过热注汽锅炉的制作方法

本实用新型涉及油田注汽锅炉装置的技术领域，尤其是涉及一种过热注汽锅炉。

背景技术：

注汽锅炉又称湿蒸汽发生器，是油田开采稠油的专业注汽设备。它是利用所生产的高温高压湿蒸汽注入油井，加热油层中的原油以降低稠油的粘度，从而增加稠油的流动性，能够大幅度地提高稠油的采收率；它是卧式直流水管锅炉，设计为液(气)燃烧型式，利用燃料燃烧释放的热能，把一定量的水加热成为一定压力、温度和干度的湿饱和蒸汽或过热蒸汽的机械设备。

但是，现有技术中的过热注汽锅炉均为固定式注汽锅炉，目前在使用过程中存在以下问题：

(1)过热注汽过滤必须在注汽现场利用土建基础固定安装，位置相对固定，不可以随便移动；配套的注汽管网也为固定式的注汽管道系统，注汽锅炉及注汽管网轻易不能移动；如要变换注汽地点，需要在新的注汽地点重新制作锅炉土建基础，注汽管网也需重新敷设，造成使用成本高；(2)固定式注汽锅炉的安装就位需对锅炉本体内的蒸汽管道进行重新连接、焊接，造成安装成本升高；(3)固定式注气锅炉无法在井场位置比较散、远的注汽井进行使用，无法满足多种环境下的使用。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种过热注汽锅炉，以缓解现有技术中存在的固定式注气锅炉使用成本高、安装成本高以及无法满足多种环境下使用的技术问题。

本实用新型提供的一种过热注汽锅炉，包括：移动装置、锅炉本体和汽水分离器撬；

所述移动装置与所述锅炉本体连接，所述锅炉本体与所述汽水分离器撬可拆卸连接，以使所述锅炉本体和所述汽水分离器撬能够分别运输。

在本实用新型较佳的实施例中，还包括混合装置；

所述锅炉本体与外部水源连接，所述锅炉本体包括燃烧辐射结构和过热结构，所述燃烧辐射结构用于将流经所述锅炉本体内的水进行加热；所述燃烧辐射结构与所述汽水分离器撬的入口端连接，所述汽水分离器撬用于接收经所述锅炉本体内加热后的水、汽的混合物，并将水、汽的混合物进行汽液分离；

所述过热结构与所述汽水分离器撬的气体出口端连接，用于对分离后的饱和蒸汽进行过热加热；

所述混合装置分别与所述汽水分离器撬的液体出口端和所述过热结构的出口端连通，所述混合装置用于将所述汽水分离器撬的饱和液体和所述过热结构的过热蒸汽混合，以形成温度降低后的过热蒸汽，并将混合后的过热蒸汽输送至注汽井口处。

在本实用新型较佳的实施例中，所述燃烧辐射结构与所述汽水分离器撬的入口端通过法兰、卡箍或者高压由壬可拆卸连接，所述过热结构与所述汽水分离器撬的气体出口端通过法兰、卡箍或者高压由壬可拆卸连接；

所述混合装置和所述过热结构的出口端通过法兰、卡箍或者高压由壬可拆卸连接。

在本实用新型较佳的实施例中，所述汽水分离器撬包括汽水分离器本体和液位控制装置；

所述汽水分离器本体包括液体入口端、液体出口端和气体出口端；

所述液体入口端与所述燃烧辐射结构连通，所述气体出口端与所述过热结构连通，所述液体出口端与所述液位控制装置连通，所述液位控制装置能够检测所述汽水分离器内的液位高度，并根据所述汽水分离器内的液位高度调节所述液体出口端处的出液量，以使所述汽水分离器内的液位高度维持于预设的液位高度。

在本实用新型较佳的实施例中，所述液位控制装置包括液位压力变送器、液位控制信号线和喷水调节阀；

所述液位压力变送器与所述汽水分离器连通，用于检测所述汽水分离器内部的液位高度，所述液位压力变送器通过所述液位控制信号线与所述喷水调节阀连接，用于将所述汽水分离器内部的液位高度信息传输至所述喷水调节阀处，所述喷水调节阀与所述液体出口端连通，用于调节所述液体出口端的出液量。

