[发明专利]蒸发量为30吨/小时的固定式注汽锅炉

说明书

技术领域

本发明涉及石油行业热力开采设备，特别涉及注汽锅炉。

背景技术

注汽锅炉是油田稠油开采的核心设备，它是利用所产生的高压蒸汽注入油井，加热油层中的原油以降低稠油的粘度，增加稠油的流动性，从而提高深井稠油的采收率。现有的亚临界压力注汽锅炉存在的主要问题是：只能达到22.5吨/小时，无法达到30吨/小时，原因在于：锅炉炉体各段的形状结构没有实现优化配置，管束布局冗余不紧凑，管路复杂，体积大，水汽输送沿途热力损失大，热效率低，额定蒸发量小，锅炉辐射段炉衬采用重质的保温材料，重量大，厚度大，保温效果差，从而限制了其进一步提高额定蒸发量。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种蒸发量为30吨/小时的固定式注汽锅炉，辐射段管束与对流段管束都采用单回程管束，辐射段炉衬采用了全新的结构，减少了热量损失，减轻了设备重量，额定蒸发量显著提高，可以达到30t/h。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种蒸发量为30吨/小时的固定式注汽锅炉，包括辐射段炉体、过渡段炉体、对流段炉体，给水预热器、汽水分离器、高压柱塞泵、燃烧器，辐射段炉体为卧式圆筒形状，对流段炉体为立式方箱形状，过渡段炉体为半圆筒形状，过渡段炉体设置在辐射段炉体与对流段炉体之间，燃烧器设置在辐射段炉体的入口端，对流段炉体的出口端连接有烟囱，其特征是：

辐射段炉体内布置有辐射段管束，辐射段管束由多根炉管组成，这些炉管沿辐射段炉体内壁横向布置，相邻的两根炉管通过弯头首尾依次连接，构成蛇形迂回的单回程管束，对流段炉体为方箱形状，由钢板焊接而成，对流段炉体内布置有对流段管束，对流段管束是由四排光管和多排翅片管通过弯头往复连接而成的单回程管束，光管布置在对流段炉体的入口处，翅片管布置在光管的上方，相邻的两排翅片管之间交错布置；给水预热器安装在辐射段炉体的外部，给水预热器的壳程入口与供水管连通，供水管上安装有高压柱塞泵，给水预热器的壳程出口通过一号管道与对流段管束的入口连通，对流段管束的出口通过二号管道与给水预热器的管程入口连通，给水预热器的管程出口通过三号管道与辐射段管束的入口连通，辐射段管束的出口通过四号管道与汽水分离器的入口连通，汽水分离器的出口与蒸汽排放管连通；辐射段炉体的内壁敷设有起保温作用的炉衬，炉衬由六层保温材料复合而成，由外向内依次为第一层、第二层、第三层、第四层、第五层、第六层，其中第一、第二层保温材料为普通型硅酸铝纤维毯，第三、第四层保温材料为标准型硅酸铝纤维毯，第五、第六层保温材料为高纯型硅酸铝纤维毯，上述各层保温材料的厚度为40mm，第一层保温材料与辐射段炉体的内壁通过耐高温粘合剂粘接在一起，相邻的各层保温材料之间错缝排列，并通过耐高温粘合剂粘接在一起，在第四、第五层保温材料之间设置有不锈钢拉筋网，该不锈钢拉筋网的外侧间隔地设置有多根不锈钢锚固杆，每根不锈钢锚固杆的内端带有弯勾，弯勾焊接在不锈钢拉筋网上，不锈钢锚固杆的外端贯穿所述第四、第三、第二、第一层保温材料后与辐射段炉体的内壁焊接在一起，不锈钢拉筋网的内侧间隔地设置有多根不锈钢螺栓，每根不锈钢螺栓的外端与不锈钢拉筋网焊接在一起，每根不锈钢螺栓的内端贯穿所述第五、第六层保温材料后以陶瓷螺帽紧固，在第六层保温材料的内表面敷设有远红外反射涂料层。

所述构成辐射段管束的每根炉管的直径是102mm，每根炉管的管心与远红外反射涂料层之间的距离为50—60mm之间，相邻的两根炉管的管心之间的距离为178mm。

本发明有以下积极有益效果：

辐射段炉体的外壳为圆筒形，由钢板焊接而成，其内壁的炉衬由多层保温材料组成，正常运行时炉体外表面平均温度小于60℃。为了使辐射段管束背火的一面也能很好地被加热，在炉衬最内层的保温材料上敷设了远红外反射涂料层，并将炉管设置在最佳的吸收热辐射的位置。炉管沿辐射段炉体内壁横向蛇形排布，形成一套水汽循环，由一台柱塞泵推动。

对流段管束是由光管和翅片管组成，在烟气入口端布置了光管作为温度缓冲管以降低烟温，为减少对流段的长度，其余部分采用了翅片管，这样既提高了对流段管束的热量吸收，又可以缩小2/3的体积。具有结构紧凑，燃烧稳定，热效率高，烟气阻力小等优点。

给水换热器采用套管形式进行热交换，它主要用来提高对流段的入口温度，使入口水温高于烟气的露点温度，从而避免烟气中的水蒸汽在对流段翅片管上凝结而造成管子的低温腐蚀。