CN104633932B - 长输原油管道用热媒炉 - Google Patents

Abstract

本发明公布一种用于原油输送的长输原油管道用热媒炉，主要包括辐射室、燃烧器、过渡段、对流室、对流室吹灰系统、烟囱；辐射室内架设有多根水平状的辐射炉管，辐射炉管两端通过弯头相互连通，保证所有辐射炉管形成单程通路；对流室内架设有多根水平状的对流炉管，对流炉管两端通过弯头相互连通，保证所有对流炉管形成单程通路；对流炉管和辐射炉管通过转油线接通。本发明克服了直接式加热炉的诸多问题，提高了安全性和运行热效率，节省了运行成本。长输原油管道用热媒炉采用翅片管和单管程结构，减小了设备体积，避免了介质发生偏流等现象；使用介质雾化燃烧器，提高了燃料的雾化效果，改善了燃烧性能，减少了烟尘的排放，提高了运行热效率。

Description

长输原油管道用热媒炉

技术领域

本发明涉及一种加热炉，具体是一种用于原油输送的长输原油管道用热媒炉。

背景技术

原油长输管道冬天运行的时候，受气温的影响，原油温度降低，粘度增加，原油输送难度和运行成本也大幅增加。为了克服温度对原油输送的影响，各输油站安装加热炉加热原油。我国原油凝固点高，大量使用加热炉。各长输管线采用的炉型虽不完全相同，但大都是以直接式加热炉为主。世界各国也大量使用加热炉，俄罗斯主要使用直接式加热炉，美国既使用直接式加热炉，也使用间接式加热炉。

国内的直接式加热炉为轻型快装结构，采用了硅酸铝耐火纤维衬里、全自动燃烧器、计算机优化燃烧控制、自动点火装置及熄火报警停炉装置、原油出口温度过高及炉管壁温度过高报警、原油出口温度自动调节、燃油空气量比例自动调节等新材料和新技术，热效率达85%以上。在直接式加热炉近20年的使用过程中，出现了辐射炉管和对流炉管冷腐蚀、对流室内积灰、对流室内和辐射室内保温层脱落、对流室弯头箱渗水等诸多问题，给加热炉的安全运行带来隐患，也使得加热炉的维护保养更加频繁，增加了维护人员的工作量。因此，有必要研制更加安全高效的加热炉。

加热炉是热输管道上高能耗设备，世界各国极其重视加热炉的安全性能和热效率，随着高效计算机控制技术的应用，给加热炉的优化操作和安全生产带来了切实可行的手段，国外一些公司正在研制更加高效安全的加热炉。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种长输原油管道用热媒炉。本发明是采用原油或天然气为燃料，加热流通的热媒，热媒在换热器内与原油进行换热，使原油升温降低流通阻力的装置。

本发明通过以下技术方案实现：一种长输原油管道用热媒炉，包括用作主燃烧场所的辐射室；在辐射室右侧设有与辐射室连通的燃烧器，在辐射室左侧设有与辐射室连通的过渡段；所述过渡段上方设有与过渡段连通的对流室；所述对流室一侧安装有对流室吹灰系统，对流室上端设有烟囱；所述辐射室内层设有辐射室保温衬里，辐射室内架设有多根水平状的辐射炉管，辐射炉管两端通过弯头相互连通，保证所有辐射炉管形成单程通路；所述对流室内层设有对流室保温衬里，对流室内架设有多根水平状的对流炉管，对流炉管两端通过弯头相互连通，保证所有对流炉管形成单程通路；所述对流炉管的出口连接有转油线，转油线另一端连接辐射炉管入口；在使用时，所述辐射炉管出口连接换热器，加热后的热媒在换热器内与原油进行热交换后，通过管路连接至对流炉管入口。

其进一步是：所述燃烧器为介质雾化燃烧器，燃烧器一侧连接有鼓风机。

所述辐射室包括筒状的辐射室钢结构以及固定在辐射室钢结构两端的辐射室前墙和辐射室后墙；所述辐射室前墙和辐射室后墙上开有均匀分布的相对的孔，通过这些孔在辐射室钢结构内架设有水平状的辐射炉管，所述辐射炉管两端通过弯头相互连通，保证所有辐射炉管形成单程通路；在辐射室前墙一侧固定有密封住所述弯头的辐射室前弯头箱，在辐射室后墙一侧固定有密封住所述弯头的辐射室后弯头箱。

