一、鍋爐及熱工基本知識1.鍋爐：由“鍋”和“爐”及相應的附件、儀表和附屬設備組成；2.鍋爐的分類:

按用途動力、工業和生活用按輸出介質蒸汽、熱水和水汽兩用按燃料燃煤、燃氣和燃油按壓力低壓、中壓和高壓第1頁/共67頁第一頁，共68頁。

我公司研制開發的注汽鍋爐為油田專用的強制循環、高壓、直流、燃油燃氣的工業蒸汽水管鍋爐。第2頁/共67頁第二頁，共68頁。３.鍋爐的基本參數鍋爐出力即容量額定溫度額定壓力干度對于注汽鍋爐的又一個重要指標，即飽和蒸汽在汽水混合物中含量。熱效率輸出熱量/輸入熱量熱工名詞：熱的傳播（導熱、對流、輻射）、干飽和蒸汽、濕飽和蒸汽、過熱蒸汽、焓以及高、低位發熱量、質量流速、過熱度等.第3頁/共67頁第三頁，共68頁。4.注汽鍋爐的介紹注汽鍋爐又稱為濕蒸汽發生器，是油田開采稠油的專用注汽設備。它是利用所生產的高溫高壓濕蒸汽注入油井，加熱油層中的原油以降低稠油的粘度，從而增加稠油的流動性，能夠大幅度地提高稠油的采收率。一般井深小于1200米，額定壓力為17.2MPa的鍋爐即可滿足要求，1200—1800米左右的井深，選用21MPa的注汽鍋爐就可以，再深的油井可以選用超臨界注汽鍋爐。第4頁/共67頁第四頁，共68頁。

我公司在1982年就試制生產了我國第一臺22.5t/h、17.2MPa油田專用注汽鍋爐，現已形成了額定容量為7.0t/h、9.0t/h、11.2t/h、22.5t/h、50t/h、100t/h，額定壓力為14.1MPa17.2MPa、18.2MPa、21.0MPa、26MPa多型號系列化生產規模，到目前為止累計生產數量已近400臺。第5頁/共67頁第五頁，共68頁。

濕蒸汽發生器是臥式直流水管鍋爐，它的輻射段是單路或多路直管水平往復式布置，對流段為單路或多路直管往復錯列排布結構，產生濕度大于20%的濕飽和蒸汽或過飽和蒸汽。設計為液（氣）體燃料火室燃燒鍋爐，爐膛煙氣壓力為微正壓（2000-3000Pa）。它是利用燃料的熱能，把一定量的水加熱成為一定壓力、溫度和干度的濕飽和或過飽和蒸汽的機械設備。第6頁/共67頁第六頁，共68頁。

直流鍋爐的優缺點：優點:適用于任何壓力重量輕制造、安裝及運輸方便可迅速啟停缺點：

.要求的給水品質高

.水泵消耗功率大

.自動調節及控制系統復雜第7頁/共67頁第七頁，共68頁。

注汽鍋爐包括鍋和爐兩大部分，這種鍋爐不同于電站及普通鍋爐，它沒有汽包和聯箱，這里的“鍋”為水汽系統的承壓管子、管道及管件；”爐”是指燃燒燃料的場所，這里為爐膛。通常將其注汽鍋爐的結構概括為“三大段（輻射、對流、過渡）；三大系統（水汽、燃燒、自控）；若干小器（加熱、分離、過濾等）；三大輔機（供水泵、燃燒器及空壓機）。”第8頁/共67頁第八頁，共68頁。二.超臨界注汽鍋爐原理及應用(一).主要技術參數的確定1、蒸發量的確定根據現有常規注汽鍋爐的參數系列并考慮實現鍋爐車載移動化等情況，確定鍋爐額定蒸發量為9t/h。2、蒸汽壓力的確定設計壓力的高低是關系到設備能否滿足生產需要的關鍵參數。據資料介紹，若井深2200m，井底所需蒸汽壓力為33MPa；當井口注汽壓力26MPa時，井底蒸汽壓力達39MPa，可以基本滿足深層稠油注汽要求，因此，確定設計壓力為26MPa。第9頁/共67頁第九頁，共68頁。3、蒸汽溫度的確定在21MPa鍋爐中，若蒸汽干度80%，則平均熱焓值為2247.91kj/kg，飽和溫度為369.83℃；在26MPa鍋爐中，若控制蒸汽溫度在374℃運行，則平均熱焓值為1821.33kj/kg，僅相當于21MPa壓力下的367.18℃，甚至還未達到飽和溫度，這種工況對采油工藝顯然是不利的，若需達到同樣熱焓值，則蒸汽溫度至少為390.11℃；經考慮各種因素，初步確定額定蒸汽溫度為395℃，相當于21MPa壓力下的371.17℃，過熱度為1.34℃，熱焓值為2412.46kj/kg。第10頁/共67頁第十頁，共68頁。

