專(zhuān)利名稱(chēng)：改燒水煤漿的熱采注汽鍋爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及鍋爐領(lǐng)域，尤其是熱采注汽鍋爐。
技術(shù)背景在石油開(kāi)采中，由于某些油田的油質(zhì)粘度較高，需要較高溫度的水或蒸汽注入油井中，以稀釋原油，達(dá)到保證采油的效果。目前廣為使用的熱采注汽鍋爐都是以原油或天然氣作為燃料的，由于原油和天然氣的價(jià)格較高，增加了采油工藝的運(yùn)行成本，而且因?yàn)橛吞镒陨砗挠昧讼喈?dāng)部分的原油，減少了作為商品的原油。我國(guó)是原油較為緊缺的發(fā)展中國(guó)家，有必要尋找一種替代原油的新燃料。
水煤漿是一種低污染代油燃料，在二十世紀(jì)七十年代的石油危機(jī)中發(fā)展起來(lái)的，它是由65-70％不同粒度組成的煤和約1％的添加劑加余量的水制成的混合物。它既保持了煤炭原有的物理特性，又具有石油一樣的流動(dòng)性和穩(wěn)定性，可以象石油一樣易于裝、貯，實(shí)現(xiàn)管道輸送的高效燃燒，還具有污染物排放量低的特點(diǎn)。這種新的燃料是改造現(xiàn)有燃油或燃?xì)鉄岵勺⑵仩t的理想代用品，是節(jié)約能源，增加采油量，降低原油成本的有力措施。
建造一臺(tái)燒水煤漿的鍋爐技術(shù)上已經(jīng)很成熟了，但是要將現(xiàn)有的燃油或然氣的熱采注汽鍋爐改造成燃用水煤漿的鍋爐，成熟的經(jīng)驗(yàn)還不多，還屬于初始階段，主要應(yīng)該進(jìn)行三方面的改造燃燒系統(tǒng)的改造，合理分配爐內(nèi)換熱量，確保水煤漿的穩(wěn)定著火和完全燃燒；灰渣系統(tǒng)的改造，使燃燒水煤漿產(chǎn)生的灰渣能及時(shí)地被吹掃和排放掉，減少爐內(nèi)的污臟程度；輔助系統(tǒng)的改造，包括使水煤漿在爐前能妥善地儲(chǔ)存、攪拌和輸送的供漿系統(tǒng)，改原有鍋爐的正壓運(yùn)行方式為負(fù)壓運(yùn)行方式的鼓引風(fēng)機(jī)組成的風(fēng)系統(tǒng)及包含相關(guān)的漿、風(fēng)、汽等工質(zhì)的流量、速度、漿壓等信號(hào)的控制系統(tǒng)改造。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的，是提供一種原來(lái)燃燒油或氣的熱采注汽鍋爐改造成為燃燒效率高，操作方便，適宜于燒水煤漿的熱采注汽鍋爐。
改燒水煤漿的熱采注汽鍋爐具有臥式筒形爐膛，直流水系統(tǒng)，正壓燃燒系統(tǒng)，煙道系統(tǒng)，輔機(jī)系統(tǒng)，在煙道系統(tǒng)和燃燒系統(tǒng)之間新增加有空氣預(yù)熱器，在爐膛的前部加裝目的在于增大爐膛容積、強(qiáng)化煤漿著火的穩(wěn)燃室，在爐膛穩(wěn)燃室的前部中心處設(shè)有燃燒器，在鍋爐底部設(shè)有灰渣系統(tǒng)，在爐前設(shè)有水煤漿儲(chǔ)存、輸送、過(guò)濾輔機(jī)系統(tǒng)。
穩(wěn)燃室與爐膛連通，穩(wěn)燃室的內(nèi)壁由耐火材料砌成，內(nèi)部裝有水冷卻受熱面管束，目的在于加強(qiáng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和冷卻效果，外有耐火保溫材料和鋼板作為外壁。穩(wěn)燃室可以保證水煤漿的順利著火，并強(qiáng)化燃燒，提高燃燒效率。