在所述辐射室钢结构内固定有两列均匀分布的用于支撑辐射炉管的辐射炉管中间管架。

所述对流室包括箱体状的对流室钢结构；所述对流室钢结构前管板和后管板上开有均匀分布的相对的孔，通过这些孔在对流室钢结构内架设有水平状的对流炉管，所述对流炉管两端通过弯头相互连通，保证所有对流炉管形成单程通路；在对流室钢结构前管板上固定有密封住所述弯头的对流室前弯头箱门，在对流室钢结构后管板上固定有密封住所述弯头的对流室后弯头箱门，在对流室钢结构左侧装配对流室左活动侧门，在对流室钢结构右侧装配对流室右活动侧门。

所述对流炉管共分为上下两部分，下部为2排光管，每排7根；上部为翅片管，10排，每排5根；翅片管分为3组，根据热媒炉功率大小，每组翅片管数量为2至5排不等；每组翅片管和下部光管之间安装吹灰系统。翅片管的翅片采用耐热钢。

在所述对流室顶部安装有在打开对流室左活动侧门和对流室右活动侧门（22）时起吊装作用的活动侧门吊车。

所述过渡段与辐射室安装在同一基础上；过渡段包括筒状的过渡段钢结构，过渡段钢结构内层设有过渡段衬里；所述过渡段钢结构后墙上安装有防爆门、看火门和快开人孔门。

所述对流室吹灰系统包括气动旋转吹灰器、吹灰器控制器、吹灰管，吹灰器的吹灰管与所述对流炉管同向安装在对流室内；使用时，转动的吹灰管以脉冲形式喷出0.8MPa～1.4MPa的压缩空气吹扫对流室烟灰。

所述辐射室钢结构上部采用硅酸铝耐火纤维折叠块保温，保温厚度为160mm，底部采用轻质浇注料保温，保温厚度为180mm；所述辐射室前弯头箱和辐射室后弯头箱内采用硅酸铝纤维毯保温，保温厚度为40mm；所述辐射室前墙和辐射室后墙上部采用硅酸铝耐火纤维折叠块保温，底部采用轻质浇注料保温，保温厚度均为180mm，辐射炉管穿孔周围和底部采用轻质浇注料保温，保温厚度均为200mm；所述对流室钢结构采用轻质浇注料保温，保温厚度为100mm，对流室后弯头箱门和对流室前弯头箱门采用硅酸铝纤维毯保温，保温厚度为80mm；对流室左活动侧门和对流室右活动侧门采用硅酸铝耐火纤维折叠块保温，保温厚度为140mm；所述的硅酸铝耐火纤维折叠块用不锈钢保温骨架固定，所述的轻质浇注料用碳钢骨架固定。

本发明的技术原理为：长输原油管道用热媒炉输送介质为热媒，其主要由辐射室、过渡段、转油线、对流室、烟囱、燃烧系统、吹灰系统及附件组成。高温燃油通过燃烧器雾化成细小的燃油颗粒进入辐射室，在辐射室内燃烧产生热能和高温烟气，热能通过辐射传导给辐射室内辐射炉管，辐射炉管与炉管内的热媒进行热交换，热媒温度升高。高温烟气经过渡段流经对流室，与对流室内对流炉管和热媒相互完成热传导，烟气温度降低。热媒流向与烟气流向相反，热媒从对流室顶部流入，底部流出，经转油线流入辐射室，受热后从辐射室流出，在换热器内与原油进行热交换，原油温度升高，热媒温度降低，换热后的热媒经循环泵流向长输原油管道用热媒炉输进行再次加热炉，完成一次循环。热媒流入热媒炉的温度高于160摄氏度，高于烟气露点温度。

本发明在总结直接式加热炉运行经验的基础上研制而成，克服了直接式加热炉在运行过程中出现的炉管冷腐蚀、对流室积灰、保温层脱落、对流室弯头箱渗水等诸多问题，不仅提高了安全性，还提高了运行热效率，节省了运行成本。长输原油管道用热媒炉采用翅片管和单管程结构，减小了设备体积，避免了介质发生偏流等现象。长输原油管道用热媒炉还使用介质雾化燃烧器，提高了燃料的雾化效果，改善了燃烧性能，减少了烟尘的排放，提高了运行热效率。

