專利名稱：：具有四回程循環(huán)管路的注汽鍋爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型涉及石油行業(yè)熱力開采深井稠油的專用設(shè)備，特別涉及注汽鍋爐。
背景技術(shù)：
：注汽鍋爐是油田稠油開采的核心設(shè)備，它是利用所產(chǎn)生的高壓蒸汽注入油井，加熱油層中的原油以降低稠油的粘度，增加稠油的流動性，從而提高深井稠油的采收率?，F(xiàn)有的注汽鍋爐存在的主要問題是鍋爐爐體各段的形狀結(jié)構(gòu)沒有實(shí)現(xiàn)優(yōu)化配置，水汽循環(huán)管路為單回程，管束布局冗余不緊湊，輻射段殼體為圓筒形，管路復(fù)雜，體積大，沿途熱力損失大，熱效率低，額定蒸發(fā)量小，只能達(dá)到22.5噸/小時，無法達(dá)到100噸/小時。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種具有四回程循環(huán)管路的注汽鍋爐，該鍋爐有四套循環(huán)管路，布局均衡，簡約緊湊，運(yùn)行平穩(wěn)，安全可靠，熱效率高，在增加鍋爐體積不大的前提下，額定蒸發(fā)量顯著提高，每小時可輸出壓力為14MPa的高溫蒸汽100噸，解決了蒸汽輔助重力泄油需要大量蒸汽的問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案一種具有四回程循環(huán)管路的注汽鍋爐，具有爐體、燃燒器、水汽系統(tǒng)，爐體由輻射段、過渡段、對流段組成，過渡段設(shè)置在輻射段與對流段之間，燃燒器設(shè)置在輻射段的入口端，其特征是輻射段的殼體為臥式方箱形狀，對流段的殼體為立式方箱形狀，過渡段的殼體為彎頭形狀，輻射段、對流段、過渡段的殼體都是由鋼板焊接而成，各段殼體內(nèi)壁上敷設(shè)有耐火保溫材料；對流段與輻射段的殼體在空間上相互垂直；輻射段殼體內(nèi)均勻布設(shè)有四組輻射管束，該四組輻射管束的管長相等，各組輻射管束沿輻射段殼體內(nèi)壁排列，對流段殼體內(nèi)設(shè)置有四組對流管束，該四組對流管束的管長相等，各組對流管束沿?zé)煔庾呦蚱叫信帕校幻拷M輻射管束是由多排水平的U形直管往復(fù)連接而成的單回程管束，每組對流管束是由多排水平的U形光管和多排水平的U形翅片管往復(fù)連接而成的單回程管束，所述翅片管布置在光管的上方，相鄰的兩排翅片管之間交錯布置；水汽系統(tǒng)由分配器、混合器、集汽器、兩條蒸汽排放管、兩條供水管和一臺四回程給水換熱器組成，每條供水管上安裝有一臺高壓柱塞泵；所述分配器由一空心圓筒構(gòu)成，該圓筒的一側(cè)均勻地設(shè)置有兩個進(jìn)水口，另一側(cè)均勻地設(shè)置有四個出水口；所述混合器由一個U形的空心圓筒構(gòu)成，該圓筒的一側(cè)均勻地設(shè)置有四個進(jìn)水口，另一側(cè)均勻地設(shè)置有四個出水口；所述集汽器由一個空心球體構(gòu)成，該集汽器的一側(cè)均勻地設(shè)置有四個進(jìn)汽口，該集汽器的另一側(cè)均勻地設(shè)置有兩個出汽口，該集汽器的兩個出汽口分別與所述兩條蒸汽排放管連通；所述四回程給水換熱器由四個單回程給水換熱器組成，每個單回程給水換熱器由外殼管和內(nèi)套管組成，外殼管上設(shè)置有殼程入口和殼程出口，內(nèi)套管的兩端設(shè)置有管程入口和管程出口；所述四個單回程給水換熱器的殼程入口分別與分配器的四個出水口連通，四個單回程給水換熱器的殼程出口分別與四組對流管束的入口連通，四組對流管束的出口分別與四個單回程給水換熱器的管程入口連通，四個單回程給水換熱器的管程出口分別與混合器的四個進(jìn)水口連通，混合器的四個出水口分別與四組輻射管束的入口連通，該四組輻射管束的出口分別與集汽器的四個入口連通，集汽器的兩個出口分別與兩條蒸汽排放管連通。