冷凝式油田注汽锅炉烟气余热回收装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种冷凝式油田注汽锅炉烟气余热回收装置。其技术方案是：管圈支架内壁焊接保温固定件用于固定内保温层，吸热管组是由翅片管与弯头焊接连成一个给水流通通道，包括上部管组和下部管组，烟气均布导流板、冷凝水收集板倾斜焊接固定在管圈支架上；烟气经过吸热管组的下部管组吸热之后，到达烟气均布导流板和冷凝水收集板时其温度已经降至烟气露点，再经过烟气均布导流板和冷凝水收集板进入上部管组，烟气流向按Z型转弯流过，使烟气中的水蒸气由气态冷凝变为液态，从而释放烟气中的潜热。有益效果是：本实用新型专利技术用于回收烟气中的水蒸气的余热，提高锅炉给水温度，降低排烟温度，提高锅炉热效率，结构紧凑，易于安装、维修和更换。

【技术实现步骤摘要】
冷凝式油田注汽锅炉烟气余热回收装置
本技术涉及注汽锅炉烟气余热回收利用装置，特别涉及一种冷凝式油田注汽锅炉烟气余热回收装置。
技术介绍
稠油热采作为油田生产现阶段的主要生产阵地，为我国原油的稳定供应起到了关键性的作用。而稠油热采的关键设备----注汽锅炉，是稠油生产的重要保障。随着对高能耗设备节能要求的不断加强，如何进一步提高注汽锅炉的热效率，降低单位蒸汽能耗，成为节能降耗、降低吨稠油的投入产出比的关键点。一油田注汽锅炉参数：1常用注汽锅炉额定蒸发量：9.2t/h、11.5t/h、15t/h、18t/h、23t/h、30t/h2燃料：目前油田用注汽锅炉通常是两种燃料，原油或天然气。3烟气特性：其中燃油注汽锅炉产生的烟气中主要含有SO2、NOX、CO2、N2、O2和水蒸气等，烟气露点110℃左右。燃气注汽锅炉产生的烟气中主要含有NOX、CO2、N2、O2和水蒸气等，并含有少量的SO2，烟气露点60℃左右。二目前注汽锅炉余热利用现状：注汽锅炉排出的烟气中含有大量余热，目前的注汽锅炉大多没有烟气余热利用装置，只有少部分安装烟气余热回收装置。这些烟气余热回收装置一般都是利用烟气预热助燃空气（第1种方式）或利用烟气预热锅炉给水（第2种方式），这两种烟气余热回收方式只回收了烟气中的部分显热。因燃气锅炉烟气中水蒸气占比较大，且水蒸气的汽化潜热较大。我们为了提高燃气的利用率，把目光投向了烟气冷凝潜热回收技术的研究开发。下面以燃气注汽锅炉为例，分析烟气余热的可利用情况：1烟气组成及热能分析1Nm3天然气在过量空气系数为1.1时，燃烧所需实际空气量约为10.6m3，烟气量约为12m3。1Nm3天然气的低位热值32.6MJ，高位热值36.2MJ。燃烧后产生的烟气的焓见下表：表1：燃烧每立方天然气产生烟气的温焓表kJ/Nm3烟气中烟气温度变化所引起的热量转移为显热，水蒸气所含的汽化潜热为潜热，也就是水在发生相变时，所释放或吸收的热量。烟气中水蒸气的体积含量在15-20%左右，潜热可占天然气的低位发热量的10.97%左右。从此数据可以看出，潜热占排烟热损失的比重是很大的。而利用潜热，必须要把烟气温度降低到水蒸气露点温度以下，使烟气中的水分由气态变为液态，从而释放烟气潜热。2烟气中水蒸气露点温度的确定:烟气中水蒸气的体积含量在15-20%之间，露点温度一般为60ºC之间。如天然气中含有H2S，烟气中还会有SOX。SOX会与烟气中的水蒸气结合形成硫酸蒸汽，硫酸蒸汽的酸露点温度要比水露点温度要高。所以会使烟气中水蒸气露点提高。一般烟气中含量愈多，酸露点温度愈高。由于酸露点温度计算复杂且实际烟气组分变化较大，所以在实际应用中采用酸露点分析仪实测一定工况下的酸露点温度。一般烟气SOX含量在0.03%左右时，露点温度可按60ºC左右估算。当烟气温度低于露点温度时，烟气中水蒸气开始凝结，烟温低于露点温度愈大，水蒸气的凝结率也愈大。