余熱兩級回收型分體式蒸汽發(fā)生裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種海洋石油工程領域稠油平臺用的蒸汽發(fā)生裝置，特別涉及一種海上油田熱采注汽技術相配套的余熱兩級回收型分體式蒸汽發(fā)生裝置及其控制系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]當前，海上油田已探明稠油儲量相當可觀，但稠油因其重質(zhì)組分含量高、粘度大、流動性差，開采難度極大，海上平臺稠油熱采注汽技術的研宄與使用剛剛起步，很多方面還不成熟或處于海上試驗階段，這都成為制約海上稠油經(jīng)濟有效開發(fā)的關鍵因素。因此，非常有必要開展海上稠油熱采工程相關的蒸汽發(fā)生裝置等關鍵技術研宄。
[0003]目前，針對陸上稠油油田熱采技術相配套的油田注蒸汽發(fā)生裝置已出現(xiàn)相關的產(chǎn)品，并已在新疆、遼河、勝利等油田進行了試驗與應用，但由于陸上稠油油田熱采注蒸汽發(fā)生裝置存在體積過于龐大、重量較重且配套流程較復雜等特點，而海上油田平臺受空間成本的限制，使得其無法直接移植與應用。縱觀國內(nèi)外海上油田的熱采情況來看，考慮到開發(fā)的經(jīng)濟效益與收益，海上稠油油田均未有大規(guī)模開發(fā)的完善技術體系，目前適用于海上稠油油田熱采蒸汽發(fā)生裝置尚處于試驗測試階段，國內(nèi)如今還未有適合規(guī)模熱采蒸汽發(fā)生裝置的成熟產(chǎn)品，需要系統(tǒng)開展相關研宄以適應將來規(guī)模熱采以及多口井同注的需要。另外，開展蒸汽發(fā)生技術的研宄，除了滿足規(guī)模熱采的需求外，還要在高效緊湊、油氣兩用模式切換、短火焰、爐體冷卻、汽管積鹽與腐蝕、余熱回收等方面加以改進，以滿足海上平臺對稠油熱采緊湊型高效開發(fā)裝置的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有陸上稠油油田熱采注蒸汽發(fā)生裝置存在的缺陷和不足，本發(fā)明的目的是提供一種適合海上平臺稠油熱采注汽時用的緊湊型蒸汽發(fā)生裝置。該蒸汽發(fā)生裝置依據(jù)油氣獨立噴射嘴、圓盤式內(nèi)螺紋折管、分體式燃燒室以及蒸汽發(fā)生器與余熱回收器一體化的立式特殊結構，具備裝置緊湊，煙氣背壓小，油氣兩用模式，產(chǎn)生的火焰短，水平折流加垂向逆流高效換熱，折管過量淡水保護，折管內(nèi)無積鹽和膜態(tài)沸騰現(xiàn)象，燃燒本體強制循環(huán)液冷卻，余熱兩級回收，煙灰自清洗，蒸汽發(fā)生速度快以及安全可靠和便于維護等特點。
[0005]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是開發(fā)一種海上稠油平臺上余熱兩級回收型分體式蒸汽發(fā)生裝置，采用立式形式，以減小煙氣背壓，保證布置緊湊以及實現(xiàn)蒸汽發(fā)生器與余熱回收器一體化，它主要由油氣雙燃器、蒸汽發(fā)生折管、燃燒本體、一級冷卻器、二級熱介質(zhì)器、膨脹節(jié)、余熱回收器、噴淋器和蒸汽發(fā)生控制系統(tǒng)等幾部分組成。
[0006]油氣雙燃器用來為整個蒸汽發(fā)生流程提供充足的熱源，區(qū)別于陸上油田注蒸汽裝置產(chǎn)生長火焰的燃燒器，該油氣雙燃器產(chǎn)生的是短火焰且火焰分布均勻，同時所形成的火焰能夠依據(jù)燃料壓力或流量自行調(diào)節(jié)，以提高燃料化學能與熱能間的轉(zhuǎn)化率，并且保證油氣雙燃器與折管間的傳熱效率。油氣雙燃器采用燃油、燃氣和空氣各自獨立的噴射嘴，油氣兩用雙燃料，燃油可以是平臺上的原油、重質(zhì)油或柴油，燃氣是平臺自產(chǎn)的以甲烷為主要成分的伴生氣；燃燒模式可以為燃氣模式，也可以是燃油模式，當供給燃氣的氣量或氣壓不足時，燃氣模式自動切換到燃油模式，燃油供給時通過齒輪泵或螺桿泵進行增壓。
[0007]油氣雙燃器采用立式形式，它布置于燃燒本體底端，其中心線與燃燒本體的中心線相重合，它包括雙燃體、雙燃頭、雙燃盤、空氣供給器、燃氣供給器和燃油供給器，其中雙燃體和雙燃頭的材質(zhì)選用奧氏體鋼lCrl8Ni9Ti，其余部件的材質(zhì)采用雙向不銹鋼。油氣雙燃器通過雙燃盤將各部件集于一體，其中雙燃盤的下端由里而外依次分層布置I個空氣噴射嘴、6個燃氣噴射嘴和6個燃油噴射嘴，而雙燃盤的上端由里而外分別布置雙燃頭和雙燃體，并由此構成自下而上的燃油室、燃氣室和擴壓室三個環(huán)形腔室，三個環(huán)腔的軸向間距依次增大。