針對目前各油田超深稠油的試開采情況，初步確定超臨界壓力鍋爐主要技術參數如下：額定蒸發量：9.0t/h

額定蒸汽壓力：26.0MPa

額定蒸汽溫度：395℃

額定熱功率：5.6MW

額定熱效率：88％負荷調節：70-100％燃燒方式：重油控制方式：PLC+觸摸屏+工控機裝載方式：拖車第11頁/共67頁第十一頁，共68頁。(二).鍋爐結構、工作原理及流程

鍋爐為便于車載移動化，采用臥式直流結構，單爐管水平往復布置，分為輻射段、對流段和操作臺等幾部分。其附屬配套設備有高壓泵、燃燒器、給水預熱器、燃料系統及一套保證安全正常運行的自動調節系統和安全保護系統超臨界壓力鍋爐的工作原理，不同于亞臨界壓力以下的注汽鍋爐，其水汽系統的流動形態發生了根本性的改變，工質系單相介質,沒有汽液兩相同時存在的沸騰狀態，只有兩個單相流體之間的相變。第12頁/共67頁第十二頁，共68頁。

當壓力在P/Plj≤1.2范圍內,溫度處于擬臨界溫度附近時,工質的某些物性發生劇烈的變化,尤其是工質的比熱容急劇增大,存在一個大比熱區。當工質的定壓比熱容cp達到最大時對應的溫度，稱為擬臨界溫度。在大比熱區內，管壁與工質間的換熱有如下特點：

1、最大比熱容點附近工質的溫度接近不變；

2、在熱負荷q較小，工質的質量流速ρw較大時，接近最大比熱區附近工質的換熱系數α2很大；

3、在熱負荷q較高，工質的質量流速ρw較小時，大比熱區內工質的換熱系數α2突然減小，壁溫飛升，出現傳熱惡化現象；

4、在大比熱區以外，工質換熱規律與臨界壓力以下的單相流體相同。第13頁/共67頁第十三頁，共68頁。第14頁/共67頁第十四頁，共68頁。

通常把比熱容大于8.4kJ/kg.℃的區域稱為大比熱區，使比熱容達到極大值所對應的擬臨界溫度為相變點，工質溫度低于擬臨界溫度時為水，高于擬臨界溫度時為汽；因此，在超臨界鍋爐設計中，比較容易確定大比熱區的位置。由于在大比熱區的換熱工況比較復雜，無法準確計算換熱系數和管壁溫度，故在鍋爐設計中，應盡量避免將此區段布置在熱負荷q最大區域（即火焰中心區域）。經過校核計算可知：輻射段在低負荷時有可能發生傳熱惡化，對流段由于最大熱負荷遠低于輻射段，則不會發生傳熱惡化。針對超臨界壓力鍋爐的這些特點，在本鍋爐設計中將最大比熱區從輻射段移到對流段，且輻射段高溫區和對流段高溫區均采用內螺紋管，這樣就避免了傳熱惡化現象的發生。第15頁/共67頁第十五頁，共68頁。

內螺紋管是在管子內壁上開出單道或多道的螺旋形槽道的管子，它對防止或推遲傳熱惡化的主要作用在于：（a）工質在內螺紋的作用下形成強烈的旋轉汽流，使水滴沉降到管壁上；（b）由于汽流強烈旋轉，減小了邊界層的熱阻，強化傳熱，降低壁溫；（c）內螺紋槽中的液膜不易被中心汽流卷吸攜帶；（d）增大管子內表面積，減低內壁熱負荷。由于內螺紋管對推遲傳熱惡化和降低壁溫峰值的效果顯著，因此是目前用的最多的一種方法。第16頁/共67頁第十六頁，共68頁。