燃燒器具有一次風(fēng)通道、二次風(fēng)通道和水煤漿通道。一次風(fēng)通道是由小徑風(fēng)管與通道內(nèi)的小型旋流葉片組成，二次風(fēng)通道是由大徑風(fēng)管與通道內(nèi)的大型旋流葉片組成，小徑風(fēng)管從大徑風(fēng)管和大型旋流葉片中心穿過(guò)，小型旋流葉片位于大型旋流葉片外側(cè)，在小型旋流葉片的中心具有水煤漿通道，在水煤漿通道中設(shè)有點(diǎn)火槍組件和水煤漿噴槍。
水煤漿噴槍的槍體中心設(shè)有水煤漿通道，水煤漿通道外部為霧化介質(zhì)通道，水煤漿通道的端部為縮孔，再成擴(kuò)孔，在擴(kuò)孔前面為噴槍的頸部，頸部設(shè)有若干小孔，頸部的前面為霧化介質(zhì)與水煤漿在噴嘴內(nèi)的混合室，在水煤漿噴嘴的端部，水煤漿和霧化介質(zhì)完全混合，在端部?jī)?nèi)側(cè)裝有擋塊，水煤漿液滴再次經(jīng)過(guò)撞擊，達(dá)到完全霧化，霧化后的水煤漿液滴經(jīng)過(guò)端部出口處周?chē)亩鄠€(gè)環(huán)行小孔噴出。
點(diǎn)火槍組件由高能點(diǎn)火器、天然氣或液化氣點(diǎn)火槍、重油點(diǎn)火槍和水煤漿點(diǎn)火槍組成。
灰渣系統(tǒng)是在爐內(nèi)輻射段分段設(shè)有吹灰管系統(tǒng)和出灰渣系統(tǒng)。
吹灰管系統(tǒng)具有與壓縮空氣或高壓蒸汽系統(tǒng)連通的吹灰母管，在母管上連接多個(gè)子管，在每個(gè)子管上開(kāi)有多個(gè)吹灰小孔或再連接開(kāi)口的吹灰細(xì)管。
出灰渣系統(tǒng)沿爐子長(zhǎng)度方向在爐底部設(shè)有錐形灰斗，在灰斗下面設(shè)有灰槽，在灰槽下部為插板門(mén)，灰槽中設(shè)有電機(jī)帶動(dòng)的運(yùn)灰鏈斗機(jī)，灰斗、灰槽、插板門(mén)與爐膛密封成一體，在穩(wěn)燃室底部的灰槽設(shè)有出灰口，爐外設(shè)有運(yùn)灰通道和灰倉(cāng)。
水煤漿儲(chǔ)送輔機(jī)系統(tǒng)由卸漿槽、卸漿泵、儲(chǔ)罐、攪拌罐、供漿泵和水煤漿在線(xiàn)過(guò)濾器組成。
將燃油注汽鍋爐經(jīng)過(guò)上述改造后，原有的油燃料消耗大幅度下降，只是在燃燒的初期為了獲得足夠的霧化用蒸汽而燃用小量的油品，改造后的鍋爐燃燒效率可達(dá)到98％以上，鍋爐熱效率達(dá)到80％左右，鍋爐的熱負(fù)荷達(dá)到原有鍋爐額定負(fù)荷的80％以上，可以很好地實(shí)現(xiàn)給油井連續(xù)注汽的要求，操作簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)性好，運(yùn)行安全可靠。


圖1為燃油熱采注汽鍋爐改造部位分布圖圖2為水煤漿燃燒器結(jié)構(gòu)示意圖的主視圖圖3為水煤漿燃燒器結(jié)構(gòu)示意圖的側(cè)視圖圖4為水煤漿噴槍結(jié)構(gòu)示意圖圖5為灰渣系統(tǒng)布置圖圖6為灰槽位置示意圖(圖6的A-A視圖)圖7為出灰系統(tǒng)組成示意圖(圖6的B-B視圖)圖8為吹灰管系統(tǒng)示意圖圖9為8的側(cè)視圖具體實(shí)施方式
上述附圖是本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
