一種高溫富氧式注汽鍋爐的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種油田注汽鍋爐，特別涉及一種稠油開采用高溫富氧式注汽鍋爐。
【背景技術】
[0002]隨著C02的捕集、封存和利用研究的不斷深入，C02驅油日漸受到重視。同時以蒸汽驅油的熱力采油設備注汽鍋爐也被廣泛應用。由此眾多研究人員將富氧燃燒技術應用在注汽鍋爐上捕集co2，實現產品資源化利用的多聯產。富氧燃燒是采用比空氣中含氧量高的空氣來助燃。目前富氧燃燒技術尤其是局部增氧技術已成功推廣應用到燃油、燃氣注汽鍋爐上，并取得顯著的經濟效益和社會效益，節能率4%以上，C0下降80%以上。雖然富氧燃燒在節能率上具有顯著效果，但其^^^排放濃度優勢并不突出。
[0003]高溫空氣燃燒技術即蓄熱燃燒技術，它采用蓄熱體“極限”回收煙氣余熱。煙氣和空氣輪流流過蓄熱體來實現傳熱，當煙氣流經蓄熱體時，將蓄熱體加熱。當空氣流經蓄熱體時，蓄熱體被冷卻，空氣被加熱，空氣溫度可升高到1000°C以上。預熱后的空氣進入爐膛后，由于高速噴射，形成一低壓區，抽引周圍低速或靜止的燃燒產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)經噴嘴噴入爐內后，與此高溫低氧氣流擴散混合，發生與傳統燃燒完全不同的高溫低氧燃燒，但其在提高空氣燃燒質量和降低單位燃料的排煙量方面存在嚴重缺陷。
[0004]另外目前注汽鍋爐各個管線由于腐蝕造成的爆管事故頻繁發生，而腐蝕直接與爐內的溫度水平有關，注汽鍋爐不同部位的溫度不同會產生溫差腐蝕。

【發明內容】

[0005]本發明的目的是提供一種高效、節能及污染物排放低的高溫富氧式注汽鍋爐。
[0006]本發明的目的通過以下技術方案實現:
一種高溫富氧式注汽鍋爐，包括爐體、輻射段和富氧空氣預熱段，所述的輻射段設置在爐體內腔，所述富氧空氣預熱段設置在爐體外側；鍋爐還包括給水栗、混合器、汽水分離器、集聯箱和燃燒器；混合器分別與給水栗、輻射段及集聯箱連通，汽水分離器分別與輻射段及集聯箱連通，燃燒器分別與爐體和富氧空氣預熱段連通。
[0007]所述的富氧空氣預熱段為蓄熱式空氣預熱器。
[0008]所述的蓄熱式空氣預熱器通過富氧空氣入口管道與鼓風機相連。
[0009]所述的蓄熱式空氣預熱器連接有煙氣排出管道。
[0010]所述的汽水分離器和集聯箱布置在爐體外側。
[0011 ] 所述的集聯箱連接有排污閥。
[0012]所述的集聯箱與混合器之間飽和水管道II上設置有止回閥。
[0013]所述富氧空氣預熱段采用的助燃劑為富氧空氣或常規空氣。
[0014]本發明的優點在于:將高溫空氣燃燒技術和富氧燃燒技術結合在一起，形成高溫富氧燃燒技術，并將其應用在注汽鍋爐上，高溫富氧空氣采用蓄熱式空氣預熱器產生，可實現對爐內的連續供應高溫富氧空氣，保證了爐內火焰的穩定性，從而保證爐內工況的穩定性，彌補了切換式蓄熱燃燒系統的不足，充分地利用煙氣的余熱，提高了燃料的有效利用率，燃料利用率比常規注汽鍋爐提高20%以上，產汽率提高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。在能源消費和能源污染日益緊張的今天，此項發明具有十分可觀的發展前景。
【附圖說明】
[0015]圖1為高溫富氧式注汽鍋爐系統的示意圖。
[0016]圖中:1為經過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為蓄熱式空氣預熱器，16為煙氣排出管道，17為鼓風機，18為富氧空氣入口管道，19為管道III。
[0017]下面結合附圖對本發明做進一步詳細描述:
如圖1所示，本發明高溫富氧式注汽鍋爐包括爐體、輻射段4和富氧空氣預熱段，所述的輻射段4設置在爐體內腔，所述富氧空氣預熱段設置在爐體外側，富氧空氣預熱段為蓄熱式空氣預熱器15，蓄熱式空氣預熱器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與鼓風機17相連；鍋爐還包括給水栗2、混合器3、汽水分離器6、集聯箱7和燃燒器13 ;汽水分離器6和集聯箱7布置在爐體外側；經過處理的帶壓軟化除氧水1進入給水栗2，混合器3分別與給水栗2、輻射段4及集聯箱7連通，汽水分離器6分別與輻射段4及集聯箱7連通，燃燒器13分別與燃料入口管道12、爐體和富氧空氣預熱段連通。
[0018]鍋爐的水流程為:經過處理的帶壓軟化除氧水1經過給水栗2升壓后，由混合器3給水入口端進入混合器3后，進入所述鍋爐的輻射段4被加熱成為飽和濕蒸汽，飽和濕蒸汽通過管道I由汽水分離器6的濕蒸汽入口端進入汽水分離器6進行汽水分離，飽和蒸汽由汽水分離器6頂部的飽和蒸汽出口 9流出，通過相應管道注入地下采油；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，由集聯箱7頂部飽和水入口端進入集聯箱7，飽和水由集聯箱7飽和水出口端流出，至混合器3飽和水入口端進入混合器3，與鍋爐給水混合，提高鍋爐給水溫度；集聯箱7底部排污口設置排污閥8，當無機鹽類達到一定濃度時進行排污；在集聯箱7與混合器3之間飽和水管道II上設置止回閥11，以防止飽和水倒流。