本鍋爐水汽流程如下：從水處理裝置來的除鹽水（20℃左右）進入柱塞泵升壓。在泵前、后裝有入口和出口減震器，以保證入口和出口水的壓力平穩。給水先進入給水預熱器（水水換熱器），使給水溫度提高到煙氣露點以上(121℃左右)，以避免煙氣低溫腐蝕。經預熱后的水進入對流低溫區，在這里吸收熱量后(199℃左右)進入輻射段低溫區進一步加熱(334℃左右)，然后再進入預熱器作為熱源加熱給水，經冷卻后（252℃左右）又重新進入輻射段高溫區，水在輻射段高溫區經加熱后（370℃左右）進入對流段的高溫區進行汽化（或過熱）（395℃左右），最后經取樣分離器和孔板計量裝置而出鍋爐本體。第17頁/共67頁第十七頁，共68頁。(三).水處理系統超臨界壓力鍋爐由于其水汽系統的特點不同于原有的亞臨界壓力鍋爐，因此配套的水處理設備也相應的嚴格，不僅要考慮除硬、除氧，而且還必須考慮去除水中的鹽分，這樣才能保證鍋爐的安全使用。

1、總體方案流程：反滲透+EDI+膜式除氧反滲透與EDI聯合組成的除鹽系統的基本組成形式為：預處理→反滲透→EDI（填充床電滲析）→高純水第18頁/共67頁第十八頁，共68頁。

在這種系統中，預處理通常采用微濾或其他過濾方式，原水經預處理后，達到反滲透進水的要求；在反滲透裝置中，進水中的絕大部分（>95%）鹽分、有機物和其他各種雜質被除去；在EDI裝置中，反滲透產水中的剩余鹽分被除去。反滲透→EDI系統的特點是：1)真正實現了制備高品質的除鹽水不需要酸堿；2)簡化了除鹽水處理系統。設備占地面積小，操作簡單；3)對原水水質變化的適應性強；4)出水水質好，出水電導率可以穩定在0.1μS/cm以下；5)系統維護工作量小，但要求較為嚴格。第19頁/共67頁第十九頁，共68頁。(四).鍋爐控制系統

1．鍋爐監控系統配置該鍋爐控制方式是通過下方計算機監控系統框圖（PLC+可編程終端-觸摸屏+工控機）的配置來實現的。PLC控制采用CS系列可編程控制器取代C200HE型可編程控制器，CS系列可編程控制器基本指令的執行時間與C200HE型相比縮短了10倍；對提高工藝參數的控制精度十分有利；而且性能更穩定。第20頁/共67頁第二十頁，共68頁。第21頁/共67頁第二十一頁，共68頁。

可編程終端PT（觸摸屏）選用與CS系列可編程控制器相同的OMRON產品NS12（TFT256色）或昆侖通態TPC105-TD33型產品，它們都可以滿足CS系列可編程序控制器的通訊協議，該產品在工業控制領域里廣泛應用，其可靠性和穩定性可以信賴；可操作性更強。該系統是由中央管理級、現場控制級及通信網絡構成的兩級監控系統。其中現場級實現監控功能；是以可編程序控制器作為中央控制器對該系統的過程變量和狀態進行采集、處理，實現對鍋爐的啟動、運行、參數自動控制、異常報警停爐的全過程。上層管理級采用適用于系統管理的應用軟件，該軟件操作方便；人機界面清晰；能夠滿足各種功能的需要。第22頁/共67頁第二十二頁，共68頁。

管理級選用工業控制計算機（工控機），確保工作的可靠性和抗干擾性。它通過PLC的串行通訊端口經RS23/RS485轉換很方便的接收到來自現場級的相關監控數據，并可實現對數據進行存儲、打印、查詢、監視的功能。鍋爐參數控制的確定：該鍋爐是超臨界過熱蒸汽與飽和狀態相互兼用型鍋爐；在原有控制方式不變情況下增加一路過熱蒸汽溫度控制。其控制方式為前饋加反饋控制回路；見方框圖：第23頁/共67頁第二十三頁，共68頁。t1—給定溫度E—燃燒控制信號4-20mAt2—過熱溫度F—火量T—調節溫度信號S—過熱蒸汽Q—給水流量信號第24頁/共67頁第二十四頁，共68頁。(五).主要技術關鍵、特殊材料和配件

1、主要技術關鍵：1）將汽水流程中容易產生傳熱危機的最大比熱區移到熱負荷相對較小的對流段(輻射段q=92kw/m2，對流段q=70kw/m2)。2）采用小管徑，增大質量流速ρw（φ73x11管：ρw=1224kg/m2s，φ60x10管：ρw=1805kg/m2s），以保證q/ρw＜0.42kJ/kg。3）在亞臨界壓力下，熱負荷的控制及蒸汽干度的測量。4）水處理技術RO2+EDI的應用。第25頁/共67頁第二十五頁，共68頁。2、特殊材料：在輻射段高溫部分和對流段高溫區均采用12Cr1MoVG內螺紋鍋爐管，耐溫可達500℃，這樣可有效防止傳熱惡化的發生。