在本实用新型较佳的实施例中，所述混合装置包括喷水减温器和出口阀门；

所述喷水减温器分别与所述过热结构和所述喷水调节阀连通，所述喷水减温器与所述出口阀门连通，用于通过所述出口阀门将混合后的过热蒸汽输出至注汽井口处。

在本实用新型较佳的实施例中，所述锅炉本体包括锅炉壳体；

所述燃烧辐射结构和所述过热结构均设置于所述锅炉壳体内，且所述燃烧辐射结构能够在所述锅炉壳体内产生火焰并产生辐射热能，所述锅炉壳体远离所述燃烧辐射结构的一端设置有烟气出口。

在本实用新型较佳的实施例中，所述燃烧辐射结构包括燃烧器和辐射管段；

所述燃烧器和所述辐射管段均位于所述锅炉壳体内，所述燃烧器用于在所述锅炉壳体内产生火焰，以使火焰加热后的烟气产生的辐射热能对所述辐射管段内的水进行辐射加热。

在本实用新型较佳的实施例中，所述锅炉本体还包括对流管段和换热器；

所述对流管段设置于所述锅炉壳体内，且所述对流管段位于所述锅炉壳体靠近烟气出口的一端，所述过热结构位于所述辐射管段和所述对流管段之间，以使完成辐射换热后的产生的热烟气依次加热所述辐射管段、过热结构和所述对流管段；

所述换热器与外部水源连通，且所述换热器与所述对流管段连通，以通过所述对流管段内的热水对外部水源进行预加热；所述换热器与所述辐射管段连通。

在本实用新型较佳的实施例中，所述锅炉本体还包括高压泵和高压管道；

所述高压管道位于所述换热器和外部水源之间，所述高压管道通过所述高压泵与外部水源连接，所述高压管道的另一端与所述换热器连接，用于将外部水输送至所述换热器内。

本实用新型提供的过热注汽锅炉，包括：移动装置、锅炉本体和汽水分离器撬；移动装置与锅炉本体连接，锅炉本体与汽水分离器撬可拆卸连接，以使锅炉本体和汽水分离器撬能够分别运输；当锅炉运行时，将锅炉本体和汽水分离器撬连接成一个整体，当需要转移注汽井场时，由于过热注汽锅炉体积较大，无法整体运输，因此通过将锅炉本体和汽水分离器撬分离，锅炉本体通过移动装置进行运输转移，汽水分离器撬通过车辆进行运输转移，能够缓解现有技术中存在的固定式注气锅炉使用成本高、安装成本高以及无法满足多种环境下使用的技术问题；实现了移动式过热注汽锅炉的安装和使用，使得过热注汽锅炉便于普遍推广使用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的过热注汽锅炉的整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的过热注汽锅炉的汽水分离器撬的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的过热注汽锅炉的锅炉本体的结构示意图。

图标：100-移动装置；200-锅炉本体；201-燃烧辐射结构；211-燃烧器；221-辐射管段；202-过热结构；203-锅炉壳体；204-对流管段；205-换热器；206-高压泵；207-高压管道；300-汽水分离器撬；301-汽水分离器本体；311-液体入口端；321-液体出口端；331-气体出口端；302-液位控制装置；312-液位压力变送器；322-液位控制信号线；332-喷水调节阀；400-混合装置；401-喷水减温器；402-出口阀门。

具体实施方式

下面将结合实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-图3所示，本实施例提供的一种过热注汽锅炉，包括：移动装置100、锅炉本体200和汽水分离器撬300；移动装置100与锅炉本体200连接，锅炉本体200与汽水分离器撬300可拆卸连接，以使锅炉本体200和汽水分离器撬300能够分别运输。

