油田燃气注汽锅炉的制作方法

本发明涉及油田注汽锅炉，具体地说是一种油田燃气注汽锅炉。

背景技术：

1、现有的油田注汽锅炉通常是卧式直流水管锅炉，其主要由辐射段、连接在辐射段尾部的过渡段、设置在过渡段上方的对流段组成。其中，辐射段的内壁衬以硅酸铝耐火纤维，并设有往复排列的盘管，中间形成宽敞的炉膛；对流段是由光管和肋片管组成的矩形结构；过渡段是连接在辐射段与对流段之间起连接作用的一个半圆形烟气转向通道，轴向尺寸约为1.3米左右，无换热作用。

2、目前在用燃气注汽锅炉体积大，主要体现在辐射段轴线方向长度和烟气出口距离地面高度，两个方向尺寸较大，不利于稠油区块机动灵活注汽要求。

3、现有燃气锅炉由燃油锅炉改造而成，换热面以燃油燃烧特性为主，改为天然气燃料后，换热特征、烟气特性均发生变化，不能满足当前高效节能要求。

4、水蒸气携热机理表明，蒸汽干度越高携带热量越多，稠油注蒸汽效果越明显。油田用直流燃气锅炉受现有工艺制约，常规水处理无法实现直接提干运行。

5、因此一种新型油田高效燃气注汽锅炉技术的开发迫在眉睫，有必要提供一种油田燃气注汽锅炉来克服上述缺陷。

6、公开(公告)号：cn101343989b，公开(公告)日：2012-08-22是一种高干度油田注汽锅炉和高干度蒸汽生产方法。该高干度油田注汽锅炉包括辐射段、对流段和过渡段，还包括炉体、给水泵和汽水分离器；在对流段与过渡段之间的炉体内固定安装有蒸汽过热器；对流段进口管的进水口与给水泵的出水口相连通，对流段进口管的出水口与对流段上端的进水口相连通；对流段出口管的进汽口与对流段下端的出汽口相连通，对流段出口管的出汽口与辐射段的进汽口相连通。本发明结构合理而紧凑，使用方便，能使蒸汽干度达到100％，并有一定的过热度，能满足超稠油开发的注汽工艺要求，因此极大地提高了超稠油开发注汽的工作效率，提高了热效率，降低了能耗，降低了生产成本。

7、公开(公告)号：cn101551097a，公开(公告)日：2009-10-07涉及一种生产高干度过热蒸汽用注汽锅炉，由换热器、辐射段、对流段、烟囱、水置式汽水分离器、过热器、炉体、给水管路、燃烧器、电加热器、油加热器和闪蒸罐组成。炉体内前部设有燃烧器，中部设有辐射段，后部设有对流段，燃烧器通过导线和管线分别与电加热器和油加热器相连接；辐射段外侧设有换热器，出口设有外置式汽水分离器，换热器通过给水管路与给水泵相连接，汽水分离器通过管线分别与过热器和闪蒸罐相连接；对流段下部设有过热器，上部设有烟囱；辐射段、对流段分别通过管线与换热器相连接。本发明结构新颖，设计合理，工作可靠，利用它可以生产出干度高、温度高的过热蒸汽，从而提高稠油sagd热采工艺的效果。

8、公开(公告)号：cn202660522u，公开(公告)日：2013-01-09涉及一种高干度油田注汽锅炉，属于油田注汽锅炉技术领域；其包括双给水泵、换热器、汽水分离器和锅炉；锅炉包括过渡烟道、对流蒸发段、二次对流段、一次对流段和烟筒；过渡烟道、对流蒸发段、二次对流段、一次对流段和烟筒从下而上依次固定连接在一起；在过渡烟道的外侧固定连接有与过渡烟道相连通的燃烧器；双给水泵的出水口通过第一管线和换热器的壳程进水口固定连接在一起。本实用新型结构合理而紧凑，使用方便，通过双给水泵、换热器、燃烧器、过渡烟道、对流蒸发段、二次对流段、一次对流段和烟筒的配合使用，实现单井注汽量大和到达井底的蒸汽干度高的目的，满足了sagd开发工艺要求。