3、主要配件：

1）給水泵及變頻裝置采用容積式往復五柱塞泵，型號為5S125-12/32，最大給水流量12.5t/h，最大壓力32MPa，電機功率132kw；配套的變頻裝置，采用富士FRNC132G11S-4C變頻器，內部電氣元件均采用施耐德或其它質優合資產品，流量控制穩定、波動小。第26頁/共67頁第二十六頁，共68頁。2）燃燒器采用德國扎克公司一體化轉杯式燃燒器（SKVJ（G）55，最大火焰長度4.4m，最大火焰直徑1.06m，鼓風壓力2200Pa），排煙中未燃盡固形物含量極低，在燃燒瀝青含量很高的重油時，效果遠好于其它燃燒器。額定出力6.60MW，電機功率22.5KW（其中轉杯霧化電機功率4KW）；使用扎克燃燒器后，相應的蒸汽及空氣霧化流程均取消。

3）電加熱器采用功率為15KW的國產棒式電加熱器，安全可靠，使用壽命長。第27頁/共67頁第二十七頁，共68頁。4）高壓閥門水汽流程上所有規格的截止閥、止回閥均采用美國EDWARD公司產品，壓力等級為4500#，安全閥采用上海凱特閥門制造有限公司產品；

5）其它

a拖車拖車采用營口拖車廠產品，規格為15.5×3.5，機械式升降支腿。

b防護板房采用彩板壓制組合。

c安全標識與照明在用電、爬高、高溫高壓等操作區域均設有醒目的符合國家規范的安全提示標識，尾部設有露天照明。第28頁/共67頁第二十八頁，共68頁。

三.50噸渣油燃燒注汽鍋爐原理及應用

（一）蒸汽輔助重力泄油（SAGD）開采超稠油

重力泄油的理論最初的概念是基于注水采鹽的原理，即注入的淡水將鹽層中的固體鹽溶解，濃度大的鹽溶液由于其密度大而向下流動，而密度小的水溶液浮在上面，這樣可以通過不斷地在鹽層的上部注水，而鹽層的下部源源不斷地將高濃度的鹽溶液采出。高濃度的鹽溶液向下流動的動力就是水與含鹽溶液的密度差，將這一原理用于注汽熱采過程中就產生了重力泄油概念。第29頁/共67頁第二十九頁，共68頁。

對于在地層原始條件下沒有流動能力的高粘度原油，要實現常規蒸汽驅過程是不可能的，這主要是因為在注采井之間很容易形成汽竄，使油汽比降低而失去商業價值。將重力泄油理論應用到高粘度原油的開發中，就產生了蒸汽輔助重力泄油技術。下圖所示為蒸汽輔助重力泄油開采原理圖。第30頁/共67頁第三十頁，共68頁。第31頁/共67頁第三十一頁，共68頁。

蒸汽輔助重力泄油開采超稠油油藏的基本原理是：在水平生產井的上部連續注入大量的高干度蒸汽，使得地層中形成蒸汽腔，蒸汽腔的邊緣加溫原油，同時蒸汽冷凝成水，與原油依靠重力流入水平生產井，并被大排量采出。蒸汽腔不斷緩慢擴展，并不斷加溫原油，從而形成連續的生產過程，直到蒸汽腔擴展到油層頂界和水平井控制邊界。第32頁/共67頁第三十二頁，共68頁。

根據SAGD工藝原理，可以歸納出蒸汽輔助重力泄油方式有以下兩個主要特征：

1）由于是依靠蒸汽腔擴展加溫原油，所以蒸汽中的飽和水不僅對生產毫無幫助，反而增加占據地層孔隙體積分量，使原油產量降低。故要求注入蒸汽干度越高越好，一般要求注汽站出口干度大于95％，井口干度大于90％，井底干度大于70％

2）由于是依靠重力泄油，所以水平生產井的生產壓差為水平井上部可流動液體的液面高度。一般保持在為5～15m。據有關報道和國外考察，目前采用SAGD開采方式生產稠油和超稠油的以加拿大最為成熟。第33頁/共67頁第三十三頁，共68頁。

