生产高压过热蒸汽的烟气补燃型余热注汽锅炉、方法和系统技术方案

生产高压过热蒸汽的烟气补燃型余热注汽锅炉、方法和系统，可以充分利用燃气轮机发电等产生的烟气余热，采用直流的余热锅炉形式回收利用该部分能量，使得该类烟气余热生产符合稠油开发注汽等工艺所需高压或超高压过热蒸汽(约7MPa至17MPa)成为可能。炉膛的烟气通道入口处设置连通烟气通道的烟道，烟道内烟气从烟气入口至排出依次为补燃段和过热段，再进入炉膛等。补燃段设有烟道补燃燃烧器、燃气进口、余热烟气进口烟道，过热段设有过热蒸汽管道，过热蒸汽管道通过管壁与过热段烟气通道的补燃后烟气进行换热，余热烟气通道出口连通炉膛的烟气进口；炉膛的蒸汽通道出口连通至过热蒸汽通道的进口；炉膛烟气通道与蒸汽通道通过通道壁换热。

Flue gas afterheat steam injection boiler, method and system for producing high pressure superheated steam

【技术实现步骤摘要】
生产高压过热蒸汽的烟气补燃型余热注汽锅炉、方法和系统
本申请涉及一种余热烟气锅炉改造的注汽锅炉，尤其涉及一种涉及采用“直流”型式的余热锅炉，将燃气轮机或内燃机等产生的烟气余热回收利用，主要用于生产高压或超高压(7MPa至17MPa)过热蒸汽的补燃型注汽锅炉、方法和系统。
技术介绍
燃气发电设备配套的常规余热蒸汽锅炉，主要型式为锅筒式水管锅炉或火管式锅炉，高温烟气通过炉膛，对水、导热油等介质进行加热，起到生产热水、蒸汽或加热介质的作用，过热器通常设置于烟气进口处。但由于其结构特性和耐压能力等因素，通常只能生产1MPa至2.5MPa的常规蒸汽，无法生产油田地区稠油生产过程中所需的10MPa级蒸汽。注汽锅炉，又称为湿蒸汽发生器，是油田工业企业的基础设备，其专门用于开采高粘度的稠油的专用注汽设备，利用高温高压蒸汽注入油井，加热油层重点原油，降低稠油粘度，提高稠油的采收率。传统注汽锅炉通常是一种直流式锅炉(卧式直流水管锅炉)，辐射段是单路会多路直管水平往复式排布，对流段为单路或多路直管往返错列排布，由于直流锅炉没有汽包且采用直径较小的蒸汽管，锅炉存水量较小，不受压力限制，因此可适用于任何压力，尤其是超高压力。传统注汽锅炉通过化石燃料的燃烧(如煤、天然气等)提供给水汽化所需的热量，是一种将化石燃料的化学能直接转化为热能利用的方式，由于注汽锅炉燃料燃烧不完全，能源利用效率较低。此外，输出的热量也不会全部用来产生蒸汽，使得注汽锅炉输出的热量包含有效利用热量和损失热量两个部分，热效率低下。
技术实现思路
<br>针对目前燃气轮机、燃气内燃机等烟气余热难以生产较高压力等级蒸汽的问题，在余热锅炉中应用“直流”的形式，本申请提供了一种生产高压过热蒸汽的烟气补燃型余热注汽锅炉、方法和系统。本申请第一个方面是提供一种生产高压过热蒸汽的烟气补燃型余热注汽锅炉，优选地，提供一种对高温烟气进行回收利用并生产高压过热蒸汽的烟气补燃型余热注汽锅炉。其中，所述生产高压过热蒸汽的烟气补燃型余热注汽锅炉包括炉膛，其中：炉膛包括两端均连通炉膛外部的烟气通道和蒸汽通道，烟气通道与蒸汽通道通过通道壁换热；炉膛的烟气通道入口处设置连通所述烟气通道的烟道，烟道内烟气从烟气入口至排出依次为补燃段和过热段，其中，补燃段设有烟道补燃器、以及从外部连通烟道的燃气进口、余热烟气进口烟道；所述过热段设有过热蒸汽管道，过热蒸汽管道通过管壁与过热段烟气通道的补燃后烟气进行换热，所述过热蒸汽管道出口在靠近补燃段的一端，所述过热蒸汽管道进口位于远离补燃段的一端，并连通至蒸汽通道出口；过热段余热烟气通道出口连通炉膛的烟气进口；烟气通道出口在靠近蒸汽通道进口的一端连通炉膛外部；炉膛蒸汽通道进口连通外部水管。在一种优选实施例中，所述生产高压过热蒸汽的烟气补燃型余热注汽锅炉还包括省煤器，所述省煤器包括腔室，腔室内设有水管以及水管两端的进水口、出水口，腔室还设有烟气进口和烟气出口，水管通过管壁与腔室内烟气换热；炉膛的烟气通道出口连通至省煤器的烟气进口，省煤器水管的出水口连通至炉膛蒸汽通道的进口。优选地，所述省煤器与炉膛可以是集成为一体，也可以分开独立设置。在一种优选实施例中，所述生产高压过热蒸汽的烟气补燃型余热注汽锅炉还包括给水预热器，所述给水预热器包括第一通道和第二通道，第一通道与第二通道通过通道壁换热；第二通道出口连通至炉膛蒸汽通道的进口；省煤器出水口连通至第二通道进口。