[发明专利]冷凝式油田注汽锅炉烟气余热回收装置及方法

说明书

本发明涉及一种冷凝式油田注汽锅炉烟气余热回收装置及方法。其技术方案是：管圈支架内壁焊接保温固定件用于固定内保温层，吸热管组是由翅片管与弯头焊接连成一个给水流通通道，包括上部管组和下部管组，烟气均布导流板、冷凝水收集板倾斜焊接固定在管圈支架上；烟气经过吸热管组的下部管组吸热之后，到达烟气均布导流板和冷凝水收集板时其温度已经降至烟气露点，再经过烟气均布导流板和冷凝水收集板进入上部管组，烟气流向按Z型转弯流过，使烟气中的水蒸汽由气态冷凝变为液态，从而释放烟气中的潜热。有益效果是：本发明用于回收烟气中的水蒸汽的余热，提高锅炉给水温度，降低排烟温度，提高锅炉热效率，结构紧凑，易于安装、维修和更换。

技术领域

本发明涉及注汽锅炉烟气余热回收利用装置，特别涉及一种冷凝式油田注汽锅炉烟气余热回收装置及方法。

背景技术

稠油热采作为油田生产现阶段的主要生产阵地，为我国原油的稳定供应起到了关键性的作用。而稠油热采的关键设备----注汽锅炉，是稠油生产的重要保障。随着对高能耗设备节能要求的不断加强，如何进一步提高注汽锅炉的热效率，降低单位蒸汽能耗，成为节能降耗、降低吨稠油的投入产出比的关键点。

一 油田注汽锅炉参数：

1 常用注汽锅炉额定蒸发量：9.2t/h、11.5t/h、15t/h、18t/h、23t/h、30t/h

2 燃料：目前油田用注汽锅炉通常是两种燃料，原油或天然气。

3 烟气特性：

其中燃油注汽锅炉产生的烟气中主要含有SO₂、NO_X、CO₂、N₂、O₂和水蒸气等，烟气露点110℃左右。燃气注汽锅炉产生的烟气中主要含有NO_X、CO₂、N₂、O₂和水蒸气等，并含有少量的SO₂，烟气露点60℃左右。

二 目前注汽锅炉余热利用现状：

注汽锅炉排出的烟气中含有大量余热，目前的注汽锅炉大多没有烟气余热利用装置，只有少部分安装烟气余热回收装置。这些烟气余热回收装置一般都是利用烟气预热助燃空气（第1种方式）或利用烟气预热锅炉给水（第2种方式），这两种烟气余热回收方式只回收了烟气中的部分显热。因燃气锅炉烟气中水蒸汽占比较大，且水蒸汽的汽化潜热较大。我们为了提高燃气的利用率，把目光投向了烟气冷凝潜热回收技术的研究开发。

下面以燃气注汽锅炉为例，分析烟气余热的可利用情况：

1 烟气组成及热能分析

1Nm³天然气在过量空气系数为1.1时，燃烧所需实际空气量约为10.6 m³,，烟气量约为12 m³。1 Nm³天然气的低位热值32.6MJ，高位热值36.2MJ。燃烧后产生的烟气的焓见下表：

表1： 燃烧每立方天然气产生烟气的温焓表 kJ /Nm³

烟气中烟气温度变化所引起的热量转移为显热，水蒸汽所含的汽化潜热为潜热，也就是水在发生相变时，所释放或吸收的热量。烟气中水蒸汽的体积含量在15-20%左右，潜热可占天然气的低位发热量的10.97%左右。

从此数据可以看出，潜热占排烟热损失的比重是很大的。而利用潜热，必须要把烟气温度降低到水蒸汽露点温度以下，使烟气中的水分由气态变为液态，从而释放烟气潜热。

2 烟气中水蒸汽露点温度的确定: