稠油开采燃煤注汽锅炉

技术领域：

本发明涉及一种用于稠油油田注蒸汽开采的蒸汽生产供给装置， 属稠油热采设备类。

背景技术：

注蒸汽热力开采是稠油油田开发和稠油井生产的主要方式，这种 稠油开采方式需要配置注汽锅炉或蒸汽发生器，用以生产、供给大量 的湿饱和蒸汽。目前，现场采用的注汽锅炉通常采用原油作为燃料， 因而在生产、供给热采用蒸汽的同时需要耗用大量原油，不仅“大 材小用”，且使其生产成本难以降低。尤其是近年来世界石油能源危 机日益加剧、油价快速大幅度上涨的形势下，节约石油、寻找替代燃 料的工作迫在眉睫，势在必行。由于煤的蕴藏量极为丰富，且价格低 廉，自然地成为替代燃油的首选。然而，原油是易于流动输送的液体， 而煤则为形状不规则、难以输送的固体，二者截然不同，而现场使用 的燃油注汽锅炉结构较为简单，无法适应燃煤的工况条件和工作要 求，要实现从燃油到燃煤的转变，需要从结构上进行根本性的改造。

发明内容：

本发明目的在于提供一种以煤为燃料、设计先进、结构优良、工 作可靠的稠油开采燃煤注汽锅炉。

本发明的目的是这样实现的。此种燃煤注汽锅炉包括锅炉本体和 水汽系统、燃料系统、燃烧系统、烟风系统、灰渣系统、控制系统、 断电保护系统7个配套系统。水汽系统的供水线和输汽管线分别与锅 炉本体进水口和出汽口相连接；燃料系统由置于锅炉本体前的分层给 煤机将燃煤供给燃烧系统；燃烧系统由分层给煤机按燃煤粒度大小分 别供给锅炉本体内的上、中、下层炉排，在炉膛内的高、低温燃烧室 燃烧，由设在炉膛出口的燃烬沉灰室排出烟尘；灰渣系统、烟风系统 分别与锅炉本体炉膛排渣口和烟道相连通；控制系统、断电保护系统 通过可编程控器、测量仪表、电路分别与锅炉本体和相关各系统连接。 各系统构成和工作过程分述如下：

水汽系统由主供水线、断电保护供水线和站内循环线构成，主供 水线的工艺流程如下：站外来水进入50m3生水罐，经软化除氧装置 处理后由主给水泵供给锅炉；锅炉加热产生的湿饱和蒸汽通过注汽管 网供给注汽井注入井下油层。断电保护供水线的流程是：站外来水进 50m3生水罐后，由辅助给水泵供给锅炉，加热后的热水经扩容器进 入排放水箱，继而进入清水池。站内循环线的流程是：清水池内的热 水由热水泵供给锅炉，加热后经扩容器进入排放水箱，再进入清水池， 如此在站内反复循环。

锅炉本体由炉体、一级、二级省煤器、锅炉对流管束、托拱管、 防焦管、锅炉盘管和水冷壁、主汽阀构成，其工艺流程如下：经氧化 和脱氧处理的水由柱塞泵输经一级、二级省煤器，进入锅炉对流管束、 托拱管、防焦管、盘管，由主汽阀排出湿饱和蒸汽。

燃烧系统由炉前煤舱、分层给煤机、炉排、炉膛、高温燃烧室、 低温燃烧室、燃烬沉灰室构成，分层给煤机将煤按粒度大小有序地播 撒在炉排上，上层为细屑状煤，中层为小粒状煤，下层为块煤，有利 于火床通风和着火燃烧；炉膛由中拱水平分割成上下两段，上段为燃 烧挥发成份的低温燃烧室(亦称燃烧换热室)，下段为重点燃烧难燃 物固定碳(俗称焦碳)的高温燃烧室，中拱除保持火床的高温燃烧外， 还迫使高温火焰在拱下向前后流动，向前加强煤的着火，向后加强煤 的燃尽；燃尽沉灰室设在炉膛出口处，烟气向下流动然后转向上，构 成一个180°大转弯，以使烟气带走的飞灰得到一次分离，以降低锅 炉的原始排尘浓度。

燃料系统由干煤棚、小煤斗、槽式给料机、大倾角皮带输送机、 小溜煤管、大煤斗、大溜煤管、分层给煤机构成，干煤棚内的燃料煤 由小煤斗送至槽式给料机，再由大倾角皮带输送机经小溜煤管输至大 煤斗，经大溜煤管输至分层给煤机，供给锅炉本体的炉排进行燃烧。

