本發(fā)明涉及一種油田注汽鍋爐，特別涉及一種稠油開采用高溫?zé)煔鈸窖跏竭^熱注汽鍋爐。

背景技術(shù)：

隨著稠油的開采，油井的深度不斷加深，所需的注汽壓力和溫度不斷增加，這就要求高壓、亞臨界、超臨界大容量鍋爐的出現(xiàn)。為滿足大容量鍋爐的生產(chǎn)運(yùn)行，燃燒技術(shù)不斷改進(jìn)。目前富氧燃燒技術(shù)已成功應(yīng)用到注汽鍋爐上，爐溫水平顯著升高，節(jié)能效益顯著，節(jié)能率可達(dá)4%以上。但其存在一個比較突出的問題就是NO_x排放濃度較大。如何解決低NO_x排放濃度是富氧燃燒技術(shù)推廣應(yīng)用的關(guān)鍵所在。

將煙氣循環(huán)技術(shù)和富氧燃燒技術(shù)結(jié)合應(yīng)用于注汽鍋爐中，是有效解決上述問題的方法。因此，成為本領(lǐng)域一直渴望解決的技術(shù)難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種高溫?zé)煔鈸窖跏竭^熱注汽鍋爐，解決了現(xiàn)有技術(shù)中不能同時滿足高效節(jié)能及污染物排放低的問題。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種高溫?zé)煔鈸窖跏竭^熱注汽鍋爐，包括富氧發(fā)生裝置、助燃劑配比與預(yù)熱裝置、爐體、輻射段、過熱段、對流段、給水泵、混水器、汽水分離器、集聯(lián)箱和燃燒器，所述的富氧發(fā)生裝置和助燃劑配比與預(yù)熱裝置相連；混水器分別與給水泵、對流段及集聯(lián)箱連通，汽水分離器分別與過熱段及集聯(lián)箱連通，燃燒器分別與爐體和混氣罐連通。

所述的富氧發(fā)生裝置由鼓風(fēng)機(jī)、膜式富氧發(fā)生器、純氧儲罐依次連接構(gòu)成。

所述的助燃劑配比與預(yù)熱裝置是由煙氣循環(huán)管道、混氣罐、循環(huán)風(fēng)機(jī)構(gòu)成，混氣罐通過煙氣循環(huán)管道連通循環(huán)風(fēng)機(jī)。

所述的循環(huán)風(fēng)機(jī)布置在過熱段與混氣罐之間，循環(huán)風(fēng)機(jī)將流經(jīng)過熱段后的高溫?zé)煔庠鰤汉笏椭寥紵髑暗幕鞖夤蕖?/p>

所述的輻射段的殼體為臥式圓筒結(jié)構(gòu)；過熱段和對流段的殼體為立式方箱結(jié)構(gòu)，輻射段的殼體與過熱段的殼體在空間上相互垂直，對流段布置在過熱段的上方。

所述的汽水分離器和集聯(lián)箱布置在爐體外側(cè)。

所述的集聯(lián)箱連接有排污閥。

所述的集聯(lián)箱與混水器之間飽和水管道Ⅶ上設(shè)置有止回閥。

所述的助燃劑為流經(jīng)過熱段后的高溫?zé)煔馀c氧氣的混合氣，氧氣濃度控制在25%-40%。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：將煙氣循環(huán)技術(shù)和富氧燃燒技術(shù)結(jié)合在一起，形成高溫富氧燃燒技術(shù)，并將其應(yīng)用在注汽鍋爐上。高溫?zé)煔舛啻窝h(huán)后，形成富含CO₂的高溫?zé)煔?。引用富含CO₂高溫?zé)煔庋h(huán)，結(jié)合富氧燃燒技術(shù)，將使燃料利用率比常規(guī)注汽鍋爐提高15%以上，產(chǎn)汽率提高10%以上，NO_x的排放濃度降低50％以上，同時燃料使用可以多樣化，液體燃料、氣體燃料和固體燃料均可應(yīng)用此裝置。在能源供應(yīng)緊張和能源污染日益突出的今天，此項(xiàng)發(fā)明具有廣闊的發(fā)展前景。