附图说明

图1是本发明主视图简图；

图1中：a、辐射室；b、过渡段；c、对流室；1、辐射室前墙；2、辐射室前弯头箱；3、辐射室钢结构；4、辐射室筒体衬里；5、辐射炉管中间管架；6、辐射炉管；7、辐射室后墙；8、辐射室后弯头箱；9、转油线；10、过渡段钢结构；11、过渡段衬里；12、对流室左活动侧门；13、对流室保温衬里；14、对流炉管；15、对流室吹灰系统；16、对流室钢结构；17、对流室后弯头箱门；18、活动侧门吊车；19、烟囱；20、对流室前弯头箱门；21、燃烧器。

图2 是图1左视图；

图中：22、对流室右活动侧门；23、防爆门；24、看火门；25、快开人孔门；26、鼓风机。

具体实施方式

以下是本发明的一个具体实施例，现结合附图对本发明做进一步说明。

如图1和图2所示，一种长输原油管道用热媒炉，其加热介质为热媒，它包括辐射室a、对流室c以及连通辐射室a和对流室c的过渡段b；辐射室a一侧安装有燃烧器21，对流室c一侧安装有对流室吹灰系统15，对流室c上端设有烟囱19。

辐射室a用作主燃烧场所，辐射室a包括筒状的辐射室钢结构3以及固定在辐射室钢结构3两端的辐射室前墙1和辐射室后墙7，辐射室钢结构3内层设有辐射室保温衬里4；辐射室前墙1和辐射室后墙7上开有均匀分布的相对的孔，这些孔以辐射室钢结构3中心轴为中心呈圆形多层分布，通过这些孔在辐射室钢结构3内架设有水平状的辐射炉管6，辐射炉管6两端通过弯头相互连通，保证所有辐射炉管6形成单程通路；在辐射室前墙1一侧可拆卸式固定有密封住弯头的辐射室前弯头箱2，在辐射室后墙7一侧可拆卸式固定有密封住弯头的辐射室后弯头箱8；在辐射室钢结构3内固定有两列均匀分布的用于支撑辐射炉管6的辐射炉管中间管架5。

燃烧器21以原油或天然气为燃料，与辐射室a连通，燃烧器21为介质雾化燃烧器，能提高燃料的雾化效果，改善燃烧性能，减少烟尘的排放，提高运行热效率；燃烧器21一侧连接有向其送风鼓风机26。

对流室c包括箱体状的对流室钢结构16，其内层设有对流室保温衬里13；对流室钢结构16前管板和后管板上开有均匀分布的相对的孔，通过这些孔在对流室钢结构16内架设有水平状的对流炉管14，对流炉管14两端通过弯头相互连通，保证所有对流炉管14形成单程通路；对流炉管14共分为上中下三排，下两排的对流炉管14为光管，每排7根，上排对流炉管14为翅片管，每排5根，翅片管的翅片采用耐热钢；在对流室钢结构16前管板上固定有密封住弯头的对流室前弯头箱门20，在对流室钢结构16后管板上固定有密封住弯头的对流室后弯头箱门17，在对流室钢结构16左侧装配对流室左活动侧门12，在对流室钢结构16右侧装配对流室右活动侧门22；在对流室c顶部安装有在打开对流室左活动侧门12和对流室右活动侧门22时起吊装作用的活动侧门吊车18。

对流室吹灰系统15包括气动旋转吹灰器、吹灰器控制器、吹灰管，吹灰器15的吹灰管与所述对流炉管14同向安装在对流室c内；使用时，转动的吹灰管以脉冲形式喷出0.8MPa～1.4MPa的压缩空气吹扫对流室烟灰。

过渡段b包括筒状的过渡段钢结构10以及过渡段钢结构10内层的过渡段衬里11；过渡段b与辐射室a安装在同一基础上，过渡段钢结构10后墙上安装有防爆门23、看火门24和快开人孔门25。

转油线9一端连接对流炉管14的出口，另一端连接辐射炉管6入口；在使用时，辐射炉管6出口连接换热器，加热后的热媒在换热器内与原油进行热交换后，通过管路连接至对流炉管14入口。