所述耐火保溫材料由三層構(gòu)成，內(nèi)層為高鋁型硅酸鋁耐火纖維；中間層為鋁箔，外層為標(biāo)準(zhǔn)型硅酸鋁耐火纖維。所述高壓柱塞泵的入口端和出口端安裝有減震器。由于采用上述結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型有以下積極有益效果-爐體各段的形狀結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化配置，為直流式鍋爐，熱阻小，循環(huán)管路為四回程，為使各回程熱力、阻力平衡，采用對稱布局，簡約緊湊，對流管束主要由翅片管組成，翅片管的有效吸熱面積大，能夠很好的吸收煙氣的熱量，管程短，體積可節(jié)約三分之二，為防止煙氣入口端的高溫將翅片管燒壞，在煙氣入口端采用光管，相鄰的兩排翅片管之間交錯布置；這種布置方式可使煙氣向上沖刷對流管束時，各層面的管排可以均勻受熱，給水的流動方向與煙氣的流動方向相反，有利于熱交換。為使鍋爐結(jié)構(gòu)緊湊，減少占地面積，采用小半徑推制彎頭；為使鍋爐減少散熱損失，減輕設(shè)備重量，采用全新的三層保溫結(jié)構(gòu)。輻射段由原來的圓筒形變?yōu)榫匦蜗潴w結(jié)構(gòu)；根據(jù)鍋爐輻射換熱計算的基本原理，輻射段吸收的熱量由輻射管束傳熱面積和輻射管表面熱強(qiáng)度決定，并成正比關(guān)系。在圓形的直徑和方形的邊長相等的前提下，方形和圓形輻射段殼體內(nèi)壁布置相同形式的爐管，其輻射管束傳熱面積FR比值為4:3.14，故采用長方體形的輻射段，不僅能增加輻射段總吸收熱量，提高熱效率，還可以減小輻射段的尺寸，節(jié)省占地面積。為了減小水阻力及高壓管線的顫動，分配器再分出四個出水口，為四回程高壓水汽循環(huán)管路提供動力，在兩臺高壓柱塞泵出口和四回程給水換熱器的殼程入口之間設(shè)有筒狀的分配器，四回程循環(huán)管路的對流段出入口4分別同一臺四回程給水換熱器的管程入口和殼程出口相連接，形成四個整體水循環(huán)系統(tǒng)。給水換熱器管程出口和輻射管束入口之間設(shè)有u型的混合器進(jìn)行混水及均壓，以保證給水到達(dá)四個輻射管束入口時壓力達(dá)到一致，使四個水汽循環(huán)管路運(yùn)行趨于相同工況，保證水循環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。四個輻射管束的出口匯集到球形集汽器上，保證輸出的蒸汽壓力均衡。水汽流程由原來的單回程變?yōu)樗幕爻?；額定蒸發(fā)量顯著提高，最大蒸發(fā)量由原來的22.5t/h躍升到100t/h。圖1是本實(shí)用新型注汽鍋爐的外形示意圖。圖2是圖1的俯視圖。圖3是本實(shí)用新型的注汽鍋爐的水汽管路布局結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是圖1中輻射段的俯視圖。圖5是圖4的A—A剖視圖。圖6是圖1中對流段的主視圖。圖7是圖6的側(cè)視圖。圖8是本實(shí)用新型注汽鍋爐第一套循環(huán)管路的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式圖中標(biāo)號l燃燒器202標(biāo)準(zhǔn)型硅204高鋁型硅5分配器505出水口508出水口601進(jìn)水口605出水口7集汽器703進(jìn)汽口8蒸汽排放管ll供水管14對流管束17對流管束20煙囪24對流管束酸鋁耐火纖維酸鋁耐火纖維2輻射段203鋁箔3過渡段501進(jìn)水口201殼體4對流段502進(jìn)水口506出水口6混合器602進(jìn)水口606出水口701進(jìn)汽口704進(jìn)汽口9蒸汽排放管12輻射管束15輻射管束18高壓柱塞泵22輻射管束25輻射管束507出水口603進(jìn)水口607出水口702進(jìn)汽口705出汽口IO供水管13給水換熱器16給水換熱器19高壓柱塞泵23給水換熱器26給水換熱器604進(jìn)水口608出水口706出汽口　請參照圖l、圖2、圖3,本實(shí)用新型是一種具有四回程循環(huán)管路的注汽鍋爐，具有爐體、燃燒器l、水汽系統(tǒng)。