CN101008521A - 移动式防爆耐压气液加热设备 - Google Patents

Abstract

一种移动式防爆耐压气液加热设备，属用于油田作业中解决设备、管线冻堵问题的可移动的电加热设备。其小车上安装有防爆电加热装置：多根电加热管组装于压力容器中、且集束固定于压力容器的法兰端；多个折流板沿压力容器轴线逐个上、下错位地固定在压力容器内壁，加热介质的进口和出口分别设在该容器的左、右两端，该容器上设有泄压安全阀，自动电控装置和温度自动控制装置均安装在小车上。相比现有蒸汽加热以及喷灯加热方式，本发明现场使用方便，具有安全、节能、环保、经济的优点。

Description

移动式防爆耐压气液加热设备

技术领域

本发明涉及机电加热技术，其设备具有机动性、主要用于油田、钻井作业中解决工具、设备、管线的冻、堵问题，也适用于冶金、化工、制药、食品行业及无悬浮物气、液的加热；可推广用于防爆、无菌的生产现场。

背景技术

石油行业，冬季钻井及修井作业生产过程中，因气温低于0℃以下，经常出现设备(输油管线、气、水管线、井口闸阀、弯接头等)冻、堵现象以及井口工具(管钳、吊卡等)及钻具冻结现象以及井口输油管线冻堵问题，影响正常的安全生产进程。

目前解决冬季钻井作业生产中出现的冻、堵问题常用的方法是用蒸汽烫和喷灯烤。采用蒸汽烫的方法，必须配备锅炉车。用这种方法时，蒸汽的雾气降低能见度，影响正常的生产作业，容易造成安全事故，而且费用高。使用喷灯局部过热很容易将其烧坏，容易引起火灾，造成巨大的经济损失，而且，相关作业规程中明文规定井场严禁动用明火。因此移动式防爆耐压气、液加热设备应运而设计产生。

发明内容

本发明的任务是针对现有技术存在的问题而提供一种现场使用方便、安全、经济的移动式防爆耐压气液加热设备。

本发明的任务由以下技术方案加以实现：一种移动式防爆耐压气液加热设备，包括由多根电加热管组成的电热组件，自动电控装置，温度自动控制装置，还具有小车，小车上安装有防爆电加热装置：所述电热组件的多根电加热管组装于压力容器中、且集束固定于压力容器的法兰端；多个折流板沿压力容器轴线逐个上、下错位地固定在压力容器内壁，加热介质的进口设在该容器的法兰端附近，加热介质的出口设在该容器封头端附近，且该容器上设有泄压安全阀，自动电控装置和温度自动控装置均安装在小车上。

上述压力容器外设置有保温材料层，保温材料层上罩有金属外壳，保温材料与金属外壳组成保温箱体。

上述电加热管为防爆型电加热管。

上述保温箱体与防爆电热组件一体的压力容器以及防爆自动电控柜、防爆温度自控装置、连接管线等均安装在小车上。

本发明采用电加热方式取代现有蒸汽加热或喷灯加热方式，一方面，鉴于油田的现有管理要求，必须从每一环节降低作业成本，而不能容忍现有高费用支出的蒸汽加热方式以及油锅炉蒸汽加热对环境的污染与破坏；另一方面，由于油田的电力设施已能在各现场方便地用电，具备了采用电加热器方式的外在条件。

本发明的电加热设备是一种将电能直接转换为热能，对需加热的气、液介质，如空气进行加热。在流动介质进入耐压容器加热后，经折流板导向介质在容器内作旋转波浪式流动，与电加热管的表面进行充分的热交换，使介质得到加热，从而在出口得到工艺要求的高温介质。由于介质在容器内呈湍流状态、与电加热管表面接触。因此本加热装置比现有一般电加热装置的热交换效率高。

本发明的温度自动控制装置根据设置在加热介质出口的温度传感器信号自动调节电加热器输出功率，使出口的介质温度达到工艺要求；热介质低于工艺要求时，可自动接通电源，当发热元件超温时，过热保护装置立即切断加热电源，避免加热物料超温而引起结焦、变质、炭化、严重时导致发热元件烧坏，有效延长电加热器使用寿命。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、具有机动性，作业现场使用方便。

