-1、燃燒器-2、輻射爐膛-3、省煤器-4、過熱器-5、過渡段-6、預(yù)熱器-7、管線-8、球形汽水分離器-9、風(fēng)道-10、煙囪-11、燃燒器平臺-12、電加熱器-13、油加熱器-14、操作平臺-15、過熱器管束-501、省煤器管束-401、輻射爐膛管束-301、凈化水入口-801、蒸汽出口-802、天然氣進口-803、取樣冷卻水出口-804、取樣冷卻水入口-805、放空口-806、進油口-807、回油口-808、燃燒器A- 2-1、燃燒器B- 2-2、上輻射爐膛- 3-1、下輻射爐膛- 3-2。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式做進一步說明。

以下實施例僅是為清楚說明本發(fā)明所作的舉例，而并非對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在下述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其他不同形式的變化或變動，而這些屬于本發(fā)明精神所引出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之中。

參照圖1-5，一種爐膛分體式大噸位固定式過熱蒸汽發(fā)生器，該蒸汽發(fā)生器包括煙氣系統(tǒng)、水路系統(tǒng)；所述的煙氣系統(tǒng)包括：燃燒器2、輻射爐膛3、過渡段6、過熱器5、省煤器4、預(yù)熱器7、煙囪11沿?zé)釤煔膺\動方向依次連通，所述燃燒器2位于所述輻射爐膛3的前端，所述過渡段6位于所述輻射爐膛3后端，所述過熱器5位于過渡段6上方，所述省煤器4位于過熱器5上方，所述預(yù)熱器7位于過熱器5上方，所述球形汽水分離器9位于過渡段6后方，輻射爐膛3內(nèi)設(shè)置輻射爐膛管束301，過熱器5內(nèi)設(shè)置過熱器管束501，省煤器4內(nèi)設(shè)置省煤器管束401，預(yù)熱器7內(nèi)設(shè)置預(yù)熱器管束701；所述的水路系統(tǒng)包括：凈化水入口801和蒸汽出口802、管線8，凈化水經(jīng)凈化水入口801進入預(yù)熱器管束701，再通過給水泵加壓，依次通過管線8、省煤器管束401、輻射爐膛管束301、球形汽水分離器9、過熱器管束501至蒸汽出口802，逐步被加熱汽化，輸出過熱蒸汽。

所述燃燒器2為雙機頭燃燒器，包括燃燒頭A 2-1及燃燒頭B 2-2，所述燃燒頭A 2-1及所述燃燒頭B 2-2分別布置在上下輻射段的前端蓋上，并共用一個風(fēng)道10。所述燃燒器平臺12位于燃燒器2的前方，用于燃燒器的安裝、操作與維護。

所述蒸汽發(fā)生器還包括天然氣進口803、進油口807、回油口808、電加熱器13、油加熱器14，天然氣進口803和進油口807連通所述燃燒器2，電加熱器13位于油加熱器14上方并通過法蘭連接，整體位于所述輻射爐膛3的一側(cè)，回油口808安裝在所述燃燒器2底端。

所述輻射爐膛3為臥式直流結(jié)構(gòu)，截面為橢圓形，由上輻射爐膛3-1和下輻射爐膛3-2兩部分構(gòu)成并通過法蘭連接，外殼體為鋼制橢圓形，內(nèi)壁襯有硅酸鋁耐火纖維，后端連接過渡段6。

所述過渡段6與球形汽水分離器9橇塊一體化，兩者中間過道可以開啟爐門，觀察火焰工況。

所述球形汽水分離器9與輻射爐膛管束出口31及過熱器管束入口51連接，流程短阻力小。所述取樣冷卻水出口804、取樣冷卻水入口805位于球形汽水分離器9的后方，用于對球形汽水分離器9的高溫取樣蒸汽進行冷卻，以便于進行取樣分析工作。