辐射室钢结构3上部采用硅酸铝耐火纤维折叠块保温，保温厚度为160mm，底部采用轻质浇注料保温，保温厚度为180mm；辐射室前弯头箱2和辐射室后弯头箱8内采用硅酸铝纤维毯保温，保温厚度为40mm；辐射室前墙1和辐射室后墙7上部采用硅酸铝耐火纤维折叠块保温，底部采用轻质浇注料保温，保温厚度均为180mm，辐射炉管6穿孔周围和底部采用轻质浇注料保温，保温厚度均为200mm；对流室钢结构16采用轻质浇注料保温，保温厚度为100mm，对流室后弯头箱门17和对流室前弯头箱门20采用硅酸铝纤维毯保温，保温厚度为80mm；对流室左活动侧门12和对流室右活动侧门22采用硅酸铝耐火纤维折叠块保温，保温厚度为140mm；所述的硅酸铝耐火纤维折叠块用不锈钢保温骨架固定，的轻质浇注料用碳钢骨架固定。

辐射室a、过渡段b、对流室c和烟囱19通过螺栓连接组装在一起，其中辐射室a和过渡段b为卧式结构，对流室c和烟囱19为立式结构，辐射室a和过渡段b安装在相同标高基础上，对流室c安装在过渡段b上，烟囱19安装在对流室c上。辐射炉管6和对流炉管14通过转油线9连接在一起，辐射炉管6和对流炉管14均为单管程结构。

燃料在辐射室a内燃烧，产生超过700℃的高温烟气，烟囱19排烟温度在160℃左右，为了避免热量损失和高温伤人，辐射室a、过渡段b和对流室c都进行保温设置，使长输原油管道用热媒炉外壁温度低于50℃。

辐射室前、后弯头箱2、8、对流室前、后弯头箱门20、17、对流室左、右活动侧门12、22为可拆卸结构，便于热媒炉日常检查和维修，其中辐射室前、后弯头箱2、8、对流室前、后弯头箱门20、17为螺栓连接，对流室左、右活动侧门12、22为楔铁连接。活动侧门吊车18安装在对流室c顶部，通过吊脚螺栓与活动侧门吊耳连接在一起，方便拆卸活动侧门。

以下是本发明的一次实验数据，在潍坊输油处东营输油站安装一台长输原油管道用热媒炉，其设计参数如下：

额定功率：3500Kw；

设计压力：0.7MPa；

热效率：92%；

加热介质：热媒；

介质入口温度：100℃；

介质出口温度：235℃；

介质额定流量：48.5m³/h；

排烟温度：160℃。

长输原油管道用热媒炉在运行过程中，实际排烟温度为160～170℃，运行热效率检测结果为90.3%～91.8%，而作为主要炉型的直接式加热炉排烟温度为180～230℃，热效率82%～87%，热媒炉的效率提高4%以上，每年可以节省燃油53t，即可节省成本23万元。

Claims (6)

1.一种长输原油管道用热媒炉，其特征在于：包括用作主燃烧场所的辐射室（a）；在辐射室（a）右侧设有与辐射室（a）连通的燃烧器（21），在辐射室（a）左侧设有与辐射室（a）连通的过渡段（b）；所述过渡段（b）上方设有与过渡段（b）连通的对流室（c）；所述对流室（c）一侧安装有对流室吹灰系统（15），对流室（c）上端设有烟囱（19）；所述辐射室（a）内层设有辐射室保温衬里（4），辐射室（a）内架设有多根水平状的辐射炉管（6），辐射炉管（6）两端通过弯头相互连通，保证所有辐射炉管（6）形成单程通路；所述对流室（c）内层设有对流室保温衬里（13），对流室（c）内架设有多根水平状的对流炉管（14），对流炉管（14）两端通过弯头相互连通，保证所有对流炉管（14）形成单程通路；所述对流炉管（14）的出口连接有转油线（9），转油线（9）另一端连接辐射炉管（6）入口；在使用时，所述辐射炉管（6）出口连接换热器，加热后的热媒在换热器内与原油进行热交换后，通过管路连接至对流炉管（14）入口；

