CN109425094A - 一种烟气余热回收水套炉 - Google Patents

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曾力
陈曦
何欢
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骆仕洪
易枫
何琳婧
冯宴
邓辉
孙玉彬
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Abstract

本发明公开了一种烟气余热回收水套炉,包括依次连接的烟火管、烟箱和炉体;炉体上连接有天然气进口管道和一级加热后天然气出口管道,一级加热后天然气出口管道上设置有节流阀,烟箱上连接有旁通烟火管道,旁通烟火管道上连接有换热器;一级加热后天然气出口管道通过节流后天然气管道连接换热器后再接入炉体;炉体上设置有二级加热后天然气出口管道。本发明通过在烟箱上增加了一个旁通烟火管道,旁通烟火管道上连接有换热器。通过旁通烟火管道将烟气的余热输送过来,升高节流后天然气管道温度,避免节流后天然气管道温度过低生成水合物引起天然气管道冰堵。在辅热天然气管道至一定温度的要求下,可进一步减少水套炉使用的燃烧原料,降低生产成本。烟气余热就排放产生的环境污染。

Description

一种烟气余热回收水套炉
技术领域
本发明属于油气田开采技术领域,具体涉及一种烟气余热回收水套炉。
背景技术
天然气采、集输站场井口压力过高,一般需要经过几级节流后才能外输,节流过程会产生明显的压力和温度下降,为防止节流后天然气管道温度低,造成管道冰堵,需使用水套炉加热,目前,天然气采、集输站场普遍使用的是间接式水套炉对天然气管道进行加热,其加热原理是利用燃气燃烧器喷射的高温火焰直接加热烟火管,高温烟气经烟气出口管进入烟箱,然后经烟火管道排放至大气。在加热过程中,烟火管和烟气出口管附近的水受热后因密度减小而上升,与气盘管接触传热后温度下降,又因密度增加而下沉,又被加热后又上升,如此不断循环,以加热气盘管内的天然气,达到提高天然气气流温度的目的。水套炉在广泛应用过程中,主要存在操作简单,运行安全可靠,自动化程度高等优点。
但是,目前的水套炉存在以下问题:只能对部分节流后的管道进行加热,而水套炉节流点和弯头处热量损耗较大的点反而没有加热到,加热效率偏低造成能量浪费、烟气热量就地排放污染环境、只能对部分天然气管道进行加热、燃烧不充分等较大安全隐患问题。
国家知识产权局于2017年06月09日公开了公告号为CN206235006U,名称为一种节能水套炉的发明专利,公开了一种节能水套炉,包括壳体、燃烧器、加热盘管,燃烧器上方设置烟气出口管,烟气出口管的一端位于壳体外且连通热交换器,热交换器连通烟囱,热交换器内设置带翅片的加热盘管,加热盘管的两端分别连通空气进口和空气出口,空气出口通过风机连通燃烧器。
经上述节能水套炉加热天然气管道后,天然气管道仍然存在冰堵可能;并且烟气余热也没有充分利用,就地排放污染环境仍然存在。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的问题,本发明提出了一种烟气余热回收水套炉,实现了既能烟气余热回收,又能实现辅助加热,升高节流后天然气管道温度,避免节流后天然气管道温度过低生成水合物引起天然气管道冰堵的目的。在辅热天然气管道至一定温度的要求下,可进一步减少水套炉使用的燃烧原料,降低生产成本,节能率达到20%以上。
本发明采用了以下技术方案:
一种烟气余热回收水套炉,包括依次连接的烟火管、烟箱和炉体;炉体上连接有天然气进口管道和一级加热后天然气出口管道,其特征在于:所述一级加热后天然气出口管道上设置有节流阀,所述烟箱上连接有旁通烟火管道,所述旁通烟火管道上连接有换热器;所述一级加热后天然气出口管道通过节流后天然气管道连接换热器后再接入炉体;所述炉体上设置有二级加热后天然气出口管道。
进一步地,本发明的节流阀设置在一级加热后天然气出口管道和节流后天然气管道之间。
进一步地,本发明的炉体底部设置有排污口。
进一步地,本发明的炉体顶部连接有膨胀水箱。
进一步地,本发明的换热器为浮头式换热器、固定管板式换热器、U形管板换热器或者板式换热器。
进一步地,本发明的炉体底部设置有将炉体与地面悬空的支座。
进一步地,本发明的旁通烟火管道从烟箱和炉体的连接处引出,且旁通烟火管道的直径为20-30cm。
本发明带来的有益效果有:
1、本发明通过在烟箱上增加了一个旁通烟火管道,旁通烟火管道上连接有换热器。通过旁通烟火管道将烟气的余热输送过来,升高节流后天然气管道温度。被辅助加热的节流后天然气管道进入炉体第二次加热后再从二级加热后天然气出口管道排出。本发明利用排放烟气中余热给节流后天然气管道进行辅助加热,避免节流后天然气管道温度过低生成水合物引起天然气管道冰堵。
2、本发明防止生成水合物:节流后天然气管道内如果生成水合物,天然气管道冰堵,必然引起上游管道安全阀起跳,天然气会被泄掉放空燃烧,造成巨大的浪费。
3、本发明没有引入新的热源,而是利用了排放烟气的余热,没有增加环境污染,制造和使用本发明的成本低,在辅热天然气管道至一定温度的要求下,可进一步减少水套炉使用的燃烧原料,降低生产成本,节能率达到20%以上。
4、本发明的炉体底部设置有排污口,可以将加热过程中的水等杂质排出,提高整个炉体的内部环境洁净程度,同时让热量更加集中的加热需要加热的部分。
5、本发明设置有将炉体悬空的支座,降低了炉体与底面直接接触的散热面积,有效提高了热利用率。
6、本发明通过在炉体顶部设置膨胀水箱,便于对炉体内部的情况进行观察,提高操作的可视性。
7、本发明的旁通烟火管道从最近的距离引出,且旁通烟火管道的直径小,减少热量的散失,为后续的辅助加热提供更多的热量。
附图说明
图1为本发明的的示意图。
图2为图1的Ⅱ部分的示意图。
