一种海洋稠油开采用过热蒸汽注汽锅炉系统的制作方法

技术领域：

本发明涉及海洋稠油开采技术领域，特别涉及一种海洋稠油开采用过热蒸汽注汽锅炉系统。

背景技术：
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现有海洋稠油开采注汽锅炉采用直流技术形式，通过燃料燃烧放热后在辐射段内将工质加热变为80％干度的湿蒸汽，将携带的热量进行注井；或增加高干段结构，可生成90％左右的高干度蒸汽进行注井。存在蒸汽携带热量低，经管网及井柱输送至井底后干度降低的问题，稠油开采效果降低。同时由于海洋平台的特殊使用环境，存在着腐蚀、冬冻等问题。

技术实现要素：
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本发明要解决的技术问题是提供一种海洋稠油开采用过热蒸汽注汽锅炉系统，该装置实现了利用锅炉产生过热蒸汽，增加蒸汽携带热量，使注井后蒸汽仍为过热状态，能够进一步提高稠油开采效果，同时该过热蒸汽注汽锅炉系统具有耐腐蚀、防冬冻的特点。克服了现有海洋稠油开采注汽锅炉产生的高干度蒸汽携带热量低，经管网及井柱输送至井底后干度降低，稠油开采效果降低的不足。

本发明所采取的技术方案是：一种海洋稠油开采用过热蒸汽注汽锅炉系统，包括注汽锅炉和换热器，注汽锅炉包括锅炉本体及附属设备，锅炉本体包括辐射段、辐射段后部转向烟道、过热段和对流段，附属设备包括柱塞泵和燃烧器；还包括除氧器，除氧器进水端与供水水源相连通，除氧器出水管线与柱塞泵相连通，柱塞泵与换热器外管进口相连接，换热器外管出口与对流段管束相连接，对流段管束与换热器内管进口相连接，换热器内管出口与辐射段管束相连接，辐射段管束与汽水分离器进口相连接，汽水分离器的分离饱和水管路与喷水减温器相连接，汽水分离器的分离饱和干蒸汽管路与过热段管束相连接，过热段管束出口端管路与喷水减温器相连接，喷水减温器出口端与蒸汽出口管路相连接，蒸汽出口管路一侧连接旁路，旁路与排放扩容器相连接。

注汽锅炉为卧式结构形式，辐射段采用卧式结构形式，过热段采用立式结构形式，对流段采用立式结构形式，转向烟道将辐射段和过热段相连，转向烟道内布置部分辐射段管束。

辐射段为圆筒形结构，辐射段包括筒体、辐射管束、保温结构ⅰ、加强圈和管卡，筒体由钢板卷制焊接而成，筒体内表面敷设保温结构ⅰ，筒体内部焊制管卡并通过管卡固定辐射管束，筒体外表面间隔焊制加强圈。

过热段为方箱形结构，过热段包括管箱架ⅰ、过热管束、保温结构ⅱ和弯头箱ⅰ，管箱架ⅰ由管板及侧窗框架组成，管箱架ⅰ上敷设保温结构ⅱ，管板支撑过热管束，过热管束由弯头连接，弯头箱ⅰ将弯头覆盖；对流段为方箱形结构或三角形结构，对流段包括管箱架ⅱ、对流管束、保温结构ⅲ和弯头箱ⅱ，管箱架ⅱ由管板及侧窗框架组成，管箱架ⅱ上敷设保温结构ⅲ，管板支撑对流管束，对流管束由弯头连接，弯头箱ⅱ将弯头覆盖。

