專利名稱：一種高干度蒸汽的制備方法及制備系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油田開采技術(shù)，特別是一種SAGD采油技術(shù)中所用的高 干度蒸汽的制備方法及制備系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著稠油熱采多輪次開采，對(duì)蒸汽干度的要求越來越高，目前注 汽鍋爐飽和蒸汽額定的蒸汽干度<80%,已不能滿足SAGD技術(shù)的要 求，因此需要這種蒸汽進(jìn)行處理，提高其干度。目前通用的提高蒸汽 干度的方法是利用汽水分離器把75°/ 蒸汽干度的飽和蒸汽進(jìn)行二次分 離，分離出25%的含鹽水，其主要缺陷一是消耗大量的能源，二是增 加了污水處理量。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明提供了 一種高干度蒸汽的制 備方法，還提供了采用這種方法的高千度蒸汽的制備系統(tǒng)，以在提高 蒸汽干度的同時(shí)，減少能源消耗，減少污水量。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是
一種高干度蒸汽的制備方法，其依據(jù)將待處理濕蒸汽流的干度提 高到設(shè)定值所需的加熱量控制加熱裝置的熱能輸出率，對(duì)濕蒸汽流進(jìn) 行恒能量加熱。
可以對(duì)待處理濕蒸汽流涉及加熱量的參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，依據(jù)檢 測(cè)到的參數(shù)計(jì)算將待處理濕蒸汽流加熱到設(shè)定干度所需的加熱量。 所述待處理濕蒸汽流涉及加熱量的參數(shù)主要包括該濕蒸汽流的蒸汽干度和流量。
所述對(duì)待處理濕蒸汽的恒能量加熱可以在待處理蒸汽原有的高壓 下進(jìn)行。
所述加熱裝置可以包括高壓恒能量加熱器和用于向高壓恒能量加 熱器供熱的高溫加熱器，并通過控制所述高溫加熱器對(duì)所述高壓恒能 量加熱器的熱能輸出控制加熱裝置的熱能輸出率，進(jìn)而控制對(duì)待處理 濕蒸汽流的加熱量。
所述高壓恒能量加熱器可以采用蒸汽熱交換器，所述高溫加熱器 可以采用高溫蒸汽鍋爐，所述控制所述高溫加熱器對(duì)所述高壓恒能量 加熱器的熱能輸出的方法是控制所述高溫蒸汽鍋爐在 一 定蒸汽溫度 下向所述高壓恒能量加熱器輸送的加熱蒸汽量。
所述控制所述高溫蒸汽鍋爐在一定蒸汽溫度下向所述高壓恒能量 加熱器輸送的蒸汽量的方式可以是在所述高溫蒸汽鍋爐向所述高壓 恒能量加熱器輸送蒸汽的加熱蒸汽管道上設(shè)置旁路，通過控制旁路上 的閥門開度控制旁路蒸汽流量，進(jìn)而控制送入所述高壓恒能量加熱器 的蒸汽流量。
還可以對(duì)加熱后的蒸汽進(jìn)行干度檢測(cè)，并采用該干度參數(shù)對(duì)加熱 裝置的熱能輸出率進(jìn)行反饋控制，以獲得更為準(zhǔn)確的蒸汽干度。
一種高干度蒸汽的制備系統(tǒng)，包括濕蒸汽發(fā)生器、待處理蒸汽參 數(shù)檢測(cè)裝置、加熱裝置以及加熱控制裝置，所述濕蒸汽發(fā)生器的濕蒸 汽出口通過濕蒸汽輸送管道連接所述加熱裝置的吸熱介質(zhì)進(jìn)口 ，所述 待處理蒸汽參數(shù)檢測(cè)裝置設(shè)有用于檢測(cè)待處理濕蒸汽參數(shù)的檢測(cè)元
件，所述控制裝置對(duì)所述待處理蒸汽參數(shù);險(xiǎn)測(cè)裝置獲得的待處理蒸汽
