CN204313494U - 一种数字化水套加热炉集成装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于油田地面设备技术领域，具体涉及一种数字化水套加热炉集成装置，包括水套加热炉，所述的水套加热炉上设置有温度表、温度变送器、液位计和液位变送器，所述温度变送器和液位变送器分别电连接于自动控制柜，该自动控制柜与水套加热炉内部的燃烧器电连接控制，本实用新型提供的这种数字化水套加热炉集成装置，集成加热炉、水循环及补水系统、水处理系统、控制系统，占地面积小、便于设备的工厂预制、快速投产及维护、便于标准化模块化建设；通过增加水处理系统，保证加热炉用水质量、对于延长炉子的使用寿命有着重要意义；该装置可以自动完成状态监测与流程控制，降低工人劳动工作量，便于数字化建设与管理运行。

Description

一种数字化水套加热炉集成装置

技术领域

本实用新型属于油田地面设备技术领域，涉及油田场站加热炉设备，具体涉及一种数字化水套加热炉集成装置。

背景技术

油田用加热炉是油气田生产中广泛使用的重要设备之一，其中水套加热炉应用数量最为庞大。

水套加热炉是利用燃烧器对水进行加热，加热盘管浸泡在热水里，原油流经盘管进行换热，实现用水对油的加热。水套加热炉的换热介质为水，水质的好坏对于加热炉寿命的影响至关重要，在现实应用中，加热炉用水基本都是现场井水或者是现场储存在水箱里的井水。

在实际应用中，加热炉用水没有进行软化处理的工艺，在陕北和甘肃陇东地区，水质均偏硬，而在现场应用中，加热炉用水如果没有进行软化处理，水质根本达不到锅炉用水水质要求，这就造成了加热炉筒体或者对流管及其它管线结垢严重，直接影响加热炉的热效率和使用寿命。

同时伴随着油田数字化、模块化、标准化建设的要求，加热炉如果能够集成化设计制造、数字化运行维护，对于设备的工厂预制，快速投产数字化维护管理有着重要的意义。

专利申请CN 102840669 A，提供了一种油田用原油加热炉，由燃烧器、壳体、防爆门、炉胆、后燃烧室、排砂口、看火筒、出烟口、烟管、原油出口管、原油入口管、旋流除砂器、原油溢流管、换热盘管、真空维持装置组成 ；在壳体左端的下方安装有燃烧器；在壳体顶部的中间位置安装有真空维持装置；在壳体内的下部，设置有由炉胆组成的燃烧室 ；燃烧器位于燃烧室内；在燃烧室的下方，设置有一个防爆门，防爆门与炉胆和壳体相连接 ；与燃烧室后端相连接的是后燃烧室；在后燃烧室的另一端安装有看火筒；在壳体的右端，安装有出烟口，烟管的出口安装在出烟口内，烟管弯绕安装在壳体内，烟管的另一端连接安装在后燃烧室的上方 ；在壳体内的右端，安装有旋流除砂器，在旋流除砂器下方的砂水收集室的下部设有排砂口；在旋流除砂器 的一侧安装有原油入口管，在旋流除砂器的顶部安装有原油溢流管；原油溢流管的出口与壳体内的换热盘管的入口相连接 ；换热盘管在壳体内经弯曲盘绕后，出口与原油出口管相连接。

原油在压力输送下，经原油入口管进入旋流除砂器的圆筒给料室的上部开始旋流，产生的离心力加速了质量较大的颗粒向旋流除砂器的外壁运动，颗粒以螺旋形路线向下运动，从旋流除砂器的底流口和排砂口流出，底流口排出物的颗粒较大，含液量少，主要成分是来液中的水和砂粒 ；而质量较小的颗粒向中心运动，并以螺旋形上升，即溢流进入原油溢流管，从原油溢流管排出，原油溢流管排出物的颗粒较细，含液量大，主要成分是原油中的轻质油等混合流体。经原油溢流管排出的混合流体进入换热盘管内 ；经换热盘管在加热炉内弯曲盘绕对管内的混合流体进行加热后，从原油出口管流出。壳体内的加热介质为水，采用水蒸气的相变换的加热方法，在真空状态下对换热盘管进行间接加热。