。圖1為燃油熱采注汽鍋爐，具有爐膛1，直流水系統(tǒng)2，煙道系統(tǒng)3，輔機(jī)系統(tǒng)，在爐膛的前墻裝有穩(wěn)燃室7，穩(wěn)燃室中心處裝有燃燒器6，在鍋爐底部10加裝有灰渣系統(tǒng)8、9、12，煙道5與加裝的預(yù)熱器相連，在爐膛內(nèi)輻射區(qū)裝有受熱面水管11。水煤漿燃燒器的結(jié)構(gòu)顯示于圖2和圖3中。它是由一次風(fēng)通道18，二次風(fēng)通道19和水煤漿通道17組成，一次風(fēng)通道是由小徑風(fēng)管13與通道內(nèi)的小型旋流葉片14組成，二次風(fēng)通道是由大徑風(fēng)管15與通道內(nèi)的大型旋流葉片16組成，小徑風(fēng)管13從大徑風(fēng)管15和大型旋流葉片16中心穿過(guò)，小型旋流葉片位于大型旋流葉片的外側(cè)，在小型旋流葉片的中心具有水煤漿通道17，在水煤漿通道中設(shè)有點(diǎn)火槍組件和水煤漿噴槍。一次風(fēng)來(lái)源自鼓風(fēng)機(jī)，其主要作用是提供燃料初期燃燒的空氣量，利用小型旋流葉片加強(qiáng)點(diǎn)火時(shí)和燃燒初期的熱空氣回流量，以強(qiáng)化著火；二次風(fēng)也來(lái)源于鼓風(fēng)機(jī)，主要作用是提供燃料完全燃燒的絕大部分空氣量，通道中的大型旋流葉片是用于加強(qiáng)燃料燃燒中的熱空氣回流量，以強(qiáng)化燃燒。裝在水煤漿通道中的水煤漿噴槍如圖4所示，水煤漿噴槍由套在一起的大小兩支管子組成，外面的粗管為槍體20，霧化介質(zhì)空氣或蒸汽管道與水煤漿通道在其中通過(guò)，霧化介質(zhì)可以達(dá)到0.7-1MPa壓力。水煤漿的壓力也可以達(dá)到0.7-1MPa。裝在槍體中的細(xì)管為水煤漿通道21，用供漿泵打入，水煤漿經(jīng)過(guò)端部的縮孔和擴(kuò)孔22后進(jìn)入頸部30，其間霧化介質(zhì)多次與水媒漿在小孔處高速剪切撕裂、然后進(jìn)入噴嘴31中的混合室32內(nèi)高速混合，已達(dá)到理想的霧化效果，水煤漿在噴嘴內(nèi)端部附近，再與擋塊23撞擊，使水煤漿完全霧化，成極細(xì)的微粒，一般達(dá)20-50微米，并從噴嘴的多個(gè)環(huán)行小孔24中噴出，進(jìn)入爐中，以便在爐膛中達(dá)到完全燃燒的目的。噴嘴由碳鋼、合金鋼管和耐磨材料制成，在水煤漿的供漿管線(xiàn)上裝有水煤漿流量計(jì)，煤漿管和霧化蒸汽管在爐前安裝有壓力表。
水煤漿通道中的點(diǎn)火槍由高能點(diǎn)火器、天然氣或液化氣點(diǎn)火槍、重油點(diǎn)火槍和水煤漿點(diǎn)火槍組成。首先由高能點(diǎn)火器點(diǎn)火花引燃天然氣或液化氣，隨即點(diǎn)燃重油蒸汽，用重油燃燒維持一段時(shí)間，直至表計(jì)顯示產(chǎn)生的蒸汽達(dá)到了水煤漿的霧化要求后，投入水煤漿燃料，重油與水煤漿共同維持負(fù)荷一段時(shí)間約20-30分鐘后，可切斷重油，水煤漿的點(diǎn)火階段完成，開(kāi)始正常燃燒。
在燃燒器后面，原來(lái)燃油鍋爐的前墻部分裝有油槍和配風(fēng)器，改裝后加裝為穩(wěn)燃室7，穩(wěn)燃室從內(nèi)到外由耐火磚、耐火水泥、保溫材料、鋼板砌筑包裝而成，內(nèi)部還裝有水冷卻的受熱面管束，水冷卻受熱面管束具有降低爐墻溫度的作用，又能加強(qiáng)穩(wěn)燃室強(qiáng)度，穩(wěn)燃室增大了鍋爐爐膛的體積，可以確保水煤漿的穩(wěn)定著火，穩(wěn)燃室也增長(zhǎng)了燃料的行程，保證了水煤漿完全燃燒。