6參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算，計(jì)算出將待處理濕蒸汽流加熱到設(shè)定干度所需的加熱
量，并依據(jù)該加熱量控制所述加熱裝置對(duì)所述待處理濕蒸汽進(jìn)行恒能 量力口熱。
所述待處理蒸汽參數(shù)檢測(cè)裝置的檢測(cè)元件包括濕蒸汽流量檢測(cè)元 件和濕蒸汽干度檢測(cè)元件。
所述加熱裝置可以包括高壓恒能量加熱器和用于向高壓恒能量加 熱器供熱的高溫加熱器，所述高壓恒能量加熱器的吸熱介質(zhì)進(jìn)口構(gòu)成 所述加熱裝置的吸熱介質(zhì)進(jìn)口 ，所述高壓恒能量加熱器的吸熱介質(zhì)出 口構(gòu)成所述加熱裝置的吸熱介質(zhì)出口 ，通過控制所述高溫加熱器對(duì)所 述高壓恒能量加熱器的熱能輸出控制加熱裝置的熱能輸出率，進(jìn)而控 制對(duì)待處理濕蒸汽流的加熱量。
所述高壓恒能量加熱器可以采用蒸汽熱交換器，所述高溫加熱器 可以采用高溫蒸汽鍋爐，所述高溫蒸汽鍋爐的蒸汽出口通過力口熱蒸汽 輸送管道連接所述高壓恒能量加熱器的放熱介質(zhì)進(jìn)口 ，通過所述控制 高溫加熱器向所述高壓恒能量加熱器輸送的加熱蒸汽量控制所述高 壓恒能量加熱器的熱能輸出率。
所述高溫蒸汽鍋爐向所述高壓恒能量加熱器輸送蒸汽的加熱蒸汽 管道上可以設(shè)置旁路，所述旁路上設(shè)有旁路閥門，所述旁路閥門采用 電控閥，該電控法的控制電路連接所述控制裝置的輸出線路，在所述 控制裝置的控制下調(diào)節(jié)閥門開度或蒸汽流量。
還可以設(shè)有處理后蒸汽參數(shù);險(xiǎn)測(cè)裝置，所述處理后蒸汽參數(shù);險(xiǎn)測(cè) 裝置設(shè)有用于檢測(cè)所述加熱裝置的加熱介質(zhì)出口或出口管道內(nèi)蒸汽 干度的干度檢測(cè)元件，所述處理后蒸汽參數(shù)檢測(cè)裝置的信號(hào)輸出線路接入所述的控制裝置，所述控制裝置采用所述處理后蒸汽參數(shù)檢測(cè)裝 置檢測(cè)的干度信號(hào)對(duì)所述加熱裝置的熱能輸出率進(jìn)行反饋控制。
由于本發(fā)明依據(jù)將待處理濕蒸汽的干度提高到設(shè)定值的加熱要求 進(jìn)行加熱量的控制，在待處理濕蒸汽參數(shù)恒定的情況下，進(jìn)行恒能量
加熱，使蒸汽的加熱量恰好符合設(shè)定的干度要求，由此避免了不必要 的蒸汽過熱，減少了設(shè)備結(jié)垢，節(jié)省了加熱所需的能量，同時(shí)也不 需要脫除濕蒸汽中的飽和水，避免了含鹽污水的產(chǎn)生，減少了整個(gè)系 統(tǒng)的污水處理量，也避免了因脫除污水帶來的能量消耗和能量損失。


圖l是本一種高干度蒸汽的制備系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明通過對(duì)相對(duì)穩(wěn)定的濕蒸汽流進(jìn)行恒能量加熱提高蒸汽的干 度，并在加熱過程中控制加熱量，避免出現(xiàn)不必要的蒸汽過熱。
在加熱過程中，對(duì)待處理的濕蒸汽涉及加熱率的參數(shù)進(jìn)4于;險(xiǎn)測(cè)， 并測(cè)算出達(dá)到所需干度所需的加熱能量，根據(jù)所需加熱能量進(jìn)行定能 量加熱，自動(dòng)計(jì)算出蒸汽干度提高到設(shè)定干度值(例如95% )所需要
的能量(加熱功率)，依據(jù)該加熱功能進(jìn)行恒能量加熱。
