一種高溫富氧式注汽鍋爐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種油田注汽鍋爐，特別涉及一種稠油開(kāi)采用高溫富氧式注汽鍋爐。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著C02的捕集、封存和利用研究的不斷深入，C02驅(qū)油日漸受到重視。同時(shí)以蒸汽驅(qū)油的熱力采油設(shè)備注汽鍋爐也被廣泛應(yīng)用。由此眾多研究人員將富氧燃燒技術(shù)應(yīng)用在注汽鍋爐上捕集co2，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品資源化利用的多聯(lián)產(chǎn)。富氧燃燒是采用比空氣中含氧量高的空氣來(lái)助燃。目前富氧燃燒技術(shù)尤其是局部增氧技術(shù)已成功推廣應(yīng)用到燃油、燃?xì)庾⑵仩t上，并取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，節(jié)能率4%以上，C0下降80%以上。雖然富氧燃燒在節(jié)能率上具有顯著效果，但其^^^排放濃度優(yōu)勢(shì)并不突出。
[0003]高溫空氣燃燒技術(shù)即蓄熱燃燒技術(shù)，它采用蓄熱體“極限”回收煙氣余熱。煙氣和空氣輪流流過(guò)蓄熱體來(lái)實(shí)現(xiàn)傳熱，當(dāng)煙氣流經(jīng)蓄熱體時(shí)，將蓄熱體加熱。當(dāng)空氣流經(jīng)蓄熱體時(shí)，蓄熱體被冷卻，空氣被加熱，空氣溫度可升高到1000°C以上。預(yù)熱后的空氣進(jìn)入爐膛后，由于高速噴射，形成一低壓區(qū)，抽引周圍低速或靜止的燃燒產(chǎn)物形成一股含氧體積濃度大大低于21%的貧氧高溫氣流。氣體燃料(或霧化液體燃料)經(jīng)噴嘴噴入爐內(nèi)后，與此高溫低氧氣流擴(kuò)散混合，發(fā)生與傳統(tǒng)燃燒完全不同的高溫低氧燃燒，但其在提高空氣燃燒質(zhì)量和降低單位燃料的排煙量方面存在嚴(yán)重缺陷。
[0004]另外目前注汽鍋爐各個(gè)管線由于腐蝕造成的爆管事故頻繁發(fā)生，而腐蝕直接與爐內(nèi)的溫度水平有關(guān)，注汽鍋爐不同部位的溫度不同會(huì)產(chǎn)生溫差腐蝕。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種高效、節(jié)能及污染物排放低的高溫富氧式注汽鍋爐。
[0006]本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種高溫富氧式注汽鍋爐，包括爐體、輻射段和富氧空氣預(yù)熱段，所述的輻射段設(shè)置在爐體內(nèi)腔，所述富氧空氣預(yù)熱段設(shè)置在爐體外側(cè)；鍋爐還包括給水栗、混合器、汽水分離器、集聯(lián)箱和燃燒器；混合器分別與給水栗、輻射段及集聯(lián)箱連通，汽水分離器分別與輻射段及集聯(lián)箱連通，燃燒器分別與爐體和富氧空氣預(yù)熱段連通。
[0007]所述的富氧空氣預(yù)熱段為蓄熱式空氣預(yù)熱器。
[0008]所述的蓄熱式空氣預(yù)熱器通過(guò)富氧空氣入口管道與鼓風(fēng)機(jī)相連。
[0009]所述的蓄熱式空氣預(yù)熱器連接有煙氣排出管道。
[0010]所述的汽水分離器和集聯(lián)箱布置在爐體外側(cè)。
[0011 ] 所述的集聯(lián)箱連接有排污閥。
[0012]所述的集聯(lián)箱與混合器之間飽和水管道II上設(shè)置有止回閥。
[0013]所述富氧空氣預(yù)熱段采用的助燃劑為富氧空氣或常規(guī)空氣。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:將高溫空氣燃燒技術(shù)和富氧燃燒技術(shù)結(jié)合在一起，形成高溫富氧燃燒技術(shù)，并將其應(yīng)用在注汽鍋爐上，高溫富氧空氣采用蓄熱式空氣預(yù)熱器產(chǎn)生，可實(shí)現(xiàn)對(duì)爐內(nèi)的連續(xù)供應(yīng)高溫富氧空氣，保證了爐內(nèi)火焰的穩(wěn)定性，從而保證爐內(nèi)工況的穩(wěn)定性，彌補(bǔ)了切換式蓄熱燃燒系統(tǒng)的不足，充分地利用煙氣的余熱，提高了燃料的有效利用率，燃料利用率比常規(guī)注汽鍋爐提高20%以上，產(chǎn)汽率提高10%以上，污染物排放降低，可使煙氣中NOx的排放減少40%以上，同時(shí)燃料使用可以多樣化，既能使用液體燃料、氣體燃料也可使用固體燃料。在能源消費(fèi)和能源污染日益緊張的今天，此項(xiàng)發(fā)明具有十分可觀的發(fā)展前景。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為高溫富氧式注汽鍋爐系統(tǒng)的示意圖。
