CN104251553B - 原油集输加热炉尾气余热回收利用与减排装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的原油集输加热炉尾气余热回收利用与减排装置，包括有加热炉、回水罐和原油预热装置，还包括有尾气余热回收器和防腐换热器，加热炉上设置有引烟道，引烟道的另一端与尾气余热回收器的下部相连通，防腐换热器中放热端的进水管和出水管分别与尾气余热回收器上的出水端和进水端相连通，防腐换热器受热端的进水管与回水罐的出水口相连，防腐换热器受热端的出水管与加热炉的进水口相连；通过将原油集输加热炉尾气引入尾气余热回收器内，回收尾气中大量的显热及其所含水蒸气凝结潜热，可使加热炉热效率提高10%以上，并可将尾气中的硫氧化物、氮氧化物、一氧化碳和二氧化碳以及飞灰和烟尘能部分或者全部溶解于水中，有利于环保。

Description

原油集输加热炉尾气余热回收利用与减排装置

技术领域

本发明涉及一种加热炉余热回收减排装置，尤指是涉及一种原油集输加热炉尾气余热回收利用与减排装置。

背景技术

目前我国原油集输联合站中普遍采用一台或多台以天然气为燃料的加热炉来完成原油集输过程中的原油预加热工作，加热炉是将循环水由水温为30~40℃加热至水温为80~90℃的主要设备，循环水经对原油的预热及外输管路的伴热来实现对原油预热工作；现有的油集输联合站加热炉排放尾气的普遍情况为，尾气中水蒸气的容积成分在15%~19%之间，排放温度在180~300℃之间，且其中存在硫氧化物、氮氧化物、一氧化碳和二氧化碳以及飞灰和烟尘等污染环境的有害物质，这种过高的尾气排放温度不仅造成了尾气中大量显热，以及水蒸气潜热的浪费，同时造成了一定程度的环境污染，严重地制约了原油集输联合站的节能减排工作。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种原油集输加热炉尾气余热回收利用与减排装置，通过本技术方案，将原油集输加热炉尾气引入尾气余热回收器内，回收尾气中大量的显热及其所含水蒸气凝结潜热，在对加热炉尾气余热进行高效回收利用的同时，还可将尾气中的硫氧化物、氮氧化物、一氧化碳和二氧化碳以及飞灰和烟尘能部分或者全部溶解于水中，有利于环保。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种原油集输加热炉尾气余热回收利用与减排装置，包括有加热炉、回水罐和原油预热装置，所述加热炉上设置有进水口和出水口，所述加热炉通过天然气的燃烧对介质进行加热，所述加热炉的出水口与原油预热装置的进水端相连，所述原油预热装置的出水端与回水罐回水口相连，还包括有尾气余热回收器和防腐换热器，所述加热炉上设置有引烟道，所述引烟道的另一端与尾气余热回收器的下部相连通，防腐换热器中放热端的进水管和出水管分别与尾气余热回收器上的出水端和进水端相连通，所述防腐换热器受热端的进水管与回水罐的出水口相连，所述防腐换热器受热端的出水管与加热炉的进水口相连。

所述尾气余热回收器上的出水端与所述防腐换热器中放热端的进水管之间设置有耐蚀泵，在防腐换热器受热端的进水管与回水罐之间设置有清水泵。

所述尾气余热回收器由回收器外壳、喷淋装置、变速排风扇、烟气出口、填料支撑板和填料组构成，所述烟气出口设置在回收器外壳的顶部，所述变速排风扇设置在烟气出口中，所述尾气余热回收器中部设置有填料支撑板，填料组设置在填料支撑板上，所述喷淋装置设置在位于填料组上方的回收器外壳内，所述尾气余热回收器上的进水端与喷淋装置相连通。

所述防腐换热器由换热器壳体、封头和换热管束，所述换热管束由管板和锥形肋螺旋槽管构成，所述换热器壳体两端设置有封头，在封头内侧设置有管板，若干个锥形肋螺旋槽管的两端分别固定设置在管板上，所述封头上分别设置有与放热端出水管相连接和与放热端进水管相连接的连接盘，所述换热器壳体外侧面的上下位置上分别设置有与防腐换热器受热端的进水管和防腐换热器受热端的出水管相连接的连接盘。