所述操作平臺15位于省煤器4、預(yù)熱器7的一側(cè)，用于相關(guān)人員對省煤器4、預(yù)熱器7及其部件進行安裝、檢修與維護。

參照圖6-7，所述輻射爐膛管束301為單回路直管沿爐膛墻體內(nèi)壁縱向蛇形排布；輻射爐膛3出口連通球形汽水分離器9。

參照圖8-9，所述過熱器5的過熱器管束501是由兩根光管水平往復(fù)組成的矩形結(jié)構(gòu)，位于高溫?zé)煔鈪^(qū)域。

參照圖10-11，所述省煤器4的省煤器管束401采用的是光管集箱式多回路矩形結(jié)構(gòu)，位于煙氣低溫區(qū)域。

參照圖12-13，所述預(yù)熱器7的預(yù)熱器管束701采用的是釘頭管，往復(fù)均布矩形結(jié)構(gòu)，位于煙氣低溫區(qū)域。

所述蒸汽發(fā)生器還包括控制柜1，位于輻射爐膛3前的橇座上，便于操作和觀察?？刂乒?設(shè)計合理、配套完善，內(nèi)裝設(shè)配電保護、控制元器件及聲光報警等。過程壓力、溫度、流量及各項檢測等，包括所有外圍就地傳輸系統(tǒng)都進入控制柜1。

本發(fā)明蒸汽發(fā)生器結(jié)構(gòu)概括為六個部分：即輻射爐膛3、過渡段6、過熱器5、省煤器4、預(yù)熱器7、球形汽水分離器9；三個系統(tǒng)，即水汽系統(tǒng)；燃燒系統(tǒng)、自控系統(tǒng)；燃燒系統(tǒng)又包括：燃燒器2、燃油管線、燃氣管線。

本發(fā)明實現(xiàn)了過熱蒸汽發(fā)生器的大噸位化，輻射爐膛3采用分體式，并取消了傳統(tǒng)的水-水換熱器，通過煙氣尾部預(yù)熱器7為鍋爐給水預(yù)熱，這是預(yù)熱器7在過熱蒸汽發(fā)生器中的首次應(yīng)用。

本發(fā)明蒸汽發(fā)生器以燃油為燃料時，電加熱器13在啟爐初期加熱燃油使用，當運行產(chǎn)生一定負荷的蒸汽后轉(zhuǎn)成油加熱器14加熱燃油，電加熱器13即停止加熱或補償。

參照圖5，本發(fā)明蒸汽發(fā)生器工作時，燃料通過燃燒器2在輻射爐膛3內(nèi)燃燒，火焰對輻射爐膛管束301進行輻射傳熱。產(chǎn)生的高溫?zé)煔馔ㄟ^過渡段6后，依次通過過熱器5、省煤器4、預(yù)熱器7，即依次對流沖刷過熱器管束501、省煤器管束401、預(yù)熱器管束701，進行對流換熱，最后煙氣經(jīng)煙囪11排出。

本發(fā)明蒸汽發(fā)生器工作時，凈化水通過水入口801進入預(yù)熱器管束701進行預(yù)熱，預(yù)熱并除氧后的水，經(jīng)給水泵加壓后依次進入省煤器管束401、輻射爐膛管束301。水在輻射爐膛管束301加熱汽化后形成干度為70～80%的飽和濕蒸汽，然后進入到球形汽水分離器9，進行汽水分離，形成干蒸汽。干蒸汽再進入過熱器管束501加熱升溫為高過熱蒸汽，出來后再與球形汽水分離器9分離出的飽和水混合，混合后形成具有一定過熱度的干蒸汽，最后通過蒸汽出口802將過熱蒸汽注入井下。此外，在本發(fā)明蒸汽發(fā)生器工作的初期，蒸汽出口802關(guān)閉，產(chǎn)生的未達到規(guī)定參數(shù)的水及蒸汽需要通過放空口806排出，待產(chǎn)生合格的過熱蒸汽之后，放空口806關(guān)閉，合格的過熱蒸汽通過蒸汽出口802注入井下。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。