从上述关于水套加热炉的专利不难看出，在实际应用中，加热炉用水没有进行软化处理的工艺，而且还不能实现数字化自动运行，容易造成了加热炉筒体或者对流管及其它管线结垢严重，直接影响加热炉的热效率和使用寿命。

专利申请CN 203097825 U，提供一种天然气井口加热炉橇装装置，其包括橇基座、天然气井口加热炉、操作间和集成调压装置 ；在橇基座上固定安装有天然气井口加热炉，天然气井口加热炉上安装有集成调压装置，天然气井口加热炉左侧的橇基座上固定有操作间，操作间内有分别与天然气井口加热炉和集成调压装置连通的工艺控制管线。

燃烧器燃烧产生热量通过加热筒将罐体里的水加热，水再将热量通过U形盘管组传给管内的天然气，将天然气加热，燃烧器产生的烟气通过烟囱 排向大气 ；天然气经过第一进气管线进入天然气井口加热炉内的第一盘管组进行加热，第一盘管组内加热后的天然气进入第一出气管线，经过节流阀节流降压后，经过第二进气管线进入天然气井口加热炉内的第二盘管组 进行加热，第二盘管组内加热后的天然气进入第二出气管线，加热降压后的天然气通过外输气管线外输 ；燃烧器的燃料气取自外输气管线，燃料气进入第三进气管线后，经过分气包分出天然气后，进入第三盘管组进行加热，第三盘管组内加热后的天然气进入第三出气管线，天然气经过一级节流阀节流降压后由第四进气管线进入第四盘管组进行加热，第四盘管组内加热后的天然气进入第四出气管线，天然气经过二级节流阀节流降压后进入分液包进行气液分离，分出的油水混合物通过分液包排污管排出，分出的天然气作为燃料气经过进料管线送往燃烧器；安装使用时，工艺控制管线和集成调压装置分别靠近罐体的外壁，罐体可将内部水的热量传热给工艺控制管线和集成调压装置，解决冬季露天仪表及阀门防冻问题。

专利CN 203848500 U，提供了一种种水套加热炉橇，高压天然气通过所述工艺管线进入水套加热炉橇，首先利用所述工艺阀门进行减压节流操作，减压节流后的低温天然气通过所述工艺管线进入所述盘管进行提温，升温后的天然气再通过所述工艺管线离开水套加热炉橇。天然气离开加热炉橇的出口温度可以通过所述燃烧器进行自动调节，当出口温度低于目标温度时，所述自动控制柜输出指令，控制所述燃烧器进行大负荷输出 ；当出口温度接近目标温度时，所述自动控制柜输出指令，控制所述燃烧器进行小负荷输出 ；当出口温度高于目标温度时，所述自动控制柜输出指令，控制所述燃烧器停机 ；燃烧器停机后，出口温度降低，当降至目标温度以下时，所述自动控制柜指令所述燃烧器立即启动。水套加热炉橇运行时，当所述液位计检测到所述炉体液位低于正常值或者所述炉体压力超过正常值或者所述烟囱温度超过正常值，所述自动控制柜输出指令，控制燃烧器停机。当站控 SCADA发出 ESD 指令时，所述自动控制柜和所述燃烧器均立即停机。

所述测温仪表、测压仪表、液位计及流量计分别通过所述电缆与所述自动控制柜相连，将温度、压力、液位、流量等数据传至所述自动控制柜，所述自动控制柜再将所述温度、压力、液位、流量等数据传至站控 SCADA，用于远程监控。

上述的两种橇装装置虽然结构合理而紧凑，使用方便，功能齐全，而且第二个橇装结构还具备了自动控制的特点，更加先进，但是仍然不能保证水在用之前先进行软化处理，仍然会造成管线结垢严重，直接影响加热炉的热效率和使用寿命。

