專利名稱：：蒸發(fā)量為30噸/小時的固定式注汽鍋爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及石油行業(yè)熱力開采設(shè)備，特別涉及注汽鍋爐。
背景技術(shù)：
：注汽鍋爐是油田稠油開采的核心設(shè)備，它是利用所產(chǎn)生的高壓蒸汽注入油井，加熱油層中的原油以降低稠油的粘度，增加稠油的流動性，從而提高深井稠油的采收率。現(xiàn)有的亞臨界壓力注汽鍋爐存在的主要問題是只能達到22.5噸/小時，無法達到30噸/小時，原因在于鍋爐爐體各段的形狀結(jié)構(gòu)沒有實現(xiàn)優(yōu)化配置，管束布局冗余不緊湊，管路復(fù)雜，體積大，水汽輸送沿途熱力損失大，熱效率低，額定蒸發(fā)量小，鍋爐輻射段爐襯采用重質(zhì)的保溫材料，重量大，厚度大，保溫效果差，從而限制了其進一步提高額定蒸發(fā)量。
發(fā)明內(nèi)容為解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種蒸發(fā)量為30噸/小時的固定式注汽鍋爐，輻射段管束與對流段管束都采用單回程管束，輻射段爐襯采用了全新的結(jié)構(gòu)，減少了熱量損失，減輕了設(shè)備重量，額定蒸發(fā)量顯著提高，可以達到30t/h。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種蒸發(fā)量為30噸/小時的固定式注汽鍋爐，包括輻射段爐體、過渡段爐體、對流段爐體，給水預(yù)熱器、汽水分離器、高壓柱塞泵、燃燒器，輻射段爐體為臥式圓筒形狀，對流段爐體為立式方箱形狀，過渡段爐體為半圓筒形狀，過渡段爐體設(shè)置在輻射段爐體與對流段爐體之間，燃燒器設(shè)置在輻射段爐體的入口端，對流段爐體的出口端連接有煙囪，其特征是輻射段爐體內(nèi)布置有輻射段管束，輻射段管束由多根爐管組成，這些爐管沿輻射段爐體內(nèi)壁橫向布置，相鄰的兩根爐管通過彎頭首尾依次連接，構(gòu)成蛇形迂回的單回程管束，對流段爐體為方箱形狀，由鋼板焊接而成，對流段爐體內(nèi)布置有對流段管束，對流段管束是由四排光管和多排翅片管通過彎頭往復(fù)連接而成的單回程管束，光管布置在對流段爐體的入口處，翅片管布置在光管的上方，相鄰的兩排翅片管之間交錯布置；給水預(yù)熱器安裝在輻射段爐體的外部，給水預(yù)熱器的殼程入口與供水管連通，供水管上安裝有高壓柱塞泵，給水預(yù)熱器的殼程出口通過一號管道與對流段管束的入口連通，對流段管束的出口通過二號管道與給水預(yù)熱器的管程入口連通，給水預(yù)熱器的管程出口通過三號管道與輻射段管束的入口連通，輻射段管束的出口通過四號管道與汽水分離器的入口連通，汽水分離器的出口與蒸汽排放管連通；輻射段爐體的內(nèi)壁敷設(shè)有起保溫作用的爐襯，爐襯由六層保溫材料復(fù)合而成，由外向內(nèi)依次為第一層、第二層、第三層、第四層、第五層、第六層，其中第一、第二層保溫材料為普通型硅酸鋁纖維毯，第三、第四層保溫材料為標(biāo)準型硅酸鋁纖維毯，第五、第六層保溫材料為高純型硅酸鋁纖維毯，上述各層保溫材料的厚度為40mm，第一層保溫材料與輻射段爐體的內(nèi)壁通過耐高溫粘合劑粘接在一起，相鄰的各層保溫材料之間錯縫排列，并通過耐高溫粘合劑粘接在一起，在第四、第五層保溫材料之間設(shè)置有不銹鋼拉筋網(wǎng)，該不銹鋼拉筋網(wǎng)的外側(cè)間隔地設(shè)置有多根不銹鋼錨固桿，每根不銹鋼錨固桿的內(nèi)端帶有彎勾，彎勾悍接在不銹鋼拉筋網(wǎng)上，不銹鋼錨固桿的外端貫穿所述第四、第三、第二、第一層保溫材料后與輻射段爐體的內(nèi)壁焊接在一起，不銹鋼拉筋網(wǎng)的內(nèi)側(cè)間隔地設(shè)置有多根不銹鋼螺栓，每根不銹鋼螺栓的外端與不銹鋼拉筋網(wǎng)焊接在一起，每根不銹鋼螺栓的內(nèi)端貫穿所述第五、第六層保溫材料后以陶瓷螺帽緊固，在第六層保溫材料的內(nèi)表面敷設(shè)有遠紅外反射涂料層。