[0016]圖中:1為經(jīng)過(guò)處理的帶壓軟化除氧水，2為給水栗，3為混合器，4為輻射段，5為管道I，6為汽水分離器，7為集聯(lián)箱，8為排污閥，9為飽和蒸汽出口，10為管道II，11為止回閥，12為燃料入口管道，13為燃燒器，14為煙道，15為蓄熱式空氣預(yù)熱器，16為煙氣排出管道，17為鼓風(fēng)機(jī)，18為富氧空氣入口管道，19為管道III。
[0017]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述:
如圖1所示，本發(fā)明高溫富氧式注汽鍋爐包括爐體、輻射段4和富氧空氣預(yù)熱段，所述的輻射段4設(shè)置在爐體內(nèi)腔，所述富氧空氣預(yù)熱段設(shè)置在爐體外側(cè)，富氧空氣預(yù)熱段為蓄熱式空氣預(yù)熱器15，蓄熱式空氣預(yù)熱器15連接有煙氣排出管道16和富氧空氣入口管道18，富氧空氣入口管道18與鼓風(fēng)機(jī)17相連；鍋爐還包括給水栗2、混合器3、汽水分離器6、集聯(lián)箱7和燃燒器13 ;汽水分離器6和集聯(lián)箱7布置在爐體外側(cè)；經(jīng)過(guò)處理的帶壓軟化除氧水1進(jìn)入給水栗2，混合器3分別與給水栗2、輻射段4及集聯(lián)箱7連通，汽水分離器6分別與輻射段4及集聯(lián)箱7連通，燃燒器13分別與燃料入口管道12、爐體和富氧空氣預(yù)熱段連通。
[0018]鍋爐的水流程為:經(jīng)過(guò)處理的帶壓軟化除氧水1經(jīng)過(guò)給水栗2升壓后，由混合器3給水入口端進(jìn)入混合器3后，進(jìn)入所述鍋爐的輻射段4被加熱成為飽和濕蒸汽，飽和濕蒸汽通過(guò)管道I由汽水分離器6的濕蒸汽入口端進(jìn)入汽水分離器6進(jìn)行汽水分離，飽和蒸汽由汽水分離器6頂部的飽和蒸汽出口 9流出，通過(guò)相應(yīng)管道注入地下采油；由汽水分離器6分離出的飽和水由汽水分離器6底部飽和水出口端流出，由集聯(lián)箱7頂部飽和水入口端進(jìn)入集聯(lián)箱7，飽和水由集聯(lián)箱7飽和水出口端流出，至混合器3飽和水入口端進(jìn)入混合器3，與鍋爐給水混合，提高鍋爐給水溫度；集聯(lián)箱7底部排污口設(shè)置排污閥8，當(dāng)無(wú)機(jī)鹽類達(dá)到一定濃度時(shí)進(jìn)行排污；在集聯(lián)箱7與混合器3之間飽和水管道II上設(shè)置止回閥11，以防止飽和水倒流。
[0019]鍋爐的煙氣流程為:煙氣依次通過(guò)所述鍋爐的輻射段4后，通過(guò)煙道14由蓄熱式空氣預(yù)熱器15煙氣入口端流入蓄熱式空氣預(yù)熱器15，將自身熱量傳遞給蓄熱體后由蓄熱式空氣預(yù)熱器15煙氣出口端的煙氣排出管道16流出，溫度可以降低至110~150°C，最后通過(guò)所述鍋爐的煙囪排入大氣中。
[0020]鍋爐的富氧空氣流程:通過(guò)膜法、深冷分離法和變壓吸附法等方法制取的富氧空氣通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)17增壓后，通過(guò)富氧空氣入口管道17由蓄熱式空氣預(yù)熱器15入口端進(jìn)入蓄熱式空氣預(yù)熱器15，吸收蓄熱體的熱量后被加熱成為高溫富氧空氣，空氣溫度可達(dá)到1000°c以上，由蓄熱式空氣預(yù)熱器15空氣出口端流出，最后通過(guò)燃燒器13與燃料在爐體內(nèi)混合燃燒。
[0021]高溫富氧燃燒技術(shù)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程:通過(guò)膜法、深冷分離法和變壓吸附法等方法制取的富氧空氣進(jìn)入蓄熱式空氣預(yù)熱器，將其加熱成為高溫富氧空氣。高溫?zé)煔饬鬟^(guò)蓄熱體時(shí)，將熱量傳遞給蓄熱體之后通過(guò)蓄熱體的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)再將熱量傳遞給富氧空氣，從而達(dá)到預(yù)熱富氧空氣的目的。如此不斷循環(huán)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)注汽鍋爐內(nèi)的連續(xù)供應(yīng)高溫富氧空氣，保證了爐內(nèi)火焰的穩(wěn)定性，從而使?fàn)t內(nèi)工況不易波動(dòng)。
[0022]本發(fā)明將高溫空氣燃燒技術(shù)和富氧燃燒技術(shù)結(jié)合在一起，形成高溫富氧燃燒，助燃劑采用富氧空氣；高溫富氧空氣由蓄熱式空氣預(yù)熱器產(chǎn)生，利用蓄熱體的旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)高溫?zé)煔夂透谎蹩諝獾膿Q熱，富氧空氣加熱為高溫富氧空氣后送入燃燒器，與燃料進(jìn)行混合燃燒，實(shí)現(xiàn)高溫富氧燃燒。省去現(xiàn)有注汽鍋爐的對(duì)流段和給水換熱器，增設(shè)過(guò)熱段和富氧空氣預(yù)熱段?？蓪?shí)現(xiàn)對(duì)注汽鍋爐內(nèi)的連續(xù)供應(yīng)高溫空氣，保證了爐內(nèi)火焰的穩(wěn)定性，從而使?fàn)t內(nèi)工況不易波動(dòng)，彌補(bǔ)了切換式蓄熱燃燒系統(tǒng)的不足。同時(shí)，混合器實(shí)現(xiàn)由汽水分離器分離出的飽和水與鍋爐給水的直接混合，提高鍋爐給水的溫度。另外，本發(fā)明應(yīng)用燃料多樣化，既可以應(yīng)用在燃油、燃?xì)庾⑵仩t上，也可應(yīng)用在燃煤注汽鍋爐上。本發(fā)明降低不同部位的溫差，保持爐內(nèi)的溫度盡量均勻，降低腐蝕。
