《高干度油田注汽锅炉和高干度蒸汽生产方法》涉及油田注汽锅炉技术领域，是一种高干度油田注汽锅炉和高干度蒸汽生产方法。

高干度油田注汽锅炉和高干度蒸汽生产方法专利目的

《高干度油田注汽锅炉和高干度蒸汽生产方法》提供了一种高干度油田注汽锅炉和高干度蒸汽生产方法，克服了上述2008年8月之前技术之不足，其能有效解决蒸汽干度不能达到超稠油注汽开发所需要蒸汽干度标准的问题，其结构合理而紧凑，提高了热效率，降低了能耗，降低了生产成本，能满足超稠油开发的注汽工艺的要求。

高干度油田注汽锅炉和高干度蒸汽生产方法技术方案

《高干度油田注汽锅炉和高干度蒸汽生产方法》的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种高干度油田注汽锅炉，包括辐射段、对流段和过渡段，辐射段的进口与燃烧器的出口相连通，还包括炉体、给水泵和汽水分离器；在对流段与过渡段之间的炉体内固定安装有蒸汽过热器；对流段进口管的进水口与给水泵的出水口相连通，对流段进口管的出水口与对流段上端的进水口相连通；对流段出口管的进口与对流段下端的出口相连通，对流段出口管的出口与辐射段的进口相连通，辐射段出口管的进口与辐射段的出口相连通，辐射段出口管的出口与汽水分离器下端的进口相连通，分离蒸汽出口管的进口与汽水分离器顶部的出口相连通，分离蒸汽出口管的出汽口与蒸汽过热器的进汽口相连通，过热器出口管的进汽口与蒸汽过热器的出汽口相连通，过热器出口管的出汽口与蒸汽出口管的进汽口相连通。

《高干度油田注汽锅炉和高干度蒸汽生产方法》的技术方案之二是通过以下措施来实现的：利用上述的高干度油田注汽锅炉的高干度蒸汽生产方法是按下述步骤进行的：软化水经给水泵增压后，经对流段进口管进入到对流段，在对流段内进行初步加热，其次由对流段出口管进入到辐射段，在辐射段内进一步加热至75％至80％干度的湿饱和蒸汽，再由辐射段出口管进入到汽水分离器，在汽水分离器内进行汽水分离，分离出的干度达99％的蒸汽，蒸汽由分离蒸汽出口管进入到蒸汽过热器内加热至过热，然后由过热器出口管进入到掺混器内；由汽水分离器分离出的高浓度含盐饱和水由分离水出口管进入掺混器内；在掺混器中，汽水分离器分离出来的饱和水与蒸汽过热器出来的过热蒸汽进行掺混，利用过热蒸汽将饱和水加热并完全汽化，形成干度100％的微过热蒸汽后，由混合蒸汽出口管输出至蒸汽出口管。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述汽水分离器的下方可有掺混器，掺混器的顶部低于汽水分离器的底部，分离水出口管的进水口与汽水分离器底部的出水口相连通，分离水出口管的出水口与掺混器的进水口相连通，掺混器的进汽口与过热器出口管的出汽口相连通，掺混器的出汽口与混合蒸汽出口管的进汽口相连通，而混合蒸汽出口管的出汽口与蒸汽出口管的进汽口相连通。

上述炉体内的上部可有对流段，在炉体内的下部有过渡段，在炉体的上端安装有烟箱和烟囱；在炉体的前部有辐射段，在炉体的尾部有安装座；辐射段的出口与炉体下部过渡段的进口相连通；在安装座上固定安装有汽水分离器。

上述炉体内的上部可有对流段，在炉体内的下部有过渡段，在炉体的上端安装有烟箱和烟囱；在炉体的前部有辐射段，在炉体的尾部有安装座；辐射段的出口与炉体下部过渡段的进口相连通；在安装座上固定安装有汽水分离器和掺混器。

上述过热器出口管的出汽口的一端可与蒸汽出口相连通，过热器出口管的出汽口的另一端与蒸汽排空管的进汽口相连通。

上述混合蒸汽出口管的出汽口的一端可与蒸汽出口相连通，混合蒸汽出口管的出汽口的另一端与蒸汽排空管的进汽口相连通。

上述汽水分离器可采用立式汽水分离器。

高干度油田注汽锅炉和高干度蒸汽生产方法改善效果

《高干度油田注汽锅炉和高干度蒸汽生产方法》结构合理而紧凑，使用方便，能使蒸汽干度达到100％，并有一定的过热度，能满足超稠油开发的注汽工艺要求，因此极大地提高了超稠油开发注汽的工作效率，提高了热效率，降低了能耗，降低了生产成本。