所述構(gòu)成輻射段管束的每根爐管的直徑是102mm,每根爐管的管心與遠紅外反射涂料層之間的距離為50—60mm之間，相鄰的兩根爐管的管心之間的距離為178mm。本發(fā)明有以下積極有益效果輻射段爐體的外殼為圓筒形，由鋼板焊接而成，其內(nèi)壁的爐襯由多層保溫材料組成，正常運行時爐體外表面平均溫度小于60。C。為了使輻射段管束背火的一面也能很好地被加熱，在爐襯最內(nèi)層的保溫材料上敷設(shè)了遠紅外反射涂料層，并將爐管設(shè)置在最佳的吸收熱輻射的位置。爐管沿輻射段爐體內(nèi)壁橫向蛇形排布，形成一套水汽循環(huán)，由一臺柱塞泵推動。對流段管束是由光管和翅片管組成，在煙氣入口端布置了光管作為溫度緩沖管以降低煙溫，為減少對流段的長度，其余部分采用了翅片管，這樣既提高了對流段管束的熱量吸收，又可以縮小2/3的體積。具有結(jié)構(gòu)緊湊，燃燒穩(wěn)定，熱效率高，煙氣阻力小等優(yōu)點。給水換熱器采用套管形式進行熱交換，它主要用來提高對流段的入口溫度，使入口水溫高于煙氣的露點溫度，從而避免煙氣中的水蒸汽在對流段翅片管上凝結(jié)而造成管子的低溫腐蝕。爐襯采用硅酸鋁纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)的絕熱保溫材料相比，它具有以下優(yōu)勢低容重硅酸鋁纖維毯爐襯比傳統(tǒng)的隔熱磚爐襯輕75%以上，可大大減輕鍋爐鋼結(jié)構(gòu)負荷，延長爐體使用壽命。全纖維爐襯重量輕、厚度薄，易實現(xiàn)爐體結(jié)構(gòu)輕型化、大型化，有利于提高額定蒸發(fā)量。低熱容量硅酸鋁纖維毯的熱容量僅為粘土質(zhì)耐火磚的1/9，低熱容量意味著窯爐在往復(fù)操作中吸收的熱量少，同時升溫的速度加快。大大減少了爐溫操作控制中的能耗，尤其對間斷式操作的加熱爐能起到顯著的節(jié)能效果。低導(dǎo)熱率硅酸鋁纖維毯導(dǎo)熱系數(shù)小，約為粘土質(zhì)耐火磚的1/8，絕熱效果顯著。硅酸鋁纖維毯交錯平鋪的結(jié)構(gòu)，使注汽鍋爐外表面溫度降低至55。C±5°C，而目前采用其它保溫結(jié)構(gòu)的注汽鍋爐外表面溫度都在80。C以上?？箼C械震動纖維毯或氈具有柔性和彈性，而且不易破損，用耐高溫防腐的不銹鋼做成錨固桿，焊于爐體內(nèi)壁上。疏密度可根據(jù)需要調(diào)整，用耐高溫抗腐蝕、絕熱效果好的陶瓷帽固定最后一層，使之穩(wěn)定、牢固并具有極強的抗顛簸震動能力，爐襯整體在路途運輸時受沖擊或受振動也不會損壞。圖1是本發(fā)明一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1中輻射段爐體的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是圖2的A-A剖視圖。圖4是圖3的B局部放大圖。圖5是圖1中對流段爐體的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是圖5的側(cè)視圖。圖7是本發(fā)明的注汽鍋爐的水汽管路流程圖。