所述辐射室（a）包括筒状的辐射室钢结构（3）以及固定在辐射室钢结构（3）两端的辐射室前墙（1）和辐射室后墙（7）；所述辐射室前墙（1）和辐射室后墙（7）上开有均匀分布的相对的孔，通过这些孔在辐射室钢结构（3）内架设有水平状的辐射炉管（6），辐射炉管（6）以辐射室钢结构（3）中心轴为中心呈圆形多层分布；所述辐射炉管（6）两端通过弯头相互连通，保证所有辐射炉管（6）形成单程通路；在辐射室前墙（1）一侧固定有密封住所述弯头的辐射室前弯头箱（2），在辐射室后墙（7）一侧固定有密封住所述弯头的辐射室后弯头箱（8）；

所述对流室（c）包括箱体状的对流室钢结构（16）；所述对流室钢结构（16）前管板和后管板上开有均匀分布的相对的孔，通过这些孔在对流室钢结构（16）内架设有水平状的对流炉管（14），所述对流炉管（14）两端通过弯头相互连通，保证所有对流炉管（14）形成单程通路；在对流室钢结构（16）前管板上固定有密封住所述弯头的对流室前弯头箱门（20），在对流室钢结构（16）后管板上固定有密封住所述弯头的对流室后弯头箱门（17），在对流室钢结构（16）左侧装配有对流室左活动侧门（12），在对流室钢结构（16）右侧装配对流室右活动侧门（22）；

所述对流炉管（14）共分为上下两部分，下部为2排光管，每排7根；上部为翅片管，10排，每排5根；翅片管分为3组，根据热媒炉功率大小，每组翅片管数量为2至5排不等；每组翅片管和下部光管之间安装吹灰系统；翅片管的翅片采用耐热钢；

所述对流室吹灰系统（15）包括气动旋转吹灰器、吹灰器控制器、吹灰管，吹灰器的吹灰管与所述对流炉管（14）同向安装在对流室（c）内；使用时，转动的吹灰管以脉冲形式喷出0.8MPa～1.4MPa的压缩空气吹扫对流室烟灰。

2.根据权利要求1所述的长输原油管道用热媒炉，其特征在于：所述燃烧器（21）为介质雾化燃烧器，燃烧器（21）一侧连接有鼓风机（26）。

3.根据权利要求1所述的长输原油管道用热媒炉，其特征在于：在所述辐射室钢结构（3）内固定有两列均匀分布的用于支撑辐射炉管（6）的辐射炉管中间管架（5）。

4.根据权利要求1所述的长输原油管道用热媒炉，其特征在于：在所述对流室（c）顶部安装有在打开对流室左活动侧门（12）和对流室右活动侧门（22）时起吊装作用的活动侧门吊车（18）。

5.根据权利要求1所述的长输原油管道用热媒炉，其特征在于：所述过渡段（b）与辐射室（a）安装在同一基础上；过渡段（b）包括筒状的过渡段钢结构（10），过渡段钢结构（10）内层设有过渡段衬里（11）；所述过渡段钢结构（10）后墙上安装有防爆门（23）、看火门（24）和快开人孔门（25）。

6.根据权利要求1所述的长输原油管道用热媒炉，其特征在于：所述辐射室钢结构（3）上部采用硅酸铝耐火纤维折叠块保温，保温厚度为160mm，底部采用轻质浇注料保温，保温厚度为180mm；所述辐射室前弯头箱（2）和辐射室后弯头箱（8）内采用硅酸铝纤维毯保温，保温厚度为40mm；所述辐射室前墙（1）和辐射室后墙（7）上部采用硅酸铝耐火纤维折叠块保温，底部采用轻质浇注料保温，保温厚度均为180mm，辐射炉管（6）穿孔周围和底部采用轻质浇注料保温，保温厚度均为200mm；所述对流室钢结构（16）采用轻质浇注料保温，保温厚度为100mm，对流室后弯头箱门（17）和对流室前弯头箱门（20）采用硅酸铝纤维毯保温，保温厚度为80mm；对流室左活动侧门（12）和对流室右活动侧门（22）采用硅酸铝耐火纤维折叠块保温，保温厚度为140mm；所述的硅酸铝耐火纤维折叠块用不锈钢保温骨架固定，所述的轻质浇注料用碳钢骨架固定。