在圖1所示實(shí)施例下，本發(fā)明的系統(tǒng)主要有濕蒸汽發(fā)生器(蒸汽 辨爐)、高壓恒能量加熱器、高溫加熱器、干度檢測(cè)器、系統(tǒng)控制器 (加熱控制裝置)等幾部分構(gòu)成。 各部分的作用
(l)濕蒸汽發(fā)生器用于提供一定參數(shù)的濕蒸汽，例如流量為 23T/H、壓力為18. 0MPa、溫度為350°C、干度為75%的飽和蒸汽；
8(2) 干度檢測(cè)器用來檢測(cè)和監(jiān)視高壓恒能量加熱器進(jìn)、出口 飽和蒸汽的干度，必要時(shí)還應(yīng)該設(shè)置流量檢測(cè)器等采集其它數(shù)據(jù)，這 些干度數(shù)據(jù)以及其它數(shù)據(jù)被用來計(jì)算對(duì)待處理濕蒸汽的加熱量，其中 出口干度可以通過反饋控制方式對(duì)加熱量進(jìn)行調(diào)整；
(3) 高壓恒能量加熱器這是系統(tǒng)實(shí)際的加熱部件，用來給飽 和蒸汽提供恒能量的熱能，保證飽和蒸汽達(dá)到設(shè)定的干度并且不過 熱，通常可以采用汽汽熱交換器或者與高溫加熱器配套的其它任意示 意形式的熱交換器；
(4) 高溫加熱器通常是蒸汽鍋爐系統(tǒng)，在系統(tǒng)控制器的控制 下，給高壓恒能量加熱器提供一定量的熱能，通過控制其向高壓恒能 量加熱器的熱量(功率)，就可以控制高壓恒能量加熱器對(duì)飽和蒸汽 的加熱能量(功率)；
(5) 系統(tǒng)控制器用來顯示、計(jì)算、存儲(chǔ)檢測(cè)參數(shù)，并發(fā)出控 制指令，保證系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)。
本發(fā)明的工作原理
高干度注汽工藝技術(shù)是一種新型的注汽工藝技術(shù)，把鍋爐出口干 度為75%左右的飽和蒸汽直接恒能量加熱到95%以上，再注入到井下。
濕蒸汽發(fā)生器輸出的75%蒸汽干度的飽和蒸汽，經(jīng)干度監(jiān)測(cè)器監(jiān) 測(cè)，監(jiān)測(cè)出真實(shí)的蒸汽千度和蒸汽流量，進(jìn)入高壓恒能量加熱器，系 統(tǒng)控制器自動(dòng)計(jì)算出蒸汽干度提高到95%所需要的能量，該計(jì)算結(jié)果 控制高溫加熱器輸出的熱能，送給高壓恒能量加熱器的熱能得到了控 制，保證高壓恒能量加熱器出口的飽和蒸汽的干度在95%左右，防止 了蒸汽過熱。在整個(gè)控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)調(diào)節(jié)，蒸汽干度、蒸汽流量、輸 出熱能等關(guān)鍵參數(shù)都是自動(dòng)監(jiān)控、自動(dòng)調(diào)節(jié)，從而克服了蒸汽干度波 動(dòng)帶來的影響，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
技術(shù)指標(biāo)
根據(jù)申請(qǐng)人的實(shí)驗(yàn)，針對(duì)SAGD開采技術(shù)的需要，采用本發(fā)明可 以實(shí)現(xiàn)下列優(yōu)化指標(biāo)
(l)加熱前蒸汽參數(shù)壓力18. OMPa,干度75%,注入速度 18. Ot/h;
(2)加熱后蒸汽參數(shù)壓力18.0MPa，干度>95%,注入速 度18. Ot/h。
本發(fā)明的主要技術(shù)優(yōu)點(diǎn)
(1) 恒能量高壓低溫加熱提高干度技術(shù)，把常規(guī)的高溫加熱提 高干度變?yōu)榈蜏睾隳芰考訜?，保證了蒸汽干度的穩(wěn)定，防止了鍋爐過 熱、結(jié)垢現(xiàn)象發(fā)生；