具體實施方式圖中標(biāo)號1第一層保溫材料3第三層保溫材料5第五層保溫材料7輻射段爐體10過渡段爐體13彎勾16遠紅外反射涂料層18高壓柱塞泵21入口25煙囪27爐襯30蒸汽排放管33三號管道36出口8給水預(yù)熱器11不銹鋼拉筋網(wǎng)14不銹鋼螺栓2第二層保溫材料4第四層保溫材料6第六層保溫材料9對流段爐體12不銹鋼錨固桿15陶瓷螺帽17輻射段管束20燃燒器24翅片管29彎頭32二號管道35入口19對流段管束22出口23光管26汽水分離器28供水管31—號管道34四號管道37爐管請參照圖l、圖2、圖3，本發(fā)明是一種蒸發(fā)量為30噸/小時的固定式注汽鍋爐，包括輻射段爐體7、過渡段爐體IO、對流段爐體9，給水預(yù)熱器8、汽水分離器26、高壓柱塞泵18、燃燒器20，輻射段爐體7為臥式圓筒形狀，對流段爐體9為立式方箱形狀，過渡段爐體10為半圓筒形狀，過渡段爐體10設(shè)置在輻射段爐體7與對流段爐體9之間，燃燒器20設(shè)置在輻射段爐體7的入口端，對流段爐體的出口端連接有煙囪25，其特征是請參照圖l、圖5、圖6，輻射段爐體7為圓筒形，由鋼板焊接而成，輻射段爐體7內(nèi)布置有輻射段管束17，輻射段管束17由多根爐管37組成，這些爐管37沿輻射段爐體7內(nèi)壁橫向布置，相鄰的兩根爐管37通過彎頭首尾依次連接，構(gòu)成蛇形迂回的單回程管束，對流段爐體9為方箱形狀，由鋼板焊接而成，對流段爐體9內(nèi)布置有對流段管束19，對流段管束19是由四排光管23和多排翅片管24通過彎頭29往復(fù)連接而成的單回程管束，光管23布置在對流段爐體9的入口處，翅片管24布置在光管23的上方，相鄰的兩排翅片管24之間交錯布置。請參照圖7，燃燒器20安裝在輻射段爐體7的前部，給水預(yù)熱器8安裝在輻射段爐體7的外部，給水預(yù)熱器8的殼程入口804與供水管28連通，供水管28上安裝有高壓柱塞泵18，給水預(yù)熱器8的殼程出口801通過一號管道31與對流段管束19的入口21連通，對流段管束19的出口22通過二號管道32與給水預(yù)熱器8的管程入口802連通，給水預(yù)熱器8的管程出口803通過三號管道33與輻射段管束17的入口171連通，輻射段管束17的出口172通過四號管道34與汽水分離器26的入口35連通，汽水分離器26的出口36與蒸汽排放管30連通；輻射段爐體內(nèi)壁敷設(shè)有起保溫作用的爐襯27，爐襯27由六層保溫材料復(fù)合而成，由外向內(nèi)依次為第一層、第二層、第三層、第四層、第五層、第六層，其中第一、第二層保溫材料l、2為普通型硅酸鋁纖維毯，第三、第四層保溫材料3、4為標(biāo)準型硅酸鋁纖維毯，第五、第六層保溫材料5、6為高純型硅酸鋁纖維毯，上述各層保溫材料的厚度為40mm，這一厚度既有利于保溫，又不會使?fàn)t襯過重，相鄰的各層保溫材料之間通過耐高溫粘合劑粘接在一起，第一層保溫材料1與輻射段爐體的內(nèi)壁通過耐高溫粘合劑粘接在一起，耐高溫粘合劑的配方為現(xiàn)有技術(shù)，故本文不再加以贅述。請參照圖4，在第四層保溫材料4與第五層保溫材料5之間設(shè)置有不銹鋼拉筋網(wǎng)11，不銹鋼拉筋網(wǎng)11的外側(cè)間隔地設(shè)置有多根不銹鋼錨固桿12，每根不銹鋼錨固桿12的內(nèi)端帶有彎勾13，彎勾13焊接在不銹鋼拉筋網(wǎng)11上，不銹鋼錨固桿12的外端貫穿第四、第三、第二、第一層保溫材料4、3、2、1后與輻射段爐體7的內(nèi)壁焊接在一起，不銹鋼拉筋網(wǎng)11的內(nèi)側(cè)間隔地設(shè)置有多根不銹鋼螺栓14，每根不銹鋼螺栓14的外端與不銹鋼拉筋網(wǎng)11焊接在一起，每根不銹鋼螺栓14的內(nèi)端貫穿第五、第六層保溫材料5、6后以陶瓷螺帽15緊固。上述的這種粘接與錨固相結(jié)合的固定方式，可以承受長途運輸過程中的機械震動，便于運輸。