CN112627772A - 一种油田井口气电两用热管加热器及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种油田井口气电两用热管加热器及方法,热管加热器包括以燃气加热为主要加热方式的燃气加热系统、以电加热为辅助加热方式的电加热系统以及换热系统,燃气加热系统和电加热系统二者相互兼容,燃气加热系统内含全湿背烟气二回程结构的加热体组件,电加热系统内含电加热管,换热系统内含内含换热组件,加热体组件和电加热管共用加热筒,加热筒的上方共同连接有换热组件所在的换热筒以形成具有循环换热功能的热管加热器。本产品能有效提升该热管加热器的可靠性和使用的寿命,燃气加热系统和电加热系统这两大系统,燃气加热系统和电加热系统既能够单独加热又能够兼容加热,本产品热能利用率高、尺寸设计轻巧且符合相关环保排放标准。
Description
技术领域
本发明涉及石油采油装置领域,尤其涉及一种油田井口气电两用热管加热器及方法。
背景技术
目前,油田公司为了满足距离集中处理站较远的采油井的集输要求,都在井口处设置了加热炉/器,用来加热原油,以降低原油粘度,克服距离较长、流动阻力过大,从而满足集输要求。这些加热炉有很多种类,较早期的有水套炉,近期的有相变或真空加热炉,但这些加热炉体积较大,结构不够紧凑,传热效率低、产生有害气体排放不达标,不符合环保发展的理念,而且都解决的是单一问题,适用性、通用性和应用范围不广。
例如,对燃气加热炉的燃料气,一般是取自原油中伴生气,不同的油井伴生气的产量差别较大,有的油井产气量很小或当冬季时伴生气产量较小,不足以满足加热炉的需求,这种情况就需要补充另外一种能源加热原油了;又例如,当油井为天然气井时,因天然气高压需要节流,这些含水的天然气节流后温度急剧降低,有结冰堵塞管道危险,天然气就需要提前增温,因被加热介质天然气与原油物性参数差别很大,原来的原油加热炉就不适合加热天然气了。
总结现有加热炉的主要缺陷有:
1.不能使用伴生气和电两种以上能源进行互补利用,当伴生气源不足时,加热炉便处于停运状态。
2.传统的加热炉热能利用率低,热利用率普遍在60-70%,造成能源流失。
3.大多加热炉尺寸设计较大,内部结构没有采用强化传热元件,笨重、不紧凑、运行费用高。
4.加热器产生的废气,如颗粒物、二氧化硫、氮氧化物等排放不达标,被限制使用。
发明内容
为了解决上述技术所存在的不足之处,本发明提供了一种油田井口气电两用热管加热器及方法。
为了解决以上技术问题,本发明采用的技术方案是:一种油田井口气电两用热管加热器,热管加热器包括以燃气加热为主要加热方式的燃气加热系统、以电加热为辅助加热方式的电加热系统以及换热系统,燃气加热系统和电加热系统二者相互兼容,燃气加热系统内含全湿背烟气二回程结构的加热体组件,电加热系统内含电加热管,换热系统内含换热组件,加热体组件和电加热管共用加热筒,加热筒的上方共同连接有换热组件所在的换热筒以形成具有循环换热功能的热管加热器。
