[发明专利]用于蒸汽辅助重力排液(SAGD)法的自然循环工业锅炉

说明书

技术领域

本发明一般涉及锅炉设计，具体涉及一种新颖有用的蒸汽辅助重力排液(SteamAssisted Gravity Drainage)(“SAGD”)法自然循环锅炉，它使用来自油砂、重油和沥青回收的低于ASME质量的给水进行操作。

背景技术

本发明SAGD锅炉设计的基础是B&W汽包锅炉设计、知识和标准。使用了一般的锅炉设计标准，并在需要针对SAGD所特有的具体设计问题方面进行了扩充。

人们已经进行了改进来提高重油和沥青的回收率，以使得超过在常规的热技术。例如，一种这样的技术是1982年8月17日授给Butler的美国专利第4,344,485号所述的SAGD(蒸汽辅助重力排液)法。这种方法使用一对水平的井(well)，一个垂直地位于另一个的上方，它们藉一个垂直断口(fracture)相连。蒸汽室上升到上部壁上方，通过传导而升温的油沿着蒸汽室的外壁排到下部的生产井。

从加拿大北Alberta地方的油砂回收沥青以及随后处理成合成原油的技术在持续发展。大约80％已知的矿藏埋得很深，难以使用常规的表面开采技术。这些较深的矿藏就用现场的技术例如蒸汽辅助重力排液法进行回收，此方法是通过水平井(注射井)将蒸汽注入油砂矿床。蒸汽就将其中的沥青加热，沥青藉重力流至矿床中较低的另一个水平井(生产井)，沥青和水的混合物从该井被送到地面。水与沥青分离后，经过处理，返回到锅炉，供再次注射到井中之用。

水资源的重新使用是资源保护和环境调节的关键。

但是，锅炉给水即使在处理后仍含有一些挥发性和非挥发性有机组分以及高含量的二氧化硅。现行使用的一次通过的蒸汽发生器(OTSG)锅炉技术由于锅炉给水质量不佳而发生过管道故障。此外，OTSG技术在产生的蒸汽质量和操作成本方面都有限制，例如为满足由SAGD工厂的零液体排放要求，泵送能量和冷凝水处理的成本都较高。

发明内容

针对这些问题，Suncor(Suncor Energy Inc.，Alberta，Canada)开始了对各种锅炉技术的检视，以生产100％质量的饱和蒸汽，本发明的一个目的就是提供用于SAGD法的一种锅炉，该锅炉是自然循环的，旨在使用来自油砂、重油、沥青或其他碳质材料回收的低于ASME质量的给水进行操作。

因此，本发明的目的是提供一种用于SAGD法的重力给水自然循环的锅炉，所述SAGD法使用用于碳质材料回收的低质量给水，它包括一个内直径约3-9英尺的蒸汽包，多个连接至蒸汽包用来从排水的下水管(downcomer pipe)，具有多个独立的可替换的膜式壁组件(membrane wall module)的加热炉，每个组件包括上集流管(header)、与上集流管相连并由其倾斜向下的膜顶、与膜顶相连并从膜顶向下延伸的膜壁、与相连并由膜壁倾斜向下的膜底、以及与膜底相连的下集流管，膜顶、膜壁和膜底一起构成具有入口端和出口端的炉膛，加热炉还包括位于炉膛入口端的与上和下集流管相连的前膜壁、位于前膜壁上游形成风箱的装置、用来加热炉膛的位于炉膛入口端处的至少一个燃烧器、连接汽包和上集流管而且在炉膛被加热后向汽包供给蒸汽的多个升汽管(riser pipe)，下水管连接至下集流管，用来在重力作用下从汽包供应水，使得各个组件形成单一的回路，还有位于炉膛出口处连接下水管和升汽管的一个后壁帘(rear wall screen)、在后壁帘下游连接下水管和升汽管的至少一个蒸汽发生器组、在蒸汽发生器组下游的连接至炉膛的一个烟囱、以及置于烟囱之前或其中的一个节热器。

本发明另一个目的是提供上述的锅炉，在其炉膛出口和烟囱之间具有选择性催化还原(SCR)组件和/或在炉膛出口和烟囱之间具有截面积减小的过渡烟道。

表征本发明的各个特征将在所附的并成为本说明书一部分的权利要求书中具体指出。为了更好地理解本发明、其操作优点和其使用后达到的具体目的，可以参阅附图以及说明本发明一些优选实施方式的说明书叙述。

附图说明

图1是本发明用于SAGD法的锅炉的透视图；

图2是本发明锅炉汽包的给水管和升汽管的排列透视图；

图3是本发明锅炉的侧视图；

图4是本发明锅炉的另一实施方式类似于图3的视图。

具体实施方式