在一种优选实施例中，所述蒸汽通道优选为高压蒸汽通道。在一种优选实施例中，炉膛的烟气通道进口与蒸汽通道出口位于同一侧(例如远离省煤器的一侧)，炉膛的烟气通道出口与蒸汽通道进口位于同一侧(例如靠近省煤器的一侧)。在一种优选实施例中，过热器的余热烟气通道的进口和过热蒸汽通道的出口位于同一侧(例如远离炉膛的一侧)，余热烟气通道的出口和过热蒸汽通道的进口位于同一侧(例如靠近炉膛的一侧)。在一种优选实施例中，给水预热器的第二通道进口与第一通道出口位于同一侧(例如靠近省煤器的一侧)，给水预热器的第二通道出口与第一通道进口位于同一侧(例如远离省煤器的一侧)。在一种优选实施例中，省煤器换热后的水在第二通道的流动方向与第一通道内水的流动方向相反。在一种优选实施例中，炉膛内烟气通道内流体流动方向与蒸汽通道流体流动方向相反。在一种优选实施例中，过热器内余热烟气通道内流体流动方向与过热蒸汽通道内流体流动方向相反。在一种优选实施例中，所述生产高压过热蒸汽的烟气补燃型余热注汽锅炉还包括给水管道，给水管道包括第一给水支路和第二给水支路，第一通道位于第一给水支路上(作为第一给水支路的至少一部分)，第一给水支路和第二给水支路在给水预热器下游一起连通至省煤器的进水口。更优选地，所述第二给水支路位于给水预热器外部。在一种优选实施例中，所述炉膛内蒸汽通道为直流管束列排布。优选地，所述炉膛内蒸汽通道包括平行于烟气进口的管，管从烟气出口方向至烟气进口方向依次首尾连接组成的直流管束。一种生产高压过热蒸汽的方法，包括：水送入炉膛的蒸汽通道；炉膛的烟气入口处设置烟道，烟道内设有过热段和补燃段，其中，补燃段设有从外部连通烟道的燃气进口、余热烟气进口；余热烟气在补燃段进行补燃升温至预设温度，补燃升温后的余热烟气送入过热段；水通过炉膛换热生成高压饱和蒸汽进入过热段，过热段内，余热烟气对高压饱和蒸汽进行加热，将高压饱和蒸汽加热成过热蒸汽送出；在过热段内进行了热交换的余热烟气进入炉膛，并在炉膛内与水进行所述换热生成高压饱和蒸汽。在一种优选实施例中，所述生产高压过热蒸汽的方法中，还包括：在省煤器中加热给水生成热水；热水送入炉膛的蒸汽通道；烟气在炉膛内与热水进行热交换，对热水进行加热生成高压饱和蒸汽，高压饱和蒸汽送至过热段；炉膛内与水进行所述换热进行了热交换的余热烟气进入省煤器中，实现所述在省煤器中加热给水生成热水。在一种优选实施例中，所述余热烟气为回收的余热烟气。在一种更优选实施例中，给水进入省煤器之前，通过给水预热器进行预热，预热后的给水在省煤器中加热给水生成热水；热水送入给水预热器，对通过给水预热器的给水进行预热，然后送入炉膛。在一种优选实施例中，给水还包括未通过预热器的部分，其与预热后的给水混合后一起进入省煤器。在一种优选实施例中，给水在预热器中加热到110-150℃，更优选为115-145℃，如116℃、120℃、125℃、130℃、134℃、138℃等等。在一种优选实施例中，给水在省煤器中加热到(热水的温度)200-300℃，更优选为220-280℃，如230℃、240℃、250℃等等。在一种优选实施例中，炉膛内高压饱和蒸汽压力为8-20MPa，更优选为8.5-20MPa，更优选为8.7-17MPa，如9MPa、10MPa、12MPa、15MPa等。在一种优选实施例中，进入过热段的烟气温度优选为400-600℃本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.生产高压过热蒸汽的烟气补燃型余热注汽锅炉，其特征在于，包括炉膛，其中：/n炉膛包括两端均连通炉膛外部的烟气通道和蒸汽通道，烟气通道与蒸汽通道通过通道壁换热；炉膛的烟气通道入口处设置连通所述烟气通道的烟道，烟道内烟气从烟气入口至排出依次为补燃段和过热段，其中，补燃段设有烟道补燃器、以及从外部连通烟道的燃气进口、余热烟气进口烟道；/n所述过热段设有过热蒸汽管道，过热蒸汽管道通过管壁与过热段烟气通道的补燃后烟气进行换热，所述过热蒸汽管道出口在靠近补燃段的一端，所述过热蒸汽管道进口位于远离补燃段的一端，并连通至蒸汽通道出口；过热段余热烟气通道出口连通炉膛的烟气进口；/n烟气通道出口在靠近蒸汽通道进口的一端连通炉膛外部；炉膛蒸汽通道进口连通外部水管。/n