进一步地,加热体组件包括燃烧器、火筒、回燃室封头、螺纹烟管以及排烟箱,火筒、回燃室封头和螺纹烟管共同设置在密封的加热筒内,燃烧器一体设置在热管加热器的外壳的侧壁上,燃烧器的出口端穿过外壳的侧壁并向内通过导通管道与位于同一水平线上的火筒相连通,火筒上靠近管道的一端的筒壁呈喇叭状,火筒的筒体上靠近导通管道的一端的筒壁直径逐渐增大并与火筒上的直径相同且横向摆放的筒体相连接,火筒远离导通管道的一端连接有兼作燃烧通道和导热通道为一体的回燃室封头,回燃室封头呈罩体结构,罩体内部形成回燃室,罩体结构的组成细分为平面板体和弧面板体,回燃室封头通过位于平面板体的下部开设有相匹配于火筒的筒体的开口进而与火筒相连通,火筒和回燃室封头所连通的腔体内共同构成燃烧室,弧面板体向加热筒外设置有重力防爆门,回燃室封头通过位于平面板体的上部开设有相匹配于螺纹烟管的开口进而与螺纹烟管相连通,螺纹烟管有若干个,若干个螺纹烟管均沿水平方向设在火筒的上方位置处,螺纹烟管相互之间具有间隙,螺纹烟管的间隙处匹配设有起支撑和增大换热面积作用的回燃室管板,若干个螺纹烟管的一端均穿出加热筒与排烟箱相连通,排烟箱上连接有排烟筒,排烟筒在垂直方向上设置且排烟筒的上端从外壳的顶壁贯穿出。
进一步地,电加热系统内包括位于加热筒内的电加热管,电加热管有若干个,若干个电加热管沿水平方向且包围设在火筒的下方及两侧下方位置处,若干个电加热管的一端均从加热筒的筒壁穿出并向外通过导线连接位于热管加热器内的接线室。
进一步地,换热组件包括原油进通道、原油出通道、排气口、天然气进通道以及天然气出通道,原油进通道、原油出通道、天然气进通道和天然气出通道均设置在换热筒的内部,换热筒的内部的底部放置有超导液,换热筒位于加热筒的正上方且换热筒和加热筒之间通过汽水连通道相连通,汽水连通道至少有两个且汽水连通道在垂直方向上设置。
进一步地,原油进通道和原油出通道在换热筒的内部相互连通为一号蛇形管,原油进通道和原油出通道的端口均设在换热筒的外部,天然气进通道和天然气出通道相互连通为二号蛇形管,天然气进通道和天然气出通道的端口均设在换热筒的外部。
进一步地,一号蛇形管和二号蛇形管在换热筒呈前后位置排列且一号蛇形管和二号蛇形管之间相互平行设置。
进一步地,一号蛇形管和二号蛇形管的迂回部相互交错设置,一号蛇形管和二号蛇形管的整体的横切面为六边形的排列结构。
进一步地,换热筒的筒体上设置有排气口和爆破片安全装置。
进一步地,汽水连通道上设置有缺液报警保护装置。
一种油田井口气电两用热管加热器的方法,工作方法为:
油田井口气电两用热管加热器在工作时,以燃气加热为主要加热方式的燃气加热系统和以电加热为辅助加热方式的电加热系统可单独工作且二者相互兼容,被加热介质选择原油或天然气;
采用燃气加热系统为主要加热方式时,以天然气作为燃料,燃气加热系统内含全湿背烟气二回程结构的加热体组件,加热体组件包括燃烧器、火筒、回燃室封头、螺纹烟管以及排烟箱,火筒、回燃室封头和螺纹烟管共同设置在密封的加热筒内,燃烧器一体设置在热管加热器的外壳的侧壁上,燃烧器的出口端穿过外壳的侧壁并向内通过导通管道与位于同一水平线上的火筒相连通,火筒上靠近管道的一端的筒壁呈喇叭状,火筒的筒体上靠近导通管道的一端的筒壁直径逐渐增大并与火筒上的直径相同且横向摆放的筒体相连接,燃料先在火筒内燃烧,火筒远离导通管道的一端连接有兼作燃烧通道和导热通道为一体的回燃室封头,回燃室封头呈罩体结构,罩体内部形成回燃室,燃料在经过回燃室燃烧,罩体结构的组成细分为平面板体和弧面板体,回燃室封头通过位于平面板体的下部开设有相匹配于火筒的筒体的开口进而与火筒相连通,火筒和回燃室封头所连通的腔体内共同构成燃烧室,弧面板体向加热筒外设置有重力防爆门,回燃室封头通过位于平面板体的上部开设有相匹配于螺纹烟管的开口进而与螺纹烟管相连通,燃烧后的高温气体回转进入螺纹烟管,螺纹烟管有若干个,若干个螺纹烟管均沿水平方向设在火筒的上方位置处,螺纹烟管相互之间具有间隙,螺纹烟管的间隙处匹配设有起支撑和增大换热面积作用的回燃室管板,若干个螺纹烟管的一端均穿出加热筒与排烟箱相连通,高温气体进而进入烟箱,排烟箱上连接有排烟筒,排烟筒在垂直方向上设置且排烟筒的上端从外壳的顶壁贯穿出,燃烧后的高温气体向上排出,整个过程燃料燃烧产热量先后经过火筒、回燃室封头、回燃室管板和螺纹烟管放热,进而产生热量;
