一种车载移动式高干度烟气二回程注汽锅炉及其使用方法与流程

本发明涉及注汽锅炉，尤其涉及一种车载移动式高干度烟气二回程注汽锅炉及其使用方法。

背景技术：

1、注汽锅炉是油田稠油开采的核心设备，它产生的高温高压，注汽干度为80%的蒸汽注入油井中，将热量传递给油层，降低油层中原油的粘度，从而提升稠油的采收率。按装载方式，注汽锅炉可分为固定式和车载式两种，车载式注汽锅炉使用方便，可停靠在井口进行注汽，减少了注汽管线的长度，降低了蒸汽输送过程中的热损失，保证了注井能量。同时车载式注汽锅炉减少了油田地面建设的工作量；在蒸汽吞吐、蒸汽驱等热力采油工艺中有着广泛应用。

2、申请号为cn202210659172.4的专利公开了一种车载立式高干度注汽锅炉及其使用方法，注汽锅炉本体为卧式圆筒形结构，注汽锅炉本体、立式对流换热段、球形分离器模块、电路模块、燃烧器模块和柱塞泵模块等均布置在拖车上，由于球形分离器模块集成在拖车上，使车载式高干度注汽锅炉所产生的注井蒸汽干度由原先80%左右提升至100%，提高了注井蒸汽的品质。但是该技术方案存在以下问题：

3、1、烟气流入注汽锅炉本体时温度很高，高温烟气会对炉膛产生破坏，降低了锅炉使用寿命，现有技术通常在炉膛内布设水冷壁管，水冷壁管通常静态布设在炉膛内壁，高温烟气会从水冷壁管的间隙快速扩散至炉膛内壁，因此对注汽锅炉的保护作用有限；

4、2、高温烟气中存在大量烟尘颗粒，烟尘颗粒在高温条件下极易附着在水冷壁管上并聚结成壳，严重影响了水冷壁管的换热效果。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题至少之一，本发明提供了一种车载移动式高干度烟气二回程注汽锅炉，包括拖车，所述拖车上端面设有锅炉模块，所述锅炉模块包括圆柱形卧式锅炉本体，所述锅炉本体一端连通燃烧器模块，顶部连通换热模块，内部设有可旋转水冷壁机构，所述换热模块顶部连通烟囱，所述可旋转水冷壁机构包括在控制下沿所述锅炉本体周向旋转的水冷壁管，所述水冷壁管为环绕成圆形的单程蛇形管，所述水冷壁管的入口连通柱塞泵模块，出口连通球形分离器模块。

2、优选的，所述锅炉模块包括固定于所述拖车上的矩形的支撑立板，所述锅炉本体贯穿固定于所述支撑立板上，所述支撑立板的上端面固定所述换热模块；所述换热模块包括水平烟道，所述水平烟道一端连通所述锅炉本体，另一端连通所述烟囱，所述水平烟道内设有换热管，所述换热管为环绕形成矩形块状的单程蛇形管，所述换热管的入口连通柱塞泵模块，出口连通球形分离器模块；所述拖车上还设有电路模块。

3、优选的，所述可旋转水冷壁机构还包括第一圆盘、第二圆盘、电机和两个连接件，所述水冷壁管的两端固定于所述第一圆盘和第二圆盘上，所述第一圆盘和第二圆盘可旋转安装于所述锅炉本体内，所述电机设于所述拖车上，其输出端连接所述第二圆盘，一个所述连接件密封连通所述水冷壁管的入口和所述通柱塞泵模块，另一个所述连接件密封连通所述水冷壁管的出口和所述球形分离器模块。

4、优选的，所述锅炉本体的两端设有与所述柱塞泵模块相连的入口管和与所述球形分离器模块相连的出口管，所述连接件包括可旋转套设的动环和定环，所述动环和定环共同形成密封的环形腔，所述动环与所述水冷壁管相连，所述定环固定于所述锅炉本体的内壁两端。

5、优选的，所述第一圆盘和第二圆盘将所述锅炉本体内部依次密封分隔为第一无烟腔、炉膛和第二无烟腔，所述炉膛上方设有连通所述水平烟道的竖直烟道，所述第一无烟腔中心处设有密封通道，所述密封通道密封连通所述燃烧器模块和炉膛；所述电机的输出端密封可旋转穿过所述第二无烟腔。