根據SAGD的工藝原理，和油藏工程研究結果，其工藝設計的總體要求為：在直井連續（多井同時）注入高干度（大于95％）蒸汽，水平井大排量（300～350t/d）采出高溫（200℃）含水（70～90％）原油。根據工藝設計的總體要求，設計SAGD注采工藝技術路線是：注汽鍋爐產生干度為75～80％飽和蒸汽，經汽水分離器分離，干度為95％已上的蒸汽通過球形分配器分配計量，再經注汽井注入地層。蒸汽加溫地層原油，變成冷凝水與原油一起流入水平井，經大泵抽出地面，地面換熱后再經計量，最后進入中心站外輸。注汽鍋爐用水先與油井產出液換熱，再與汽水分離器分離出的高溫水換熱后，最后進入注汽鍋爐，完成熱量回收利用，見下圖：第34頁/共67頁第三十四頁，共68頁。1、注汽鍋爐、2、汽水分離器、3、球形分配器、4、水平采油井、5、產出液換熱器、6、含水取樣器、7、原油計量器、8、分離水換熱器、9、采油站緩沖罐圖2.2SAGD工藝方案技術路線圖第35頁/共67頁第三十五頁，共68頁。（二）50噸注汽鍋爐設計原理及結構

一、注汽鍋爐主要參數鍋爐型號：YZG-50/14.1-H

額定蒸發量：50噸/小時工作壓力：14.1兆帕（17.2）蒸汽干度：75-80%

熱效率：89.5%

燃料：渣油控制方式：計算機及PAC組成DCS控制水汽系統回程：兩回程鍋爐總重量：約250噸設備總功率：650千瓦第36頁/共67頁第三十六頁，共68頁。二、注汽鍋爐主要原理及結構說明（一）輻射段輻射段是由鋼板卷制成的圓筒，內壁襯硅酸鋁耐火纖維和耐火注料以減少輻射段散熱損失，正常運行時殼體外表面平均溫度小于60°C。

1、結構設計該型號注汽鍋爐的輻射段總體尺寸為φ4.41×16.81m，輻射段管束共計爐管（φ89×11，20G）88根，單根爐管平均長度為16.0m,爐管沿輻射段筒體內壁周向左右兩等分均布，形成兩套水汽循環管路。每套管路分別設有單獨的給水入口及蒸汽出口（均在輻射段后端），并由一臺柱塞泵（59T/H，19MPa）推動這兩個循環管路,詳見50T/H注汽鍋爐流程圖。第37頁/共67頁第三十七頁，共68頁。2、設計說明（1）根據管式加熱爐輻射室的結構設計理論，輻射室的尺寸由以下幾個參數確定：

a輻射管傳熱面積FRFR=QR/qRQR輻射室熱負荷qR輻射爐管表面平均熱強度

b管心距國內設計推薦值為1.5-2.0，本鍋爐取值1.52。

C管墻距國內設計推薦值為0.5-1.2，本鍋爐取值0.84。

d高徑比國內設計推薦值為2.5-3.5，本鍋爐取值為3.38。第38頁/共67頁第三十八頁，共68頁。

（2）輻射段管束雙回路水汽循環管路在運行時，左、右半部的兩個管路運行狀況基本相同。在出口壓力設定值相等的情況下，單臺柱塞泵可以通過變頻器調節使兩套水汽循環管路趨于平衡。（詳見輻射段總圖）（二）對流段對流段是由光管和翅片管組成的矩形結構，在煙氣入口端增加了幾排光管作為溫度緩沖管以降低煙溫，為減少對流段的長度，采用了翅片管，這樣可以縮小2/3的體積。對流段吸熱量約占總吸熱量的40%左右。

1、結構設計該型號注汽鍋爐對流段為矩形，總體尺寸為4.67×3.58×4.75m，其對流段管束有光管75根，翅片管285根，平均長度為4.1m。對應輻射段的兩回路水汽循環管路，分左、右平均分布第39頁/共67頁第三十九頁，共68頁。

兩個獨立的高壓水循環管路，這兩個循環管路的對流段出入口分別同兩臺水-水換熱器的管程入口和殼程出口相連接，形成兩個整體水循環系統。詳見50t/h注汽鍋爐流程圖。經過熱力計算，高溫煙氣流經對流段光管后為858°C。為了防止對流段翅片管過燒和增強耐腐蝕性，在對流段光管上方設三排不銹鋼翅片管。（詳見對流段總圖）

2設計說明這種型式的兩組對流段管束可以同輻射段的兩組管束和兩個水-水換熱器相對應，進行共同吸熱，分別水-汽循環運行，保證兩個水-汽循環系統的均衡受熱，平穩運行。第40頁/共67頁第四十頁，共68頁。