這種固定方式還有一個好處，不銹鋼拉筋網(wǎng)的外側(cè)是爐襯的冷面，不銹鋼拉筋網(wǎng)的內(nèi)側(cè)是爐襯的熱面，冷面焊接的不銹鋼錨固桿與熱面的煙氣不直接接觸，有效地防止了熱橋產(chǎn)生，從而取得優(yōu)良的保溫效果；熱面的不銹鋼螺栓不與爐體外壁鋼板直接接觸，并用陶瓷螺帽緊固，保證爐襯整體的牢固性。第一層保溫材料1與第二層保溫材料2錯縫排列;錯縫間距大于100mm。第二層保溫材料2與第三層保溫材料3錯縫排列;錯縫間距大于100mm。第三層保溫材料3與第四層保溫材料4錯縫排列;錯縫間距大于100mm。第四層保溫材料4與第五層保溫材料5錯縫排列;錯縫間距大于100mm。第五層保溫材料5與第六層保溫材料6錯縫排列;錯縫間距大于100mm。相鄰的兩層保溫材料之間采用錯縫排列，避免了直通縫的出現(xiàn)，也克服了硅酸鋁纖維毯因收縮造成的直通縫，因此結(jié)構(gòu)整體性好，散熱損失小。以上結(jié)構(gòu)的設(shè)計有效避免了因硅酸鋁纖維毯的自重和高溫下的收縮而使錨固件部位出現(xiàn)直通縫造成的錨固件損壞和熱量散失。爐襯采用不同耐溫等級的硅酸鋁纖維毯平鋪結(jié)構(gòu)，有效的利用爐襯在厚度方向上溫度逐漸降低的規(guī)律，降低了爐襯的成本。硅酸鋁纖維毯屬于多孔的保溫材料，當(dāng)爐體內(nèi)處于正壓時，爐襯的傳熱方式除了傳導(dǎo)傳熱外，強制對流也成為主要傳熱方式。耐高溫粘合劑能夠避免產(chǎn)生強制對流，因此能取得更好的保溫效果。硅酸鋁纖維毯具有高熱敏性，便于自動化控制。控制系統(tǒng)由PLC+工控機+觸摸屏組成，增加了二次儀表，將,號引入操作間的計算機系統(tǒng)，操作人員在操作室內(nèi)就可以觀察控制鍋爐的運行。組成爐襯的六層保溫材料都是現(xiàn)有技術(shù)的硅酸鋁纖維毯，分為三個等級，該三個等級的硅酸鋁纖維毯有明確的國家標(biāo)準，執(zhí)行標(biāo)準為GB/T16400-2003，這三個等級的硅酸鋁纖維毯的組分可以用下表表示<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>第六層保溫材料6的內(nèi)表面敷設(shè)有遠紅外反射涂料層16，它具有兩個作用，一是使?fàn)t襯內(nèi)表面熱輻射能力大大增加，從而使?fàn)t膛內(nèi)的溫度顯著提高。二是在高溫下輻射出穿透力極強的遠紅外波，遠紅外波的熱量正好加熱輻射段管束17的背火的一面，即爐管37的水冷壁面。輻射段管束17的向火的一面由燃燒器的火焰加熱，正面、背面同時加熱，使得爐管37整體受熱均勻，減少加熱時間，節(jié)約能源，延長爐管37的使用壽命。遠紅外反射涂料層16的輻射角系數(shù)的大小直接影響爐管37接受輻射的面積，它與爐管37的相對管距s/d(s-管距d-直徑)及爐管37的管心距遠紅外反射涂料層的相對距離e/d有關(guān)(e—爐管中心到遠紅外反射涂料層的距離)，為了最大限度的利用遠紅外反射的熱量，實施時，構(gòu)成輻射段管束17的每根爐管37的直徑是102mm，每根爐管37的管心與遠紅外反射涂料層16之間的距離為50—60mm之間，以55mm為佳，相鄰的兩根爐管37之間的距離為178mm。即s二178mm，d=102mm，e=55mm。滿足上述條件后，爐管37背向燃燒器火焰的一面可以得到充分的遠紅外熱輻射，爐管37的正面、背面同時加熱，使得爐管37整體受熱均勻，減少加熱時間，節(jié)約能源，延長爐管37的使用壽命。權(quán)利要求1.