附圖說明

圖1為高溫?zé)煔鈸窖跏竭^熱注汽鍋爐系統(tǒng)的示意圖。

圖中：1為鼓風(fēng)機(jī)，2為膜式富氧發(fā)生器，3為儲氧罐，4為混氣罐，5為燃燒器，6為輻射段，7為過熱段，8為循環(huán)風(fēng)機(jī)，9為對流段，10為混水器，11為給水泵，12為汽水分離器，13為集聯(lián)箱，14為排污閥，15為止回閥，16為管道I，17為管道II，18為管道III，19為燃料入口管道，20為煙氣循環(huán)管道，21為低溫?zé)煔馀懦龉艿溃?2為經(jīng)過處理的帶壓軟化除氧水，23為管道Ⅳ，24為飽和濕蒸汽管道Ⅴ，25為飽和蒸汽管道Ⅵ，26為飽和水管道 Ⅶ，27為過熱蒸汽出口。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述。

實(shí)施例

如圖1所示，本發(fā)明高溫?zé)煔鈸窖跏竭^熱注汽鍋爐系統(tǒng)包括富氧發(fā)生裝置、助燃劑配比與預(yù)熱裝置、爐體、輻射段、過熱段、對流段、給水泵11、混水器10、汽水分離器12、集聯(lián)箱13和燃燒器5，所述的富氧發(fā)生裝置由鼓風(fēng)機(jī)1、膜式富氧發(fā)生器2、純氧儲罐3依次連接構(gòu)成；助燃劑配比與預(yù)熱裝置是由煙氣循環(huán)管道20、混氣罐4、循環(huán)風(fēng)機(jī)8組成，混氣罐4通過煙氣循環(huán)管道20連通循環(huán)風(fēng)機(jī)8；混水器9連接給水泵11、對流段9及集聯(lián)箱13，汽水分離器12連接輻射段6、集聯(lián)箱12及過熱段7，燃燒器5連接爐體、混氣罐4及燃料供應(yīng)管道19。

所述的循環(huán)風(fēng)機(jī)布置在過熱段與混氣罐之間，循環(huán)風(fēng)機(jī)將流經(jīng)過熱段后的高溫?zé)煔庠鰤汉笏椭寥紵髑暗幕鞖夤蕖?/p>

所述的輻射段的殼體為臥式圓筒結(jié)構(gòu)；過熱段和對流段的殼體為立式方箱結(jié)構(gòu)，輻射段的殼體與過熱段的殼體在空間上相互垂直，對流段布置在過熱段的上方。

所述的汽水分離器和集聯(lián)箱布置在爐體外側(cè)；所述的集聯(lián)箱連接有排污閥14；所述的集聯(lián)箱與混水器之間飽和水管道Ⅶ上設(shè)置有止回閥15。

所述的助燃劑為流經(jīng)過熱段后的高溫?zé)煔馀c氧氣的混合氣，氧氣濃度控制在25%-40%。

鍋爐的水流程為：經(jīng)過處理的帶壓軟化除氧水22經(jīng)過給水泵11升壓后，由混水器10給水入口端進(jìn)入混水器10后，經(jīng)管道Ⅳ23進(jìn)入所述鍋爐的對流段9，被加熱為高溫水，再進(jìn)入輻射段6被加熱成為飽和濕蒸汽，飽和濕蒸汽通過管道Ⅴ24進(jìn)入汽水分離器12進(jìn)行汽水分離后，由汽水分離器12頂部出口流出，經(jīng)過管道25Ⅵ進(jìn)入過熱段7，加熱成為過熱蒸汽，由過熱蒸汽出口27流出，通過相應(yīng)管道注入地下采油；由汽水分離器12分離出的飽和水由汽水分離器12底部飽和水出口端流出，由集聯(lián)箱13頂部飽和水入口端進(jìn)入集聯(lián)箱13，飽和水由集聯(lián)箱13飽和水出口端流出，至混水器10飽和水入口端進(jìn)入混水器10，與鍋爐給水混合，提高鍋爐給水溫度；集聯(lián)箱13底部排污口設(shè)置排污閥14，當(dāng)無機(jī)鹽類達(dá)到一定濃度時進(jìn)行排污；在集聯(lián)箱13與混水器10之間飽和水管道Ⅶ26上設(shè)置止回閥15，防止飽和水倒流。