需要说明的是，现有技术中的过热锅炉均采用固定式注汽锅炉，由于固定式注汽锅炉存在应用环境局限，无法满足现有灵活多变的使用环境，本实施例提供的过热注汽锅炉，在过热注汽锅炉整体运行时，锅炉本体200和移动装置100形成的第一整体和汽水分离器撬300形成的两大部分通过可拆卸密封连接的方式形成一个整体；当需要转移注汽井场时，将两大部分之间的连接部分拆开，锅炉本体200利用移动装置100通过挂载车头实现道路运输/转移，汽水分离器撬300通过车辆运输/转移。

可选地，移动装置100可以采用多种方式，例如：具有箱体的车体、或者平板拖车，优选地，移动装置100采用平板拖车，锅炉本体200固定连接于平板拖车上，当需要运输转移时，通过将车头与移动装置100连接，能够完成锅炉本体200的运输。

另外，由于过热注汽锅炉整体设备体积较大，一般的过热注汽锅炉的蒸发量在23t/h蒸发量及以上，因此，当锅炉本体200与汽水分离器撬300形成整体时，无法满足运输的要求；进而通过将锅炉本体200与汽水分离器撬300可拆卸连接，在运输时，由于汽水分离器撬300的重量小于锅炉本体200的重量，因此可以利用将汽水分离器撬300通过车辆进行运输转移；需要说明的是，由于汽水分离器撬300是过热蒸汽出口的位置，因此汽水分离器撬300的出口端需要与注汽井连接，汽水分离器撬300的出口端位置需要靠近注汽井，因此汽水分离器撬300整体需要保持稳定以及低高度，故而汽水分离器撬300在运输时需要利用外部车辆进行运输。

本实施例提供的过热注汽锅炉，包括：移动装置100、锅炉本体200和汽水分离器撬300；移动装置100与锅炉本体200连接，锅炉本体200与汽水分离器撬300可拆卸连接，以使锅炉本体200和汽水分离器撬300能够分别运输；当锅炉运行时，将锅炉本体200和汽水分离器撬300连接成一个整体，当需要转移注汽井场时，由于过热注汽锅炉体积较大，无法整体运输，因此通过将锅炉本体200和汽水分离器撬300分离，锅炉本体200通过移动装置100进行运输转移，汽水分离器撬300通过车辆进行运输转移，能够缓解现有技术中存在的固定式注汽锅炉使用成本高、安装成本高以及无法满足多种环境下使用的技术问题；实现了移动式过热注汽锅炉的安装和使用，使得过热注汽锅炉便于普遍推广使用。

在上述实施例的基础上，进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，还包括混合装置400；锅炉本体200与外部水源连接，锅炉本体200包括燃烧辐射结构201和过热结构202，燃烧辐射结构201用于将流经锅炉本体200内的水进行加热；燃烧辐射结构201与汽水分离器撬300的入口端连接，汽水分离器撬300用于接收经锅炉本体200内加热后的水、汽的混合物，并将水、汽的混合物进行汽液分离；过热结构202与汽水分离器撬300的气体出口端331连接，用于对分离后的饱和蒸汽进行过热加热；混合装置400分别与汽水分离器撬300的液体出口端321和过热结构202的出口端连通，混合装置400用于将汽水分离器撬300的饱和水和过热结构202的过热蒸汽混合，以形成温度降低后的过热蒸汽，并将混合后的过热蒸汽输送至注汽井口处。

锅炉本体200包括燃烧辐射结构201和过热结构202，锅炉本体200用于将外部的常温水进行多阶段的加热使得常温水能够形成饱和湿蒸汽(饱和蒸汽及饱和水的混合物)，其中，燃烧辐射结构201作为水加热的步骤，通过利用燃烧的热量对管路中的水进行辐射加热，使热水在加热的过程中逐渐加热至饱和状态并逐渐发生相变，产生饱和湿蒸汽(饱和蒸汽及饱和水的混合物)，并将饱和湿蒸汽输送到汽水分离器撬300内，汽水分离器撬300通过将饱和湿蒸汽进行分离，分离成饱和过热蒸汽和饱和水，此时饱和蒸汽输送至过热结构202进行再次加热，将饱和蒸汽加热为过热蒸汽，并将加热后的过热蒸汽输送至混合装置400，同时，气液分离撬300将分离出的饱和水输送至混合装置400内。