附图说明: 1为天然气进口管道,2为节流阀,3为一级加热后天然气出口管道,4为节流后天然气管道,5为换热器,6为二级加热后天然气出口管道,7为支座,8为排污口,9为旁通烟火管道,10为烟箱,11为烟火管,12为膨胀水箱,13为炉体。
具体实施方式
实施例1
本实施例为最佳实施方式。
如图1和图2所示:一种烟气余热回收水套炉,包括依次连接的烟火管11、烟箱10和炉体13;炉体13上连接有天然气进口管道1和一级加热后天然气出口管道3,一级加热后天然气出口管道3上设置有节流阀2,所述烟箱10上连接有旁通烟火管道9,所述旁通烟火管道9上连接有换热器5;所述一级加热后天然气出口管道3通过节流后天然气管道4连接换热器5后再接入炉体13;所述炉体13上设置有二级加热后天然气出口管道6。
进一步地,本发明的节流阀2设置在一级加热后天然气出口管道3和节流后天然气管道4之间。
进一步地,本发明的炉体13底部设置有排污口8。
进一步地,本发明的炉体13顶部连接有膨胀水箱12。膨胀水箱12的顶部设置有观察窗。
进一步地,本发明的换热器5为浮头式换热器、固定管板式换热器、U形管板换热器或者板式换热器。
进一步地,本发明的炉体13底部设置有将炉体13与地面悬空的支座7。
进一步地,本发明所述支座7的高度为2-4m。
本发明的使用流程如下:天然气采、集输站井口天然气经多次节流后,压力和温度下降,进入水套炉加热。天然气进口管道1的天然气温度为20-26℃,进入炉体13第一次加热至45-50℃,通过一级加热后天然气出口管道3输出,一级加热天然气出口管道上设置有节流阀2,经节流阀2节流后温度降为20-25℃左右。同时,从烟箱10引一个旁通烟火管道9,旁通烟火管道9中130-170℃左右烟气与节流后天然气管道4中的天然气的热量,通过板式换热器,进行烟气余热回收利用。被辅助加热的节流后天然气管道4进入炉体13进行第二次加热,对节流后天然气管道4加热至40-45℃,在通过二级加热后天然气出口管道6进入生产管线。
本发明具有受充分换热,热效率高,对环境无污染,成本极低等优点。
实施例2
本实施例为基本实施方式。
一种烟气余热回收水套炉,包括依次连接的烟火管11、烟箱10和炉体13;炉体13上连接有天然气进口管道1和一级加热后天然气出口管道3,一级加热后天然气出口管道3上设置有节流阀2,所述烟箱10上连接有旁通烟火管道9,所述旁通烟火管道9上连接有换热器5;所述一级加热后天然气出口管道3通过节流后天然气管道4连接换热器5后再接入炉体13;所述炉体13上设置有二级加热后天然气出口管道6。
实施例3
本实施例为一较佳实施方式。
一种烟气余热回收水套炉,包括依次连接的烟火管11、烟箱10和炉体13;炉体13上连接有天然气进口管道1和一级加热后天然气出口管道3,一级加热后天然气出口管道3上设置有节流阀2,所述烟箱10上连接有旁通烟火管道9,所述旁通烟火管道9上连接有换热器5;所述一级加热后天然气出口管道3通过节流后天然气管道4连接换热器5后再接入炉体13;所述炉体13上设置有二级加热后天然气出口管道6。
进一步地,本发明的节流阀2设置在一级加热后天然气出口管道3和节流后天然气管道4之间。
实施例4
本实施例为一较佳实施方式。
一种烟气余热回收水套炉,包括依次连接的烟火管11、烟箱10和炉体13;炉体13上连接有天然气进口管道1和一级加热后天然气出口管道3,一级加热后天然气出口管道3上设置有节流阀2,所述烟箱10上连接有旁通烟火管道9,所述旁通烟火管道9上连接有换热器5;所述一级加热后天然气出口管道3通过节流后天然气管道4连接换热器5后再接入炉体13;所述炉体13上设置有二级加热后天然气出口管道6。
进一步地,本发明的炉体13底部设置有排污口8。
进一步地,本发明的旁通烟火管道9从烟箱10和炉体13的连接处引出,且旁通烟火管道9的直径为20-30cm。
实施例5
本实施例为一较佳实施方式。
一种烟气余热回收水套炉,包括依次连接的烟火管11、烟箱10和炉体13;炉体13上连接有天然气进口管道1和一级加热后天然气出口管道3,一级加热后天然气出口管道3上设置有节流阀2,所述烟箱10上连接有旁通烟火管道9,所述旁通烟火管道9上连接有换热器5;所述一级加热后天然气出口管道3通过节流后天然气管道4连接换热器5后再接入炉体13;所述炉体13上设置有二级加热后天然气出口管道6。
进一步地,本发明的节流阀2设置在一级加热后天然气出口管道3和节流后天然气管道4之间。
进一步地,本发明的炉体13顶部连接有膨胀水箱12。
实施例6
本实施例为一较佳实施方式。
一种烟气余热回收水套炉,包括依次连接的烟火管11、烟箱10和炉体13;炉体13上连接有天然气进口管道1和一级加热后天然气出口管道3,一级加热后天然气出口管道3上设置有节流阀2,所述烟箱10上连接有旁通烟火管道9,所述旁通烟火管道9上连接有换热器5;所述一级加热后天然气出口管道3通过节流后天然气管道4连接换热器5后再接入炉体13;所述炉体13上设置有二级加热后天然气出口管道6。
进一步地,本发明的节流阀2设置在一级加热后天然气出口管道3和节流后天然气管道4之间。
进一步地,本发明的换热器5为浮头式换热器、固定管板式换热器、U形管板换热器或者板式换热器。
实施例7
本实施例为一较佳实施方式。
一种烟气余热回收水套炉,包括依次连接的烟火管11、烟箱10和炉体13;炉体13上连接有天然气进口管道1和一级加热后天然气出口管道3,一级加热后天然气出口管道3上设置有节流阀2,所述烟箱10上连接有旁通烟火管道9,所述旁通烟火管道9上连接有换热器5;所述一级加热后天然气出口管道3通过节流后天然气管道4连接换热器5后再接入炉体13;所述炉体13上设置有二级加热后天然气出口管道6。
进一步地,本发明的节流阀2设置在一级加热后天然气出口管道3和节流后天然气管道4之间。
进一步地,本发明的炉体13底部设置有将炉体13与地面悬空的支座7。