所述防腐换热器的换热器壳体内交错设置有数个导流盘。

所述尾气余热回收器的底部设置有沉降过滤排污装置。

所述回水罐上设置有补水口。

所述原油预热装置上的来油管上设置有管线伴热装置，所述管线伴热装置的一端与原油预热装置出水管相连通，所述管线伴热装置的另一端与加热炉出水口相连。

所述换热管束选用价格低廉的碳钢作为基材制成，并对换热管束进行整体热熔浸铝防腐处理，从而使换热管束完全钎焊为一个整体，消除了因缝隙及振动等原因造成的腐蚀。

所述锥形肋螺旋槽管的外表面设置有成交错状焊接的圆锥形肋，所述锥形肋螺旋槽管内壁上开设有单头或多头的螺旋方形槽，所述螺旋方形槽的槽体深度为0.3-0.5倍的管壁厚度，所述螺旋方形槽的槽体截面宽度大于2.5毫米，且小于锥形肋螺旋槽管的半径。

采用上述技术方案后的有益效果是：一种原油集输加热炉尾气余热回收利用与减排装置，通过将原油集输加热炉尾气引入尾气余热回收器内，尾气在余热回收器填料组内与喷淋水完成直接接触式传热传质过程，将加热炉尾气温度降到40~50℃，回收尾气中大量的显热及其所含水蒸气凝结潜热，配合成套装置配备的设置有锥形肋螺旋槽管及采用热熔浸铝防腐处理的防腐换热器，可使加热炉热效率提高10%以上，通过所述防腐换热器中的钉头螺旋槽换热管，不仅增加了换热管内外表面的换热面积，提高了换热器内近壁流体的紊流度，同时防腐换热器采用了以碳钢为基材整体热熔浸铝防腐处理，消除了圆锥形肋与管外壁之间的接触热阻，使本防腐换热器具有换热效率高、制造成本低、防腐效果好、不易结垢等诸多优点，本技术方案在对加热炉尾气余热进行高效回收利用的同时，还可将尾气中的硫氧化物、氮氧化物、一氧化碳和二氧化碳以及飞灰和烟尘能部分或者全部溶解于水中，有利于环保。

附图说明

图1为本发明的整体结构图。

图2为本发明中防腐换热器的剖视图。

图3为本发明中锥形肋螺旋槽管的横向截面剖视图。

图4为本发明中锥形肋螺旋槽管的纵向截面剖视图。

图中，1加热炉、2回水罐、3原油预热装置、4尾气余热回收器、5防腐换热器、6引烟道、7耐蚀泵、8清水泵、9回收器外壳、10喷淋装置、11变速排风扇、12烟气出口、13填料支撑板、14填料组、15换热器壳体、16管板、17封头、18锥形肋螺旋槽管、19连接盘、20导流盘、21沉降过滤排污装置、22补水口、23管线伴热装置、24原油来管、25静压控制阀、26圆锥形肋、27螺旋方形槽、28人孔。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明中的具体实施例作进一步详细说明。

如图1、图2、图3和图4所示，本发明涉及的原油集输加热炉尾气余热回收利用与减排装置，包括有加热炉1、回水罐2和原油预热装置3，所述加热炉1上设置有进水口和出水口，所述加热炉1通过天然气的燃烧对介质进行加热，所述加热炉1的出水口与原油预热装置3的进水端相连，所述原油预热装置3的出水端与回水罐2的回水口相连，还包括有尾气余热回收器4和防腐换热器5，所述加热炉1上设置有引烟道6，所述引烟道6的另一端与尾气余热回收器4的下部相连通，所述防腐换热器5中放热端的进水管和出水管分别与尾气余热回收器4上的出水端和进水端相连通，所述防腐换热器5受热端的进水管与回水罐2的出水口相连，所述防腐换热器5受热端的出水管与加热炉1的进水口相连。