采用电加热系统为主要加热方式时,电加热系统内包括位于加热筒内的电加热管,电加热管有若干个,若干个电加热管沿水平方向且包围设在火筒的下方及两侧下方位置处,若干个电加热管的一端均从加热筒的筒壁穿出并向外通过导线连接位于热管加热器内的接线室,接线室内具有控制系统,当天然气燃料量不足时,控制系统自动开启电加热方式,电加热方式有补充热量和完全关闭燃烧器全部采用电加热两种模式,完全关闭燃烧器时,燃烧器停止工作,电加热管工作,电加热管加热在加热筒内产生热量;
加热筒的上方共同连接有换热组件所在的换热筒以形成具有循环换热功能的热管加热器,换热组件包括原油进通道、原油出通道、排气口、天然气进通道以及天然气出通道,原油进通道、原油出通道、天然气进通道和天然气出通道均设置在换热筒的内部,原油进通道和原油出通道在换热筒的内部相互连通为一号蛇形管,原油进通道和原油出通道的端口均设在换热筒的外部,天然气进通道和天然气出通道相互连通为二号蛇形管,天然气进通道和天然气出通道的端口均设在换热筒的外部,换热筒的内部的底部放置有超导液,换热筒位于加热筒的正上方且换热筒和加热筒之间通过汽水连通道相连通,汽水连通道至少有两个且汽水连通道在垂直方向上设置,以上过程中产生热量热量经上升汽水连通道被超导液吸收,超导液在低于大气压的压力下产蒸汽,蒸汽换热器组件内与原油进通道、原油出通道换热并将热量传给被加热介质,蒸汽换热后产生的冷凝水通过汽水连通管回流到加热体组件内,如此循环;
换热器组件内的一号蛇形管对应传送原油,二号蛇形管对应传送天然气,二者互不干扰和影响。
本发明公开了一种油田井口气电两用热管加热器及方法,该热管加热器采取了以燃气加热为主要加热、以电加热为辅助加热且相互兼容的方式,该方式能有效提升该热管加热器的可靠性和使用的寿命,燃气加热系统和电加热系统这两大系统,燃气加热系统和电加热系统既能够单独加热又能够兼容加热,尤其是采用兼容加热的方式能够适应油田的任何场所,有气燃气、无气用电、气电结合、相互逆补、取长补短的加热方式。同时,本产品热能利用率高、尺寸设计轻巧且符合相关环保排放标准。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1中原油进通道、原油出通道、天然气进通道、天然气出通道的右视图。
图3为本发明一号蛇形管和二号蛇形管平行设置的示意图。
图4为本发明一号蛇形管和二号蛇形管交错设置的示意图。
图5为本发明的回燃室管板的结构示意图。
图中:1、燃烧器;2、火筒;3、回燃室封头;4、螺纹烟管;5、排烟箱;6、外壳;7、导通管道;8、加热筒;9、回燃室管板;10、排烟筒;11、电加热管;12、接线室;13、原油进通道;14、原油出通道;15、排气口;16、天然气进通道;17、天然气出通道;18、换热筒;19、超导液;20、汽水连通道;21、一号蛇形管;22、二号蛇形管;23、爆破片安全装置;24、缺液报警保护装置;25、平面板体;26、弧面板体;27、重力防爆门;28加热器底座钢架。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-5所示的油田井口气电两用热管加热器,该热管加热器采取了以燃气加热为主要加热、以电加热为辅助加热且相互兼容的方式,该方式能有效提升该热管加热器的可靠性和使用的寿命,下面将结合附图对本发明做详细介绍。
