[發明專利]生產高壓過熱蒸汽的煙氣余熱注汽鍋爐、方法和系統

在審

• 申請號: 201911083120.1
• 申請日: 2019-11-07
• 公開（公告）號: CN111059519A
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發明（設計）人: 宋陽;葛聲宇
• 申請（專利權）人: 宋陽
• 主分類號: F22B1/18
• 分類號: F22B1/18;F22D5/34
• 代理公司: 上海海鈞知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31330
• 代理人: 姜波

一種生產高壓過熱蒸汽的煙氣余熱注汽鍋爐、方法和系統，可以充分利用燃氣輪機發電等產生的煙氣余熱，采用“直流”的余熱鍋爐形式回收利用該部分能量，使得該類煙氣余熱生產符合稠油開發注汽等工藝所需要的高壓或超高壓過熱蒸汽(約7MPa至17MPa，通常為10MPa)成為可能。爐膛煙氣通道與蒸汽通道通過通道壁換熱；過熱器位于煙氣進口，煙氣通道連通至省煤器的煙氣進口，省煤器的出水口連通至蒸汽通道的進口；過熱器包括兩端均連通過熱器外部的余熱煙氣通道和過熱蒸汽通道，余熱煙氣通道和過熱蒸汽通道通過通道壁進行換熱，余熱煙氣通道出口連通爐膛的煙氣進口，爐膛的蒸汽通道出口連通至過熱蒸汽通道的進口。

技術領域

本申請涉及一種余熱煙氣鍋爐改造的注汽鍋爐，尤其涉及一種涉及采用“直流”型式的余熱鍋爐，將燃氣輪機或內燃機等產生的煙氣余熱回收利用，主要用于生產高壓或超高壓(7MPa至17MPa)過熱蒸汽的注汽鍋爐、方法和系統。

背景技術

燃氣發電設備配套的常規余熱蒸汽鍋爐，主要型式為鍋筒式水管鍋爐或火管式鍋爐，高溫煙氣通過爐膛，對水、導熱油等介質進行加熱，起到生產熱水、蒸汽或加熱介質的作用，過熱器通常設置于煙氣進口處。但由于其結構特性和耐壓能力等因素，通常只能生產1MPa至2.5MPa的常規蒸汽，無法生產油田地區稠油生產過程中所需的10MPa級蒸汽。

注汽鍋爐，又稱為濕蒸汽發生器，是油田工業企業的基礎設備，其專門用于開采高粘度的稠油的專用注汽設備，利用高溫高壓蒸汽注入油井，加熱油層重點原油，降低稠油粘度，提高稠油的采收率。傳統注汽鍋爐通常是一種直流式鍋爐 (臥式直流水管鍋爐)，輻射段是單路會多路直管水平往復式排布，對流段為單路或多路直管往返錯列排布，由于直流鍋爐沒有汽包且采用直徑較小的蒸汽管，鍋爐存水量較小，不受壓力限制，因此可適用于任何壓力，尤其是超高壓力。

傳統注汽鍋爐通過化石燃料的燃燒(如煤、天然氣等)提供給水汽化所需的熱量，是一種將化石燃料的化學能直接轉化為熱能利用的方式，由于注汽鍋爐燃料燃燒不完全，能源利用效率較低。此外，輸出的熱量也不會全部用來產生蒸汽，使得注汽鍋爐輸出的熱量包含有效利用熱量和損失熱量兩個部分，熱效率低下。

發明內容

針對目前燃氣輪機、燃氣內燃機等煙氣余熱難以生產較高壓力等級蒸汽的問題，在余熱鍋爐中應用“直流”的形式，本申請提供了一種生產高壓過熱蒸汽的煙氣余熱注汽鍋爐、方法和系統。

本申請第一個方面是提供一種生產高壓過熱蒸汽的煙氣余熱注汽鍋爐，優選地，提供一種對高溫煙氣進行回收利用并生產高壓過熱蒸汽的煙氣余熱注汽鍋爐。

其中，所述生產高壓過熱蒸汽的煙氣余熱注汽鍋爐包括省煤器、爐膛和過熱器，其中：

省煤器包括腔室，腔室內設有水管以及水管兩端的進水口、出水口，腔室還設有煙氣進口和煙氣出口，水管通過管壁與腔室內煙氣換熱；

爐膛包括兩端均連通爐膛外部的煙氣通道和蒸汽通道，煙氣通道與蒸汽通道通過通道壁換熱；煙氣通道連通至省煤器的煙氣進口，省煤器的水管的出水口連通至蒸汽通道的進口；

過熱器包括兩端均連通過熱器外部的余熱煙氣通道和過熱蒸汽通道，余熱煙氣通道和過熱蒸汽通道通過通道壁進行換熱，余熱煙氣通道的出口連通爐膛的煙氣通道的進口，爐膛的蒸汽通道的出口連通至過熱蒸汽通道的進口。

在一種優選實施例中，所述生產高壓過熱蒸汽的煙氣余熱注汽鍋爐還包括給水預熱器，所述給水預熱器包括第一通道和第二通道，第一通道與第二通道通過通道壁換熱；

第二通道出口連通至蒸汽通道的進口；

省煤器出水口連通至第二通道進口。

在一種優選實施例中，所述蒸汽通道優選為高壓蒸汽通道。