移動式螺旋方形膜式壁油田蒸汽發生器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種移動式螺旋方形膜式壁油田蒸汽發生器。本實用新型包括殼體和殼體內壁保溫層，所述殼體頂面安裝水-水換熱器，殼體內左側設置燃燒區，右側設置對流區，殼體外壁安裝煙囪；所述燃燒區包括燃料點火噴頭和螺旋方形膜式壁，所述對流區由光管排、翅片管排和彎頭組成，所述水-水換熱器由內管和外管組成，水-水換熱器外管出水端與對流翅片管進水端連接，水-水換熱器內管進水端與對流光管出水端連接，水-水換熱器內管出水端與方形螺旋管右側進水端連接。本實用新型將原有油田蒸汽發生器對流管束的彎頭受熱面充分利用，提高了對流面積10%以此降低了制造成本。
【專利說明】移動式螺旋方形膜式壁油田蒸汽發生器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及油田稠油蒸汽熱采開發領域，更具體地說，是涉及移動式螺旋方形膜式壁油田蒸汽發生器。
【背景技術】
[0002]由于目前國內大部分油田采用傳統蒸汽發生器，傳統蒸汽發生器主要分為輻射段、過渡段、對流段、水-水換熱器、煙?等幾部分。輻射段主要用做燃料燃燒室，燃燒放出的輻射熱能通過輻射段水平往復爐管進行吸收，產生的煙氣在過渡段中進行穩定導流后進入對流段，對流段主要采用光管+翅片管布置的對流受熱面，通過煙氣同對流段爐管內水，逆流沖刷進行換熱。
[0003]這樣設計的輻射段管束同燃燒的火焰平行見圖1 (火焰形狀呈蠟燭火焰型，強度分布是根部較弱、中間偏后最強、尾部較強)，水每經過一根輻射段管束就要經過一次火焰的高溫輻射區，當管束內流動的全部是水的時候同火焰的高溫區域接觸是不會發生危險的，但當管束內的水加溫到飽和狀態的水蒸汽時，水蒸汽每經過一次火焰高溫區就會導致管壁溫度驟升(這是因為蒸汽的換熱系數較低，同時產生蒸汽后會在管壁內部形成一層水垢，而水垢的導熱性更差，更加容易將管壁溫度升高)，容易發生爆管的危險，為此傳統蒸汽發生器輻射段的火焰同輻射段管束都留有一定的安全距離以降低危險，但這種安全距離通常在運行時候由于火焰燃燒不穩定或者燃燒器安裝不當等問題，同樣存在火焰燒管的現象。在運輸上由于受到火焰同管束的安全距離的影響，鍋爐的輻射段較大，導致整體鍋爐體積大，道路運輸存在問題。
實用新型內容
[0004]本實用新型所要解決的技術問題是，為解決輻射段由于火焰燒管導致管壁溫度升高而發生爆管的危險，同時也解決鍋爐體積過大運輸困難的問題，提供一種移動式螺旋方形膜式壁油田蒸汽發生器。
[0005]本實用新型移動式螺旋方形膜式壁油田蒸汽發生器，通過下述技術方案予以實現，包括殼體和殼體內壁保溫層，其特征是，所述殼體頂面安裝水-水換熱器，殼體內左側設置燃燒區，右側設置對流區，殼體外壁安裝煙? ;所述燃燒區包括燃料點火噴頭和螺旋方形膜式壁，所述螺旋方形膜式壁由輻射管束、彎頭和鰭片組成，第一根輻射管束一端焊接90°彎頭，彎頭另一端連接第二根輻射管束，第二根輻射管束的另一端焊接第二個90°彎頭，第二個90°彎頭的另一端焊接第三根輻射管，第三根輻射管的另一端焊接第三個90°彎頭，第三個90°彎頭的另一端連接第四根輻射管束，第四根管束的另一端連接第四個90°彎頭，彎頭的另一端連接第五根管束，第五根管束同第一根管管束橫向水平方向平行，之間的空隙采用鰭片焊接而成，第六根管束與第二根垂直方向平行之間用鰭片焊接而成，以后管束以此類推，共同組成了方形膜式壁結構，輻射管束的整體走向形狀如同一個彈簧成螺旋狀；所述對流區由光管排、翅片管排和彎頭組成，所述光管排的組成方式為:第一根光管一端連接180°彎頭，彎頭另一端連接第二根光管，第二根光管另一端連接第三個180°彎頭，以此類推，直到第10根，這樣十根光管組成了一組光管排；所述對流區包括至少四排，光管排與光管排之間的連接采用180°彎頭，180°彎頭一端連接一個光管排最后一根光管，另一端連接第二光管排第一根管束，排與排之間的管束成錯列結構布置；所述翅片管排的組成方式與光管排相同；