（三）水-水換熱器水-水換熱器是采用套管形式進行熱交換，它主要用來加熱對流段的入口溫度，使入口水溫提高并超過煙氣的露點溫度，從而避免煙氣中的水蒸氣在對流段翅片管上凝結而造成管子的低溫腐蝕。

23T/H和11T/H注汽鍋爐使用一臺水-水換熱器相配套，并安裝在輻射段側面或上面。50T/H注汽鍋爐使用兩臺相匹配，分別與相應的對流段和輻射段管路流程對應，安裝在一個獨立的撬座上，以保證水循環系統的穩定性。第41頁/共67頁第四十一頁，共68頁。

（四）高壓給水泵和燃燒器

1、高壓給水泵設1臺，額定流量為59T/H，工作壓力為19MPa，功率為355KW，推動2個水汽循環系統，柱塞泵通過變頻器調節流量及壓力，使2個水汽循環管路趨于平衡。

2、燃燒器選用德國進口的SKV-350型，燃料選為渣油，其額定發熱量為9500kcal/kg，每小時燃料消耗量為3000kg，火焰直徑為2.26米，火焰長度為8.0米，燃油入口壓力為

0.35-0.40MPa。第42頁/共67頁第四十二頁，共68頁。（五）給水分配器、出口集汽器及干度測試

1、為了減小水阻力及高壓管線的顫動，在高壓給水泵的出口段設有給水球型分配器，由球型分配器再分出兩個出水口，為兩個高壓水汽循環系統提供動力，并保證其穩定運行。

2、在每個水汽循環系統的出口段設有干度測試裝置，并將兩個蒸汽出口匯集在球型集汽器，由集汽器出去設大管徑的鍋爐蒸汽總出口，以滿足油田大蒸汽量的使用要求。第43頁/共67頁第四十三頁，共68頁。

總結以上結構說明，YZG-50/14.1-H型注汽鍋爐具有以下特點：

a參照直流鍋爐、電站鍋爐的設計原理，總結了我公司過去注汽鍋爐設計、生產、和調試的經驗，為遼河油田研發的新型專用大型注汽鍋爐。

b輻射段和對流段由以往的單管路循環設計為雙管路循環，既能增大蒸汽產出量，又可以保證水汽循環系統的平穩運行。

c輻射段的爐管設計為緊密排布，在加大受熱面積的同時又相對減小了輻射段的體積，節約占地面積。第44頁/共67頁第四十四頁，共68頁。

四、注汽鍋爐控制系統本鍋爐采用上位計算機及PAC組成DCS集散控制系統。主要功能特點如下：

1、設計有智能供水平衡系統，通過變頻器自動調節兩路供水流量；也可通過手動方式調節，當供水流量偏差較大以至主蒸溫過載時，系統將轉入自動方式，通過預設曲線嚙合方式快速確定最佳給水-燃料比。

2、系統采用過程級PAC、操作員站、工程師站三級控制，可遠程操作，采集數據傳輸入網，即時打印，實現科學數字化管理；第45頁/共67頁第四十五頁，共68頁。四.100噸渣油燃燒注汽鍋爐原理及應用一、概述（研制開發前提同50噸鍋爐，略）二、注汽鍋爐主要參數鍋爐型號：YZG-100/14.1-H

額定蒸發量：100t/h

工作壓力：14.1MPa

蒸汽干度：75-80%

熱效率：89.4%

燃料：渣油控制方式：計算機及PAC組成DCS控制水汽系統回程：四回程鍋爐總重量：約360噸設備總功率：1100千瓦第46頁/共67頁第四十六頁，共68頁。

該鍋爐是臥式直流水管鍋爐，輻射段為四回路直管水平蛇形式雙層錯列排布，對流段為四回路直管水平三角形錯列排布。輻射段燃燒室設計為矩形，爐膛壓力為微正壓，對流段為矩形。鍋爐結構部分概括為：1、三大段，即輻射段、對流段、過渡段；2、三大系統，即水汽系統、燃燒系統、自控系統；3、三大輔機，即高壓給水泵、燃燒器及空壓機；4、若干小器，即燃油加熱器、燃油過濾器以及汽水分離器等。第47頁/共67頁第四十七頁，共68頁。

