CN109210785A - 利用烟气的管道气加热系统 - Google Patents
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Abstract
一种利用烟气的管道气加热系统，包括换热器。换热器包括外壳以及安装在外壳内的换热器主体，换热器主体与所述外壳之间形成加热通道，换热器主体包括换热器入口端和换热器出口端，换热器入口端连接一天然气输入管用于向所述换热器主体内输入天然气，换热器出口端连接一天然气输出管用于输出换热后的天然气。管道气加热系统包括柴油燃烧机和烟气管道，烟气管道的一端为烟气入口，相反的另一端与外壳连接并与外壳内的空间连通。外壳上还设有烟气出口，加热通道所述烟气入口与所述柴油燃烧机的火焰出口连通，使得柴油燃烧机燃烧产生的烟气经所述烟气管道进入加热通道对换热器主体内的天然气进行加热，然后从烟气出口排出。
Description
技术领域
本发明涉及换热器领域，特别涉及一种利用烟气的管道气加热系统。
背景技术
在天然气的开采工艺流程中，需要利用换热器对低温天然气进行升温后才能加以利用。目前井场采用的是管式换热器，使用的热源为锅炉产出的水蒸汽。锅炉体积大，一次成本高，所需管路复杂，并且燃烧产生的热量需经过水蒸汽才能对天然气进行加热，效率低。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种高效的利用烟气的管道气加热系统。
本发明提供一种利用烟气的管道气加热系统，包括换热器。所述换热器包括外壳以及安装在所述外壳内的换热器主体，所述换热器主体与所述外壳之间形成加热通道，所述换热器主体包括换热器入口端和换热器出口端，所述换热器入口端连接一天然气输入管用于向所述换热器主体内输入天然气，所述换热器出口端连接一天然气输出管用于输出换热后的天然气。所述管道气加热系统包括柴油燃烧机和烟气管道，所述烟气管道的一端为烟气入口，相反的另一端与所述外壳连接并与外壳内的空间连通。所述外壳上还设有烟气出口，所述烟气入口与所述柴油燃烧机的火焰出口连通，使得所述柴油燃烧机燃烧产生的烟气经所述烟气管道进入所述加热通道对所述换热器主体内的天然气进行加热，然后从所述烟气出口排出。
在一实施例中，所述换热器主体包括第一端板、第二端板以及连接在所述第一端板和第二端板之间的若干换热管，所述第一端板和第二端板均为空心板，每一换热管的两端与所述第一端板和第二端板内的空间连通，所述天然气输入管连通至所述第一端板内的空间，所述天然气输出管连通至所述第二端板内的空间。
在一实施例中，所述若干换热管为直管或缠绕管。
在一实施例中，所述柴油燃烧机包括燃烧机主体以及连接至所述燃烧机主体上的出口管，所述出口管内设有用于喷射火焰的火焰管，所述火焰管与所述出口管之间形成空气流道，所述出口管末端与所述烟气管道的烟气入口正对，所述柴油燃烧机鼓动的空气一部分参与燃烧形成所述火焰，另一部分进入通过所述空气流道进入所述烟气管道对所述烟气进行冷却。
在一实施例中，所述柴油燃烧机包括燃烧机主体以及连接至所述燃烧机主体上用于向所述烟气管道内喷射火焰的火焰管，所述火焰管的外围形成空气流道，所述空气流道的一端对外界开放，另一端延伸至所述烟气管道内。
在一实施例中，所述烟气出口位置设置抽风机。
在一实施例中，到达所述换热器主体底壁的烟气温度在300至500摄氏度之间。
在一实施例中，所述利用烟气的管道气加热系统安装至一撬装外框上。
在一实施例中，所述烟气管道与所述外壳连接的部位位于壳体底部并靠近所述换热器出口端，所述烟气出口位于所述壳体顶部并靠近所述换热器入口端。
综上所述，本发明提供一种管道气加热系统，直接利用柴油燃烧机燃烧产生的高温烟气对天然气进行加热，热量由燃烧传导至换热器，进而加热天然气，较锅炉式换热器减少了水蒸气传热的过程，因此热效率高。通过对柴油燃烧机火焰出口加入空气流道，能够有效地降低烟气温度。所有加热系统的设备及元件可以集成形成一体化装备，便于运输。