[0006]所述水-水換熱器由內管和外管組成，水-水換熱器外管出水端與對流翅片管進水端連接，水-水換熱器內管進水端與對流光管出水端連接，水-水換熱器內管出水端與方形螺旋管右側進水端連接。
[0007]所述方形螺旋管沿火焰根部方向成螺旋結構布置形成螺旋方形膜式壁。
[0008]所述光管排、位于對流區的左側，翅片管排管位于對流區的右側。
[0009]所述點火噴頭位于螺旋方形膜式壁左端。
[0010]與現有技術相比，本實用新型的有益效果是:
[0011]1、將原有油田蒸汽發生器對流管束的彎頭受熱面充分利用，提高了對流面積10%以此降低了制造成本；
[0012]2、本實用新型發生器輻射受熱面管束采用方形螺旋管，方形螺旋管沿火焰根部方向成螺旋結構布置形成螺旋方形膜式壁，蒸汽高溫區同火焰高溫區完全避開，即使火焰尾部同膜式壁接觸也不會危及發生器的安全運行，取代了傳統輻射段的水平往復結構設計，從設計上避免了蒸汽高溫區多次經過火焰高溫區而導致的爐管超溫爆炸的危險；
[0013]3、本實用新型蒸汽發生器在燃燒區域的輻射受熱面無管卡支撐，解決了傳統蒸汽發生器輻射段管卡焊接困難問題，在制造工藝上更加便捷；
[0014]4、本實用新型蒸汽發生器采用螺旋方形膜式壁結構，受熱面角系數可以達到1，而傳統蒸汽發生器輻射受熱面角系數最大為92%，也就是說同等鋼材使用情況下，本實用新型發生器輻射受熱面面積比傳統輻射受熱面面積的增加了 8% ；
[0015]5、本實用新型蒸汽發生器對流區域的最后一排對流管束在受熱上采用輻射+對流方式，因此受熱強度更大，降低了對流管束的重量；
[0016]6、傳統蒸汽發生器無論是臥式結構還是立式結構都配有過度段(過渡段外表面溫度通常在100°C以上，高于其他部位50°C )浪費了大量熱能，導致鍋爐熱效率無法提升的更高。本實用新型的發生器采用無過度段設計，解決了傳統蒸汽發生器散熱量大的問題，能夠將熱效能較傳統發生器提升5% ；
[0017]7、因本實用新型發生器燃燒區域的輻射受熱面采用螺旋方形膜式壁結構設計，所以發生器漏煙系數基本為0，所以保溫層厚度僅為傳統發生器的53%，所以在保溫材料用量上更省，重量更輕；
[0018]8、同等發生器設計參數情況下，本實用新型蒸汽發生器總體重量較傳統蒸汽發生器重量減少50%，總長度減少40%。占地面積減少40%，高度減少50%，因此在公路運輸上更加具有優勢。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型結構示意圖；
[0020]圖2是本實用新型螺旋方形膜式壁結構示意圖；[0021 ]圖3是圖2的A-A剖視圖；
[0022]圖4是本實用新型對流區結構示意圖；
[0023]圖5是圖4的A-A剖視圖；
[0024]圖6是本實用新型水水換熱器結構示意圖。
【具體實施方式】