爐體由輻射段2、過渡段3、對流段4組成，過渡段3設(shè)置在輻射段2與對流段4之間，燃燒器1設(shè)置在輻射段2的入口端，對流段4的出口端與煙囪20連接。請參照圖4、圖5、圖6、圖7，輻射段2的殼體為臥式長方體形狀，對流段4的殼體為立式長方體形狀，過渡段3的殼體為彎頭形狀，輻射段2、對流段4、過渡段3的殼體都是由鋼板焊接而成，各段殼體內(nèi)壁上敷設(shè)有耐火保溫材料；對流段4與輻射段2的殼體在空間上相互垂直。請參照圖4、圖5，輻射段2殼體內(nèi)均勻布設(shè)有四組輻射管束12、15、22、25，該四組輻射管束12、15、22、25的管長相等，該四組輻射管束圍繞輻射段殼體內(nèi)壁排列。這種布置方式，使火焰與管束不產(chǎn)生貼邊現(xiàn)象，有利于受熱面的傳熱以及安全運(yùn)行。對流段殼體內(nèi)設(shè)置有四組對流管束，該四組對流管束的管長相等，各組對流管束沿?zé)煔庾呦蚱叫信帕?。每組輻射管束是由多排水平的U形直管往復(fù)連接而成的單回程管束，每組對流管束是由多排水平的U形光管和多排水平的U形翅片管往復(fù)連接而成的單回程管束，翅片管布置在光管的上方，相鄰的兩排翅片管之間交錯布置。水汽系統(tǒng)由分配器5、混合器6、集汽器7、兩條蒸汽排放管8、9、兩條供水管IO、ll和一臺四回程給水換熱器組成，供水管10上安裝有一臺高壓柱塞泵18，供水管11上安裝有一臺高壓柱塞泵19。分配器5由一空心圓筒構(gòu)成，該圓筒的一側(cè)均勻地設(shè)置有兩個進(jìn)水口501、502，另一側(cè)均勻地設(shè)置有四個出水口505、506、507、508。分配器5可減小水阻力及高壓管線的顫動，保證水循環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。混合器6由一個U形的空心圓筒構(gòu)成，該圓筒的一側(cè)均勻地設(shè)置有四個進(jìn)水口601、602、603、604，另一側(cè)均勻地設(shè)置有四個出水口605、606、607、608。以保證給水到達(dá)四個輻射管束入口時壓力達(dá)到一致，使四個水汽循環(huán)管路運(yùn)行趨于相同工況，保證水循環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。集汽器7由一個空心球體構(gòu)成，該集汽器7的一側(cè)均勻地設(shè)置有四個進(jìn)汽口701、702、703、704,該集汽器7的另一側(cè)均勻地設(shè)置有兩個出汽口705、706，該集汽器7的兩個出汽口705、706分別與蒸汽排放管8、9連通；集汽器7保證輸出蒸汽壓力均衡。四回程給水換熱器采用現(xiàn)有技術(shù)，四回程給水換熱器由四個單回程給水換熱器13、16、23、26組成，每個單回程給水換熱器由外殼管和內(nèi)套管組成，外殼管由蛇形彎管構(gòu)成，內(nèi)套管與外殼管隨形，外殼管上設(shè)置有殼程入口和殼程出口，內(nèi)套管的兩端設(shè)置有管程入口和管程出口。四個單回程給水換熱器13、16、23、26分別用來提高對流管束14、17、24、27的給水溫度，以便將對流管束入口的水溫提高到110至12(TC左右，即高于煙氣露點(diǎn)溫度，從而避免煙氣中的酸性水霧在翅片管上凝結(jié)而造成管子腐燭。請參照圖3，本實(shí)用新型的注汽鍋爐有四套循環(huán)管路-第一套循環(huán)管路由輻射管束12、單回程給水換熱器13、對流管束14組成。