凝结率愈大，潜热回收比例也愈大。所以为提高烟气余热回收效率，与烟气进行换热的冷媒温度低于露点温度多些，才能确实做到冷凝换热。按表1估算，燃气注汽锅炉烟气余热回收装置的出口烟温低于露点温度15ºC时，可使水蒸气凝结率达到50%。三现有的注汽锅炉烟气余热回收利用方式：主要有两种方式：（1）烟气预热助燃空气；（2）常规烟气预热锅炉给水。第一种方式：烟气预热助燃空气。燃烧系统供风一般都取自室外，在注汽锅炉的燃烧机送风系统上加装空预器，使烟气与冷空气进行换热，可以提高送风温度，改善燃气燃烧工况，提高炉膛温度，对锅炉各受热面的传热是有利的。但由于空气热容较小，且空气量受天然气燃烧理论空气量限制，它所能吸收的热量是有限的。第二种方式：常规烟气预热锅炉给水。利用锅炉给水与烟气进行热交换，把烟气余热直接进入锅炉水系统中，实现余热回收。采用这种方法，面临的主要问题是最终的烟气排放温度必须高于烟气露点，否则将出现无法解决的换热管组腐蚀问题。烟气在于给水进行热交换时，烟气的温度会不断降低，当烟气温度低于露点时，烟气中的气态水分便会冷凝成液态水，也就是烟气中的水分发生了相变。冷凝出的水分大部分会凝结在换热管组上，在冷凝水析出的同时，烟气中的酸性气体成分SO2以及少量的NOX、CO2会溶解于冷凝水中从而形成弱酸。也就是说，在后段换热管组上产生了聚集状态的弱酸液滴，这些液滴不仅会给凝结部位的管子表面造成腐蚀，而且会滴落到处于下层较低位置的前级换热管组上，从而对前级换热管造成腐蚀。由于注汽锅炉对流换热部分的烟道为直通式烟道，从结构上讲较难实施对滴落酸液的腐蚀预防措施。因此，处于较低位置的换热管组上的酸液不断聚集，由于该处的换热管处于露点以上的温度，所以滴落的酸液中的水分会逐渐蒸发，但紧接着又有酸液滴落下…，这样下部换热管组管子上的酸液浓度会越来越高。经过长时间的、较高温度下的滴落酸液的累计腐蚀，即使是耐温性能、耐蚀性能良好的奥氏体不锈钢管材也会因腐蚀而破坏。因此，目前的烟气余热回收装置出口烟气温度都控制在露点以上，它只能回收烟气中的显热。可回收烟气显热的50-60%左右。这样还是有高于露点的烟气被排入大气中，不能有效利用烟气中水分的相变潜热，因此不能完全满足降低锅炉排烟热损失、提高锅炉热效率的要求。
技术实现思路
本技术的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种冷凝式油田注汽锅炉烟气余热回收装置及方法，安装于原注汽锅炉对流段上方用于回收烟气余热，提高锅炉给水温度，降低排烟温度，提高锅炉热效率，有效降低锅炉运行成本，布置合理，结构紧凑，易于安装、维修和更换。本技术提到的一种冷凝式油田注汽锅炉烟气余热回收装置，其技术方案是：包括吸热管组（1）、外保温箱（2）、管圈支架（3）、内保温层（4）、保温固定件（5）、烟气均布导流板（6）、冷凝水收集板（7）和隔热套管（8），管圈支架（3）是整个装置的框架，管圈支架（3）内壁焊接保温固定件（5）用于固定内保温层（4），管圈支架（3）上的侧板上开孔并焊接隔热套管（8），吸热管组（1）是由翅片管与弯头焊接连成一个给水流通通道，包括上部管组和下部管组，用于吸收来自注汽锅炉的烟气中的热量，利用烟气与给水的温差换热，使给水温度上升；管圈支架（3）外部露出的吸热管组（1）的弯头部分用外保温箱（2）包围并焊接在管圈支架（3）上；烟气均布导流板（6）、冷凝水收集板（7）倾斜焊接固定在管圈支架（3）上；烟气经过吸热管组（1）的下部管组吸热之后，到达烟气均布导流板（6）和冷凝水收集板（7）时其温度已经降至烟气露点，再经过烟气均布导流板（6）和冷凝水收集板（7）进入吸热管组（1）上部管组，烟气流向按Z型转弯流过，使烟气中的水蒸气由气态冷凝变为液态，从而释放烟气中的潜热。