CN111442532A - 一种油田冬季压裂用汽水两用加热炉 - Google Patents

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古仁龙
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孙安锋
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姚海旭
徐仁锋
张玲山
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朱庆国
孟志刚
武永刚
张立
韩国瑞
杨以辉
耿瑞琪
燕云涛
张东浩
周海棠
王沙沙
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Abstract

本发明公开了一种油田冬季压裂用汽水两用加热炉，包括炉体；所述炉体的前端设有燃烧器，炉体的下端设有底座；所述炉体包括壳体、前烟箱、热水盘管、蒸汽盘管和后烟箱；所述前烟箱位于壳体前端与燃烧器相靠近；所述后烟箱位于壳体后端；所述蒸汽盘管位于壳体后端处；所述热水盘管位于前烟箱和后烟箱之间。与现有技术相比本发明的有益效果是：本发明结构紧凑、安全可靠、实用性强，能大大节省油田对冬季压裂锅炉的采购成本。

Description

一种油田冬季压裂用汽水两用加热炉
技术领域
本发明涉及油田锅炉设备领域，具体涉及一种油田冬季压裂用汽水两用加热炉。
背景技术
加热炉是冬季压裂作业所需加热设备中最核心的部件，主要用于加热压裂液配制溶剂所需的清水与液体添加剂。清水加热需要热水锅炉，液体添加剂加热需要蒸汽锅炉。
热水锅炉与蒸汽锅炉油田均有购置用途分别为洗井清蜡与蒸汽清洗，但因设计用途不同而无法直接用于压裂液溶剂的加热。如果采用传统加热炉来达到压裂液溶剂的加热目的，需同时购置新的热水锅炉与蒸汽锅炉，这样需要花费两种锅炉的费用。同时，这两种锅炉因结构上互相独立，布置空间大，可能会出现狭小的压裂作业井场布置不开的问题。
发明内容
为解决现有油田加热锅炉的现状，本发明提供一种专门针对油田冬季压裂用汽水两用加热炉，把传统热水锅炉与蒸汽锅炉的功能整合到一起，一个锅炉同时具备加热清水与生产蒸汽功能，这样不仅节省了锅炉采购成本，还减小了油田场地布置面积。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种油田冬季压裂用汽水两用加热炉，包括炉体；所述炉体的前端设有燃烧器，炉体的下端设有底座；所述炉体包括壳体、前烟箱、热水盘管、蒸汽盘管和后烟箱；所述前烟箱位于壳体前端与燃烧器相靠近；所述后烟箱位于壳体后端；所述蒸汽盘管位于壳体后端处；所述热水盘管位于前烟箱和后烟箱之间。
作为优化，所述热水盘管管位于炉体内部，占据炉体96%的换热空间，蒸汽盘管位于炉体后端，占据炉体4%的换热空间。
作为优化，所述热水盘管包括外盘管和内盘管；所述外盘管和内盘管均呈环形螺旋结构状排列，且两者相连通同时内盘管位于外盘管的内部；所述热水盘管的两端分别设有进水集管和出水集管。
作为优化，所述外盘管与后烟箱固定；内盘管与前烟箱固定，外盘管和内盘管之间设有连接支撑；所述外盘管与内盘管均由3根Φ76无缝钢管螺旋制成，且两者同心布置。
作为优化，所述进水集管和出水集管外端都焊有法兰与外界连。
作为优化，所述蒸汽盘管由进水管、蒸汽导热管、汽水分离器和蒸汽出管依次连接组成；所述蒸汽导热管由一根Φ50无缝钢管由内到外螺旋盘制而成。
作为优化，还包括控制系统；所述进水集管前端与进水管前端均设有流量传感器；所述出水集管后端设有温度传感器；所述出水集管与蒸汽出管后端还均设有压力传感器；所述控制系统分别与流量传感器、温度传感器和压力传感器相连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：本发明为3回程加热炉。离心泵泵入清水进入进水集管与进水管，燃烧器在炉体的燃烧腔内喷油燃烧，释放大量热辐射与高温烟气，热辐射直接辐射内盘管，加热内部清水。高温烟气从炉体前烟箱走向后端后烟箱，期间对蒸汽盘管进行换热产生蒸汽，完成第一回程。烟气上升进入内盘管与外盘管之间空间，从后烟箱走向前烟箱，对内盘管与外盘管完成换热，形成第二回程。烟气继续向升进入外盘管与壳体之间空间，从前烟箱走向后烟箱通过排烟通把烟气排出，对外盘管完成换热，形成第三回程。三回程结构能最大限度的延长烟气在炉体内的停留时间，并最大限度的增加了换热面积，大大提高了热效率。同时本发明结构紧凑、安全可靠、实用性极强，能大大节省油田对锅炉的采购成本。
附图说明
图1为本发明外观结构图。
图2为本发明炉体结构图。
图3为本发明热水盘管结构图。
图4 本发明蒸汽盘管结构图。
图5 本发明在压裂现场工作原理图。
其中，燃烧器1、炉体2、底座3、壳体21、前烟箱22、热水盘管23、蒸汽盘管24、后烟箱25、进水集管231、外盘管232、内盘管233、出水集管234、进水管241、蒸汽导热管242、汽水分离器243、蒸汽出管244。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
一种油田冬季压裂用汽水两用加热炉包括依次连接的燃烧器1、炉体2、底座3等部分组成,3部分依次连接。
所述燃烧器1为锅炉提供热能，通过自身的油泵可以喷射燃油在炉体燃烧腔内燃烧。炉体2提供热交换场所，底座3支撑整个锅炉。
所述炉体由壳体21、前烟箱22、热水盘管23、蒸汽盘管24和后烟箱25组成。壳体21起保温作用。前烟箱22与壳体21、热水盘管23的内盘管233连接，起支撑炉体2与固定热水盘管23的作用。后烟箱25与壳体21、热水盘管23的外盘管232连接、蒸汽盘管24连接，起支撑炉体2与固定热水盘管23，蒸汽盘管24的作用。
所述热水盘管23由进水集管231、外盘管232、内盘管233、出水集管234组成。外盘管232与内盘管233之间焊有连接支撑，起连接加固两者的作用；热水盘管23位于炉体2内部，占据炉体96%的换热空间，用于加热外盘管232、内盘管233内热水。进一步地，外盘管232与内盘管233各由3根Φ76无缝钢管螺旋制成，外盘管232外径大于内盘管233外径，两者同心布置。外盘管232与内盘管233进出水口分别集成在进水集管231与出水集管234。进水集管231与出水集管234一端都焊有法兰与外界连接；
所述蒸汽盘管24由进水管241、蒸汽导热管242、汽水分离器243、蒸汽出管244组成，四部分依次连接。蒸汽盘管24位于炉体2后端，占据炉体4%的换热空间，用于蒸汽导热管242内热水产生蒸汽。进水管241一端焊有连接法兰与外界相连，使其清水进入。蒸汽导热管242由一根Φ50无缝钢管由内到外螺旋状盘制而成；汽水分离器243的作用是汽水分离以得到干净蒸汽。蒸汽出管244焊有法兰，与外界相连。
原理：本发明为3回程加热炉。离心泵泵入清水进入进水集管231与进水管241，燃烧器1在炉体2的燃烧腔内喷油燃烧，释放大量热辐射与高温烟气，热辐射直接辐射内盘管233，加热内部清水。高温烟气从炉体2前烟箱22走向后端后烟箱25，期间对蒸汽盘管24进行换热产生蒸汽，完成第一回程。烟气上升进入内盘管233与外盘管232之间空间，从后烟箱25走向前烟箱22，对内盘管233与外盘管232完成换热，形成第二回程。烟气继续向升进入外盘管232与壳体21之间空间，从前烟箱22走向后烟箱25通过排烟通把烟气排出，对外盘管232完成换热，形成第三回程。三回程结构能最大限度的延长烟气在炉体2内的停留时间，并最大限度的增加了换热面积，大大提高了热效率。
本发明还包含燃烧器的控制系统，装有流量传感器、温度传感器、压力传感器分别用于水流量、温度、压力检测系统。流量传感器有两个分别安装在进水集管231前端与进水管241前端，检测进入盘管水流流量，当流量低于规定值后燃烧器报警停机。温度传感器有一个，安装于出水集管234后端，用于反馈信号并提供给控制系统，以控制燃烧器选择合适档位释放热量，同时当检测到超过规定温度后燃烧器停机，当检测到低于规定温度某一数值后燃烧器会重新启动，以使排出温度始终在规定范围之内。压力传感器有两个，分别安装在出水集管234与蒸汽出管244后端，用于检测各自排出压力，当压力超过规定值，燃烧器停机报警。
本发明结构紧凑、安全可靠、实用性极强，能大大节省油田对锅炉的采购成本。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (7)