(2) 高溫高壓換熱技術(shù)，常用的換熱技術(shù)是高壓下對(duì)濕蒸汽的 直接換熱；
(3) 高干度運(yùn)行不結(jié)垢控制技術(shù)，通過對(duì)加熱溫度的控制，防 止了局部蒸汽閃蒸造成的結(jié)垢，保證飽和水中的含鹽量小于其溶解 縻，因此從根本上解決了結(jié)垢問題；
(4) 解決了目前高干度注汽存在的問題，避免了大量的能源浪 費(fèi)，提高了熱能回收率，避免了污水的生成。
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權(quán)利要求
1.一種高干度蒸汽的制備方法，其特征在于依據(jù)將待處理濕蒸汽流的干度提高到設(shè)定值所需的加熱量控制加熱裝置的熱能輸出率，對(duì)濕蒸汽流進(jìn)行恒能量加熱。
2. 如權(quán)利要求1所述的高干度蒸汽的制備方法，其特征在于對(duì) 待處理濕蒸汽流涉及加熱量的參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，依據(jù)檢測(cè)到的參數(shù) 計(jì)算將待處理濕蒸汽流加熱到設(shè)定干度所需的加熱量，所述待處理濕 蒸汽流涉及加熱量的參數(shù)主要包括該濕蒸汽流的蒸汽干度和流量。
3. 如權(quán)利要求3所述的高干度蒸汽的制備方法，其特征在于所 述對(duì)待處理濕蒸汽的恒能量加熱在待處理蒸汽原有的高壓下進(jìn)行，還 對(duì)加熱后的蒸汽進(jìn)行干度檢測(cè)，并采用該千度參數(shù)對(duì)加熱裝置的熱能 輸出率進(jìn)行反饋控制，以獲得更為準(zhǔn)確的蒸汽干度。
4.如權(quán)利要求l、 2或3所述的高干度蒸汽的制備方法，其特 征在于所述加熱裝置包括高壓恒能量加熱器和用于向高壓恒能量加 熱器供熱的高溫加熱器，并通過控制所述高溫加熱器對(duì)所述高壓恒能 量加熱器的熱能輸出控制加熱裝置的熱能輸出率，進(jìn)而控制對(duì)待處理 濕蒸汽流的加熱量。
5.如權(quán)利要求4所述的高干度蒸汽的制備方法，其特征在于所 述高壓恒能量加熱器采用蒸汽熱交換器，所述高溫加熱器可以采用高 溫蒸汽鍋爐，所述控制所述高溫加熱器對(duì)所迷高壓恒能量加熱器的熱 能輸出的方法是控制所述高溫蒸汽鍋爐在一定蒸汽溫度下向所述高 壓恒能量加熱器輸送的加熱蒸汽量，所述控制所述高溫蒸汽鍋爐在一定蒸汽溫度下向所述高壓恒能量加熱器輸送的蒸汽量的方式是在所 述高溫蒸汽鍋爐向所述高壓恒能量加熱器輸送蒸汽的加熱蒸汽管道 上設(shè)置旁路，通過控制旁路上的閥門開度控制旁路蒸汽流量，進(jìn)而控 制送入所述高壓恒能量加熱器的蒸汽流量。
6. —種高干度蒸汽的制備系統(tǒng)，包括濕蒸汽發(fā)生器、待處理蒸 汽參數(shù)檢測(cè)裝置、加熱裝置以及加熱控制裝置，所述濕蒸汽發(fā)生器的 濕蒸汽出口通過濕蒸汽輸送管道連接所述加熱裝置的吸熱介質(zhì)進(jìn)口 ， 所述待處理蒸汽參數(shù)檢測(cè)裝置設(shè)有用于檢測(cè)待處理濕蒸汽參數(shù)的檢 測(cè)元件，所述控制裝置對(duì)所述待處理蒸汽參數(shù)檢測(cè)裝置獲得的待處理 蒸汽參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算，計(jì)算出將待處理濕蒸汽流加熱到設(shè)定干度所需的 加熱量，并依據(jù)該加熱量控制所述加熱裝置對(duì)所述待處理濕蒸汽進(jìn)行恒能量加熱。