所述尾气余热回收器4上的出水端与所述防腐换热器5中放热端的进水管之间设置有耐蚀泵7，在防腐换热器5受热端的进水管与回水罐2之间设置有清水泵8。

所述尾气余热回收器4由回收器外壳9、喷淋装置10、变速排风扇11、烟气出口12、填料支撑板13和填料组14构成，所述烟气出口12设置在回收器外壳9的顶部，所述变速排风扇11设置在烟气出口12中，所述尾气余热回收器4中部设置有填料支撑板13，填料组14设置在填料支撑板13上，所述喷淋装置10设置在位于填料组14上方的回收器外壳9内，所述尾气余热回收器4上的进水端与喷淋装置10相连通。

所述防腐换热器5包括有换热器壳体15、封头17和换热管束，所述换热管束由管板16和锥形肋螺旋槽管18构成，所述换热器壳体15两端设置有封头17，在封头17内侧设置有管板16，若干个锥形肋螺旋槽管18的两端分别固定设置在管板16上，所述封头17上分别设置有与放热端出水管相连接和与放热端进水管相连接的连接盘19，所述换热器壳体15外侧面的上下位置上分别设置有与防腐换热器5受热端的进水管和防腐换热器5受热端的出水管相连接的连接盘19。

所述防腐换热器5的换热器壳体15内交错设置有数个导流盘20。

所述尾气余热回收器4的底部设置有沉降过滤排污装置21。

所述回水罐2上设置有补水口22。

所述原油预热装置3上的原油来管24上设置有管线伴热装置23，所述管线伴热装置23的一端与原油预热装置3出水管相连通，所述管线伴热装置23的另一端与加热炉1出水口相连。

所述换热管束选用价格低廉的碳钢作为基材制成，并对换热管束进行整体热熔浸铝防腐处理，从而使换热管束完全钎焊为一个整体，消除了因缝隙及振动等原因造成的腐蚀。

所述锥形肋螺旋槽管18的外表面设置有成交错状焊接的圆锥形肋26，锥形肋螺旋槽管18内壁上开设有单头或多头的螺旋方形槽27，所述螺旋方形槽27的槽体深度为0.3-0.5倍的管壁厚度，所述螺旋方形槽27的槽体截面宽度大于2.5毫米，且小于锥形肋螺旋槽管18的半径。

本发明在工作时，来自油井的原油经过计量、脱水等进入原油预热装置3获取热量升温，进入外输管线；在冬季时，为避免来油温度过低，对来油管线实施伴热；储存于回水罐2中的清水，在清水泵8的作用下进入防腐换热器5，获取尾气余热回收器4中液态介质所带来的热量，温度升高5~15℃后，再进入加热炉1中，通过加热炉燃烧加热，清水被加热到80℃~90℃，此时被加热后的热水进入原油预热装置3释放热能给原油后回到回水罐2。

当回水罐2需要补水时经由补水口22将清水补入回水罐2，循环稳定后，回水罐2内的清水将升温至30~40℃，此后，在清水泵8的作用下，周而复始进行工作。

本发明中，来自尾气余热回收器4底部的高温液态介质经耐蚀泵7进入防腐换热器5放出热量，进入喷淋装置10自上而下进入填料组14，并在填料表面以液膜、液滴形式自上而下流动，同时与上行的烟气在填料组14内完成传热传质过程，得热后的液态介质进入尾气余热回收器4的底部，经沉降过滤排污装置21使烟尘过滤，而后在耐蚀泵7的作用下工作。

燃料在加热炉1燃烧产生的尾气，经由引烟道6并在静压控制阀25的作用下进入尾气余热回收器4内，自下而上流过填料组14，与下行的液膜、液滴在填料层内完成传热传质过程，在变速排风扇11的作用下经烟气出口12排至大气中。

烟气经喷淋装置10后温度降到40-50℃，烟气中的水蒸气冷凝下来并释放潜热，使热效率大大提高，同时烟气中的硫氧化物、氮氧化物、一氧化碳和二氧化碳以及飞灰和烟尘能部分或者全部溶解于水中，经沉降过滤排污装置21排出。