[0019]鍋爐的煙氣流程為:煙氣依次通過所述鍋爐的輻射段4后，通過煙道14由蓄熱式空氣預熱器15煙氣入口端流入蓄熱式空氣預熱器15，將自身熱量傳遞給蓄熱體后由蓄熱式空氣預熱器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，最后通過所述鍋爐的煙囪排入大氣中。
[0020]鍋爐的富氧空氣流程:通過膜法、深冷分離法和變壓吸附法等方法制取的富氧空氣通過鼓風機17增壓后，通過富氧空氣入口管道17由蓄熱式空氣預熱器15入口端進入蓄熱式空氣預熱器15，吸收蓄熱體的熱量后被加熱成為高溫富氧空氣，空氣溫度可達到1000°c以上，由蓄熱式空氣預熱器15空氣出口端流出，最后通過燃燒器13與燃料在爐體內混合燃燒。
[0021]高溫富氧燃燒技術的實現過程:通過膜法、深冷分離法和變壓吸附法等方法制取的富氧空氣進入蓄熱式空氣預熱器，將其加熱成為高溫富氧空氣。高溫煙氣流過蓄熱體時，將熱量傳遞給蓄熱體之后通過蓄熱體的連續轉動再將熱量傳遞給富氧空氣，從而達到預熱富氧空氣的目的。如此不斷循環，可實現對注汽鍋爐內的連續供應高溫富氧空氣，保證了爐內火焰的穩定性，從而使爐內工況不易波動。
[0022]本發明將高溫空氣燃燒技術和富氧燃燒技術結合在一起，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熱器產生，利用蓄熱體的旋轉實現高溫煙氣和富氧空氣的換熱，富氧空氣加熱為高溫富氧空氣后送入燃燒器，與燃料進行混合燃燒，實現高溫富氧燃燒。省去現有注汽鍋爐的對流段和給水換熱器，增設過熱段和富氧空氣預熱段。可實現對注汽鍋爐內的連續供應高溫空氣，保證了爐內火焰的穩定性，從而使爐內工況不易波動，彌補了切換式蓄熱燃燒系統的不足。同時，混合器實現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，本發明應用燃料多樣化，既可以應用在燃油、燃氣注汽鍋爐上，也可應用在燃煤注汽鍋爐上。本發明降低不同部位的溫差，保持爐內的溫度盡量均勻，降低腐蝕。
[0023]本發明的富氧空氣預熱段亦適用于常規空氣預熱段，S卩，本發明的助燃劑采用富氧空氣，也可以為空氣等其他助燃劑，以上所述是本發明的具體實施例及所運用的技術原理，任何基于本發明技術方案基礎上的等效變換，均屬于本發明的保護范圍之內。
【主權項】
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熱段，所述的輻射段設置在爐體內腔，所述富氧空氣預熱段設置在爐體外側；鍋爐還包括給水栗、混合器、汽水分離器、集聯箱和燃燒器；混合器分別與給水栗、輻射段及集聯箱連通，汽水分離器分別與輻射段及集聯箱連通，燃燒器分別與爐體和富氧空氣預熱段連通。2.根據權利要求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熱段為蓄熱式空氣預熱器。3.根據權利要求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熱器通過富氧空氣入口管道與鼓風機相連。4.根據權利要求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熱器連接有煙氣排出管道。5.根據權利要求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箱布置在爐體外側。6.根據權利要求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箱連接有排污閥。7.根據權利要求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箱與混合器之間飽和水管道II上設置有止回閥。8.根據權利要求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熱段采用的助燃劑為富氧空氣或常規空氣。
【專利摘要】本發明公開一種高溫富氧式注汽鍋爐，包括爐體、輻射段和富氧空氣預熱段，所述的輻射段設置在爐體內腔，所述富氧空氣預熱段設置在爐體外側；鍋爐還包括給水泵、混合器、汽水分離器、集聯箱和燃燒器。使用本發明省去現有鍋爐給水預熱器和對流段的使用；在富氧空氣預熱段，高溫煙氣流經蓄熱體時，將熱量傳遞給蓄熱體之后，通過蓄熱體的連續轉動再將熱量傳遞給空氣，使富氧空氣變為高溫富氧空氣。如此不斷循環，可實現對注汽鍋爐內的連續供應高溫富氧空氣，實現高溫富氧燃燒，保證了爐內火焰的穩定性，從而使爐內工況不易波動。這種燃燒方式可以節約燃料，增加產汽率，拉長火焰長度，使爐內的溫度分布均勻，降低氮氧化物的排放濃度等。
【IPC分類】F23L7/00, F23L15/04
【公開號】CN105423333
【申請號】CN201510756257
【發明人】王春華, 潘顥丹, 李冬
【申請人】遼寧石油化工大學
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年11月10日