由于改燒了水煤漿，爐內(nèi)生成的灰渣量增加，必須及時(shí)吹掃、排放，因此增加了清除灰渣的系統(tǒng)。在爐內(nèi)輻射段分段設(shè)有吹灰管系統(tǒng)，對(duì)于爐內(nèi)積灰采用圖8、9所示的爐底吹灰管系統(tǒng)解決，與壓縮空氣或高壓蒸汽連通的吹灰母管12連接多個(gè)子管28，在每個(gè)子管上接有多個(gè)吹灰細(xì)管29，吹灰介質(zhì)通過(guò)多個(gè)細(xì)小孔隙高速?lài)姵鲞_(dá)到吹灰的目的，可將細(xì)灰揚(yáng)起并隨負(fù)壓帶出爐膛。
鍋爐還加裝有出灰渣系統(tǒng)，圖5、6、7顯示了出灰渣系統(tǒng)的設(shè)置情況，爐膛1底部沿鍋爐的長(zhǎng)度方向裝用耐火的合金鋼制成的錐形灰斗，用兩道重力門(mén)將灰斗密封，以保證爐膛負(fù)壓。在施工槽27中加裝灰槽8，灰槽下部為插板門(mén)，在灰槽中設(shè)有電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的運(yùn)灰鏈斗機(jī)，插板門(mén)，灰槽與鍋爐密封為一體，在穩(wěn)燃室7底部設(shè)有出灰口9，在爐外設(shè)有運(yùn)灰通道25和灰倉(cāng)26。為了適應(yīng)改燒水煤漿，爐前的輔機(jī)系統(tǒng)還增加了卸漿槽、卸漿泵、儲(chǔ)罐、攪拌罐、供漿泵和水煤漿過(guò)濾器。
下面是一臺(tái)典型的23T/H燃油(氣)熱采注汽鍋爐改造前后的各項(xiàng)主要指標(biāo)
權(quán)利要求1.改燒水煤漿的熱采注汽鍋爐，具有臥式筒形爐膛(1)，直流水系統(tǒng)(2)，正壓燃燒系統(tǒng)，煙道系統(tǒng)(3)，輔機(jī)系統(tǒng)，其特征為在煙道系統(tǒng)和燃燒系統(tǒng)之間設(shè)有空氣預(yù)熱器，在爐膛的前部加裝有穩(wěn)燃室(7)，在爐膛穩(wěn)燃室的前部中心處設(shè)有燃燒器(6)，在鍋爐底部設(shè)有灰渣系統(tǒng)(8，9，12)，在爐前設(shè)有水煤漿儲(chǔ)存、輸送、過(guò)濾輔機(jī)系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改燒水煤漿的熱采注汽鍋爐，其特征為穩(wěn)燃室(7)與爐膛(1)連通，穩(wěn)燃室的內(nèi)壁由耐火材料砌成，內(nèi)部裝有水冷卻受熱面管束，外部為由耐火保溫材料和鋼板制作的外壁。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改燒水煤漿的熱采注汽鍋爐，其特征為燃燒器具有一次風(fēng)通道(18)、二次風(fēng)通道(19)和水煤漿通道(17)。一次風(fēng)通道是由小徑風(fēng)管(13)與通道內(nèi)的小型旋流葉片(14)組成，二次風(fēng)通道是由大徑風(fēng)管(15)與通道內(nèi)的大型旋流葉片(16)組成，小徑風(fēng)管(13)從大徑風(fēng)管和大型旋流葉片中心穿過(guò)，小型旋流葉片位于大型旋流葉片外側(cè)，在小型旋流葉片的中心具有水煤漿通道，在水煤漿通道中設(shè)有點(diǎn)火槍組件和水煤漿噴槍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的改燒水煤漿的熱采注汽鍋爐，其特征為水煤漿噴槍的槍體(20)中