灰渣系统由渣沟、重型板链除渣机、渣场构成，灰渣由炉排排至 渣沟并沿渣沟送至重型板链除渣机，再送去渣场。

烟风系统由鼓风机、风道、炉膛、一、二级除尘器、烟道、引风 机、烟囱构成，通过鼓风机将风沿风道送入炉膛，燃煤形成的烟气经 一级、二级除尘器除尘后沿烟道进入引风机，再由烟道输至烟囱排出。

控制系统由触摸屏、可编程控制器(PLC)、变频器、盘显仪表、 变送器构成，分为自动和手动两种工作模式，给水温度、锅炉排量、 蒸汽压力、蒸汽温度、二次对流温度、排烟温度、排烟含氧等参数分 别显示于触摸屏和盘显仪表，触摸屏与盘显仪表相互独立。控制系统 的工作主要是联锁启动和联锁停运，在联锁启动时，给水泵、排渣机 分别启动，炉排、分层给煤机、引风机、鼓风机分别运转，首先使炉 内充满水，其次是抽走炉膛内的有害气体，最后向炉膛煤床供氧；在 联锁停运时，鼓风机、引风机、分层给煤机、炉排、排渣机先后停运， 当蒸汽温度低于100℃时给水泵停运，首先断绝向煤床供氧，阻断继 续燃烧，其次是抽走炉膛内的有害气体，使炉管充水继续降温，最后 停运。当超出预设的报警极限时，控制系统会发出声光报警信号，保 证系统安全、高效运转。

断电保护系统由传感器和PLC组成，当通过给水压力流量采集 信号检测到断电停泵缺水信息时，该系统迅速启动备用柴油机补水 泵，向炉内补水，保证锅炉安全，当蒸汽温度降到100℃时停运，或 者由断电保护系统断开PLC控制系统电源，打开电磁失电排汽控制 阀，销音机放空，安全停炉，亦可由断电保护系统控制关闭注汽主阀。

本发明构思全面，设计合理，工作安全可靠，利用它可以以来源 充足、价格低廉的煤替代资源紧张、价格昂贵的原油，有利于降低注 汽锅炉运行和稠油开采成本，缓解石油紧缺。

附图说明：图1为本发明提供的燃煤注汽锅炉及其配套系统的工 艺流程示意图(图中控制系统7、断电保护系统8未画出)。图2为 该注汽锅炉断电保护系统工作过程框图。

具体实施方式：

本发明由以下实施例给出，下面结合附图对本发明作进一步描 述。

如图所示，本发明由锅炉本体1、水汽系统2、燃料系统3、燃烧系 统4、烟风系统5、灰渣系统6、控制系统7和断电保护系统8组成， 其工艺流程连接关系如下：水汽系统2的供水线和输汽管线分别与锅 炉本体1进水口和出汽口相连接；燃料系统3由置于锅炉本体1前的 分层给煤机将燃煤供给燃烧系统4；燃烧系统4由分层给煤机按燃煤 粒度大小分别供给锅炉体1内的上、中、下层炉排，在炉膛内的高、 低温燃烧室燃烧，由设在炉膛出口的燃烬沉灰室排出烟尘；灰渣系统 6、烟风系统5分别与锅炉本体1炉膛排渣口和烟道相连通；控制系 统7、断电保护系统8通过可编程控器、测量仪表、电路分别与锅炉 本体1和相关各系统连接。其中，锅炉本体1的一级省煤器为6根并 联的φ51×6蛇形管拼装成3组进集箱，二级省煤器和锅炉对流管束 为9根并联的φ51×6蛇形管拼装成3组进集箱，托拱管为单根φ89 ×13的蛇形管，防焦管为φ89×13光管，锅炉水冷壁采用φ89×13 的鳍片管制成模式壁。为防止刚开始汽化段的汽化分层，防焦管及下 部锅炉排管内装有绕流子；为防止高温炉渣向炉墙黏结，在防焦管和 炉排边护板之间加焊耐热钢防焦板；两侧墙及前后墙的立柱采用叠加 支架，顶棚用槽钢吊架吊装。燃烧系统中的炉排结构上有三大特点： 一是通风道有搭接间隙，以减少漏煤，二是炉排下设有横向风仓，保 证配风均匀，三是炉排密封性好，可做到各风室间不相互串风。