鍋爐的煙氣流程為：煙氣依次通過所述鍋爐的輻射段6和過熱段7后，一部分高溫?zé)煔饨?jīng)由循環(huán)風(fēng)機(jī)8增壓后通過煙氣循環(huán)管道20由混氣罐4煙氣入口端流入混氣罐4；剩余部分高溫?zé)煔饨?jīng)由鍋爐對流段9由低溫?zé)煔馀懦龉艿?1排出進(jìn)行煙氣處理后排入大氣；煙氣循環(huán)量由可調(diào)式循環(huán)風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)。

鍋爐的助燃劑流程：外界空氣通過鼓風(fēng)機(jī)1增壓后，由膜式富氧發(fā)生器2入口端進(jìn)入膜式富氧發(fā)生器2制取純氧，純氧由膜式富氧發(fā)生器2出口端流入管道II17進(jìn)入純氧儲罐3，與煙氣循環(huán)管道20流入的高溫?zé)煔膺M(jìn)行混合形成高溫富氧助燃劑，氧氣濃度在25%-40%，最后通過燃燒器5與燃料在爐體內(nèi)混合燃燒。

本發(fā)明將煙氣循環(huán)技術(shù)和富氧燃燒技術(shù)結(jié)合在一起，形成高溫富氧燃燒，解決富氧燃燒帶來的高NO_x排放濃度問題。在鍋爐尾部過熱段處抽取一部分高溫?zé)煔馀c純氧直接混合成高于常規(guī)空氣中氧氣濃度（>21%）的高溫富氧助燃劑后由燃燒器噴入爐體，與燃料進(jìn)行混合燃燒，實(shí)現(xiàn)高溫富氧燃燒。純氧由膜式富氧發(fā)生器產(chǎn)生。該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對注汽鍋爐內(nèi)的連續(xù)供應(yīng)高溫富氧助燃劑，保證了爐內(nèi)火焰的穩(wěn)定性。煙氣多次循環(huán)后形成富含CO₂的高溫?zé)煔猓鉀Q了高溫富氧燃燒技術(shù)帶來的高NO_x排放濃度問題。同時，混水器實(shí)現(xiàn)由汽水分離器分離出的飽和水與鍋爐給水的直接混合，提高鍋爐給水的溫度。由此，鍋爐采用此技術(shù)后既能有效節(jié)省燃料，又能降低NO_x排放濃度，實(shí)現(xiàn)節(jié)能與環(huán)保的雙重效果。

本發(fā)明以截面為正方形，邊長為230 mm，高1000 mm的立式爐膛為實(shí)驗(yàn)爐，燃料為天然氣進(jìn)行研究表明：相對于無煙循環(huán)富氧燃燒，經(jīng)過高溫?zé)煔舛啻窝h(huán)后，爐膛煙氣中CO₂的體積分?jǐn)?shù)由常規(guī)煙氣中的10%左右增加到30%-40%，由于CO₂的體積分?jǐn)?shù)的增加，致使煙氣輻射能力增強(qiáng)，煙氣與受熱面的輻射傳熱量提高20%以上；同時富含CO₂的高溫?zé)煔馀c純氧混合成高溫富氧助燃劑送入爐內(nèi)助燃，可以降低燃燒器區(qū)域火焰溫度，可顯著降低NO_x排放濃度，降低幅度可達(dá)50%以上。因此將煙氣循環(huán)技術(shù)和富氧燃燒技術(shù)相結(jié)合可帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。經(jīng)過理論計(jì)算，采用該技術(shù)后，節(jié)能率可提高15%以上，產(chǎn)汽率提高10%以上，NO_x排放濃度降低50%以上。另外采用此技術(shù)后，爐溫均勻化水平提高，可降低鍋爐不同部位因溫差過大造成的管線爆管事故發(fā)生率。

以上所述是本發(fā)明的具體實(shí)施例及所運(yùn)用的技術(shù)原理，任何基于本發(fā)明技術(shù)方案基礎(chǔ)上的等效變換，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。