CN202747617U - 冷凝卧式水套加热炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种冷凝卧式水套加热炉，是为延长加热炉使用寿命和提高其热效率的目的而设计的，主要包括连接前管板、前面板、后管板和后面板的筒体、设在前管板和前面板间的前烟箱及冷凝水排放单元、设在前烟箱和筒体内的热管冷凝器、设在筒体内的换热管盘、温度传感器、组合炉胆、连接组合炉胆的后烟箱以及连通前、后烟箱的对流烟管等。高温烟气进入组合炉胆放热后由烟箱收集，且经对流烟管回到前烟箱，烟气余热经热管冷凝器换热给筒体内的被加热介质后由烟囱排放。本实用新型加热炉能充分利用烟气中的蒸汽潜能和烟气余热，将排烟温度降至110℃，提高热效率达93％，能有效解决露点腐蚀和加热炉尾部受热面冷凝水的排放问题，炉体结构紧凑，组件布局合理，便于制造和维护保养。

Description

冷凝卧式水套加热炉

技术领域

本实用新型涉及一种冷凝卧式水套加热炉，属于油田专用加热炉技术领域。

背景技术

油田站场专用加热炉主要采用立式和卧式两种，主要担负油气田的供热任务，是油气田最大的自耗燃料设备之一，其技术水平和热效率的高低直接影响油气田地面工程建设的技术水平、节能减排和经济效益。近年来，水套加热炉以其可靠的安全性能广泛应用在油田地面工程中。但水套加热炉普遍受露点温度限制，排烟温度高，烟气中的能量和水蒸气潜热不能被有效利用（真空炉和管式加热炉也存在此类问题），造成水套加热炉热效率低、能源浪费和环境热污染等问题。

应用中的水套加热炉主要存在以下问题：

一．加热效率不高：虽然加热炉的设计炉效一般在90％左右，但油田大部分水套炉的实际运行热效率并不高，主要因素有以下几方面：

1.水套炉自身结构缺陷影响烟气与烟管的对流换热，也影响被加热介质与加热盘管的换热，从而降低热效率；

2.由于水套炉受烟气露点温度的限制，造成排烟温度较高（其它加热炉也存在这一问题），烟气中的有效热量不能充分利用，从而降低热效率；

3.水套炉自身燃烧器效率不高。常用的负压引射蜗壳式燃烧器炉膛火焰温度不高，辐射强度低，降低燃烧效率；

4.水套炉保温不良，运行管理不到位，降低加热炉效率。

二．水套炉过剩且空气系数偏大：

由于燃烧器选型不当，现场运行的水套炉过剩，空气系数大部分偏高，多在2.0～3.0间运行，未达到最佳值。最佳过剩空气系数应按不同的燃烧方式来控制，对于微正压燃烧的应控制在1.05～1.20之间，对于自然通风燃烧的应控制在1.4～2.0之间。

三．水套炉易腐蚀穿孔引起泄漏，使用寿命较短：

烟火管与炉膛连接弯头处的焊缝发生泄漏造成水套炉的腐蚀，原因之一是天然气中的凝析水引起的腐蚀，即水套炉自用气温度不高，天然气中的饱和水蒸气易凝析成液态水，电离成H⁺和OH_-。H⁺和天然气、H₂S燃烧后的产物CO₂和SO₂分别生成H₂CO₃和H₂SO₃，在高温高压下，加剧了烟火管道及焊缝的腐蚀。原因之二是水套炉采用“U”结构，烟火系统易在烟管、前后管板及烟管连接管板处的焊缝处发生腐蚀穿孔而泄漏，还有然气燃烧后产生的凝析水导致的电化学腐蚀。

四．水套炉的计量普遍不达标：

由于油气站场内可无偿燃用伴生气，为节省产建资金，加热炉均未按规定实施单台燃气和输出热量计量，致使无法准确取得水套炉的燃气耗量。

五．水套炉操作运行管理存在薄弱环节：

未建立一套科学的判定启停方法，未根据站内用热因素与炉内介质温度的相对关系决定炉子的启停，仅凭经验和感觉往往提早启炉或延时停炉，延长了炉子的运行时间，造成能源浪费。缺乏对员工的专门技能培训，未形成定期的维护保养制度。在长时间使用的水套加热炉中，燃烧器及阻水封门锈蚀现象普遍，内部结构堵塞、燃气喷嘴烧蚀及引射管损坏等现象时常发生，水套加热炉无水温和排烟温度计或温度计读数失真，水套炉液位计指示不清晰，烟火管结垢。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种冷凝卧式水套加热炉，其使用寿命较长，工艺性好，能充分利用烟气中的蒸汽潜能和余热，能源利用率高。

本实用新型的具体技术方案如下：

水套加热炉卧式筒体通过上拉杆和下拉杆前端连接前管板和前面板，后端连接设有采暖出水口的后管板和后面板。

前管板和前面板之间设有半圆形的、且有两侧外延管的前烟箱，热管冷凝器两端分别设在前烟箱和筒体内。热管冷凝器下方设有由引水管、水封器和排水管组成的冷凝水排放单元，引水管一端连接前烟箱外延管，另一端连接设有垂直式隔板的水封器，水封器另一端连接排水管，两路排水管汇集后连接排出口。