第二套循環(huán)管路由輻射管束15、單回程給水換熱器16、對流管束17組成。第三套循環(huán)管路由輻射管束22、單回程給水換熱器23、對流管束24組成。第四套循環(huán)管路由輻射管束25、單回程給水換熱器26、對流管束27組成。四個單回程給水換熱器13、16、23、26的殼程入口分別與分配器5的四個出水口505、506、507、508連通。四個單回程給水換熱器13、16、23、26的殼程出口分別與四組對流管束14、17、24、27的入口連通。四組對流管束14、17、24、27的出口分別與四臺給水換熱器13、16、23、26的管程入口連通。四個單回程給水換熱器13、16、23、26的管程出口分別與混合器6的四個進(jìn)水口601、602、603、604連通?；旌掀?的四個出水口605、606、607、608分別與四組輻射管束12、15、22、25的入口連通。四組輻射管束12、15、22、25的出口分別與集汽器7的四個入口701、702、703、704連通，集汽器7將四組輻射管束輸出的蒸汽進(jìn)行混合，然后通過蒸汽排放管8、9輸送給各油井。下面以第一套循環(huán)管路為例，來說明其具體結(jié)構(gòu)。請參照圖8，第一套循環(huán)管路由輻射管束12、單回程給水換熱器13、對流管束14組成。輻射管束12是由多排水平的U形直管往復(fù)連接而成的單回程管束，對流管束14是由多排水平的U形光管141水平的U形翅片管142連接而成的單回程管束，這種布置方式可使煙氣向上沖刷對流管束時，各層面的管排可以均勻受熱，給水的流動方向與煙氣的流動方向相反，有利于熱交換。翅片管142布置在光管141的上方；相鄰的兩排翅片管142之間交錯布置；采用翅片管142后，增大了吸熱面積，減小了對流管束4的管程，可以縮小對流段三分之二的體積。在對流段的入口端煙氣溫度較高，為防止煙氣的高溫將翅片管燒壞，所以在對流段的入口端采用兩排光管142。給水換熱器13用來提高對流管束14的給水溫度，以便將對流管束入口的水溫提高到ll(TC至12(TC左右，即高于煙氣露點(diǎn)溫度，從而避免煙氣中的酸性水霧在翅片管26上凝結(jié)而造成管子腐蝕。單回程給水換熱器13的殼程入口130與分配器5的出水口505連通，單回程給水換熱器13的殼程出口131經(jīng)過管道與對流管束14的入口連通，對流管束14的出口經(jīng)過管道與給水換熱器13的管程入口132連通,單回程給水換熱器13的管程出口133經(jīng)過管道與混合器6的進(jìn)汽口601連通，混合器6的出汽口605與輻射管束12的入口連通，輻射管束12的出口經(jīng)過管道與集汽器7的一個入口701連通。集汽器7將四組輻射管束輸出的蒸汽進(jìn)行混合，然后通過蒸汽排放管8、9輸送給各油井。為了保證供水的持續(xù)平穩(wěn)性能，在高壓柱塞泵18、19的入口端和出口端安裝有減震器。請參照圖5，輻射段2的殼體201的內(nèi)壁敷設(shè)有耐火保溫材料，耐火保溫材料由三層構(gòu)成，內(nèi)層為高鋁型硅酸鋁耐火纖維204;中間層為鋁箔203，外層為標(biāo)準(zhǔn)型硅酸鋁耐火纖維202;標(biāo)準(zhǔn)型硅酸鋁耐火纖維202緊貼在鋼質(zhì)殼體201上，標(biāo)準(zhǔn)型硅酸鋁耐火纖維、高鋁型硅酸鋁耐火纖維的化學(xué)組分如下表所示<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>鋁箔203可有效地將熱量反射回爐體內(nèi)，高鋁型硅酸鋁耐火纖維和標(biāo)準(zhǔn)型硅酸鋁耐火纖維具有隔熱保溫作用，防止熱量散發(fā)，過渡段和對流段的耐火保溫層與上述輻射段的耐火保溫層的結(jié)構(gòu)相同。正常運(yùn)行時各段殼體外表面平均溫度小于60°C。權(quán)利要求1.