可选地，过热结构202采用过热管段。

可选地，混合装置400能够将汽水分离器撬300分离出的饱和水以及经过过热结构202加热后的过热蒸汽进行混合，使得过热蒸汽能够进一步地加热饱和水，使得饱和水形成过热蒸汽，由于经过过热结构202加热后的过热蒸汽的过热度在30℃-80℃之间，当经过与饱和水混合后，此时饱和水吸收了过热蒸汽的热量，高过热度的过热蒸汽所携带的热量使饱和水全部发生相变，形成过热蒸汽，此时形成的过热蒸汽的过热度5℃-10℃；同时高过热度(过热度30℃-80℃)的过热蒸汽由于加热饱和水并使之变成过热蒸汽，而自身温度下降，下降到过热度5℃-10℃，最终混合装置400将过热度为5℃-10℃的过热蒸汽输送至注汽井口处。

可选地，燃烧辐射结构201和过热结构202均与汽水分离器撬300可拆卸连接；过热结构202与混合装置400可拆卸连接，而且在燃烧辐射结构201和过热结构202均与汽水分离器撬300的连接处设置有密封结构，同样，过热结构202与混合装置400的连接处设置有密封机构。

在本实用新型较佳的实施例中，燃烧辐射结构201与汽水分离器撬300的入口端通过法兰、卡箍或者高压由壬可拆卸连接，过热结构202与汽水分离器撬300的气体出口端331通过法兰、卡箍或者高压由壬可拆卸连接；混合装置400和过热结构202的出口端通过法兰、卡箍或者高压由壬可拆卸连接。

优选地，在过热结构202与汽水分离器撬300法兰连接处设置有密封圈，同样，在混合装置400和过热结构202法兰连接处设置有密封圈，燃烧辐射结构201与汽水分离器撬300同样采用法兰连接，而且在燃烧辐射结构201与汽水分离器撬300法兰连接处同样设置有密封圈。

本实施例中，锅炉本体200与汽水分离器撬300之间通过三个法兰进行密封连接，其中，锅炉本体200内的过热结构202和燃烧辐射结构201的出口位置均固定连接有一个法兰，同样地，汽水分离器撬300的接收位置也固定连接有一个法兰，当需要将锅炉本体200与汽水分离器撬300连接时，只需要将对应的法兰进行密封连接即可，同样地，当需要将锅炉本体200与汽水分离器撬300分离时，只需将对应的法兰拆开即可；需要说明的是，任意连接的两个法兰之间通过高强度螺栓连接。

在本实用新型较佳的实施例中，汽水分离器撬300包括汽水分离器本体301和液位控制装置302；汽水分离器本体301包括液体入口端311、液体出口端321和气体出口端331；液体入口端311与燃烧辐射结构201连通，气体出口端331与过热结构202连通，液体出口端321与液位控制装置302连通，液位控制装置302能够检测汽水分离器本体301内的液位高度，并根据汽水分离器本体301内的液位高度调节喷水调节阀332的开度，以使汽水分离器本体301内的液位高度维持于预设的液位高度。

其中，本实施例提供的汽水分离器本体301通过旋风分离原理，利用物理沉降将液体进行沉淀，并且在气体的出口处设置有除沫丝网，能够将去除蒸汽中的细小水滴，从而提高气体质量达到饱和气体效果高达99％。

为了保持汽水分离器本体301的分离速度和混合装置400进行过热混配产生过热蒸汽的速度持平，因此在汽水分离器本体301内设置有液位控制装置302，液位控制装置302具有检测汽水分离器本体301内的液位高度，并根据汽水分离器本体301内的液位高度自动调节喷水调节阀332的开度，以使汽水分离器本体301内的液位高度维持于预设的液位高度的功能。