該型號注汽鍋爐的輻射段總體尺寸為19.36×6.48×7.47m，輻射段管束共計爐管（φ89×11，20G）144根，單根爐管平均長度為17.6m,爐管沿輻射段墻體內壁縱向四根管路蛇形排布，形成四套水汽循環，每套管路分別設有單獨的給水入口及蒸汽出口（均在輻射段后端）。輻射段的四個循環輻射段的吸收熱量約占總吸收熱量的60%左右。二、注汽鍋爐主要結構說明（一）輻射段輻射段是由鋼板及型鋼焊接制成的四面墻體，頂蓋和側墻內壁襯硅酸鋁耐火纖維，底墻以耐火澆注料減少輻射段散熱損失，正常運行時殼體外表面平均溫度小于70°C。輻射段的吸收熱量約占總吸收熱量的60%左右。第48頁/共67頁第四十八頁，共68頁。

該型號注汽鍋爐的輻射段總體尺寸為19.36×6.48×7.47m，輻射段管束共計爐管（φ89×11，20G）144根，單根爐管平均長度為17.6m,爐管沿輻射段墻體內壁縱向四根管路蛇形排布，形成四套水汽循環，每套管路分別設有單獨的給水入口及蒸汽出口（均在輻射段后端）。輻射段的四個循環管路由兩臺柱塞泵（59T/H，17MPa）推動,詳見100t/h注汽鍋爐流程圖。第49頁/共67頁第四十九頁，共68頁。

根據管式加熱爐輻射室的結構設計理論，輻射室的尺寸由以下幾個參數確定：

a輻射管傳熱面積FRFR=QR/qRQR輻射室熱負荷qR輻射爐管表面平均熱強度

b管心距國內設計推薦值為1.5-2.0，本鍋爐取值1.7。

c管墻距國內設計推薦值為0.5-1.2，本鍋爐取值0.84。根據鍋爐輻射換熱計算的基本原理，輻射段吸收的熱量由輻射管傳熱面積和輻射管表面熱強度決定，并成正比關系。在圓形的直徑和方形的邊長相等的前提下，方形和圓形輻射室內壁布置相同形式的爐管，其輻射管傳熱面積FR比值為4:3.14，第50頁/共67頁第五十頁，共68頁。

故采用矩形輻射室不僅能增加輻射段總吸收熱量，提高熱效率，還可以減小輻射段的尺寸，節省占地面積。輻射段管束的四個水汽循環管路在出口匯入球形混合器，在壓力設定值相等的情況下，兩臺柱塞泵可以通過變頻器調節使四套水汽循環管路趨于平衡。因此，使用兩臺柱塞泵推動可以保證鍋爐水汽系統的穩定運行。（二）對流段對流段是由光管和翅片管組成的矩形結構，在煙氣入口端增加了幾排光管作為溫度緩沖管以降低煙溫，為減少對流段的長度，采用了翅片管，這樣可以縮小2/3的體積。對流段吸熱量約占總吸熱量的40%左右。第51頁/共67頁第五十一頁，共68頁。

該型號注汽鍋爐對流段為矩形，由兩個獨立的框架結構組成，總體尺寸為4.9×4.2×6.12m，其對流段管束有光管132根，翅片管484根，平均長度為4.4m。對應輻射段的四回路水汽循環管路，從左到右平均分布四個獨立的高壓水循環管路，這四回路循環管路的對流段出入口分別同四臺水-水換熱器的管程入口和殼程出口相連接，形成四個整體水循環系統。詳見100t/h注汽鍋爐流程圖。經過熱力計算，高溫煙氣流經對流段光管后為860°C。為了防止對流段翅片管過燒和增強耐腐蝕性，在對流段光管上方設兩排不銹鋼翅片管，共計44根。這種型式的四組對流段管束可以同輻射段的四組管束和四個水-水換熱器相對應，進行共同吸熱，分別水-汽循環運行，保證四個水-汽循環系統的均衡受熱，平穩運行。第52頁/共67頁第五十二頁，共68頁。

（三）水-水換熱器水-水換熱器是采用套管形式進行熱交換，它主要用來加熱對流段的入口溫度，使入口水溫提高并超過煙氣的露點溫度，從而避免煙氣中的水蒸氣在對流段翅片管上凝結而造成管子的低溫腐蝕。

100t/h注汽鍋爐使用四臺水-水換熱器相匹配，分別與相應的對流段和輻射段管路流程對應，安裝在一個獨立的撬座上，以保證水循環系統的穩定性。在兩臺柱塞泵出口和四個水-水換熱器殼程入口之間設有混合集箱以保證壓力均衡。水-水換熱器管程出口和輻射段入口之間設有U型集箱進行混水及均壓以保證四個輻射段入口壓力達到一致，使四個水汽循環管路運行趨于相同工況。第53頁/共67頁第五十三頁，共68頁。（四）高壓給水泵和燃燒器