[0023]本發(fā)明的富氧空氣預(yù)熱段亦適用于常規(guī)空氣預(yù)熱段，S卩，本發(fā)明的助燃劑采用富氧空氣，也可以為空氣等其他助燃劑，以上所述是本發(fā)明的具體實(shí)施例及所運(yùn)用的技術(shù)原理，任何基于本發(fā)明技術(shù)方案基礎(chǔ)上的等效變換，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高溫富氧式注汽鍋爐，其特征在于包括爐體、輻射段和富氧空氣預(yù)熱段，所述的輻射段設(shè)置在爐體內(nèi)腔，所述富氧空氣預(yù)熱段設(shè)置在爐體外側(cè)；鍋爐還包括給水栗、混合器、汽水分離器、集聯(lián)箱和燃燒器；混合器分別與給水栗、輻射段及集聯(lián)箱連通，汽水分離器分別與輻射段及集聯(lián)箱連通，燃燒器分別與爐體和富氧空氣預(yù)熱段連通。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高溫富氧式注汽鍋爐，其特征在于所述的富氧空氣預(yù)熱段為蓄熱式空氣預(yù)熱器。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高溫富氧式注汽鍋爐，其特征在于所述的蓄熱式空氣預(yù)熱器通過(guò)富氧空氣入口管道與鼓風(fēng)機(jī)相連。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高溫富氧式注汽鍋爐，其特征在于所述的蓄熱式空氣預(yù)熱器連接有煙氣排出管道。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高溫富氧式注汽鍋爐，其特征在于所述的汽水分離器和集聯(lián)箱布置在爐體外側(cè)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高溫富氧式注汽鍋爐，其特征在于所述的集聯(lián)箱連接有排污閥。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高溫富氧式注汽鍋爐，其特征在于所述的集聯(lián)箱與混合器之間飽和水管道II上設(shè)置有止回閥。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高溫富氧式注汽鍋爐，其特征在于所述富氧空氣預(yù)熱段采用的助燃劑為富氧空氣或常規(guī)空氣。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種高溫富氧式注汽鍋爐，包括爐體、輻射段和富氧空氣預(yù)熱段，所述的輻射段設(shè)置在爐體內(nèi)腔，所述富氧空氣預(yù)熱段設(shè)置在爐體外側(cè)；鍋爐還包括給水泵、混合器、汽水分離器、集聯(lián)箱和燃燒器。使用本發(fā)明省去現(xiàn)有鍋爐給水預(yù)熱器和對(duì)流段的使用；在富氧空氣預(yù)熱段，高溫?zé)煔饬鹘?jīng)蓄熱體時(shí)，將熱量傳遞給蓄熱體之后，通過(guò)蓄熱體的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)再將熱量傳遞給空氣，使富氧空氣變?yōu)楦邷馗谎蹩諝狻Ｈ绱瞬粩嘌h(huán)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)注汽鍋爐內(nèi)的連續(xù)供應(yīng)高溫富氧空氣，實(shí)現(xiàn)高溫富氧燃燒，保證了爐內(nèi)火焰的穩(wěn)定性，從而使?fàn)t內(nèi)工況不易波動(dòng)。這種燃燒方式可以節(jié)約燃料，增加產(chǎn)汽率，拉長(zhǎng)火焰長(zhǎng)度，使?fàn)t內(nèi)的溫度分布均勻，降低氮氧化物的排放濃度等。
【IPC分類】F23L7/00, F23L15/04
【公開(kāi)號(hào)】CN105423333
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510756257
【發(fā)明人】王春華, 潘顥丹, 李冬
【申請(qǐng)人】遼寧石油化工大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年3月23日
【申請(qǐng)日】2015年11月10日