Claims (8)

1.一种烟气余热回收水套炉,包括依次连接的烟火管(11)、烟箱(10)和炉体(13);炉体(13)上连接有天然气进口管道(1)和一级加热后天然气出口管道(3),其特征在于:所述一级加热后天然气出口管道(3)上设置有节流阀(2),所述烟箱(10)上连接有旁通烟火管道(9),所述旁通烟火管道(9)上连接有换热器(5);所述一级加热后天然气出口管道(3)通过节流后天然气管道(4)连接换热器(5)后再接入炉体(13);所述炉体(13)上设置有二级加热后天然气出口管道(6)。
2.根据权利要求1所述的烟气余热回收水套炉,其特征在于:节流阀(2)设置在一级加热后天然气出口管道(3)和节流后天然气管道(4)之间。
3.根据权利要求1或2所述的烟气余热回收水套炉,其特征在于:炉体(13)底部设置有排污口(8)。
4.根据权利要求1或2所述的烟气余热回收水套炉,其特征在于:炉体(13)顶部连接有膨胀水箱(12)。
5.根据权利要求1或2所述的烟气余热回收水套炉,其特征在于:所述换热器(5)为浮头式换热器、固定管板式换热器、U形管板换热器或者板式换热器。
6.根据权利要求1所述的烟气余热回收水套炉,其特征在于:所述炉体(13)底部设置有将炉体(13)与地面悬空的支座(7)。
7.根据权利要求6所述的烟气余热回收水套炉,其特征在于:所述支座(7)的高度为2-4m。
8.根据权利要求1所述的烟气余热回收水套炉,其特征在于:所述旁通烟火管道(9)从烟箱(10)和炉体(13)的连接处引出,且旁通烟火管道(9)的直径为20-30cm。
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CN111912103A (zh) * 2020-07-10 2020-11-10 四川凌耘建科技有限公司 一种矩形水套加热炉

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