本发明所述的一种油田井口气电两用热管加热器,主要包括燃气加热系统和电加热系统这两大系统,燃气加热系统和电加热系统既能够单独加热又能够兼容加热,尤其是采用兼容加热的方式能够适应油田的任何场所,有气燃气、无气用电、气电结合、相互逆补、取长补短的加热方式。
上述的燃气加热系统主要依靠经分离净化的天然气或者套管气经自动燃烧器,通过化学能和热能的转换,产生高温烟气,高温烟气通过管壁辐射换热,然后对流换热,最后低温烟气从烟囱排出,在高温烟气的作用下,热媒相变气化与作为被加热介质的原油或者天然气凝结换热,从而完成对被加热介质的加热目的;上述的电加热系统是由众多的热管组成,热管在电力的作用下,通过热媒相变气化与原油凝结换热,从而完成对被加热介质的加热目的;
如图1所示,燃气加热系统内含加热体组件,加热体组件包括燃烧器1、火筒2、回燃室封头3、螺纹烟管4以及排烟箱5,火筒2、回燃室封头3和螺纹烟管4共同设置在密封的加热筒8内,燃烧器1一体设置在热管加热器的外壳6的侧壁上,燃烧器1的出口端穿过外壳6的侧壁并向内通过导通管道7与位于同一水平线上的火筒2相连通,火筒2上靠近管道的一端的筒壁呈喇叭状,由此,火筒2的筒体上靠近导通管道7的一端的筒壁直径逐渐增大并与火筒2上的直径相同且横向摆放的筒体相连接,火筒2远离导通管道7的一端连接有兼作燃烧通道和导热通道为一体的回燃室封头3,回燃室封头3呈罩体结构,罩体内部形成回燃室,如图5所示的罩体结构的组成细分为平面板体25和弧面板体26,回燃室封头3通过位于平面板体25的下部开设有相匹配于火筒2的筒体的开口进而与火筒2相连通,火筒2和回燃室封头3所连通的腔体内共同构成燃烧室,弧面板体26向加热筒8外设置有重力防爆门27,回燃室封头3通过位于平面板体25的上部开设有相匹配于螺纹烟管4的开口进而与螺纹烟管4相连通,螺纹烟管4为市售的烟气强化换热元件,通过外表面螺纹增大换热面积,螺纹烟管4有若干个,若干个螺纹烟管4均沿水平方向设在火筒2的上方位置处,螺纹烟管4相互之间具有一定的间隙,螺纹烟管4的间隙处匹配设有起支撑和增大换热面积作用的回燃室管板9,若干个螺纹烟管4的一端均穿出加热筒8与排烟箱5相连通,排烟箱5上连接有排烟筒10,排烟筒10在垂直方向上设置且排烟筒10的上端从外壳6的顶壁贯穿出;
电加热系统内包括位于加热筒8内的电加热管11,电加热管11有若干个,若干个电加热管11沿水平方向且包围设在火筒2的下方及两侧下方位置处,若干个电加热管11的一端均从加热筒8的筒壁穿出并向外通过导线连接位于热管加热器内的接线室12;
燃气加热系统和电加热系统的上方共同连接有换热系统,换热系统内含换热组件,换热组件包括原油进通道13、原油出通道14、排气口15、天然气进通道16以及天然气出通道17,原油进通道13、原油出通道14、天然气进通道16和天然气出通道17均设置在换热筒18的内部,换热筒18的内部的底部放置有超导液19,换热筒18位于加热筒8的正上方且换热筒18和加热筒8之间通过汽水连通道20相连通,汽水连通道20至少有两个且汽水连通道在垂直方向上设置;