通过上述分析可知，能实现自动化控制又能在加热介质水之前进行水质软化处理的水套加热炉，在市场上将会有很大的前景。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有的水套加热炉不同时具备加热介质水之前进行水质软化处理和自动化控制温度、液面的功能的问题。

为此，本实用新型提供了一种数字化水套加热炉集成装置，包括水套加热炉，所述的水套加热炉上设置有温度表、温度变送器、液位计和液位变送器，所述温度变送器和液位变送器分别电连接于自动控制柜，该自动控制柜与水套加热炉内部的燃烧器电连接控制。

所述的水套加热炉内有两组加热盘管，两组加热盘管的出口处均设有温度表和温度变送器，该温度变送器电连接于所述自动控制柜。

所述的水套加热炉上设置有加热炉水循环入口和加热炉水循环出口，加热炉水循环入口连接带有软水器的水处理管路的一端，水处理管路的另一端连接补水管路，补水管路上设置有补水口。

所述的水处理管路由第一阀门、水泵、止回阀、第二阀门、软水器和第一电动阀门依次通过管线串接组成，第一阀门的入口与补水管路连通，第一电动阀门的出口经过第三阀门后与加热炉水循环入口连通，所述第一电动阀门与自动控制柜电连接，控制水泵启停的电机也与自动控制柜电连接。

所述的第一阀门的入口和第二阀门的出口处由辅助管路连通，该辅助管路由第一辅助阀门、辅助水泵、辅助止回阀、第二辅助阀门顺次通过管线连接组成，使所述辅助管路与水处理管路中的第一阀门、水泵、止回阀、第二阀门形成并联管路。

所述第一阀门的入口通过第二电动阀门与加热炉水循环出口连通，使加热炉水循环出口、第二电动阀门、第一阀门、水泵、止回阀、第二阀门、软水器、第一电动阀门、第三阀门和加热炉水循环入口串通，所述第二电动阀门与自动控制柜电连接。

所述的第一电动阀门和第三阀门之间设置有水循环入口，第二阀门和软水器之间设置有水循环出口。

所述补水管路由第三电动阀门和过滤器组成，补水管路上的补水口依次通过第三电动阀门和过滤器后与水处理管路连通，该第三电动阀门与自动控制柜电连接。

所述的水套加热炉、水处理管路、补水管路、自动控制柜都安装在橇座上。

所述的第一阀门、第二阀门、第三阀门是闸阀或截止阀或蝶阀。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型提供的这种数字化水套加热炉集成装置，集成加热炉、水循环及补水系统、水处理系统、控制系统，占地面积小、便于设备的工厂预制、快速投产及维护、便于标准化模块化建设；

2、通过增加水处理系统，保证加热炉用水质量、对于延长炉子的使用寿命有着重要意义；

3、该装置可以自动完成状态监测与流程控制，降低工人劳动工作量，便于数字化建设与管理运行。

以下将结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图。

附图标记说明：1、水套加热炉；2、温度变送器；3、液位变送器；4、自动控制柜；5、温度变送器；6、加热炉水循环入口；7、加热炉水循环出口；8、软水器；9、第一阀门；10、水泵；11、止回阀；12、第二阀门；13、第一电动阀门；14、第三阀门；15、第二电动阀门；16、水循环入口；17、水循环出口；18、第三电动阀门；19、过滤器；20、橇座；21、第一辅助阀门；22、辅助水泵；23、辅助止回阀；24、第二辅助阀门。

具体实施方式

在实际应用中，加热炉用水没有进行软化处理的工艺，在陕北和甘肃陇东地区，水质均偏硬，而在现场应用中，加热炉用水如果没有进行软化处理，水质根本达不到锅炉用水水质要求，这就造成了加热炉筒体或者对流管及其它管线结垢严重，直接影响加热炉的热效率和使用寿命。