[0025]以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0026]如圖1-6所示，本實用新型包括殼體4和殼體內壁保溫層3，所述殼體頂面安裝水-水換熱器1，殼體內左側設置燃燒區，右側設置對流區，殼體外壁安裝煙? 5 ;所述燃燒區包括燃料點火噴頭和螺旋方形膜式壁，所述螺旋方形膜式壁由輻射管束7、彎頭8和鰭片9組成，主要構成如下:輻射管束是采用直徑Φ73Χ11、Φ89Χ13或者是Φ60Χ9的管束，第一根輻射管束一端焊接90°彎頭，彎頭另一端連接第二根輻射管束(兩根管束成直角形)，第二根輻射管束的另一端焊接第二個90°彎頭，第二個90°彎頭的另一端焊接第三根輻射管(三個輻射管束成U形)，第三根輻射管的另一端焊接第三個90°彎頭，第三個90°彎頭的另一端連接第四根輻射管束，(四根輻射管束和彎頭構成一個方形結構)第四根管束的另一端連接第四個90°彎頭，彎頭的另一端連接第五根管束，第五根管束同第一根管管束橫向水平方向平行，之間的空隙采用鰭片焊接而成，第六根管束與第二根垂直方向平行之間用鰭片焊接而成，以后管束以此類推，共同組成了方形膜式壁結構，輻射管束的整體走向形狀如同一個彈簧成螺旋狀，所以叫螺旋方形膜式壁)，所述對流區由多排光管排10、翅片管排13和彎頭11組成，組成是如下:第一根光管一端連接180°彎頭，彎頭另一端連接第二根光管，(第一根和第二根光管成水平平行狀態)第二根光管另一端連接第三個180°彎頭，以此類推，直到第10根，這樣十根光管組成了一組光管排。第二、三、四….光管排也是同樣構成的，光管排與光管排之間的連接采用180°彎頭，180°彎頭一端連接一個光管排最后一根光管，另一端連接第二光管排第一根管束，排與排之間的管束成錯列結構布置。翅片管排也是同樣方法組成在一起的，這樣眾多光管排和翅片管排組成了對流區；所述水-水換熱器由內管和外管組成，水-水換熱器外管出水端與對流翅片管進水端連接，水-水換熱器內管進水端與對流光管出水端連接，水-水換熱器內管出水端與方形螺旋管右側進水端連接。
[0027]本實用新型具體水汽系統流程如下:
[0028] 首先20°C的水經過水-水換熱器I內管同外管的環空區域冰-水換熱器結構如圖4所示，內管進水口 2、內管出水口 6、外管進水端12、外管出水端16),同內管的來自光管10流出的高溫水進行逆向換熱，將20°C的水溫加熱，溫度加熱到高于煙氣露點溫度(露點溫度的高低同使用燃料有關)后進入翅片管13，通過高溫煙氣將翅片管束內的水進行逆流換加溫(在這個區域去掉了傳統的彎頭箱從而將彎頭部分的受熱面加以利用，所以受熱面較傳統對流段提高了 10%)，加熱后的水從對流翅片管束，流向對流光管10，在這個區域內管束內的水會受到煙氣的對流換熱和火焰的輻射換熱兩種換熱方式所加熱，因此換熱效率更高(同時光管10、翅片管13被對流管束支撐架12固定)，在這個區域中水會加熱到接近工作壓力下的飽和溫度，通過光管10水流向水-水換熱器內管1，加熱水-水換熱器I環空20°C的冷水，冷卻后的熱水從水-水換熱器I流出進入方形螺旋管7，在這個區域水的流動方向是從方形螺旋管束的右側向方形螺旋管束左側流動。方形螺旋管束內的水溫逐漸加熱到該工作壓力下的飽和溫度，最后水從方形螺旋管束的左側流出，流出的水為80%干度的汽水混合物。方形螺旋管束形成的燃燒區域火焰強度是從右到左逐漸升高在逐漸降低的。
[0029]水在剛剛進入螺旋方形膜式壁(螺旋方形膜式壁是由方形螺旋管7、彎頭8、鰭片9組成)時，正是火焰的較高溫區域，但這時的水是非飽和的不會發生危險，所以火焰甚至可以同膜式壁接觸都是安全的，隨著水在螺旋膜式壁的流動水溫逐漸加熱，所經受的火焰強度卻逐漸降低，當水加熱到飽和狀態時所經受的火焰區域已不是高強度區域。
[0030]本實用新型的殼體外表面溫度小于50°C。因沒有過渡段所以發生器的散熱損失更小，發生器的熱效率更高。