1、高壓給水泵設2臺，每臺額定流量為59T/H，額定壓力為19MPa，功率為375KW，柱塞泵通過變頻器調節流量及壓力，使4個水汽循環管路趨于平衡。

2、燃燒器選用德國進口的SK550型，燃料選為渣油，其額定發熱量為9790kcal/kg，每小時燃料消耗量為6200kg，火焰直徑為3.15米，火焰長度為9.0米，燃油入口壓力為0.35-0.40MPa。第54頁/共67頁第五十四頁，共68頁。（五）給水分配器、出口集汽器及干度測試

1、為了減小水阻力及高壓管線的顫動，在兩臺高壓給水泵的出口段設有兩個給水球型分配器，每個球型分配器再分出兩個出水口，為四個高壓水汽循環系統提供動力，并保證其穩定運行。

2、在每個水汽循環系統的出口段設有干度測試裝置，并將四個蒸汽出口匯集在球型集汽器，由集汽器出去設大管徑的鍋爐蒸汽總出口，以滿足油田大蒸汽量的使用要求。三、注汽鍋爐控制系統（同50噸注汽鍋爐）第55頁/共67頁第五十五頁，共68頁。五.球型汽水分離器的原理及應用

一．基本結構根據用戶使用條件（壓力和流量不穩）的特點，經過對各種參數的校核計算，在取得最大分離空間的前提下，進行設計優化，選擇了球形容器，直徑為DN1800（2200）mm，筒內設置四個獨立的旋風分離器，可根據負荷情況來增減旋風分離器的開、關數量。為使進入每個旋風分離器的流量均勻，在筒體外設置了分配器。在旋風分離器上部蒸汽出口處設置了兩級二次分離元件—百葉窗分離器，可進一步分離蒸汽中的細小水滴。為測定蒸汽干度，在蒸汽出口處設置了飽和蒸汽取樣裝置。由于爐水含鹽量很大，為防止分離出的爐水產生泡沫以影響分離效率，在爐水出口處特別設置了排污裝置。在旋風分離器入口處為防止汽、水流速不均勻而影響分離效果，設置了均汽孔板。第56頁/共67頁第五十六頁，共68頁。

二.工作原理兩相流體的分離過程相當復雜，往往是靠幾種分離作用的綜合效應來實現的。旋風分離器就是綜合了離心分離、重力分離及膜式分離作用來進行汽水分離的。由鍋爐出口來的具有很大動能的汽水混合物沿切線方向引入旋風分離器的筒體，使其由直線運動轉變為旋運動，形成離心力（比重力大17.9～47.5倍），由于汽和水存在重度差，汽在旋風筒中螺旋上升,形成汽柱,而水則拋向筒壁并旋轉下降,在筒內形成拋物面;還有少量水滴被汽流帶入旋風筒中部的汽空間.這些水滴在隨汽流螺旋上升的過程中，逐漸被推向壁面。當蒸汽通過旋風筒上部的百葉窗波形板頂帽時，又靠膜式分離使蒸汽進一步被分離。水則由下部經環形縫中的導流葉片平穩地導入水空間，為防止水流旋轉而引起水位偏斜，在筒體底部安裝一十字形擋板以消除筒內水流的旋轉運動。第57頁/共67頁第五十七頁，共68頁。

為進一步將蒸汽中的細小水滴分離出來，在蒸汽出口又安裝水平式百葉窗波形板分離器經設置在汽、水空間的引出管道連續不斷的將汽、水引出，最后達到將汽、水分離的目的。鍋內旋風分離器是一種非常有效的汽水分離裝置，其一次分離效率高達99%左右，是目前大中型電站鍋爐中應用最為普遍的一種汽水分離裝置。三.基本參數根據油田使用條件（壓力和流量），球形汽水分離器的基本參數如下：

a）．設計壓力21MPab）．工作壓力5-21MPac）．設計流量≤22.5t/hd）．入口蒸汽干度>70%e）．出口蒸汽干度>95%f）．排水溫度≤80℃g）．液位控制全自動第58頁/共67頁第五十八頁，共68頁。

四．安全保護及控制系統

1）、安全保護汽水分離器在設備本體上設置一個安全閥;并與鍋爐串聯，且在鍋爐后安裝；在運行過程中有超壓時，鍋爐在控制