心設(shè)有水煤漿通道(21)，水煤漿通道外部為霧化介質(zhì)通道，水煤漿通道的端部為縮孔，再成擴(kuò)孔(22)，擴(kuò)孔前面為水煤漿噴槍的頸部(30)，在頸部設(shè)有若干小孔，頸部的前面為噴嘴(31)，噴嘴中間是霧化介質(zhì)與水煤漿的混合室(32)，在噴嘴的端部?jī)?nèi)側(cè)裝有擋塊(23)，端部出口處周?chē)哂卸鄠€(gè)環(huán)行小孔(24)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的改燒水煤漿的熱采注汽鍋爐，其特征為點(diǎn)火槍組件由高能點(diǎn)火器、天然氣或液化氣點(diǎn)火槍、重油點(diǎn)火槍和水煤漿點(diǎn)火槍組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改燒水煤漿的熱采注汽鍋爐，其特征為灰渣系統(tǒng)是在爐內(nèi)輻射段分段設(shè)有吹灰管系統(tǒng)和出灰渣系統(tǒng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的改燒水煤漿的熱采注汽鍋爐，其特征為吹灰管系統(tǒng)具有與壓縮空氣或高壓蒸汽系統(tǒng)連通的吹灰母管(12)，在母管上連接多個(gè)子管(28)，在每個(gè)子管上開(kāi)有多個(gè)吹灰小孔或再連接開(kāi)口的吹灰細(xì)管(29)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的改燒水煤漿的熱采注汽鍋爐，其特征為出灰渣系統(tǒng)沿爐子長(zhǎng)度方向在爐底部設(shè)有錐形灰斗，在灰斗下面設(shè)有灰槽(8)，在灰槽下部為插板門(mén)，灰槽中設(shè)有電機(jī)帶動(dòng)的運(yùn)灰鏈斗機(jī)，灰斗、灰槽、插板門(mén)與爐膛密封成一體，在穩(wěn)燃室(7)底部的灰槽設(shè)有出灰口(9)，爐外設(shè)有運(yùn)灰通道(25)和灰倉(cāng)(26)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改燒水煤漿的熱采注汽鍋爐，其特征為水煤漿儲(chǔ)送輔機(jī)系統(tǒng)由卸漿槽、卸漿泵、儲(chǔ)罐、攪拌罐、供漿泵和水煤漿在線(xiàn)過(guò)濾器組成。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及鍋爐領(lǐng)域，尤其是油田用熱采注汽鍋爐，克服了原有燃油(氣)鍋爐耗用大量原油，降低了采油工藝的運(yùn)行成本，提高了油田的經(jīng)濟(jì)效益，在鍋爐改造中采用了水煤漿燃燒器，穩(wěn)燃室，空氣預(yù)熱器，清除灰渣系統(tǒng)，并新增了爐前水煤漿儲(chǔ)送輔機(jī)設(shè)備，改造后燃燒效率達(dá)到98％以上，鍋爐熱效率達(dá)到80％左右，鍋爐熱負(fù)荷為原有鍋爐額定負(fù)荷的80％以上。
文檔編號(hào)F22B33/18GK2553243SQ0223779
公開(kāi)日2003年5月28日 申請(qǐng)日期2002年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月5日
發(fā)明者周俊虎, 黃鎮(zhèn)宇, 張洪君, 徐寶燕, 翁衛(wèi)國(guó), 孫平 申請(qǐng)人:北京浙大國(guó)能科技有限公司