9、以上公开技术的技术方案以及所要解决的技术问题和产生的有益效果均与本发明不相同，或者技术领域或者应用场合不同，针对本发明更多的技术特征和所要解决的技术问题以及有益效果，以上公开技术文件均不存在技术启示。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对现有技术存在的上述缺陷而提供一种油田燃气注汽锅炉，对锅炉的辐射段进一步分段设计，解决温区区域变化导致的管壳超温风险，使得结垢、超温安装发生区域便于监控，设计高干段与对流段组合形式，降低烟气对高干段光管的热冲击，同时有效提升蒸汽干度。采用烟气冷凝器可以进一步降低烟气温度，吸收烟气中水蒸气的汽化潜热，形成冷凝水，提高锅炉效率到100％以上。通过受热面优化和烟道结构设计，实现辐射段、对流段换热比例优化为5：5，换热更加符合天然气火焰放热特性。通过烟气流动过程中的三次不同形式降压，降低尾部烟气阻力。

2、为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种油田燃气注汽锅炉，包括辐射段、对流段、冷凝段，所述对流段设置有对流段光管、对流段翅片管，所述对流段光管、对流段翅片管之间加设有高干段，所述高干段设置有高干段光管、高干段翅片管，烟气依次经过辐射段、对流段光管、高干段光管、高干段翅片管、对流段翅片管、冷凝段换热光管。

4、进一步地，所述辐射段、对流段、高干段、冷凝段的外壳所构成的通道结构为烟道降阻结构区，所述烟道降阻结构区包括烟气喷管效应区、烟气效应区、烟气冷凝负压区，即辐射段、对流段连接处为一个缩径通道，该缩径通道为烟气喷管效应区，该缩径通道过流截面积同时小于辐射段、对流段的过流截面积，对流段、高干段所在的外壳内为烟气效应区，冷凝段所在的外壳内为烟气冷凝负压区，冷凝段下端口与对流段上端口连接处的过流截面积大于冷凝段上端口与烟囱连接处的过流截面积。

5、进一步地，还包括水罐，水罐的给水依次通过冷凝段换热光管、除氧器、对流段光管、对流段翅片管、高干段翅片管、高干段光管、锅炉蒸汽出口的注汽管道。

6、进一步地，所述水罐与冷凝段换热光管之间的连接水路上设置软化器。

7、进一步地，所述除氧器与对流段光管之间的连接水路上设置柱塞泵。

8、进一步地，所述冷凝段设置冷凝挡板，冷凝挡板位于冷凝段换热光管下方，冷凝挡板同时位于对流段光管上方，所述冷凝挡板设置接水槽，接水槽边缘具有排水口，排水口通过管路连接回收罐，所述回收罐通过冷凝水回收泵连接水罐。

9、进一步地，所述对流段翅片管、高干段翅片管之间连接的水路要经过辐射段。

10、进一步地，所述的辐射段采用单根水平蛇形布置的水冷壁，中间形成圆筒状炉膛；对流段与辐射段连接处通过设置烟气折流板减小过流截面积，形成烟气喷管效应区；冷凝段通过烟气冷凝换热，烟气中水蒸气凝结，烟气体积收缩形成负压区；冷凝段出口烟气温度高于烟囱出口空气，热压形成烟囱效应区，冷凝段上方的整个尾部烟道形成负压抽吸环境。

11、进一步地，采用辐射对流换热5:5的比例。

12、另一方面，为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案：

13、一种油田燃气注汽锅炉，包括沿烟气流动方向排列的辐射段、对流段、冷凝段，其中，所述对流段设置有对流段光管、对流段翅片管，所述对流段光管、对流段翅片管之间加设有高干段，所述高干段设置有高干段光管、高干段翅片管，烟气依次经过辐射段、对流段光管、高干段光管、高干段翅片管、对流段翅片管、冷凝段换热光管。