如图2和图3所示,原油进通道13和原油出通道14在换热筒18的内部相互连通为一号蛇形管21,原油进通道13和原油出通道14的端口均设在换热筒18的外部,天然气进通道16和天然气出通道17相互连通为二号蛇形管22,原油和天然气两种被加热介质分别走各自通道,天然气进通道16和天然气出通道17的端口均设在换热筒18的外部,一号蛇形管21和二号蛇形管22在换热筒18呈前后位置排列且两组蛇形管之间相互平行设置,该设计有利于在换热筒18腾出足够的空间进行热量循环,一号蛇形管21和二号蛇形管22在换热筒18内的相对位置一致使热源交换效果一致,满足同时加热原油和天然气两种介质时换热效果一致,两组蛇形管独立设计也对后期的检修和维护提供了极大的便利;
如图4所示,对于两组蛇形管在换热筒18内还有另一种形式,即一号蛇形管21和二号蛇形管22的迂回部相互交错设置,整体形成横切面为六边形的排列结构,这种形式整体的空间利用率高,因而增大了换热面积,使换热效率更高,缺点是因管道交错带来了检修和维护难度大的问题;
此外,换热筒18的筒体上方设置有排气口15和爆破片安全装置23,爆破片安全装置23是防止压力设备发生超压破坏的重要安全装置,可对急剧升高的压力迅速作出反应;汽水连通道20上还设置有缺液报警保护装置24,缺液报警保护装置24主要靠设置在汽水连通道20上的光电传感器检测超导液液位高度,防止因超导液缺失而影响换热介质的换热效果,以上,爆破片安全装置23和缺液报警保护装置24均为市售产品,上述所有零部件放置安装于加热器底座钢架28之上。
本发明的油田井口气电两用热管加热器在工作时,可自动或人工选择天然气加热方式或者电加热方式,可按被加热介质选择原油加热通道或天然气加热通道,本发明优先采用的燃料是天然气,当天然气燃料量不足时,控制系统自动开启电加热方式,电加热方式有补充热量和完全关闭燃烧器全部采用电加热两种模式。
当采用天然气作为燃料加热时,燃料先在火筒内燃烧,经过回燃室,再回转进入螺纹烟管4,进而进入烟箱2,并经排烟口3从加热器前部向上排出,形成两回程全湿背结构;热量先后经过火筒2、回燃室封头3、回燃室管板9和螺纹烟管4放热,产生的热量上升被超导液吸收,超导液在低于大气压的压力下产蒸汽,蒸汽通过汽水连通管8进入换热器组件内,与蛇形管5换热并将热量传给被加热介质,蒸汽换热后产生的冷凝水通过汽水连通管8回流到加热体组件内,如此循环。
当采用电加热时,燃烧器1停止工作,电加热管11工作,电加热管11产出的热量上升被超导液吸收,并在低于大气压的压力下产蒸汽,蒸汽通过汽水连通管8进入换热器组件内,与蛇形管5换热并将热量传给被加热介质,蒸汽换热后产生的冷凝水通过汽水连通管8回流到加热体组件内,如此循环。
本发明进一步优先的实施例是:当燃气量不足时,控制系统不停止燃烧器1的工作,而是燃烧器1继续保持低负荷工作,启动电加热管11,燃气不足的热量由电加热补充,以最大限度的优先采用燃气,节约运行费用。
因换热器组件内的蛇形管5为两组并联的蛇形管或螺旋盘管,分别加热原油和天然气,二者互不干扰和影响。
本产品在热转换效率的效果远远优于现有的同类产品,例如在期刊《应用能源技术》中发表的《油田加热炉热效率影响因素现场测试研究》一则文献中记载了现有的同类油田加热炉的热转换效率在75.7%、79.5%以及81.9%;记载的加热炉热效率计算结果具体如下:
加热炉热效率计算结果
