[发明专利]一种撬装式燃油超临界压力直流注汽锅炉

说明书

技术领域

本发明属于锅炉制造技术领域，涉及一种油田高效热采系统，特别涉及一种撬装式燃油超临界压力直流注汽锅炉。

背景技术

水的临界状态点压力和温度分别为22.115MPa和374.15℃。通常认为蒸汽参数超过水的临界状态点压力和温度数值的锅炉称为超临界锅炉，随着蒸汽参数的提高，锅炉效率不断上升。目前国内外众多学者正致力于超临界及超超临界发电技术的研究及应用，与此相应的，到目前为止，绝大多数超临界压力蒸汽锅炉均用于火力发电厂，在其运行过程中，必须解决其蒸汽发生器受热管内的工质流量脉动、工质传热恶化、管内积盐、水质和水处理系统等问题。

在石油工业中，把蒸汽锅炉(注汽锅炉)产生的蒸汽注入油井中以提高采油率，是原油热采常用的方法之一。由于这种技术所需的出口蒸汽压力变化范围较大(从6MPa到20MPa)，所需的出口蒸汽干度变化也较大(从50％到100％)且需要撬装和便于运输，因此只有采用结构简单的直流锅炉才能满足这些要求。目前国内大多数注汽直流锅炉出口压力为亚临界压力。

中国专利申请(申请号200610042957.8)公开了一种撬装式燃油超临界压力直流注汽锅炉，该锅炉辐射受热面水冷壁为直管盘绕而成，其承受载荷能力低，不能自由膨胀，且连接时需大量成形弯头。对流受热面虽成梯形布置，但其烟气流速仍然较低；工质进口设计在最尾部受热面，容易形成低温辐射。

为了进一步提高油田采油率，有必要研制开发超临界压力注汽锅炉。首先，出口压力的提高，意味着使用注汽锅炉可驱油深度的增加，该注汽锅炉可以更广泛地应用于深井油田；其次，提高工质的出口温度，可以有效地降低油田稠油的粘度，改善其流动性，增大原油产量。

发明内容

在综合考虑火电厂超临界压力直流锅炉所遇到的问题的基础上，本发明的目的在于，提出一种撬装式燃油超临界压力直流注汽锅炉，该注汽锅炉在超临界压力注汽锅炉的受热面布置上采用了辐射受热面和对流受热面两级布置，工质与烟气流动方向总体是逆向流动。这样布置有利于提高换热，同时有效减少受热面的分级，使锅炉结构紧凑、实用，而且工质侧流动阻力较低，降低了克服阻力的能耗，提高了系统的经济性。

为了达到上述目的，本发明采取如下的技术解决方案：

一种撬装式燃油超临界压力直流注汽锅炉，包括锅炉本体的受热面，其特征在于，所述的锅炉本体的受热面分为辐射受热面、第一对流受热面和第二对流受热面，辐射受热面位于锅炉本体直径大的一边，辐射受热面的水冷壁采用单管盘绕成的螺旋管圈，并紧贴炉墙，前墙中心布置有燃烧器；第一对流受热面和第二对流受热面位于锅炉本体直径小的一边，第二对流受热面上方设置有烟囱，第一对流受热面和第二对流受热面是由单根对流受热管盘绕而成的蛇形对流管束，对流管束叉排布置；并且，第一对流受热面和第二对流受热面被分烟道隔板分成A、B两部分；第二对流受热面的一端设有进水口，第一对流受热面的一端设有出水口，第二对流受热面的出水口与第一对流受热面的进水口相连通，第一对流受热面的出水口与辐射受热面的进水口相连通，辐射受热面的另一端有蒸汽出口。

本发明的辐射受热面总体呈圆筒形，与长方形炉膛相比，其对称性提高，具有以下优点：

(1)可以保证炉膛水冷壁受热均匀，防止热偏差出现；

(2)可以防止烟气死区的出现，使得辐射受热区内烟气的流动更为顺畅，减少烟风阻力；

(3)圆筒形炉膛的结构强度、稳定性更好，更适应于频繁移动。

辐射受热面的水冷壁采用螺旋管圈，与直管水冷壁相比，具有以下有优点：

(1)具有螺旋环绕的结构特点，承受荷重的能力强，可以对炉墙起到支撑作用，无需槽钢箍固定，卧式放置时重心低下，稳定性好，便于运输；

(2)管子从炉膛下部开始螺旋盘绕炉膛四周，减少了因炉膛热负荷分布不均造成的吸热不均匀现象；

(3)避免了直管水冷壁所必需的大量成形弯头，降低了制造难度；

(4)螺旋管能自由膨胀，又大幅度减少了管子与管板的焊接，泄漏几率小，可靠性好。

螺旋管圈在高热流密度区域采用内螺纹管，与光管相比，具有以下有优点：

(1)工质在内螺纹的作用下形成强烈的旋转汽流，使中心汽流的水滴因离心力作用沉降到液膜上，推迟了蒸干现象的发生；

(2)近壁面的旋转汽流加强了对流动边界层和热边界层的扰动，减小了边界层的热阻，使管壁温度降低，起到强化传热的作用；

(3)内螺纹槽中的液膜不易被中心汽流卷吸携带；