优选的，上述的冷凝水收集板（7）包括两组，第一组固定在管圈支架（3）的右侧，第二组固定在管圈支架（3）的左侧，且两组冷凝水收集板（7）均向管圈支架（3）的中心倾斜，第一组冷凝水收集板（7）的左端点高于第二组冷凝水收集板（7）的右端点，且第二组冷凝水收集板（7）的右端点设有冷凝水排放管组（11），在第二组冷凝水收集板（7）的上方设有多组倾斜的烟气均布导流板（6），使烟气经过烟气均布导流板（6）和第一组冷凝水收集板（7）时，使烟气中的水蒸气由气态本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种冷凝式油田注汽锅炉烟气余热回收装置，其特征是：包括吸热管组（1）、外保温箱（2）、管圈支架（3）、内保温层（4）、保温固定件（5）、烟气均布导流板（6）、冷凝水收集板（7）和隔热套管（8），管圈支架（3）是整个装置的框架，管圈支架（3）内壁焊接保温固定件（5）用于固定内保温层（4），管圈支架（3）上的侧板上开孔并焊接隔热套管（8），吸热管组（1）是由翅片管与弯头焊接连成一个给水流通通道，包括上部管组和下部管组，用于吸收来自注汽锅炉的烟气中的热量，利用烟气与给水的温差换热，使给水温度上升；管圈支架（3）外部露出的吸热管组（1）的弯头部分用外保温箱（2）包围并焊接在管圈支架（3）上；烟气均布导流板（6）、冷凝水收集板（7）倾斜焊接固定在管圈支架（3）上；烟气经过吸热管组（1）的下部管组吸热之后，到达烟气均布导流板（6）和冷凝水收集板（7）时其温度已经降至烟气露点，再经过烟气均布导流板（6）和冷凝水收集板（7）进入吸热管组（1）上部管组，烟气流向按Z型转弯流过，使烟气中的水蒸气由气态冷凝变为液态，从而释放烟气中的潜热。

【技术特征摘要】
1.一种冷凝式油田注汽锅炉烟气余热回收装置，其特征是：包括吸热管组（1）、外保温箱（2）、管圈支架（3）、内保温层（4）、保温固定件（5）、烟气均布导流板（6）、冷凝水收集板（7）和隔热套管（8），管圈支架（3）是整个装置的框架，管圈支架（3）内壁焊接保温固定件（5）用于固定内保温层（4），管圈支架（3）上的侧板上开孔并焊接隔热套管（8），吸热管组（1）是由翅片管与弯头焊接连成一个给水流通通道，包括上部管组和下部管组，用于吸收来自注汽锅炉的烟气中的热量，利用烟气与给水的温差换热，使给水温度上升；管圈支架（3）外部露出的吸热管组（1）的弯头部分用外保温箱（2）包围并焊接在管圈支架（3）上；烟气均布导流板（6）、冷凝水收集板（7）倾斜焊接固定在管圈支架（3）上；烟气经过吸热管组（1）的下部管组吸热之后，到达烟气均布导流板（6）和冷凝水收集板（7）时其温度已经降至烟气露点，再经过烟气均布导流板（6）和冷凝水收集板（7）进入吸热管组（1）上部管组，烟气流向按Z型转弯流过，使烟气中的水蒸气由气态冷凝变为液态，从而释放烟气中的潜热。2.根据权利要求1所述的冷凝式油田注汽锅炉烟气余热回收装置，其特征是：所述的冷凝水收集板（7）包括两组，第一组固定在管圈支架（3）的右侧，第二组固定在管圈支架（3）的左侧，且两组冷凝水收集板（7）均向管圈支架（3）的中心倾斜，第一组冷凝水收集板（7）的左端点高于第二组冷凝水收集板（7...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈军，张乃峰，武继辉，李登平，王贵东，师忠卿，陈超，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司现河采油厂，胜利油田胜机石油装备有限公司，
类型：新型
国别省市：山东,37