高温烟气掺氧式过热注汽锅炉制造技术

本发明专利技术涉及一种高温烟气掺氧式过热注汽锅炉，包括富氧发生装置、助燃剂配比与预热装置、炉体、辐射段、过热段、对流段、给水泵、混水器、汽水分离器、集联箱和燃烧器，所述的富氧发生装置和助燃剂配比与预热装置相连；混水器分别与给水泵、对流段及集联箱连通，汽水分离器分别与过热段及集联箱连通，燃烧器分别与炉体和混气罐连通。由富氧发生装置制取纯氧，引用循环风机从锅炉过热段处抽取富含CO

High temperature smoke oxygen type superheated steam injection boiler

The invention relates to a high-temperature flue gas oxygen mixed type superheated steam injection boiler, including oxygen generating device, preheating device, and the ratio of combustion furnace, radiation section, overheating and convection sections, water pump, mixer, separator, collecting header and burner, the oxygen generating device and combustion ratio with the preheating device is connected respectively with the water pump; the water mixer, the convection section and collecting header connected respectively with superheated steam separator and collecting header communicated with the furnace body and the burner are respectively communicated with the gas mixing tank. The pure oxygen is produced by an oxygen generating device, and a circulating fan is selected to extract the rich CO from the overheated section of the boiler