辐射段管束采用水平蛇形往复完全光管形式、水平蛇形往复膜式壁形式或水平往复管与螺旋盘管组合形式。

过热段管束采用光管形式、光管与翅片管组合形式或光管与钉头管组合形式。

对流段管束采用翅片管形式、钉头管形式、光管与翅片管组合形式或光管与钉头管组合形式。

除氧器采用真空除氧器或热力除氧器，除氧器采用热力除氧器时，过热段管束出口端管路一侧连接支路，该支路与热力除氧器相连接。

锅炉本体的辐射段、过热段、对流段、底橇、烟囱及管线表面进行防腐处理，该防腐处理为喷涂多层油漆。

海洋稠油开采用过热蒸汽注汽锅炉系统的室外管线采用电伴热带缠绕于管线外表。

本发明的有益效果是：本发明实现了利用锅炉产生过热蒸汽，增加蒸汽携带热量，使注井后蒸汽仍为过热状态，能够进一步提高稠油开采效果，同时该过热蒸汽注汽锅炉系统具有耐腐蚀、防冬冻的特点。

附图说明：

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

图1为本发明的结构示意图。

图2为注汽锅炉的结构示意图。

图3为辐射段的结构示意图。

图4为转向烟道的结构示意图。

图5为图4的左视图。

图6为过热段的结构示意图。

图7为对流段的结构示意图。

图8为辐射段管束为水平往复管束的结构示意图。

图9为辐射段管束为螺旋盘管管束的结构示意图。

图10为辐射段管束为螺旋盘管 水平往复管束的结构示意图。

图11为本发明的烟气流程图。

图12为本发明的汽水流程图。

具体实施方式：

如图1、图12所示，一种海洋稠油开采用过热蒸汽注汽锅炉系统，包括注汽锅炉1和换热器2，注汽锅炉1包括锅炉本体及附属设备，锅炉本体包括辐射段9、辐射段后部转向烟道10、过热段11和对流段12，附属设备包括柱塞泵7和燃烧器8；还包括除氧器3，除氧器3进水端与供水水源相连通，除氧器3出水管线与柱塞泵7相连通，柱塞泵7与换热器2外管进口相连接，换热器2外管出口与对流段管束相连接，对流段管束与换热器2内管进口相连接，换热器2内管出口与辐射段管束相连接，辐射段管束与汽水分离器4进口相连接，汽水分离器4的分离饱和水管路与喷水减温器5相连接，汽水分离器4的分离饱和干蒸汽管路与过热段管束相连接，过热段管束出口端管路与喷水减温器5相连接，喷水减温器5出口端与蒸汽出口管路相连接，蒸汽出口管路一侧连接旁路，旁路与排放扩容器6相连接。

如图2所示，注汽锅炉1为卧式结构形式，辐射段9采用卧式结构形式，过热段11采用立式结构形式，对流段12采用立式结构形式，转向烟道10将辐射段9和过热段11相连，转向烟道10内布置部分辐射段管束。

如图3所示，辐射段9为圆筒形结构，辐射段9包括筒体13、辐射管束14、保温结构ⅰ16、加强圈17和管卡15，筒体13由钢板卷制焊接而成，筒体13内表面敷设保温结构ⅰ16，筒体13内部焊制管卡15并通过管卡15固定辐射管束14，筒体13外表面间隔焊制加强圈17用以加强筒体13强度。

如图4、图5所示，转向烟道10上安装支腿18，支腿18上方为框架法兰19，该框架法兰19与过热段11底座法兰连接。

如图6所示，过热段11为方箱形结构，过热段11包括管箱架ⅰ20、过热管束21、保温结构ⅱ22和弯头箱ⅰ23，管箱架ⅰ20由管板及侧窗框架组成，管箱架ⅰ20上敷设保温结构ⅱ22，管板支撑过热管束21，过热管束21由弯头连接，弯头箱ⅰ23将弯头覆盖。

如图7所示，对流段12为方箱形结构或三角形结构，对流段12包括管箱架ⅱ24、对流管束25、保温结构ⅲ26和弯头箱ⅱ27，管箱架ⅱ24由管板及侧窗框架组成，管箱架ⅱ24上敷设保温结构ⅲ26，管板支撑对流管束25，对流管束25由弯头连接，弯头箱ⅱ27将弯头覆盖。

