[發明專利]一種臥式注汽鍋爐水冷壁管

在審

• 申請號: 202110116077.5
• 申請日: 2021-01-28
• 公開（公告）號: CN112762429A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 王新偉;朱檀梟;張偉;林日億;呂向陽
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: F22B37/12
• 分類號: F22B37/12;F22B37/10;F23M5/08
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 張德才

本發明公開一種臥式注汽鍋爐水冷壁管，涉及注汽鍋爐裝置技術領域，水冷壁管主體包括兩端的環形直管和位于兩端的環形直管之間的螺旋管，螺旋管與環形直管一體成型，螺旋管的內表面為螺旋狀的內圓弧面，內圓弧面與環形直管的內表面圓滑過渡連接，螺旋管的外表面為螺旋狀的外圓弧面，外圓弧面與環形直管的外表面圓滑過渡連接，外圓弧面與內圓弧面等距設置，內圓弧面上相鄰的弧形槽之間構成一條內螺旋線，內螺旋線的螺距記為Pc，水冷壁管主體最大內徑記為ID，滿足1.2Pc/ID2.2。本發明提供的臥式注汽鍋爐水冷壁管，能夠避免局部過熱和爆管，降低結垢率，在1.2Pc/ID2.2條件下，管內流動傳熱的經濟性最好。

技術領域

本發明涉及注汽鍋爐裝置技術領域，特別是涉及一種臥式注汽鍋爐水冷壁管。

背景技術

臥式注汽鍋爐又稱為濕蒸汽發生器，是油田開采稠油的專用注汽設備。目前油田主要采用的是注汽量為50t/h的注汽鍋爐，產生的蒸汽溫度高達300℃，壓力為15MPa，干度為0.75。利用注汽鍋爐所生產的高溫高壓濕蒸汽注入油井，加熱油層中的原油以降低稠油的粘度，從而增加稠油的流動性，能夠大幅度地提高稠油的采收率。

一般的臥式注汽鍋爐的水冷壁管是水平放置的光滑管，汽水兩相流體在光滑管內流動時，由于重力的作用，不可避免的產生氣塞狀流，隨著蒸汽干度的增大，甚至將可能產生分層流。在爐膛高溫高壓的環境下，汽水兩相流體形成氣塞狀流或分層流很容易使水冷壁管產生局部過熱，甚至爆管，這將嚴重影響鍋爐的運行安全與油田生產安全。另外，臥式注汽鍋爐用水一般為粗略的軟化水，甚至硬水，在鍋爐長時間運行中，水冷壁管容易產生結垢現象，這將明顯削弱傳熱過程，影響鍋爐的熱效率，使得鍋爐維護周期縮短，降低油田生產效率。

因此如何設置一種臥式注汽鍋爐水冷壁管結構，使得汽水兩相流在水冷壁管中安全的流動，對于鍋爐安全運行和油田高效生產具有非常重要的現實意義，同時，也是本領域技術人員需要解決重要問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種臥式注汽鍋爐水冷壁管，以解決上述現有技術存在的問題，能夠避免局部過熱和爆管，降低結垢率，而且顯著提高管內流動傳熱的經濟性。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

本發明提供一種臥式注汽鍋爐水冷壁管，包括內部中空的水冷壁管主體，所述水冷壁管主體包括兩端的環形直管和位于兩端的所述環形直管之間的螺旋管，所述螺旋管與所述環形直管一體成型，所述螺旋管的內表面為螺旋狀的內圓弧面，所述內圓弧面與所述環形直管的內表面圓滑過渡連接，所述螺旋管的外表面為螺旋狀的外圓弧面，所述外圓弧面與所述環形直管的外表面圓滑過渡連接，所述外圓弧面與所述內圓弧面等距設置，所述內圓弧面上相鄰的弧形槽之間構成一條內螺旋線，所述內螺旋線的螺距記為Pc，所述水冷壁管主體最大內徑記為ID，滿足1.2Pc/ID2.2。

優選的，所述水冷壁管主體的壁厚記為Tw，滿足2mmTw4mm。

優選的，所述弧形槽深度記為Hc，所述水冷壁管主體外徑記為OD，滿足0.03Hc/OD。

優選的，所述內螺旋線的螺旋角記為βc，滿足50°βc83°。

優選的，所述水冷壁管主體由不銹鋼材料制成。

本發明相對于現有技術取得了以下技術效果：