而关于本产品热转换效率的效果,在中国石油天然气集团公司西北油田节能监测中心的一份关于本型号产品进行了测试(本次测试依据标准为GB/T15911-1995《工业电热设备节能监测方法》及GB/T1735-2008《设备及管道绝热层表面热损失现场测定热流计法和表面温度法》,加热器表面散热损失的测定采用表面温度法进行。
按照《3169型电能综合测试仪操作规程》进行电参数的测点布置及参数测试),以了解该型号电加热器的热转换效果,测试结果如下:
由此可见,经测试的该产品的热能利用率为96.5%,转换效率极高,远远高于现有的同类产品。
关于排放标准,在廊坊天诚建设科技有限公司依据以下执行标准进行检测,其中,废气:颗粒物、二氧化硫、氮氧化物执行《锅炉大气污染物排放标准》,烟气黑度执行《锅炉大气污染物排放标准》(DB 13/5161-2020),具体测试结果如下:
锅炉大气污染物排放标准测试一:
锅炉大气污染物排放标准测试二:
锅炉大气污染物排放标准测试三:
由此可见,本产品在各生产工况下均符合相关排放标准,各项环保检测均达标且远远优于现有的同类产品。
上述实施方式并非是对本发明的限制,本发明也并不仅限于上述举例,本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换,也均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种油田井口气电两用热管加热器,其特征在于:热管加热器包括以燃气加热为主要加热方式的燃气加热系统、以电加热为辅助加热方式的电加热系统以及换热系统,燃气加热系统和电加热系统二者相互兼容,燃气加热系统内含全湿背烟气二回程结构的加热体组件,电加热系统内含电加热管,换热系统内含内含换热组件,加热体组件和电加热管共用加热筒,加热筒的上方共同连接有换热组件所在的换热筒以形成具有循环换热功能的热管加热器。
2.根据权利要求1所述的油田井口气电两用热管加热器,其特征在于:所述加热体组件包括燃烧器(1)、火筒(2)、回燃室封头(3)、螺纹烟管(4)以及排烟箱(5),火筒(2)、回燃室封头(3)和螺纹烟管(4)共同设置在密封的加热筒(8)内,燃烧器(1)一体设置在热管加热器的外壳(6)的侧壁上,燃烧器(1)的出口端穿过外壳(6)的侧壁并向内通过导通管道(7)与位于同一水平线上的火筒(2)相连通,火筒(2)上靠近管道的一端的筒壁呈喇叭状,火筒(2)的筒体上靠近导通管道(7)的一端的筒壁直径逐渐增大并与火筒(2)上的直径相同且横向摆放的筒体相连接,火筒(2)远离导通管道(7)的一端连接有兼作燃烧通道和导热通道为一体的回燃室封头(3),回燃室封头(3)呈罩体结构,罩体内部形成回燃室,罩体结构的组成细分为平面板体(25)和弧面板体(26),回燃室封头(3)通过位于平面板体(25)的下部开设有相匹配于火筒(2)的筒体的开口进而与火筒(2)相连通,火筒(2)和回燃室封头(3)所连通的腔体内共同构成燃烧室,弧面板体(26)向加热筒(8)外设置有重力防爆门(27),回燃室封头(3)通过位于平面板体(25)的上部开设有相匹配于螺纹烟管(4)的开口进而与螺纹烟管(4)相连通,螺纹烟管(4)有若干个,若干个螺纹烟管(4)均沿水平方向设在火筒(2)的上方位置处,螺纹烟管(4)相互之间具有间隙,螺纹烟管(4)的间隙处匹配设有起支撑和增大换热面积作用的回燃室管板(9),若干个螺纹烟管(4)的一端均穿出加热筒(8)与排烟箱(5)相连通,排烟箱(5)上连接有排烟筒(10),排烟筒(10)在垂直方向上设置且排烟筒(10)的上端从外壳(6)的顶壁贯穿出。