如图8、图9、图10所示，辐射段管束采用水平蛇形往复完全光管形式、水平蛇形往复膜式壁形式、螺旋盘管结构或水平往复管与螺旋盘管组合形式。采用水平往复管时，管束为光管或膜式壁，管间节距保证热量有效吸收及反射；采用螺旋盘管时，管束为光管，管间螺距保证加工工艺简单、热量有效吸收及反射。

过热段管束采用光管形式、光管与翅片管组合形式或光管与钉头管组合形式。采用后两种形式时，光管位于下方，翅片管或钉头管位于光管上方。

对流段管束采用翅片管形式、钉头管形式、光管与翅片管组合形式或光管与钉头管组合形式。采用后两种形式时，光管位于下方，翅片管或钉头管位于光管上方。

除氧器3采用真空除氧器或热力除氧器，除氧器3采用热力除氧器时，过热段管束出口端管路一侧连接支路，该支路与热力除氧器相连接。蒸汽从过热段管束出口端管路引出经减压后进入热力除氧器，降低给水中的溶解氧。

锅炉本体的辐射段9、过热段11、对流段12、底橇、烟囱及管线表面进行防腐处理，该防腐处理为喷涂多层油漆，主要为底层漆、中间漆及表面漆，并喷涂一定的漆膜厚度，锅炉本体的油漆满足高温性能及耐腐蚀性能，使设备能够在高盐度的沿海和近海区域正常使用。

海洋稠油开采用过热蒸汽注汽锅炉系统的室外管线采用电伴热带缠绕于管线外表。电伴热带具有自动控温功能，且绝缘层具有海洋平台的抗腐蚀性能。燃烧器8、柱塞泵7设置空间加热器，确保附属设备的正常运行。

海洋平台注汽锅炉控制系统，由可编程控制器、触摸屏、检测传感器、通信模块组、控制电路构成。实现对平台各锅炉撬运行数据的远程传送功能，平台中控中心实现对各个注汽锅炉及附属泵撬、排放扩容撬设备的远程监控管理。

如图11所示，烟气流程为：辐射段9内燃料燃烧后产生的高温烟气通过转向烟道10依次流入过热段11、对流段12，过热段11位于转向烟道10出口上方，对流段12位于过热段11出口上方，烟气最终经对流段12出口上方的烟囱排出。

柱塞泵7用于锅炉输送介质，保证给水的供应，可与注汽锅炉1成橇布置或根据海洋平台位置单独成橇。

燃烧器8用于燃料的燃烧，保证锅炉热量的供应，安装于辐射段9前端板处，并设有观火孔用于查看火焰状态以调整燃烧。

换热器2采用u型套管形式，用于调节对流段12入口工质的温度，避免低温对对流段12的低温腐蚀，保证受热面安全。换热器2可与锅炉本体成橇，安装形式为：位于辐射段9前方、辐射段9斜背或辐射段9顶置。

汽水分离器4用于将辐射段9出口湿蒸汽分离为饱和干蒸汽和饱和水。

喷水减温器5将过热段出口的过热蒸汽与分离饱和水掺混，达到注汽要求的过热蒸汽参数。

排放扩容器6与蒸汽出口管路的旁路连接，注汽锅炉启炉或停炉时将热水或余汽排入排放扩容器6的水箱，实现排放水的收集。

如图12所示，汽水流程为：来水与锅炉出口蒸汽进入热力除氧器中除去溶解氧，经柱塞泵7升压后送至换热器2外管，换热器2外管中的冷水由换热器2内管中的热水加热后进入对流段管束，在对流段内吸热后进入换热器2内管，与换热器2外管换热后进入辐射段管束，在辐射段内吸热变为湿蒸汽，该湿蒸汽进入汽水分离器4内分离成为饱和干蒸汽和饱和水，饱和干蒸汽进入过热段继续吸热，温度升高变为过热蒸汽，再在喷水减温器5内与汽水分离器4分离的饱和水掺混，生成所需参数的过热蒸汽。

可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。