附图说明
图1为管道气加热系统一实施例的立体示意图。
图2为图1的管道气加热系统的平面简化示意图。
图3为图2的管道气加热系统的柴油燃烧机的放大示意图。
图4为管道气加热系统另一实施例的平面简化示意图。
图5为图4的管道气加热系统的柴油燃烧机的放大示意图。
具体实施方式
在详细描述实施例之前，应该理解的是，本发明不限于本申请中下文或附图中所描述的详细结构或元件排布。本发明可为其它方式实现的实施例。而且，应当理解，本文所使用的措辞及术语仅仅用作描述用途，不应作限定性解释。本文所使用的“包括”、“包含”、“具有”等类似措辞意为包含其后所列出之事项、其等同物及其它附加事项。特别是，当描述“一个某元件”时，本发明并不限定该元件的数量为一个，也可以包括多个。
由于刚开采出来的天然气压力高、温度低，需要利用换热器对低温天然气进行升温后才能加以传输和利用。
如图1-3，根据本发明一实施例的管道气加热系统包括换热器10以及利用一烟气管道12与换热器10连通的柴油燃烧机14。
换热器10包括外壳16以及安装在外壳16内的换热器主体。换热器主体与外壳16之间形成加热通道。换热器主体包括换热器入口端和换热器出口端。换热器入口端连接一天然气输入管18，用于向所述换热器主体内输入天然气，换热器出口端连接一天然气输出管20，用于输出换热后的天然气。
在所示的实施例中，换热器主体包括第一端板22、第二端板24以及连接在所述第一端板22和第二端板24之间的若干换热管26。上述烟气通道即为换热管26与外壳16之间的空间。所述第一端板22和第二端板24均为空心板，每一换热管26的两端与所述第一端板22和第二端板24内的空间连通，所述天然气输入管18连通至所述第一端板22内的空间，所述天然气输出管20连通至所述第二端板24内的空间。
天然气输入时，经天然气输入管18进入第一端板22内，进入第一端板22内的天然气再分流到与第一端板22连接的若干换热管26中。换热管26中的天然气与烟气通道中的烟气换热，加热后的天然气流入第二端板24内，再经天然气输出管20流出。
本实施例中，若干换热管26设置为直管，但这仅为例示性。在其他实施例中，根据具体工况需求，换热管26也可以设置成其他类型，例如设置为缠绕管，这样能够延长加热时间，增加换热器的换热面积，例如换热面积可以达到普通管式换热器的10倍以上，从而大幅提高换热效率，而且缠绕管的结构可以承受较高的压力。
烟气管道12的一端为烟气入口28，相反的另一端30与所述外壳16连接并与外壳16内的空间连通。所述外壳16上还设有烟气出口32。烟气入口28用于从柴油燃烧机14接收烟气，使得柴油燃烧机燃烧产生的烟气经所述烟气管道12进入所述加热通道对所述换热器主体内的天然气进行加热，然后从烟气出口32排出。
在所示的实施例中，烟气管道12与所述外壳16连接的部位位于壳体16底部并靠近所述换热器出口端。烟气出口32位于壳体顶部并靠近所述换热器入口端。如此，在换热器内形成逆流式换热，增加换热效率。
柴油燃烧机14包括燃烧机主体34以及连接至所述燃烧机主体34上的出口管36。在所示的实施例中，出口管36内设有用于喷射火焰的火焰管38，所述火焰管38与出口管36之间形成空气流道40，出口管36的末端与烟气管道12的烟气入口28正对或者甚至密封连接，所述柴油燃烧机鼓动的空气一部分参与燃烧形成所述火焰，另一部分进入通过所述空气流道进入所述烟气管道对所述烟气进行冷却。在一实施例中，通过所述空气的冷却作用，到达所述换热器主体底壁的烟气温度在300至500摄氏度之间。
整个管道气加热系统，包括换热器10、燃烧器14以及各管道等可以集成为一个集装箱大小，安装在一个撬装外框上，以便于整个装备的运输。