本发明中的填料组14为金属丝缠绕或高温陶瓷填料堆砌而成，在回收器外壳9上设置有人孔28，工作人员可以通过人孔28进行检修和更换填料组。

以上所述，仅为本发明的较佳可行实施例而已，并非用以限定本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种原油集输加热炉尾气余热回收利用与减排装置，包括有加热炉、回水罐和原油预热装置，所述加热炉上设置有进水口和出水口，所述加热炉通过天然气的燃烧对介质进行加热，所述加热炉的出水口与原油预热装置的进水端相连，所述原油预热装置的出水端与回水罐回水口相连，其特征在于，还包括有尾气余热回收器和防腐换热器，所述加热炉上设置有引烟道，所述引烟道的另一端与尾气余热回收器的下部相连通，所述防腐换热器中放热端的进水管和出水管分别与尾气余热回收器上的出水端和进水端相连通，所述防腐换热器受热端的进水管与回水罐的出水口相连，所述防腐换热器受热端的出水管与加热炉的进水口相连。

2.根据权利要求1所述的原油集输加热炉尾气余热回收利用与减排装置，其特征在于，所述尾气余热回收器上的出水端与所述防腐换热器中放热端的进水管之间设置有耐蚀泵，在防腐换热器受热端的进水管与回水罐之间设置有清水泵。

3.根据权利要求1所述的原油集输加热炉尾气余热回收利用与减排装置，其特征在于，所述尾气余热回收器由回收器外壳、喷淋装置、变速排风扇、烟气出口、填料支撑板和填料组构成，所述烟气出口设置在回收器外壳的顶部，所述变速排风扇设置在烟气出口中，所述尾气余热回收器中部设置有填料支撑板，填料组设置在填料支撑板上，所述喷淋装置设置在位于填料组上方的回收器外壳内，所述尾气余热回收器上的进水端与喷淋装置相连通。

4.根据权利要求1、2或3所述的原油集输加热炉尾气余热回收利用与减排装置，其特征在于，所述防腐换热器包括有换热器壳体、封头和换热管束，所述换热管束由管板和锥形肋螺旋槽管构成，所述换热器壳体两端设置有封头，在封头内侧设置有管板，若干个锥形肋螺旋槽管的两端分别固定设置在管板上，所述封头上分别设置有与放热端出水管相连接和与放热端进水管相连接的连接盘，所述换热器壳体外侧面的上下位置上分别设置有与防腐换热器受热端的进水管和防腐换热器受热端的出水管相连接的连接盘。

5.根据权利要求4所述的原油集输加热炉尾气余热回收利用与减排装置，其特征在于，所述防腐换热器的换热器壳体内交错设置有数个导流盘。

6.根据权利要求3所述的原油集输加热炉尾气余热回收利用与减排装置，其特征在于，所述尾气余热回收器的底部设置有沉降过滤排污装置。

7.根据权利要求1所述的原油集输加热炉尾气余热回收利用与减排装置，其特征在于，所述回水罐上设置有补水口。

8.根据权利要求1所述的原油集输加热炉尾气余热回收利用与减排装置，其特征在于，所述原油预热装置上的来油管上设置有管线伴热装置，所述管线伴热装置的一端与原油预热装置出水管相连通，所述管线伴热装置的另一端与加热炉出水口相连。

9.根据权利要求4所述的原油集输加热炉尾气余热回收利用与减排装置，其特征在于，所述换热管束选用价格低廉的碳钢作为基材制成，并对换热管束进行整体热熔浸铝防腐处理，从而使换热管束完全钎焊为一个整体，消除了因缝隙及振动原因造成的腐蚀。

10.根据权利要求4所述的原油集输加热炉尾气余热回收利用与减排装置，其特征在于，所述锥形肋螺旋槽管的外表面设置有成交错状焊接的圆锥形肋，所述锥形肋螺旋槽管内壁上开设有单头或多头的螺旋方形槽，所述螺旋方形槽的槽体深度为0.3-0.5倍的管壁厚度，所述螺旋方形槽的槽体截面宽度大于2.5毫米，且小于锥形肋螺旋槽管的半径。