【技术实现步骤摘要】
高温烟气掺氧式过热注汽锅炉
本专利技术涉及一种油田注汽锅炉，特别涉及一种稠油开采用高温烟气掺氧式过热注汽锅炉。
技术介绍
随着稠油的开采，油井的深度不断加深，所需的注汽压力和温度不断增加，这就要求高压、亚临界、超临界大容量锅炉的出现。为满足大容量锅炉的生产运行，燃烧技术不断改进。目前富氧燃烧技术已成功应用到注汽锅炉上，炉温水平显著升高，节能效益显著，节能率可达4%以上。但其存在一个比较突出的问题就是NOx排放浓度较大。如何解决低NOx排放浓度是富氧燃烧技术推广应用的关键所在。将烟气循环技术和富氧燃烧技术结合应用于注汽锅炉中，是有效解决上述问题的方法。因此，成为本领域一直渴望解决的技术难题。
技术实现思路
本专利技术针对上述现有技术中存在的问题，提供一种高温烟气掺氧式过热注汽锅炉，解决了现有技术中不能同时满足高效节能及污染物排放低的问题。本专利技术的目的通过以下技术方案实现：一种高温烟气掺氧式过热注汽锅炉，包括富氧发生装置、助燃剂配比与预热装置、炉体、辐射段、过热段、对流段、给水泵、混水器、汽水分离器、集联箱和燃烧器，所述的富氧发生装置和助燃剂配比与预热装置相连；混水器分别与给水泵、对流段及集联箱连通，汽水分离器分别与过热段及集联箱连通，燃烧器分别与炉体和混气罐连通。所述的富氧发生装置由鼓风机、膜式富氧发生器、纯氧储罐依次连接构成。所述的助燃剂配比与预热装置是由烟气循环管道、混气罐、循环风机构成，混气罐通过烟气循环管道连通循环风机。所述的循环风机布置在过热段与混气罐之间，循环风机将流经过热段后的高温烟气增压后送至燃烧器前的混气罐。所述的辐射段的壳体为卧式圆筒结构；过热段和对流段的壳体为立式方箱结构，辐射段的壳体与过热段的壳体在空间上相互垂直，对流段布置在过热段的上方。所述的汽水分离器和集联箱布置在炉体外侧。所述的集联箱连接有排污阀。所述的集联箱与混水器之间饱和水管道Ⅶ上设置有止回阀。所述的助燃剂为流经过热段后的高温烟气与氧气的混合气，氧气浓度控制在25%-40%。本专利技术的优点在于：将烟气循环技术和富氧燃烧技术结合在一起，形成高温富氧燃烧技术，并将其应用在注汽锅炉上。高温烟气多次循环后，形成富含CO2的高温烟气。引用富含CO2高温烟气循环，结合富氧燃烧技术，将使燃料利用率比常规注汽锅炉提高15%以上，产汽率提高10%以上，NOx的排放浓度降低50％以上，同时燃料使用可以多样化，液体燃料、气体燃料和固体燃料均可应用此装置。在能源供应紧张和能源污染日益突出的今天，此项专利技术具有广阔的发展前景。附图说明图1为高温烟气掺氧式过热注汽锅炉系统的示意图。图中：1为鼓风机，2为膜式富氧发生器，3为储氧罐，4为混气罐，5为燃烧器，6为辐射段，7为过热段，8为循环风机，9为对流段，10为混水器，11为给水泵，12为汽水分离器，13为集联箱，14为排污阀，15为止回阀，16为管道I，17为管道II，18为管道III，19为燃料入口管道，20为烟气循环管道，21为低温烟气排出管道，22为经过处理的带压软化除氧水，23为管道Ⅳ，24为饱和湿蒸汽管道Ⅴ，25为饱和蒸汽管道Ⅵ，26为饱和水管道Ⅶ，27为过热蒸汽出口。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述。实施例如图1所示，本专利技术高温烟气掺氧式过热注汽锅炉系统包括富氧发生装置、助燃剂配比与预热装置、炉体、辐射段、过热段、对流段、给水泵11、混水器10、汽水分离器12、集联箱13和燃烧器5，所述的富氧发生装置由鼓风机1、膜式富氧发生器2、纯氧储罐3依次连接构成；助燃剂配比与预热装置是由烟气循环管道20、混气罐4、循环风机8组成，混气罐4通过烟气循环管道20连通循环风机8；混水器9连接给水泵11、对流段9及集联箱13，汽水分离器12连接辐射段6、集联箱12及过热段7，燃烧器5连接炉体、混气罐4及燃料供应管道19。所述的循环风机布置在过热段与混气罐之间，循环风机将流经过热段后的高温烟气增压后送至燃烧器前的混气罐。所述的辐射段的壳体为卧式圆筒结构；过热段和对流段的壳体为立式方箱结构，辐射段的壳体与过热段的壳体在空间上相互垂直，对流段布置在过热段的上方。所述的汽水分离器和集联箱布置在炉体外侧；所述的集联箱连接有排污阀14；所述的集联箱与混水器之间饱和水管道Ⅶ上设置有止回阀15。所述的助燃剂为流经过热段后的高温烟气与氧气的混合气，氧气浓度控制在25%-40%。锅炉的水流程为：经过处理的带压软化除氧水22经过给水泵11升压后，由混水器10给水入口端进入混水器10后，经管道Ⅳ23进入所述锅炉的对流段9，被加热为高温水，再进入辐射段6被加热成为饱和湿蒸汽，饱和湿蒸汽通过管道Ⅴ24进入汽水分离器12进行汽水分离后，由汽水分离器12顶部出口流出，经过管道25Ⅵ进入过热段7，加热成为过热蒸汽，由过热蒸汽出口27流出，通过相应管道注入地下采油；由汽水分离器12分离出的饱和水由汽水分离器12底部饱和水出口端流出，由集联箱13顶部饱和水入口端进入集联箱13，饱和水由集联箱13饱和水出口端流出，至混水器10饱和水入口端进入混水器10，与锅炉给水混合，提高锅炉给水温度；集联箱13底部排污口设置排污阀14，当无机盐类达到一定浓度时进行排污；在集联箱13与混水器10之间饱和水管道Ⅶ26上设置止回阀15，防止饱和水倒流。锅炉的烟气流程为：烟气依次通过所述锅炉的辐射段6和过热段7后，一部分高温烟气经由循环风机8增压后通过烟气循环管道20由混气罐4烟气入口端流入混气罐4；剩余部分高温烟气经由锅炉对流段9由低温烟气排出管道21排出进行烟气处理后排入大气；烟气循环量由可调式循环风机调节。锅炉的助燃剂流程：外界空气通过鼓风机1增压后，由膜式富氧发生器2入口端进入膜式富氧发生器2制取纯氧，纯氧由膜式富氧发生器2出口端流入管道II17进入纯氧储罐3，与烟气循环管道20流入的高温烟气进行混合形成高温富氧助燃剂，氧气浓度在25%-40%，最后通过燃烧器5与燃料在炉体内混合燃烧。本专利技术将烟气循环技术和富氧燃烧技术结合在一起，形成高温富氧燃烧，解决富氧燃烧带来的高NOx排放浓度问题。在锅炉尾部过热段处抽取一部分高温烟气与纯氧直接混合成高于常规空气中氧气浓度（>21%）的高温富氧助燃剂后由燃烧器喷入炉体，与燃料进行混合燃烧，实现高温富氧燃烧。纯氧由膜式富氧发生器产生。该技术可实现对注汽锅炉内的连续供应高温富氧助燃剂，保证了炉内火焰的稳定性。烟气多次循环后形成富含CO2的高温烟气，解决了高温富氧燃烧技术带来的高NOx排放浓度问题。同时，混水器实现由汽水分离器分离出的饱和水与锅炉给水的直接混合，提高锅炉给水的温度。由此，锅炉采用此技术后既能有效节省燃料，又能降低NOx排放浓度，实现节能与环保的双重效果。本专利技术以截面为正方形，边长为230mm，高1000mm的立式炉膛为实验炉，燃料为天然气进行研究表明：相对于无烟循环富氧燃烧，经过高温烟气多次循环后，炉膛烟气中CO2的体积分数由常规烟气中的10%左右增加到30%-40%，由于CO2的体积分数的增加，致使烟气辐射能力增强，烟气与受热面的辐射传热量提高20%以上；同时富含CO2的高温烟气与纯氧混合成高温富氧助燃剂送入炉内助燃，可以降低燃烧器区域火焰温度，可显著降低NOx排放浓度，降低幅度可达50本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高温烟气掺氧式过热注汽锅炉，其特征在于包括富氧发生装置、助燃剂配比与预热装置、炉体、辐射段、过热段、对流段、给水泵、混水器、汽水分离器、集联箱和燃烧器，所述的富氧发生装置和助燃剂配比与预热装置相连；混水器分别与给水泵、对流段及集联箱连通，汽水分离器分别与过热段及集联箱连通，燃烧器分别与炉体和混气罐连通。

【技术特征摘要】
1.一种高温烟气掺氧式过热注汽锅炉，其特征在于包括富氧发生装置、助燃剂配比与预热装置、炉体、辐射段、过热段、对流段、给水泵、混水器、汽水分离器、集联箱和燃烧器，所述的富氧发生装置和助燃剂配比与预热装置相连；混水器分别与给水泵、对流段及集联箱连通，汽水分离器分别与过热段及集联箱连通，燃烧器分别与炉体和混气罐连通。2.根据权利要求1所述的高温烟气掺氧式过热注汽锅炉，其特征在于所述的富氧发生装置由鼓风机、膜式富氧发生器、纯氧储罐依次连接构成。3.根据权利要求1所述的高温烟气掺氧式过热注汽锅炉，其特征在于所述的助燃剂配比与预热装置是由烟气循环管道、混气罐、循环风机构成，混气罐通过烟气循环管道连通循环风机。4.根据权利要求3所述的高温烟气掺氧式过热注汽锅炉，其特征在于所述的循环风机布置在过热段与混气罐之间，循...

【专利技术属性】
技术研发人员：王春华，岳悦，潘颢丹，
申请(专利权)人：辽宁石油化工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21