筒体内上部设有上、下两层蛇形管式换热管盘，下层换热管盘大于上层换热管盘。筒体内中部设有温度传感器，下部设有由炉胆支架支撑的组合炉胆，组合炉胆前端设有耐火层，后端连接设有防爆单元的后烟箱，后烟箱和前烟箱通过组合炉胆两侧的对流烟管连通。

筒体顶部设有吊耳、补水管、人孔、管座及大气连通管，筒体底部设有鞍座、排污管和采暖进水口。

本实用新型加热炉的工作原理如下：

本冷凝卧式水套加热炉工作时，燃烧器产生的高温烟气首先进入组合炉胆辐射放热，放热后的烟气进入后烟箱收集且再通过对流烟管回到前烟箱，通过热管冷凝器换热，将余热传给筒体内的被加热介质后由烟囱排放。低温烟气与热管冷凝器换热产生的凝结水在前烟箱底部汇集，通过冷凝水排放单元安全排放。

本实用新型加热炉能充分利用烟气中的蒸汽潜能和烟气余热，将排烟温度降至110℃，提高热效率达93％。加热炉炉体结构紧凑，组件布局合理，便于制造和维护保养。通过冷凝装置和密封排水装置的设计，能有效解决露点腐蚀和加热炉尾部受热面冷凝水的排放问题。

附图说明

图1为冷凝卧式水套加热炉结构示意图。

图2为冷凝卧式水套加热炉A-A剖视图。

图3为冷凝卧式水套加热炉换热管盘示意图。

图4为冷凝卧式水套加热炉前烟箱和冷凝水排放单元示意图。

具体实施方式

参照图1至4对本实用新型的实施例进一步说明：

实施例：

水套加热炉卧式筒体2通过上拉杆19和下拉杆21前端连接前管板10和前面板6，后端连接设有采暖出水口17的后管板16和后面板20。

前管板10和前面板6之间设有半圆形的、且有两侧外延管的前烟箱8，热管冷凝器7两端分别设在前烟箱8和筒体2内。热管冷凝器7下方设有由引水管41、水封器42和排水管44组成的冷凝水排放单元4，引水管41一端连接前烟箱8外延管，另一端连接设有垂直式隔板43的水封器42，水封器42另一端连接排水管44，两路排水管44汇集后连接排出口45。

筒体2内上部设有上、下两层蛇形管式换热管盘18，下层换热管盘大于上层换热管盘。筒体2内中部设有温度传感器9，下部设有由炉胆支架25支撑的组合炉胆3，组合炉胆3前端设有耐火层5，后端连接设有防爆单元22的后烟箱23，后烟箱23和前烟箱8通过组合炉胆3两侧的对流烟管27连通。

筒体2顶部设有吊耳11、补水管12、人孔13、管座14及大气连通管15，筒体2底部设有鞍座1、排污管24和采暖进水口26。

工作时，燃烧器产生的高温烟气首先进入组合炉胆3辐射放热，放热后的烟气进入后烟箱23收集，收集后的烟气再通过对流烟管27对流传热回到前烟箱8，然后，低温烟气经热管冷凝器7冷凝换热，将余热传给筒体2内的被加热介质，最后由烟囱排放。同时，低温烟气在热管冷凝器7换热产生的烟气凝结水汇集在前烟箱8的底部，通过冷凝水排放单元4安全排放。

Claims (1)

1.一种冷凝卧式水套加热炉，其特征在于：

水套加热炉卧式筒体(2)通过上拉杆(19)和下拉杆(21)前端连接前管板(10)和前面板(6)，后端连接设有采暖出水口(17)的后管板(16)和后面板(20)；

前管板(10)和前面板(6)之间设有半圆形的、且有两侧外延管的前烟箱(8)，热管冷凝器(7)两端分别设在前烟箱(8)和筒体(2)内；热管冷凝器(7)下方设有由引水管(41)、水封器(42)和排水管(44)组成的冷凝水排放单元(4)，引水管(41)一端连接前烟箱(8)外延管，另一端连接设有垂直式隔板(43)的水封器(42)，水封器(42)另一端连接排水管(44)，两路排水管(44)汇集后连接排出口(45)；

筒体(2)内上部设有上、下两层蛇形管式换热管盘(18)，下层换热管盘大于上层换热管盘；筒体(2)内中部设有温度传感器(9)，下部设有由炉胆支架(25)支撑的组合炉胆(3)，组合炉胆(3)前端设有耐火层(5)，后端连接设有防爆单元(22)的后烟箱(23)，后烟箱(23)和前烟箱(8)通过组合炉胆(3)两侧的对流烟管(27)连通；

筒体(2)顶部设有吊耳(11)、补水管(12)、人孔(13)、管座(14)及大气连通管(15)，筒体(2)底部设有鞍座(1)、排污管(24)和采暖进水口(26)。

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