可选地，在本实用新型较佳的实施例中，液位控制装置302包括液位压力变送器312、液位控制信号线322和喷水调节阀332；液位压力变送器312与汽水分离器本体301连通，用于检测汽水分离器本体301内部的液位高度，液位压力变送器312通过液位控制信号线322与喷水调节阀332连接，用于将汽水分离器本体301内部的液位高度信息传输至喷水调节阀332处，用于调节液体出口端321的出液量，喷水调节阀332与液体出口端321连通。

本实施例中，位于汽水分离器本体301下部的饱和水，其水位由液液位压力变送器312进行检测，液位信号通过液位控制信号线322传递给喷水调节阀332，通过控制喷水调节阀332的阀门开启程度，控制流出汽水分离器本体301的饱和水量，从而控制汽水分离器本体301内的饱和水的水位始终维持在预先设定的水位高度。

在本实用新型较佳的实施例中，混合装置400包括喷水减温器401和出口阀门402；喷水减温器401分别与过热结构202和喷水调节阀332连通，喷水减温器401与出口阀门402连通，用于通过出口阀门402将混合后的过热蒸汽输出至注汽井口处。

其中，喷水减温器401是向来自过热结构202的高温过热蒸汽中直接喷入饱和水，饱和水全部蒸发并进一步升温，变为低过热度的过热蒸汽，同时，来自过热结构202的高过热度的过热蒸汽温度下降，变为低过热度的过热蒸汽，并使这两种低温过热蒸汽充分混合的装置。

可选地，喷水减温器401作为饱和水和过热蒸汽混合的装置，当完成混合后，通过出口阀门402将混合后的过热蒸汽输出至注汽井口处，其中，出口阀门402可以采用电动阀。

在本实用新型较佳的实施例中，锅炉本体200包括锅炉壳体203；燃烧辐射结构201和过热结构202均设置于锅炉壳体203内，且燃烧辐射结构201能够在锅炉壳体203内产生火焰并产生辐射热能，锅炉壳体203远离燃烧辐射结构201的一端设置有烟气出口。

其中，锅炉壳体203作为一个烟气通过的结构，在锅炉壳体203的前端燃烧辐射结构201通过燃烧器211燃烧油(气)燃料形成高温火焰，释放出热量，在锅炉壳体203的前端对下述中的辐射管段221内的介质(水/汽)以热辐射传导形式进行加热；加热后的烟气温度有所下降，流动至锅炉壳体203的后端对过热结构202内的管段内的蒸汽以烟气对流形式进行加热；加热完毕的高温烟气继续在锅炉壳体203内流动至尾端，对下述中的对流管段204内部的热水以烟气对流形式进行加热，完成加热的低温烟气自锅炉壳体203尾部的烟囱排出。

在本实用新型较佳的实施例中，燃烧辐射结构201包括燃烧器211和辐射管段221；燃烧器211和辐射管段221均位于锅炉壳体203内，燃烧器211用于在锅炉壳体203内产生火焰，以使火焰加热后的烟气产生的辐射热能对辐射管段221内的水进行辐射加热。

可选地，锅炉壳体203的纵向截面形状可以采用l型，在水平方向的锅炉壳体203内设置有燃烧辐射结构201，燃烧器211位于锅炉壳体203的水平方向的端部进行燃烧天然气或燃油，形成高温火焰，释放出热量；辐射管段221位于锅炉壳体203的水平方向内的延伸段内，可以完全接受燃烧器211的热量，进而对辐射管段221内的介质以热辐射传导形式进行加热；进一步地，过热结构202和下述的对流管段204依次布置于锅炉壳体203的竖直方向的延伸段内。