《锅炉蒸汽干度自控系统施工工法》在新港石油公司3号供热站锅炉干度自动化控制系统工程的应用情况如下：

一、工程概况

新港石油公司3号供热站锅炉设备已经配置了自动化的数据采集和操作界面，在一定程度上便利了操作运行，改善了设备运行的安全性。但在蒸汽干度和燃烧控制方面，则普遍处于人工手动操作控制，生产中面对工况的变化和负荷的调整仍然严重依赖人工的操作经验，不易维持良好的燃烧效率，输出的蒸汽干度容易受到燃烧波动的影响。不仅制约了热注工艺的有效性，而且不利于注汽锅炉的经济运行。注汽锅炉的燃烧过程中存在大滞后、大惯性、非线性、多变量耦合、时变等复杂控制特性，对于以传统PID控制技术为核心的控制策略来说，其诸多的不确定性导致自动控制不易投运且难以维持在最佳的运行状态下。为了提高注汽锅炉运行的有效性和经济性。永升建设集团有限公司、江苏广宇建设集团有限公司提出的控制技术解决过程中实际存在的控制难题。

二、施工情况

影响蒸汽干度的因素，一是在给水量不变的情况下，天然气压力及流量的波动，引起蒸汽干度变化。二是在燃料供给稳定的情况下，锅炉给水量的波动，引起蒸汽干度变化。综上所述，蒸汽干度与燃料供给、燃烧工况及锅炉给水量有关，永升建设集团有限公司、江苏广宇建设集团有限公司认为要使锅炉安全、节能、平稳地运行，稳定燃料供给和锅炉给水量，二者的结合，是此方案的技术关键。

解决方案：

1.燃料供给稳定的自动控制：

当天然气压力降低时，其流量也随之降低，流量计将瞬时流量转换成4~20毫安电流信号反馈至PLC，经PLC的PID调节器输出控制调节阀，使其开度增大，反之亦然，最终天然气流量将被稳定在整定值，达到稳定天然气流量的目的，在锅炉给水量稳定的情况下，锅炉蒸汽干度也随之稳定。

当锅炉点着后，先将锅炉工况调整好，水量控制在某值，干度达到规定值，这时，天然气流量显示某值，然后，将此值设定在触摸屏上。通过PLC控制，可使燃料供给稳定，从而达到蒸汽干度自动控制目的。

此方法能快速的根据燃料的变化，及时控制，避免了用电导法测量滞后的问题，导致控制振荡的弊端，采用此方法的前提条件是，锅炉给水量不变，但如果在运行过程中，因柱塞泵问题引起水量变化，势必造成蒸汽干度的变化，且此方法不能根据水量变化自动调节蒸汽干度。另外，当干度规定值因地质部门要求变化时，天然气流量设定值也需重新调整。

2.通过调节水量控制蒸汽干度：

在锅炉给水总汇管、锅炉出口分别安装电导率仪，采集给水、炉水的电导率，电导率以4~20毫安直流电流信号进入PLC的输入模块，经过PLC内部运算模块计算出蒸汽的干度[X=（b-a）/b×100%，其中X为蒸汽干度、a为给水电导率、b为炉水电导率]。此计算出的干度值为测量值（过程值），在触摸屏上设定的蒸汽干度作为给定值。PLC将测量值和给定值进行运算，经PLC的输出模块输出调节信号，在燃料供给相对稳定的情况下，对水量进行适当调节，控制柱塞泵变频器来调节柱塞泵的排量，以达到恒干度闭环控制的目的。在锅炉点着后半小时内，蒸汽干度可稳定在设定值上。锅炉就干度来讲，是个大滞后系统，在运行中，当锅炉工况变化时，干度的变化在十几分钟后才能反应出来，因此采用此方法，存在当锅炉工况变化时，控制不是非常及时。

对比上述两种控制方法，各有优劣，如果将两种方法有机的结合，最终的解决方法是；主调火，辅调水。即当锅炉天然气的压力及流量发生变化时，通过调节阀及时调节天然气流量，使得实际的蒸汽干度还未变化，就已提前做了调整。当因柱塞泵问题引起水量变化时，可通过控制变频器来调节水量，达到控制干度的目的。

三、工程检测与结果评介

1.永升建设集团有限公司在2004年5月6日承建的新港石油公司3号供热站锅炉干度自动化控制系统工程，2004年12月8日竣工交接并投入使用至2009年，该工法得到成功应用。

工程建成后，工程质量优良，受到业主的好评，获得了较好的社会效益、经济效益和环境效益。

2.永升建设集团有限公司在2005年6月14日承建的新港石油公司4号供热站锅炉干度自动化控制系统工程，2005年12月18日竣工验收交接并投入施工至2009年，该功法成功应用了《锅炉蒸汽干度自控系统施工工法》取得了良好的经济和社会效益。

工程建成后，锅炉干度自动化控制系统投产运行至2009年，经过分析化验，出口蒸汽分析指标均在正常值内，各项指标均达到要求，运行稳定，工程质量优良。