[0008]燃油室呈柱形環(huán)腔，霧化燃油射入后由于截面突然變大使得其體積驟然膨脹而流壓下降；燃氣室和擴壓室均呈上粗下細的倒錐形環(huán)腔，其中燃氣室油氣的噴射角為15°?25。，霧化燃油或者燃氣噴入后由于氣道截面不斷增大使得油氣流速逐漸降低而流壓不斷增大；而擴壓室火焰的噴射角為90°?110°，油氣噴入后體積迅速膨脹并與高壓空氣混合均勻，經(jīng)自動點火器點火后充分燃燒形成火焰，火焰向上流動的過程中，由于流道截面快速增大使得其流速迅速降低，最終以短火焰的形式由油氣雙燃器噴入燃燒本體，并加熱其上方的蒸汽發(fā)生折管。
[0009]燃油供給器用來提供高壓霧化燃油，它包括燃油主管、燃油支管和燃油噴射嘴，高壓燃油經(jīng)燃油主管并由分油路由分配后，進入燃油支管再經(jīng)燃油噴射嘴霧化燃油并產(chǎn)生細顆粒油滴后射入燃油室，六個燃油噴射嘴沿圓周方向均勻布置，并與雙燃盤最外側(cè)的孔眼過盈配合，而與燃油室兩側(cè)環(huán)壁間采用線接觸。燃氣供給器用來提供高壓燃氣，它包括燃氣主管、燃氣支管和燃氣噴射嘴，高壓燃氣經(jīng)燃氣主管并由分氣路由分配后，進入燃氣支管再經(jīng)燃氣噴射嘴高速射入燃油室和燃氣室，六個燃氣噴射嘴沿圓周方向均勻布置，并與雙燃盤中部的孔眼過盈配合?？諝夤┙o器用來提供高壓空氣，它包括空氣管路和空氣噴射嘴，高壓空氣經(jīng)空氣管路流入空氣噴射嘴并噴入擴壓室，空氣噴射嘴與雙燃盤中心的孔眼過盈配合，并與各燃油噴射嘴和燃氣噴射嘴的軸線處于同一垂直面上。另外，燃氣供給器和空氣供給器同時完成噴淋作業(yè)后的吹掃作業(yè)，實現(xiàn)煙灰定期自清洗作業(yè)，高壓空氣同時流經(jīng)燃氣管路和空氣管路并從燃氣噴射嘴和空氣噴射嘴一起噴出，進而吹掃油氣雙燃器、蒸汽發(fā)生折管和二級熱介質(zhì)器等，以便徹底清除煙灰等雜物。
[0010]雙燃頭通過圓周焊而固定于雙燃盤的中心處，它采用柱體與圓錐體相結合的結構，其外環(huán)面錐體的錐度由下而上依次增大，雙燃頭的內(nèi)部由內(nèi)而外分別設置空氣噴射嘴和燃氣噴射嘴?？諝鈬娚渥觳捎枚喾种Ч苈窐嬙欤骺諝庵娚渥斓墓軓较嗤?，其軸線與外環(huán)面上錐體的錐線相垂直，而其出口位于擴壓室的下部，另外空氣主噴射嘴的截面積等于各支噴射嘴截面積之和。燃氣噴射嘴采用分層構造，上下兩層噴射嘴的軸線平行且與水平面間均呈30°，同時上層噴射嘴管徑大于下層噴射嘴管徑，上層噴射嘴出口位于燃氣室的中部，而下層噴射嘴出口則位于燃油室的下部并正對燃油噴射嘴，防止燃氣模式中的煙灰發(fā)生沉積而堵塞燃油噴射嘴。雙燃體通過下端的法蘭盤與雙燃盤進行聯(lián)接，它采用柱面與錐面相結合的薄壁筒結構，其內(nèi)壁與雙燃頭的外環(huán)面配合構成油氣雙燃器的三個環(huán)形腔室，雙燃體錐面的頂端與雙燃頭的頂端相平齊。
[0011]燃燒本體設計為立式容器形式，它采用分體式雙筒構造，雙筒間布滿一級冷卻器，其材質(zhì)選用壓力容器材料Q345R，筒壁通體內(nèi)襯超級雙向不銹鋼，燃燒本體包括內(nèi)外承接體、內(nèi)外筒體、內(nèi)外封體、保護氣管、排灰管和壓力安全閥幾部分。內(nèi)外承接體、內(nèi)外筒體和內(nèi)外封體的端部均設置法蘭盤，并通過雙頭螺柱進行聯(lián)接，便于燃燒本體的各分體進行拆裝；同時各分體端面上均加工有截面為矩形的全環(huán)凹槽，凹槽內(nèi)放置金屬墊片實現(xiàn)各分體間的密封。
[0012]內(nèi)外承接體位于燃燒本體的最上部，其頂端通過法蘭盤實現(xiàn)燃燒本體和膨脹節(jié)間的聯(lián)接；內(nèi)承接體和外承接體的主體采用錐度相同的圓錐筒體，其下部沿圓錐面均勻布置四個保護氣管，保護氣管與二氧化碳氣罐相聯(lián)接，折管過熱、泄漏等危險工況時，自動釋放二氧化碳氣體并經(jīng)由保護氣管進入燃燒本體。壓力安全閥與保護氣管布置于同一圓周上，用于折管泄漏等壓力超過限值工況時，通過機械作用自動放氣而釋放壓力。
[0013]內(nèi)筒體和外筒體位于燃燒本體的中部，均采用柱形筒體，包括上筒、中筒和下筒三部分，其內(nèi)分別布置上折管、中折管和下折管，同時三筒的上部均布置有噴淋支管。內(nèi)外封體位于燃燒本體的底部，內(nèi)封體采用柱體筒體，而外封體采用橢圓形封頭；外封體中部加工有圓形孔眼，孔眼與雙燃盤過盈配合實現(xiàn)油氣雙燃器在燃燒本體上的定位；外封體孔眼的外緣設置有排灰管，自清洗作業(yè)時，煙灰等雜物隨清洗液一起匯集于燃燒本