【技术特征摘要】
1.生产高压过热蒸汽的烟气补燃型余热注汽锅炉，其特征在于，包括炉膛，其中：
炉膛包括两端均连通炉膛外部的烟气通道和蒸汽通道，烟气通道与蒸汽通道通过通道壁换热；炉膛的烟气通道入口处设置连通所述烟气通道的烟道，烟道内烟气从烟气入口至排出依次为补燃段和过热段，其中，补燃段设有烟道补燃器、以及从外部连通烟道的燃气进口、余热烟气进口烟道；
所述过热段设有过热蒸汽管道，过热蒸汽管道通过管壁与过热段烟气通道的补燃后烟气进行换热，所述过热蒸汽管道出口在靠近补燃段的一端，所述过热蒸汽管道进口位于远离补燃段的一端，并连通至蒸汽通道出口；过热段余热烟气通道出口连通炉膛的烟气进口；
烟气通道出口在靠近蒸汽通道进口的一端连通炉膛外部；炉膛蒸汽通道进口连通外部水管。


2.根据权利要求1所述的生产高压过热蒸汽的烟气补燃型余热注汽锅炉，其特征在于，还包括省煤器，所述省煤器包括腔室，腔室内设有水管以及水管两端的进水口、出水口，腔室还设有烟气进口和烟气出口，水管通过管壁与腔室内烟气换热；炉膛的烟气通道出口连通至省煤器的烟气进口，省煤器水管的出水口连通至炉膛蒸汽通道的进口。


3.根据权利要求2所述的生产高压过热蒸汽的烟气补燃型余热注汽锅炉，其特征在于，所述生产高压过热蒸汽的烟气余热注汽锅炉还包括给水预热器，所述给水预热器包括第一通道和第二通道，第一通道与第二通道通过通道壁换热；第二通道出口连通至炉膛蒸汽通道的进口；省煤器出水口连通至第二通道进口。


4.一种生产高压过热蒸汽的方法，其特征在于，包括：
水送入炉膛的蒸汽通道；炉膛的烟气入口处设置烟道，烟道内设有过热段和补燃段，其中，补燃段设有从外部连通烟道的燃气进口、余热烟气进口；余热烟气在补燃段进行补燃升温至预设温度，补燃升温后的余热烟气送入过热段；
水通过炉膛换热生成高压饱和蒸汽进入过热段，过热段内，余热烟气对高压饱和蒸汽进行加热，将高压饱和蒸汽加热成过热蒸汽送出；
在过热段内进行了热交换的余热烟气进入炉膛，并在炉膛内与水进行所述换热生成高压饱和蒸汽。


5.根据权利要求4所述的生产高压过热蒸汽的方法，其特征在于，还包括：
在省煤器中加热给水生成...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋阳，葛声宇，
申请(专利权)人：宋阳，
类型：发明
国别省市：山东;37