[0031]本實用新型主要是為油田稠油、超稠油、特稠油開展蒸汽吞吐、蒸汽汽驅重力輔助泄油技術(SAGD)工藝技術提供蒸汽熱能。
[0032]1、本實用新型采用螺旋方形膜式壁結構設計，解決了鍋爐因火焰燒管爆管的危險。
[0033]2、本實用新型采用新型對流區域換熱的受熱面積較傳統的對流段受熱面提高10%。
[0034]3、本實用新型采用螺旋方形膜式壁結構，火焰可以直接同爐管接觸，解決了傳統鍋爐體積大，重量重的問題，使得新型移動式發生器更加滿足公路運輸要求。
[0035]4、本實用新型采用螺旋方形膜式壁結構設計，解決了傳統蒸汽發生器燃料燃燒不充分或火焰不成形等問題，新型移動式蒸汽發生器，不要求火焰形狀，所以對燃燒器選型上條件更加寬泛，價格更加低廉。
[0036]5、本實用新型移動蒸汽發生器采用輕型保溫制造，整體制造上減少了傳統蒸汽發生器制造過程中工藝復雜程度，所以設備制造工期較傳統蒸汽發生器減少30%。
[0037]以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出的是，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
【權利要求】
1.一種移動式螺旋方形膜式壁油田蒸汽發生器，包括殼體和殼體內壁保溫層，其特征是，所述殼體頂面安裝水-水換熱器，殼體內左側設置燃燒區，右側設置對流區，殼體外壁安裝煙?;所述燃燒區包括燃料點火噴頭和螺旋方形膜式壁，所述螺旋方形膜式壁由輻射管束、彎頭和鰭片組成，第一根輻射管束一端焊接90°彎頭，彎頭另一端連接第二根輻射管束，第二根輻射管束的另一端焊接第二個90°彎頭，第二個90°彎頭的另一端焊接第三根輻射管，第三根輻射管的另一端焊接第三個90°彎頭，第三個90°彎頭的另一端連接第四根輻射管束，第四根管束的另一端連接第四個90°彎頭，彎頭的另一端連接第五根管束，第五根管束同第一根管管束橫向水平方向平行，之間的空隙采用鰭片焊接而成，第六根管束與第二根垂直方向平行之間用鰭片焊接而成，以后管束以此類推，共同組成了方形膜式壁結構，輻射管束的整體走向形狀如同一個彈簧成螺旋狀；所述對流區由光管排、翅片管排和彎頭組成，所述光管排的組成方式為:第一根光管一端連接180°彎頭，彎頭另一端連接第二根光管，第二根光管另一端連接第三個180°彎頭，以此類推，直到第10根，這樣十根光管組成了一組光管排；所述對流區包括至少四排，光管排與光管排之間的連接采用180°彎頭，180°彎頭一端連接一個光管排最后一根光管，另一端連接第二光管排第一根管束，排與排之間的管束成錯列結構布置；所述翅片管排的組成方式與光管排相同；所述水-水換熱器由內管和外管組成，水-水換熱器外管出水端與對流翅片管進水端連接，水-水換熱器內管進水端與對流光管出水端連接，水-水換熱器內管出水端與方形螺旋管右側進水端連接。
2.根據權利要求1所述的移動式螺旋方形膜式壁油田蒸汽發生器，其特征是，所述方形螺旋管沿火焰根部向左成螺旋結構布置形成螺旋方形膜式壁。
3.根據權利要求1所述的移動式螺旋方形膜式壁油田蒸汽發生器，其特征是，所述光管排、位于對流區的左側，翅片管排管位于對流區的右側。
4.根據權利要求1所述的移動式螺旋方形膜式壁油田蒸汽發生器，其特征是，所述點火噴頭位于螺旋方形膜式壁左端。
【文檔編號】F22B31/08GK203784909SQ201420155094
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年4月1日 優先權日:2014年4月1日
【發明者】劉權升 申請人:劉權升