如图4-5，为管道气加热系统的另一实施例。与第一实施例不同的是，柴油燃烧机14的火焰管38的外围形成空气流道42，所述空气流道42的一端对外界开放，另一端延伸至所述烟气管道12内。并且，在外壳16的烟气出口32位置设置有抽风机44，通过抽风机44的抽吸作用和火焰的引射作用，从外界引入空气对火焰或者说烟气进行降温，以达到对换热管26加热的合适温度。抽风机44的设置可以加强高温烟气入口处烟气与空气的混合，调节加热用烟气的流量与温度。
同样，本实施例也可以将管道气加热系统集成为一个集装箱大小，安装在一个撬装外框上，以便于整个装备的运输。
综上所述，本发明提供一种管道气加热系统，直接利用柴油燃烧机燃烧产生的高温烟气对天然气进行加热，热量由燃烧传导至换热器，进而加热天然气，较锅炉式换热器减少了水蒸气传热的过程，因此热效率高。通过对柴油燃烧机火焰出口加入空气流道，能够有效地降低烟气温度。所有加热系统的设备及元件可以集成形成一体化装备，便于运输。
本文所描述的概念在不偏离其精神和特性的情况下可以实施成其它形式。所公开的具体实施例应被视为例示性而不是限制性的。因此，本发明的范围是由所附的权利要求，而不是根据之前的这些描述进行确定。在权利要求的字面意义及等同范围内的任何改变都应属于这些权利要求的范围。
Claims (9)
1.一种利用烟气的管道气加热系统，包括换热器，所述换热器包括外壳以及安装在所述外壳内的换热器主体，所述换热器主体与所述外壳之间形成加热通道，所述换热器主体包括换热器入口端和换热器出口端，所述换热器入口端连接一天然气输入管，用于向所述换热器主体内输入天然气，所述换热器出口端连接一天然气输出管，用于输出换热后的天然气，其特征在于，所述管道气加热系统包括柴油燃烧机和烟气管道，所述烟气管道的一端为烟气入口，相反的另一端与所述外壳连接并与外壳内的空间连通，所述外壳上还设有烟气出口，所述烟气入口与所述柴油燃烧机的火焰出口连通，使得所述柴油燃烧机燃烧产生的烟气经所述烟气管道进入所述加热通道对所述换热器主体内的天然气进行加热，然后从所述烟气出口排出。
2.如权利要求1所述的利用烟气的管道气加热系统，其特征在于，所述换热器主体包括第一端板、第二端板以及连接在所述第一端板和第二端板之间的若干换热管，所述第一端板和第二端板均为空心板，每一换热管的两端与所述第一端板和第二端板内的空间连通，所述天然气输入管连通至所述第一端板内的空间，所述天然气输出管连通至所述第二端板内的空间。
3.如权利要求2所述的利用烟气的管道气加热系统，其特征在于，所述若干换热管为直管或缠绕管。
4.如权利要求1所述的利用烟气的管道气加热系统，其特征在于，所述柴油燃烧机包括燃烧机主体以及连接至所述燃烧机主体上的出口管，所述出口管内设有用于喷射火焰的火焰管，所述火焰管与所述出口管之间形成空气流道，所述出口管末端与所述烟气管道的烟气入口正对，所述柴油燃烧机鼓动的空气一部分参与燃烧形成所述火焰，另一部分进入通过所述空气流道进入所述烟气管道对所述烟气进行冷却。
5.如权利要求1所述的利用烟气的管道气加热系统，其特征在于，所述柴油燃烧机包括燃烧机主体以及连接至所述燃烧机主体上用于向所述烟气管道内喷射火焰的火焰管，所述火焰管的外围形成空气流道，所述空气流道的一端对外界开放，另一端延伸至所述烟气管道内。
6.如权利要求5所述的利用烟气的管道气加热系统，其特征在于，所述烟气出口位置设置抽风机。
7.如权利要求4-6任意一项所述的利用烟气的管道气加热系统，其特征在于，到达所述换热器主体底壁的烟气温度在300至500摄氏度之间。
8.如权利要求1所述的利用烟气的管道气加热系统，其特征在于，所述利用烟气的管道气加热系统安装至一撬装外框上。
9.如权利要求1所述的利用烟气的管道气加热系统，其特征在于，所述烟气管道与所述外壳连接的部位位于壳体底部并靠近所述换热器出口端，所述烟气出口位于所述壳体顶部并靠近所述换热器入口端。
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