[發明專利]一種注汽鍋爐及提高鍋爐熱效率的方法

有效

• 申請號: 201310680879.4
• 申請日: 2013-12-12
• 公開（公告）號: CN103672844A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 張紅朋;許寶燕;馬慶;李娟娟;曲明藝;許玲彬;陳楠;王磊
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: F22B31/08
• 分類號: F22B31/08;F22D1/02;F23J15/06
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 姚亮

技術領域

本發明涉及一種注汽鍋爐及提高鍋爐熱效率的方法，屬于油井用注汽鍋爐領域。

背景技術

濕蒸汽發生器（即注汽鍋爐）是現在油田中應用最廣泛的蒸汽注入設備，其將水轉化為干度為75的濕飽和蒸汽，注入井下，對油層進行加熱，以降低原油粘度，從而提高采收率。目前燃料主要包括原油、天然氣、水煤漿等，因此注汽鍋爐分為燒原油注汽鍋爐、燒天然氣注汽鍋爐、燒煤注汽鍋爐，每種鍋爐都具有排煙管，用于排出煙氣，但也因此帶走了熱能，燒原油注汽鍋爐排煙溫度約250℃～280℃之間，燒天然氣的注汽鍋爐排煙溫度約180℃～220℃之間，排煙溫度過高造成鍋爐熱效率降低。排煙溫度每增加10℃～15℃，熱效率降低1%。

現有的注汽鍋爐如圖1所示，包括鍋爐給水單元1、柱塞泵2、水-水換熱器3、對流段4、輻射段5、鼓風機6和煙囪7。所述給水單元1能夠給注汽鍋爐提供水源；所述柱塞泵2將水加壓泵入生成蒸汽的管路，即將水泵入水-水換熱器3；所述水-水換熱器3設置有內管和外管；所述對流段4設置在所述煙囪7內，所述輻射段5設置在鍋爐內，并連接煙囪7，所述鼓風機6將鍋爐產生的高溫煙氣吹入所述輻射段。所述給水單元1的出口連通所述柱塞泵2的入口，所述柱塞泵2的出口與所述水-水換熱器3的外管入口、所述對流段4的管路的入口連通，所述水-水換熱器3的外管出口與所述對流段4的管路的入口連通，所述對流段4的管路的出口與所述水-水換熱器3的內管入口連通，所述水-水換熱器3的內管出口與所述輻射段5的管路入口連通，所述輻射段5的管路的出口輸出蒸汽，所述鼓風機6與所述輻射段5連通，所述輻射段5連接至所述煙囪7。

作業時，鍋爐給水單元1將水通過柱塞泵2加壓，將20℃的水泵入水-水換熱器3外管（環空），從外管（環空）中流入對流段4，此時進入對流段4入口的水溫為95.4℃，與煙氣換熱，對流段4出口的水溫為290.5℃，對流段4流出的水回到水-水換熱器3內管（熱水與環空中冷水換熱，溫度有所下降，變為224.4℃），水從內管出來，流入輻射段5，與煙氣進行輻射熱交換，最后變成蒸汽，蒸汽溫度為353℃。在現有技術中，同時檢測到排煙管即煙囪排出的煙氣溫度達到230℃，浪費了熱能。

發明內容

鑒于上述現有技術存在的缺陷，本發明的目的是提出一種注汽鍋爐，充分利用排煙管中排煙的熱量，來提高注汽鍋爐的熱效率。

本發明的目的通過以下技術方案得以實現：

一種注汽鍋爐，其包括鍋爐給水單元、柱塞泵、水-水換熱器、對流段、輻射段、鼓風機和煙囪，該注汽鍋爐還包括一低溫受熱單元，設置在該注汽鍋爐的煙囪內部、對流段的上方；

所述水-水換熱器設置有內管和外管；

所述給水單元與所述柱塞泵的入口連通，所述柱塞泵的出口與所述低溫受熱單元的入口連通，所述低溫受熱單元的出口與所述水-水換熱器的外管入口連通，所述水-水換熱器的外管出口與所述對流段的管路的入口連通，所述對流段的管路的出口與所述水-水換熱器的內管入口連通，所述水-水換熱器的內管出口與所述輻射段的管路入口連通，所述輻射段的管路的出口輸出蒸汽，所述鼓風機與所述輻射段連通，所述輻射段連接至所述煙囪。

上述的注汽鍋爐中，優選的，所述低溫受熱單元由翅片管構成。

上述的注汽鍋爐中，優選的，所述低溫受熱單元包括64根翅片管，該64根翅片管分5排設置。

上述的注汽鍋爐中，優選的，所述翅片管呈折疊蛇形往復布置成5排，第一排14根翅片管，第二、三、四排分別為12根翅片管，最后一排14根翅片管。

上述的注汽鍋爐中，優選的，所述翅片管的材質為316L不銹鋼。

上述的注汽鍋爐中，優選的，所述低溫受熱單元的出口還與所述對流段的管路的入口連通，兩者之間設置有閥門。

本發明還提供一種利用上述的注汽鍋爐生產蒸汽的方法，該方法包括如下步驟：

步驟一、利用柱塞泵將鍋爐給水單元提供的水注入低溫受熱單元，與煙囪內對流段上方的煙氣進行熱交換；

步驟二、將與煙囪內對流段上方的煙氣進行熱交換后的水注入水-水換熱器的外管，與水-水換熱器的內管中的水進行水-水換熱，然后注入對流段管路，與煙囪內對流段的煙氣進行對流熱交換；或者將與煙囪內對流段上方的煙氣進行熱交換后的水分流注入水-水換熱器的外管和對流段的管路，進入外管的水與水-水換熱器的內管中的水進行水-水換熱后通過外管，然后一并進入對流段的管路，與煙囪內對流段的煙氣進行對流熱交換；

步驟三、將對流熱交換后的水注入水-水換熱器的內管，與水-水換熱器的外管中的水進行水-水換熱；