在本实用新型较佳的实施例中，锅炉本体200还包括对流管段204和换热器205；对流管段204设置于锅炉壳体203内，且对流管段204位于锅炉壳体203靠近烟气出口的一端，过热结构202位于辐射管段221和对流管段204之间，以使烟气依次加热辐射管段221、过热结构202和对流管段204；换热器205与外部水源连通，且换热器205与对流管段204连通，以通过对流管段204加热后的较高温度热水对外部水源进行预加热；换热器205与辐射管段221连通，用于将预热后的水输送至辐射管段221内。

在本实用新型较佳的实施例中，锅炉本体200还包括高压泵206和高压管道207；高压管道207贯穿于整个锅炉的各个换热部件之间，位于锅炉受热腔室之外，连通锅炉各个换热承压部件，用于传输被加热的水、蒸汽介质。

具体地，常温外来水源通过高压泵206将水的压力提高至在满足整个流程沿程阻力压力降的基础上，还需要保持注入油井的井口压力；高压水通过高压管道207进入换热器205，优选地，换热器205采用水-水换热器205，在换热器205中常温水与经过对流管段204加热后并循环至换热器205的较高温度热水进行换热，将水温提高至烟气露点温度以上(≥110℃)；升温后的热水进入对流管段204，在对流管段204内管内流动的较低温度热水与烟气进行对流换热，使水温进一步提高；在对流管段204加热升温后的热水流出，进入换热器205，与高压泵206加压后通过高压管道207输送来的常温水进行换热；换热完成后的对流管段204出水进入辐射管段221，在辐射管段221内，热水与燃烧器211燃烧火焰进行辐射换热，使热水在辐射管段221前部管排加热至饱和状态并逐渐发生相变，产生饱和蒸汽，在辐射管段221的后部管排，随着相变程度的增加，饱和蒸汽会达到总液量的60％-70％，即辐射管段221出口时管内的饱和蒸汽量占来水总质量的60％-70％，饱和水量占来水总质量的30％-40％，辐射管段221出口介质为湿饱和蒸汽，蒸汽干度60％-70％。

进一步地，干度60％-70％的湿饱和蒸汽自辐射管段221出口连接法兰并流经高温管道进入汽水分离器本体301，在汽水分离器本体301内使60％-70％的湿饱和蒸汽进行汽液分离，60％-70％的饱和蒸汽分离出后位于汽水分离器本体301的上部，30％-40％饱和水位于汽水分离器本体301的下部，位于汽水分离器本体301上部的饱和蒸汽通过高温管道以及连接法兰进入过热结构202内的过热管段，在过热结构202内饱和蒸汽与高温烟气进行对流换热，将饱和蒸汽加热至过热蒸汽，过热结构202出口的过热蒸汽过热度比较高，一般情况下过热度为30℃-80℃，过热度较高的过热蒸汽自过热结构202出口流出后，通过过热管段出口的连接法兰和高温管道进入喷水减温器401。

进一步地，位于汽水分离器本体301下部的饱和水，其水位由液位压力变送器312进行检测，液位信号通过液位控制信号线322传递给喷水调节阀332，通过控制喷水调节阀332的阀门开启程度，控制流出汽水分离器本体301的饱和水量，从而控制汽水分离器本体301内的饱和水的水位始终维持在预先设定的水位高度；自喷水调节阀332流出的饱和水进入喷水减温器401，与同时进入的来自过热结构202出口的较高的过热度(过热度30℃-80℃)的过热蒸汽进行混合；在喷水减温器401两种介质混合后，较高的过热度的过热蒸汽所携带的热量使饱和水全部发生相变形成蒸汽，并使之温度升高至过热蒸汽(过热度5℃-10℃)。同时较高的过热度(过热度30℃-80℃)的过热蒸汽由于加热饱和水并使之变成过热蒸汽，而自身温度下降，下降到其自身过热度5-10℃。此时，来自过热结构202较高的过热度(过热度30℃-80℃)的过热蒸汽与喷水调节阀332流出的饱和水充分混合，实现热交换，达到热平衡，最终在喷水减温器401内全部介质形成过热度5℃-10℃的过热蒸汽，该过热蒸汽流经出口阀门402，输送至注汽井口进行注汽作业。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

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