6、优选的，所述水冷壁管包括直管段和弯管段，所述直管段位于所述炉膛内，所述弯管段位于所述第一无烟腔和第二无烟腔内，所述直管段的每一条直管上均设有翅片，所述翅片沿直管的长度方向设置，并向相邻两条直管的空隙处伸展。

7、优选的，所述炉膛内壁沿其长度方向设有椭圆形滑槽，所述椭圆形滑槽的椭圆形平面与水平面成倾斜夹角，所述炉膛内设有清扫环，所述清扫环上设有与所述水冷壁管相应的滑动孔，以及与所述椭圆形滑槽相应的滑块，所述清扫环在所述水冷壁管旋转时，在所述椭圆形滑槽引导下沿所述直管段轴向往复运动，清洁所述直管段的表面。

8、优选的，所述炉膛内设有烟尘捕捉机构，所述烟尘捕捉机构包括旋转环和固定于所述旋转环内环面的轴流扇叶，所述旋转环和轴流扇叶为互相连通的空心结构，所述水冷壁管密封贯穿所述旋转环，所述轴流扇叶面对烟气流动方向一端设有捕尘孔，所述炉膛内壁周向设有与所述旋转环密封旋转配合的圆形滑槽，所述旋转环的外环壁上设有与所述圆形滑槽连通的环形开口，所述圆形滑槽下方设有排尘孔，所述排尘孔连通烟尘收集箱。

9、优选的，所述烟尘收集箱包括与所述支撑立板高度一致的矩形本体，所述矩形本体中心处设有安装所述锅炉本体的中心孔，所述矩形本体内部中空，且通过水平隔板密封分隔为上密封腔和下收集腔，所述下收集腔的内环壁上设有与所述排尘孔连通的通孔，外壁上设有密封开关门。

10、本发明提供了一种车载移动式高干度烟气二回程注汽锅炉的使用方法，包括以下步骤：

11、步骤s100、启动燃烧器模块，燃烧器模块燃烧为锅炉本体提供热量，燃烧产生的烟气从锅炉本体进入换热模块，最终从烟囱流出；

12、步骤s200、启动可旋转水冷壁机构，锅炉本体内的水冷壁管旋转，在锅炉本体内壁和过热烟气之间形成动态水冷壁层，阻隔过热烟气向锅炉本体内壁的扩散，提高水冷壁管对锅炉本体内壁的保护；

13、步骤s300、启动柱塞泵模块，柱塞泵模块向锅炉模块的水冷壁管以及换热模块的换热管内供水，水冷壁管和换热管内的水在吸收烟气中的热量后转化为汽水混合物，汽水混合物流出至球形分离器模块，经分离后获得蒸汽和热水，蒸汽注入油井，热水回流至柱塞泵模块。

14、与现有技术相比，本发明具有如下有益技术效果：

15、1、本发明通过设置可旋转水冷壁机构，在锅炉本体内形成动态水冷壁层，阻隔过热烟气向锅炉本体内壁的扩散，提高水冷壁管对锅炉本体内壁的保护；

16、2、水冷壁管的直管段上设有翅片，在旋转过程中水冷壁管形成水冷壁膜，充分吸收炉膛内过热烟气中的热量，同时翅片能够形成贴壁风，水冷壁膜与贴壁风共同作用形成致密的水冷保护层，充分保护锅炉本体的周向侧壁，提高锅炉本体的使用寿命；

17、3、水冷壁管上设有清扫环，清扫环能够及时清理水冷壁管的外壁，避免过热烟气中的烟尘颗粒在水冷壁管的表面聚结成壳，影响水冷壁管的导热性，充分保证了水冷壁管的换热效果；

18、4、炉膛内设有烟尘捕捉机构，烟尘捕捉机构一方面能够捕捉烟气中的烟尘颗粒，有效降低烟气中烟尘颗粒的含量，避免了烟尘颗粒在锅炉模块和换热模块内聚结成壳，保证了换热效果，另一方面能够在炉膛内形成轴流风，减弱烟气向炉膛内壁的径向流动趋势，进一步保护锅炉本体，延长其使用寿命；

19、5、烟尘收集箱结构紧凑，同时具备烟尘收集和支撑锅炉本体和换热模块的作用；

20、综上所述，本发明提供的车载移动式高干度二回程注汽锅炉，结构紧凑，通过可旋转水冷壁机构对锅炉本体提供有效保护，延长锅炉本体使用寿命；通过清扫环和烟尘捕捉机构降低烟尘颗粒在水冷壁管的附着，保证了换热效率和换热效果。