一種蒸發(fā)量為30噸/小時的固定式注汽鍋爐，包括輻射段爐體、過渡段爐體、對流段爐體，給水預(yù)熱器、汽水分離器、高壓柱塞泵、燃燒器，輻射段爐體為臥式圓筒形狀，對流段爐體為立式方箱形狀，過渡段爐體為半圓筒形狀，過渡段爐體設(shè)置在輻射段爐體與對流段爐體之間，燃燒器設(shè)置在輻射段爐體的入口端，對流段爐體的出口端連接有煙囪，其特征是輻射段爐體內(nèi)布置有輻射段管束，輻射段管束由多根爐管組成，這些爐管沿輻射段爐體內(nèi)壁橫向布置，相鄰的兩根爐管通過彎頭首尾依次連接，構(gòu)成蛇形迂回的單回程管束，對流段爐體為方箱形狀，由鋼板焊接而成，對流段爐體內(nèi)布置有對流段管束，對流段管束是由四排光管和多排翅片管通過彎頭往復(fù)連接而成的單回程管束，光管布置在對流段爐體的入口處，翅片管布置在光管的上方，相鄰的兩排翅片管之間交錯布置；給水預(yù)熱器安裝在輻射段爐體的外部，給水預(yù)熱器的殼程入口與供水管連通，供水管上安裝有高壓柱塞泵，給水預(yù)熱器的殼程出口通過一號管道與對流段管束的入口連通，對流段管束的出口通過二號管道與給水預(yù)熱器的管程入口連通，給水預(yù)熱器的管程出口通過三號管道與輻射段管束的入口連通，輻射段管束的出口通過四號管道與汽水分離器的入口連通，汽水分離器的出口與蒸汽排放管連通；輻射段爐體的內(nèi)壁敷設(shè)有起保溫作用的爐襯，爐襯由六層保溫材料復(fù)合而成，由外向內(nèi)依次為第一層、第二層、第三層、第四層、第五層、第六層，其中第一、第二層保溫材料為普通型硅酸鋁纖維毯，第三、第四層保溫材料為標(biāo)準型硅酸鋁纖維毯，第五、第六層保溫材料為高純型硅酸鋁纖維毯，上述各層保溫材料的厚度為40mm，第一層保溫材料與輻射段爐體的內(nèi)壁通過耐高溫粘合劑粘接在一起，相鄰的各層保溫材料之間錯縫排列，并通過耐高溫粘合劑粘接在一起，在第四、第五層保溫材料之間設(shè)置有不銹鋼拉筋網(wǎng)，該不銹鋼拉筋網(wǎng)的外側(cè)間隔地設(shè)置有多根不銹鋼錨固桿，每根不銹鋼錨固桿的內(nèi)端帶有彎勾，彎勾焊接在不銹鋼拉筋網(wǎng)上，不銹鋼錨固桿的外端貫穿所述第四、第三、第二、第一層保溫材料后與輻射段爐體的內(nèi)壁焊接在一起，不銹鋼拉筋網(wǎng)的內(nèi)側(cè)間隔地設(shè)置有多根不銹鋼螺栓，每根不銹鋼螺栓的外端與不銹鋼拉筋網(wǎng)焊接在一起，每根不銹鋼螺栓的內(nèi)端貫穿所述第五、第六層保溫材料后以陶瓷螺帽緊固，在第六層保溫材料的內(nèi)表面敷設(shè)有遠紅外反射涂料層。2.如權(quán)利要求l所述的蒸發(fā)量為30噸/小時的固定式注汽鍋爐，其特征是所述構(gòu)成輻射段管束的每根爐管的直徑是102mm,每根爐管的管心與遠紅外反射涂料層之間的距離為50—60mm之間，相鄰的兩根爐管的管心之間的距離為178mm。全文摘要一種蒸發(fā)量為30噸/小時的固定式注汽鍋爐，其輻射段爐體內(nèi)布置有輻射段管束，輻射段管束由多根爐管通過彎頭首尾依次連接而成，對流段爐體為方箱形狀，由鋼板焊接而成，對流段爐體內(nèi)布置有對流段管束，對流段管束是由四排光管和多排翅片管通過彎頭往復(fù)連接而成的單回程管束，相鄰的兩排翅片管之間交錯布置；給水預(yù)熱器安裝在輻射段爐體的外部，給水預(yù)熱器、對流段管束、輻射段管束通過管道連接，輻射段爐體的內(nèi)壁敷設(shè)有起保溫作用的爐襯，爐襯由六層保溫材料復(fù)合而成，本發(fā)明的注汽鍋爐，輻射段管束與對流段管束都采用單回程管束，輻射段爐襯采用了全新的結(jié)構(gòu)，減少了熱量損失，減輕了設(shè)備重量，額定蒸發(fā)量顯著提高，可以達到30t/h。文檔編號E21B36/00GK101408097SQ20081018087公開日2009年4月15日申請日期2008年11月26日優(yōu)先權(quán)日2008年11月26日發(fā)明者劉權(quán)生,史欽芳,巖孫,孫新利,張廣卿,張曉明,李玉峰,李玉福,杜慶吉,樊海軒,王建和,竇成秋,繆素景,蘇廣文,閆繼超,韓建荒申請人:中國石油天然氣第八建設(shè)有限公司