14、进一步地，所述辐射段包括沿烟气流动方向排列的辐射高温段和辐射低温段，所述辐射段设置有位于所述辐射高温段的辐射高温段光管和位于所述辐射低温段的辐射低温段光管，换热介质依次流过所述辐射高温段光管和所述辐射低温段光管。

15、进一步地，所述辐射段、对流段、高干段、冷凝段的外壳所构成的通道结构为烟道降阻结构区，所述烟道降阻结构区包括烟气喷管效应区、烟气效应区、烟气冷凝负压区，辐射段、对流段连接处设置有缩径通道，该缩径通道为烟气喷管效应区，该缩径通道过流截面积同时小于辐射段、对流段的过流截面积，对流段、高干段所在的外壳内为烟气效应区，冷凝段所在的外壳内为烟气冷凝负压区，冷凝段下端口与对流段上端口连接处的过流截面积大于冷凝段上端口与烟囱的连接处的过流截面积。

16、进一步地，还包括水罐，水罐的给水依次通过冷凝段换热光管、除氧器、对流段光管、对流段翅片管、高干段翅片管、高干段光管、锅炉蒸汽出口的注汽管道。

17、进一步地，所述水罐与冷凝段换热光管之间的连接水路上设置软化器。

18、进一步地，所述除氧器与对流段光管之间的连接水路上设置柱塞泵。

19、进一步地，所述冷凝段设置有冷凝挡板，冷凝挡板位于冷凝段换热光管下方，冷凝挡板同时位于对流段光管上方，所述冷凝挡板设置接水槽，接水槽边缘具有排水口，排水口通过管路连接回收罐，所述回收罐通过冷凝水回收泵连接水罐。

20、进一步地，所述对流段翅片管、高干段翅片管之间连接的水路要经过辐射段。

21、进一步地，所述的辐射高温段采用单根水平蛇形布置的水冷壁，中间形成圆筒状炉膛；所述的辐射低温段采用单根水平蛇形布置的水冷壁，中间形成圆筒状炉膛；对流段与辐射段连接处通过设置烟气折流板减小过流截面积，形成烟气喷管效应区；冷凝段通过烟气冷凝换热，烟气中水蒸气凝结，烟气体积收缩形成负压区；冷凝段的出口连接有尾部烟囱，尾部烟囱的内部烟道形成烟气热压烟囱效应区，以形成负压抽吸环境。

22、进一步地，采用辐射对流换热5:5的比例。

23、本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

24、1.设计高干段与对流段组合形式，降低烟气对高干段光管的热冲击，同时有效提升蒸汽干度。

25、2.采用烟气冷凝器可以进一步降低烟气温度，吸收烟气中水蒸气的汽化潜热，形成冷凝水，提高锅炉效率到100％以上。

26、3.通过受热面优化和烟道结构设计，实现辐射段、对流段换热比例优化为5：5，换热更加符合天然气火焰放热特性。

27、4.通过烟气流动过程中的三次不同形式降压，降低尾部烟气阻力。

28、5.采通过给水预热与烟气冷凝联合，提高给水水质。

29、6.减小辐射段轴线方向长度和烟气出口距离地面高度，保证注汽锅炉在所有蒸汽井现场的灵活运输，整体锅炉尺寸缩短2-3米，降低了注汽锅炉的重量，有利于注汽锅炉的运输。

30、7.辐射段分区设置，可以根据火焰温度设置不同材质管壳，解决因低氮燃烧器火焰温度区域变化造成的管壳超温风险；二是分区设置可更容易地实现水冷壁均匀换热控制；三是分区设置，高温、低温区管内蒸汽区整体后移，结垢、超温安全发生区域更便于监控。