3.根据权利要求1-2任一项所述的油田井口气电两用热管加热器,其特征在于:所述电加热系统内包括位于加热筒(8)内的电加热管(11),电加热管(11)有若干个,若干个电加热管(11)沿水平方向且包围设在火筒(2)的下方及两侧下方位置处,若干个电加热管(11)的一端均从加热筒(8)的筒壁穿出并向外通过导线连接位于热管加热器内的接线室(12)。
4.根据权利要求1-3任一项所述的油田井口气电两用热管加热器,其特征在于:所述换热组件包括原油进通道(13)、原油出通道(14)、排气口(15)、天然气进通道(16)以及天然气出通道(17),原油进通道(13)、原油出通道(14)、天然气进通道(16)和天然气出通道(17)均设置在换热筒(18)的内部,换热筒(18)的内部的底部放置有超导液(19),换热筒(18)位于加热筒(8)的正上方且换热筒(18)和加热筒(8)之间通过汽水连通道(20)相连通,汽水连通道(20)至少有两个且汽水连通道(20)在垂直方向上设置。
5.根据权利要求4所述的油田井口气电两用热管加热器,其特征在于:所述原油进通道(13)和原油出通道(14)在换热筒(18)的内部相互连通为一号蛇形管(21),原油进通道(13)和原油出通道(14)的端口均设在换热筒(18)的外部,天然气进通道(16)和天然气出通道(17)相互连通为二号蛇形管(22),天然气进通道(16)和天然气出通道(17)的端口均设在换热筒(18)的外部。
6.根据权利要求5所述的油田井口气电两用热管加热器,其特征在于:所述一号蛇形管(21)和二号蛇形管(22)在换热筒(18)呈前后位置排列且一号蛇形管(21)和二号蛇形管(22)之间相互平行设置。
7.根据权利要求5所述的油田井口气电两用热管加热器,其特征在于:所述一号蛇形管(21)和二号蛇形管(22)的迂回部相互交错设置,一号蛇形管(21)和二号蛇形管(22)的整体的横切面为六边形的排列结构。
8.根据权利要求6或7所述的油田井口气电两用热管加热器,其特征在于:所述换热筒(18)的筒体上设置有排气口(15)和爆破片安全装置(23)。
9.根据权利要求6或7所述的油田井口气电两用热管加热器,其特征在于:所述汽水连通道(20)上设置有缺液报警保护装置(24)。
10.一种油田井口气电两用热管加热器的方法,其特征在于:所述工作方法为:
所述油田井口气电两用热管加热器在工作时,以燃气加热为主要加热方式的燃气加热系统和以电加热为辅助加热方式的电加热系统可单独工作且二者相互兼容,被加热介质选择原油或天然气;
采用燃气加热系统为主要加热方式时,以天然气作为燃料,燃气加热系统内含全湿背烟气二回程结构的加热体组件,加热体组件包括燃烧器(1)、火筒(2)、回燃室封头(3)、螺纹烟管(4)以及排烟箱(5),火筒(2)、回燃室封头(3)和螺纹烟管(4)共同设置在密封的加热筒(8)内,燃烧器(1)一体设置在热管加热器的外壳(6)的侧壁上,燃烧器(1)的出口端穿过外壳(6)的侧壁并向内通过导通管道(7)与位于同一水平线上的火筒(2)相连通,火筒(2)上靠近管道的一端的筒壁呈喇叭状,火筒(2)的筒体上靠近导通管道(7)的一端的筒壁直径逐渐增大并与火筒(2)上的直径相同且横向摆放的筒体相连接,燃料先在火筒内燃烧,火筒(2)远离导通管道(7)的一端连接有兼作燃烧通道和导热通道为一体的回燃室封头(3),