一種具有四回程循環(huán)管路的注汽鍋爐，具有爐體、燃燒器、水汽系統(tǒng)，爐體由輻射段、過渡段、對流段組成，過渡段設(shè)置在輻射段與對流段之間，燃燒器設(shè)置在輻射段的入口端，其特征是輻射段的殼體為臥式方箱形狀，對流段的殼體為立式方箱形狀，過渡段的殼體為彎頭形狀，輻射段、對流段、過渡段的殼體都是由鋼板焊接而成，各段殼體內(nèi)壁上敷設(shè)有耐火保溫材料；對流段與輻射段的殼體在空間上相互垂直；輻射段殼體內(nèi)均勻布設(shè)有四組輻射管束，該四組輻射管束的管長相等，各組輻射管束沿輻射段殼體內(nèi)壁排列，對流段殼體內(nèi)設(shè)置有四組對流管束，該四組對流管束的管長相等，各組對流管束沿?zé)煔庾呦蚱叫信帕?；每組輻射管束是由多排水平的U形直管往復(fù)連接而成的單回程管束，每組對流管束是由多排水平的U形光管和多排水平的U形翅片管往復(fù)連接而成的單回程管束，所述翅片管布置在光管的上方，相鄰的兩排翅片管之間交錯布置；水汽系統(tǒng)由分配器、混合器、集汽器、兩條蒸汽排放管、兩條供水管和一臺四回程給水換熱器組成，每條供水管上安裝有一臺高壓柱塞泵；所述分配器由一空心圓筒構(gòu)成，該圓筒的一側(cè)均勻地設(shè)置有兩個進(jìn)水口，另一側(cè)均勻地設(shè)置有四個出水口；所述混合器由一個U形的空心圓筒構(gòu)成，該圓筒的一側(cè)均勻地設(shè)置有四個進(jìn)水口，另一側(cè)均勻地設(shè)置有四個出水口；所述集汽器由一個空心球體構(gòu)成，該集汽器的一側(cè)均勻地設(shè)置有四個進(jìn)汽口，該集汽器的另一側(cè)均勻地設(shè)置有兩個出汽口，該集汽器的兩個出汽口分別與所述兩條蒸汽排放管連通；所述四回程給水換熱器由四個單回程給水換熱器組成，每個單回程給水換熱器由外殼管和內(nèi)套管組成，外殼管上設(shè)置有殼程入口和殼程出口，內(nèi)套管的兩端設(shè)置有管程入口和管程出口；所述四個單回程給水換熱器的殼程入口分別與分配器的四個出水口連通，四個單回程給水換熱器的殼程出口分別與四組對流管束的入口連通，四組對流管束的出口分別與四個單回程給水換熱器的管程入口連通，四個單回程給水換熱器的管程出口分別與混合器的四個進(jìn)水口連通，混合器的四個出水口分別與四組輻射管束的入口連通，該四組輻射管束的出口分別與集汽器的四個入口連通，集汽器的兩個出口分別與兩條蒸汽排放管連通。2.如權(quán)利要求l所述的具有四回程循環(huán)管路的注汽鍋爐，其特征是:所述耐火保溫材料由三層構(gòu)成，內(nèi)層為高鋁型硅酸鋁耐火纖維；中間層為鋁箔，外層為標(biāo)準(zhǔn)型硅酸鋁耐火纖維。3.如權(quán)利要求l所述的具有四回程循環(huán)管路的注汽鍋爐，其特征是:所述高壓柱塞泵的入口端和出口端安裝有減震器。專利摘要一種具有四回程循環(huán)管路的注汽鍋爐，其水汽系統(tǒng)由分配器、混合器、集汽器、蒸汽排放管、供水管和四回程給水換熱器組成，四回程給水換熱器的殼程入口分別與分配器的四個出水口連通，四回程給水換熱器的殼程出口分別與四組對流管束的入口連通，四組對流管束的出口分別與四回程給水換熱器的管程入口連通，四回程給水換熱器的管程出口分別與混合器的四個進(jìn)水口連通，混合器的四個出水口分別與四組輻射管束的入口連通，四組輻射管束的出口分別與集汽器的四個入口連通，集汽器的出口與蒸汽排放管連通，四套循環(huán)管路布局均衡，簡約緊湊，熱效率高，每小時可輸出壓力為14MPa的高溫蒸汽100噸，解決了蒸汽輔助重力泄油需要大量蒸汽的問題。文檔編號F22B19/00GK201050775SQ200720195538公開日2008年4月23日申請日期2007年11月2日優(yōu)先權(quán)日2007年11月2日發(fā)明者劉權(quán)升,周廣義,巖孫,孫希宏,孫新利,敏徐,李亞奇,李玉峰,李玉福,樊海軒,王建和,竇成秋,繆素景,蘇廣文,靜郝,郭恩廣,韓建荒申請人:中國石油天然氣第八建設(shè)有限公司