7. 如權(quán)利要求6所述的高干度蒸汽的制備方法，其特征在于所 述加熱裝置包括高壓恒能量加熱器和用于向高壓恒能量加熱器供熱 的高溫加熱器，所述高壓恒能量加熱器的吸熱介質(zhì)進(jìn)口構(gòu)成所述加熱 裝置的吸熱介質(zhì)進(jìn)口 ，所述高壓恒能量加熱器的吸熱介質(zhì)出口構(gòu)^所 述加熱裝置的吸熱介質(zhì)出口 ，通過控制所述高溫加熱器對(duì)所述高壓恒 能量加熱器的熱能輸出控制加熱裝置的熱能輸出率，進(jìn)而控制對(duì)待處 理濕蒸汽流的加熱量。
8. 如權(quán)利要求7所述的高干度蒸汽的制備方法，其特征在于所 述高壓恒能量加熱器采用蒸汽熱交換器，所述高溫加熱器釆用高溫蒸 汽鍋爐，所述高溫蒸汽鍋爐的蒸汽出口通過加熱蒸汽輸送管道連接所述高壓恒能量加熱器的放熱介質(zhì)進(jìn)口 ，通過所述控制高溫加熱器向所 述高壓恒能量加熱器輸送的加熱蒸汽量控制所述高壓恒能量加熱器 的熱能輸出率，所述高溫蒸汽鍋爐向所述高壓恒能量加熱器輸送蒸汽 的加熱蒸汽管道上設(shè)置旁路，所述旁路上設(shè)有旁路閥門，所述旁路閥 門采用電控閥，該電控法的控制電路連接所述控制裝置的輸出線路， 在所述控制裝置的控制下調(diào)節(jié)閥門開度或蒸汽流量。
9. 如權(quán)利要求8所述的高干度蒸汽的制備系統(tǒng)，其特征在于所述待處理蒸汽參數(shù)檢測(cè)裝置的檢測(cè)元件包括濕蒸汽流量檢測(cè)元件和濕蒸汽干度^r測(cè)元件。
10. 如權(quán)利要求6、 7、 8或9所述的高干度蒸汽的制備系統(tǒng)，其 特征在于還設(shè)有處理后蒸汽參數(shù)檢測(cè)裝置，所述處理后蒸汽參數(shù)檢測(cè) 裝置設(shè)有用于檢測(cè)所述加熱裝置的加熱介質(zhì)出口或出口管道內(nèi)蒸汽 干度的干度檢測(cè)元件，所述處理后蒸汽參數(shù)檢測(cè)裝置的信號(hào)輸出線路 接入所述的控制裝置，所述控制裝置采用所述處理后蒸汽參數(shù);險(xiǎn)測(cè)裝 置檢測(cè)的千度信號(hào)對(duì)所述加熱裝置的熱能輸出率進(jìn)行反饋控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高干度蒸汽的制備方法及制備系統(tǒng)。該方法依據(jù)將待處理濕蒸汽流的干度提高到設(shè)定值所需的加熱量控制加熱裝置的熱能輸出率，對(duì)濕蒸汽流進(jìn)行恒能量加熱。該系統(tǒng)包括濕蒸汽發(fā)生器、待處理蒸汽參數(shù)檢測(cè)裝置、加熱裝置以及加熱控制裝置，所述濕蒸汽發(fā)生器的濕蒸汽出口通過濕蒸汽輸送管道連接所述加熱裝置的吸熱介質(zhì)進(jìn)口，所述待處理蒸汽參數(shù)檢測(cè)裝置設(shè)有用于檢測(cè)待處理濕蒸汽參數(shù)的檢測(cè)元件，所述控制裝置控制所述加熱裝置對(duì)所述待處理濕蒸汽進(jìn)行恒能量加熱。本發(fā)明在提高蒸汽干度的同時(shí)，有效地減少能源消耗，減少污水量，主要可用于SAGD采油中所需的高干度蒸汽的制備。
文檔編號(hào)F22G5/00GK101586804SQ200910083868
公開日2009年11月25日 申請(qǐng)日期2009年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月7日
發(fā)明者利 劉, 劉德鑄, 孫守國(guó), 徐遵義, 曲明藝, 曲紹剛, 興 梁, 許寶燕, 郝瑞輝, 慶 馬 申請(qǐng)人:中國(guó)石油遼河油田鉆采工藝研究院