回燃室封头(3)呈罩体结构,罩体内部形成回燃室,燃料在经过回燃室燃烧,罩体结构的组成细分为平面板体(25)和弧面板体(26),回燃室封头(3)通过位于平面板体(25)的下部开设有相匹配于火筒(2)的筒体的开口进而与火筒(2)相连通,火筒(2)和回燃室封头(3)所连通的腔体内共同构成燃烧室,弧面板体(26)向加热筒(8)外设置有重力防爆门(27),回燃室封头(3)通过位于平面板体(25)的上部开设有相匹配于螺纹烟管(4)的开口进而与螺纹烟管(4)相连通,燃烧后的高温气体回转进入螺纹烟管(4),螺纹烟管(4)有若干个,若干个螺纹烟管(4)均沿水平方向设在火筒(2)的上方位置处,螺纹烟管(4)相互之间具有间隙,螺纹烟管(4)的间隙处匹配设有起支撑和增大换热面积作用的回燃室管板(9),若干个螺纹烟管(4)的一端均穿出加热筒(8)与排烟箱(5)相连通,高温气体进而进入烟箱2,排烟箱(5)上连接有排烟筒(10),排烟筒(10)在垂直方向上设置且排烟筒(10)的上端从外壳(6)的顶壁贯穿出,燃烧后的高温气体向上排出,整个过程燃料燃烧产热量先后经过火筒(2)、回燃室封头(3)、回燃室管板(9)和螺纹烟管(4)放热,进而产生热量;
采用电加热系统为主要加热方式时,电加热系统内包括位于加热筒(8)内的电加热管(11),电加热管(11)有若干个,若干个电加热管(11)沿水平方向且包围设在火筒(2)的下方及两侧下方位置处,若干个电加热管(11)的一端均从加热筒(8)的筒壁穿出并向外通过导线连接位于热管加热器内的接线室(12),接线室(12)内具有控制系统,当天然气燃料量不足时,控制系统自动开启电加热方式,电加热方式有补充热量和完全关闭燃烧器全部采用电加热两种模式,完全关闭燃烧器时,燃烧器(1)停止工作,电加热管(11)工作,电加热管(11)加热在加热筒(8)内产生热量;
加热筒(8)的上方共同连接有换热组件所在的换热筒(18)以形成具有循环换热功能的热管加热器,换热组件包括原油进通道(13)、原油出通道(14)、排气口(15)、天然气进通道(16)以及天然气出通道(17),原油进通道(13)、原油出通道(14)、天然气进通道(16)和天然气出通道(17)均设置在换热筒(18)的内部,原油进通道(13)和原油出通道(14)在换热筒(18)的内部相互连通为一号蛇形管(21),原油进通道(13)和原油出通道(14)的端口均设在换热筒(18)的外部,天然气进通道(16)和天然气出通道(17)相互连通为二号蛇形管(22),天然气进通道(16)和天然气出通道(17)的端口均设在换热筒(18)的外部,换热筒(18)的内部的底部放置有超导液(19),换热筒(18)位于加热筒(8)的正上方且换热筒(18)和加热筒(8)之间通过汽水连通道(20)相连通,汽水连通道(20)至少有两个且汽水连通道在垂直方向上设置,以上过程中产生热量热量经上升汽水连通道(20)被超导液(19)吸收,超导液(19)在低于大气压的压力下产蒸汽,蒸汽换热器组件内与原油进通道(13)、原油出通道(14)换热并将热量传给被加热介质,蒸汽换热后产生的冷凝水通过汽水连通管8回流到加热体组件内,如此循环;
换热器组件内的一号蛇形管(21)对应传送原油,二号蛇形管(22)对应传送天然气,二者互不干扰和影响。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210409 |