2、与蒸汽加热相比，本发明节能、经济、环保

以蒸汽燃油锅炉为例，一是锅炉在整个检修期间必须持续运行，而本发明电加热设备则可不在整个期间连续运行，仅在需要加热使用时段运行；二是以锅炉在小火工况下(即仅保持锅炉基本运转状况，而对外正常汽工作时为大火工况)，一天燃烧1000L(0号)柴油，以4.8元/L柴油计，则每小时锅炉的燃料成本为200元，而本发明电加热设备，以加热管功率18K瓦、空压机功率18.5千瓦计，则每小时用电28.5度，按1元/度电计，则本发明每小时用电成本为28.5元，仅为锅炉燃料成本的1/7。因此，本发明既节约又环保，节约了使用费用，降低了生产成本，而且不产生任何废气废水，使用环境清新干净。

3、加热罐采用压力容器以及相应防爆设施，即防爆电热组件采用EXdIIBT4防爆等级，而防爆自动电控装置采用ExdIIBT6防爆等级。另电磁阀、电接点压力表等均采用防爆型，因此本发明在使用方面的安全性有了切实的保证。

4、加热介质在加热罐内停留时间长，并在加热管表面形成湍流而强化了热度效率，因而传热效率高。加热罐体外加设保温层，这就使本电加热装置具有节约电源的优势，从而比类似产品相应降低使用成本。

5、使用寿命长达3年以上：因为它的发热体为特制合金材料，所以在高压介质流的冲击下，它比任何发热体的机械性能和强度都好，能满足长时间连续不断的加热要求。

6、本发明能够较好地解决目前钻井、小修、大修作业现场的解冻、解堵以及井口到集输站输油管线的冻堵等问题，消除使用喷灯解决冻堵和冻结问题存在的火灾隐患，避免火灾事故的发生，为实现冬季安全生产提供物质基础。同时此种小型设备还可以应用于北方汽车修理等行业及冶金、化工、制药、食品行业的特殊工艺场合。

7、本发明设置低温段能解决油田井上职工休息、睡觉的取暖问题。

附图说明

图1为本发明的主视图(图纸号MJZ0061110-A)；

图2是图1所示本发明的左视图；

图3是图1所示本发明的剖面结构图(图纸号MJ20061210-A)；

图4是小车上设置可拆卸活动房的主视图；

图5是图4的俯视图(示出小车上主要设备的分区位置)；

图6图7分别是图4的A向和B向视图。

具体实施方式

图3示出，小车3上安装有防爆电加热装置：电热组件是由多根电加热管组装于压力容器16中、且集束固定于压力容器的法兰端16a；多个折流板17沿压力容器16轴线逐个上、下错位地固定在压力容器内壁，加热介质的进口设在该容器法兰端附近，出口设在该容器封头端附近，且该容器上设有泄压安全阀11，自动电控装置即防爆自动电控柜13(图2)和温度自动控装置均安装在小车上。折流板17的形状为压力容器16的圆形横截面的2/3。参见图3，空气从压力容器16上的加热介质入口14进入后，被右数第一个折流板引导向下，进入第一、第二折流板之间，又被第二折流板引导向上，再进入第二，第三折流板之间，照此方式，空气被电加热管加热后，最后，经加热介质出口15流出压力容器16。压力容器16的加热介质的进口管上安装有防爆电磁阀10和减压阀9。压力容器16上安装有泄压安全阀11。压力容器16上设置有保温材料层，保温材料层外罩有金属外壳2，二者组成保温箱体；小车3上安装有用作容纳所有装置和设备的可拆卸活动房22(图4)。小车3可以是人力式小车或电动式小车或机动式小车。图5示出，小车上分区设置电加热装置(即在上面一个虚线方框内)和防爆自动电控柜13(安装在下面右边一个虚线方框内)，小车上还设置有辅件装配区21(下面左边虚线方框)。参见图1，小车3上设有定向轮1、万向轮4，小车3上的车把手为伸缩把手20，可拉出或收入。加热装置的热介质进口的管线上设置有进口阀门6，热介质出口的管线上设有出口阀门7。泄压安全阀11设置在压力容器16上的安全阀接口管19上(图3)，安全阀出口管路上还连接有防爆电接点压力表8。温度探头5设置在压力容器16的加热介质出口处(图3中压力容器的右端板12为可拆卸端板，以方便拆开，对电加热管进行维护)。