1.一种油田冬季压裂用汽水两用加热炉，其特征在于：包括炉体（2）；所述炉体（2）的前端设有燃烧器（1），炉体（2）的下端设有底座（3）；所述炉体（2）包括壳体（21）、前烟箱（22）、热水盘管（23）、蒸汽盘管（24）和后烟箱（25）；所述前烟箱（22）位于壳体（21）前端与燃烧器（1）相靠近；所述后烟箱（25）位于壳体（21）后端；所述蒸汽盘管（24）位于壳体（21）后端处；所述热水盘管（23）位于前烟箱（22）和后烟箱（25）之间。
2.根据权利要求1所述的一种油田冬季压裂用汽水两用加热炉，其特征在于：所述热水盘管（23）管位于炉体（2）内部，占据炉体（2）96%的换热空间，蒸汽盘管（24）位于炉体（2）后端，占据炉体（2）4%的换热空间。
3.根据权利要求1所述的一种油田冬季压裂用汽水两用加热炉，其特征在于：所述热水盘管（23）包括外盘管（232）和内盘管（233）；所述外盘管（232）和内盘管（233）均呈环形螺旋结构状排列，且两者相连通同时内盘管（233）位于外盘管（232）的内部；所述热水盘管（23）的两端分别设有进水集管（231）和出水集管（234）。
4.根据权利要求3所述的一种油田冬季压裂用汽水两用加热炉，其特征在于：所述外盘管（232）与后烟箱（25）固定；内盘管（233）与前烟箱（22）固定，外盘管（232）和内盘管（233）之间设有连接支撑；所述外盘管（232）与内盘管（233）均由3根Φ76无缝钢管螺旋制成，且两者同心布置。
5.根据权利要求3所述的一种油田冬季压裂用汽水两用加热炉，其特征在于：所述进水集管（231）和出水集管（234）外端都焊有法兰与外界连。
6.根据权利要求1所述的一种油田冬季压裂用汽水两用加热炉，其特征在于：所述蒸汽盘管（24）由进水管（241）、蒸汽导热管（242）、汽水分离器（243）和蒸汽出管（244）依次连接组成；所述蒸汽导热管（242）由一根Φ50无缝钢管由内到外螺旋盘制而成。
7.根据权利要求1所述的一种油田冬季压裂用汽水两用加热炉，其特征在于：还包括控制系统；所述进水集管（231）前端与进水管（241）前端均设有流量传感器；所述出水集管（234）后端设有温度传感器；所述出水集管（234）与蒸汽出管（244）后端还均设有压力传感器；所述控制系统分别与流量传感器、温度传感器和压力传感器相连接。
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