技术要求：

1、加热系统电压(即防爆自动电控柜工作电压)：380V或220V或110V，电加热管功率6～120KW。

2、压力容器的工作压力为0.2～1MPa(表压)。压力控制为在进气口安装减压阀、电磁阀，把输入气体压力从0.8MPa，减至0.4MPa。当罐体内压力超过0.4MPa时，压力控制系统将自动关闭电磁阀，停止进气；温度控制采用多级多段自动控制，在60～300℃范围内可以根据用户需求设定。

3、与介质接触的材料均采用耐腐蚀的钢材，其他部分采用10#钢，设备表面进行耐油处理。

4、加热系统，电控系统均进行防爆处理；防爆等级ExdIIBT6；电加热管组件采用防爆型电加热管(每根电加热管的形状为U形)，防爆等级EXdIIBT4。

本发明采用特制电热组件安装在耐腐蚀的气、液压力容器中，并采用保温箱体，安装在可拆卸移动小车上，此外，防爆电控柜、连接管线等均安装在小车上。因此，本发明的机动性好，具有作业现场使用方便的特点。

Claims (10)

1、一种移动式防爆耐压气液加热设备，包括由多根电加热管组成的电热组件，自动电控装置，温度自动控制装置，其特征是：还具有小车(3)，小车上安装有防爆电加热装置：所述电热组件的多根电加热管组装于压力容器(16)中、且集束固定于压力容器的法兰端(16a)；多个折流板(17)沿压力容器(16)轴线逐个上、下错位地固定在压力容器内壁，加热介质的进口(14)设在该容器的法兰端附近，加热介质的出口(15)设在该容器封头端附近，且该容器上设有泄压安全阀(11)，所述自动电控装置和温度自动控制装置均安装在小车上。

2、根据权利要求1所述移动式防爆耐压气液加热设备，其特征是：所述压力容器(16)外设置有保温材料层，保温材料层上罩有金属外壳(2)。

3、根据权利要求2所述移动式防爆耐压气液加热设备，其特征是：所述压力容器(16)的加热介质的进口上设有进口管，进口管上安装有防爆电磁阀(10)和减压阀(9)。

4、根据权利要求3所述移动式防爆耐压气液加热设备，其特征是：所述自动电控装置为防爆自动电控柜(13)，温度自动控制装置为防爆温度自动控制装置。

5、根据权利要求4所述移动式防爆耐压气液加热设备，其特征是：所述小车(3)上还安装有用作容纳所有装置、设备的可拆卸活动房(22)。

6、根据权利要求1～5任一权利要求所述移动式防爆耐压气液加热设备，其特征是：所述电加热管为防爆型电加热管。

7、根据权利要求6所述移动式防爆耐压气液加热设备，其特征是：所述折流板(17)的形状为压力容器(16)的圆形横截面的2/3。

8、根据权利要求6所述移动式防爆耐压气液加热设备，其特征是：所述电热组件的功率为6～120KW，所述防爆自动电控柜(13)的工作电压为380V或220V或110V。

9、根据权利要求6所述移动式防爆耐压气液加热设备，其特征是：所述小车(3)上设置有伸缩式把手(20)；小车(3)可以是人力式小车或电动式小车或机动式小车。

10、根据权利要求6所述移动式防爆耐压气液加热设备，其特征是：所述压力容器(16)的表压为0.2～1MPa；所述防爆温度自动控制装置为采用多级多段自动控制、温度范围是60～300℃的防爆温度自控装置。

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