同时伴随着油田数字化、模块化、标准化建设的要求，加热炉如果能够集成化设计制造、数字化运行维护，对于设备的工厂预制，快速投产数字化维护管理有着重要的意义。

实施例1：

本实施例提供了一种数字化水套加热炉集成装置，如图1所示，包括水套加热炉1，所述的水套加热炉1上设置有温度表、温度变送器2、液位计和液位变送器3，所述温度变送器2和液位变送器3分别电连接于自动控制柜4，该自动控制柜4与水套加热炉1内部的燃烧器电连接控制。

温度表、温度变送器2、液位计和液位变送器3能对水套加热炉炉体内的水的温度和液位进行显示，温度变送器2和液位变送器3分别与自动控制柜4电连接，可以将采集到的采集到的温度数据和液位数据实时传递给自动控制柜4，自动控制柜4再通过调节水套加热炉1内部的燃烧器的工作负荷输出来调节水的加热温度。

在上述结构的基础上，可以做出更加优化的方案：水套加热炉1内有两组加热盘管，两组加热盘管的出口处均设有温度表和温度变送器5，该温度变送器5电连接于所述自动控制柜4。这里的温度表和温度变送器5测量的是被加热原油或者其他物体的物质的温度数据，通过直接测量温度，得到更加直接的数据，调节燃烧器的使用输出负荷更加精确。

实施例2：

在实施例1的基础上，本实施例作出改进：水套加热炉1上设置有加热炉水循环入口6和加热炉水循环出口7，加热炉水循环入口6连接带有软水器8的水处理管路的一端，水处理管路的另一端连接补水管路，补水管路上设置有补水口。

水处理管路由第一阀门9、水泵10、止回阀11、第二阀门12、软水器8和第一电动阀门13依次通过管线串接组成，第一阀门9的入口与补水管路连通，第一电动阀门13的出口经过第三阀门14后与加热炉水循环入口6连通，所述第一电动阀门13与自动控制柜4电连接，控制水泵10启停的电机也与自动控制柜4电连接。

水从补水管路的补水口进入，在水泵10的作用下，经过软水器8进行软化处理，处理后的水从加热炉水循环入口6进入水套加热炉1进行加热。止回阀11能够防止水的倒流，正常工作时，第一电动阀门13处于关闭的状态，水泵10也处于停泵状态，管路不通，当水套加热炉1中的液位下降后，液位变送器3会检测到液位降低，并将数据传递给自动控制柜4，自动控制柜4控制第一电动阀门13打开，水泵10也开始工作，此时补水口开始进水对水套加热炉1内进行补水，等到液位到达一定高度后，第一电动阀门13再次关闭，水泵10停泵，完成一个周期。

实施例3：

第一阀门9的入口和第二阀门12的出口处由辅助管路连通，该辅助管路由第一辅助阀门21、辅助水泵22、辅助止回阀23、第二辅助阀门24顺次通过管线连接组成，使所述辅助管路与水处理管路中的第一阀门9、水泵10、止回阀11、第二阀门12形成并联管路。

本实施例的这种结构建立于实施例2的基础之上，本实施例的这种并联支路事实作为一个备用管路，当主管路中的任何部件出现故障致使主管路不通的时候，本实施例的这种并联管路才开始使用。

实施例4：

本实施例提出一种更加优化的结构，除了补水、水质处理、数字控制的结构外，第一阀门9的入口通过第二电动阀门15与加热炉水循环出口7连通，使加热炉水循环出口7、第二电动阀门15、第一阀门9、水泵10、止回阀11、第二阀门12、软水器8、第一电动阀门13、第三阀门14和加热炉水循环入口6串通，所述第二电动阀门15与自动控制柜4电连接。

第一电动阀门13和第三阀门14之间设置有水循环入口16，第二阀门12和软水器8之间设置有水循环出口17。

这种结构使得本实施例中的水套加热炉具备了给外部系统供热的功能，本实施例的这种结构中有水循环入口16和水循环出口17，可以将外接的供暖供热管线与这两个口连接，正常工作时候，将第一电动阀门13关闭，这样水套加热炉1中的热水从加热炉水循环出口7进入水处理管路中后再由水循环出口17进入供暖供热管线，最后再由水循环入口16进入系统中，再从加热炉水循环入口6进入水套加热炉1，实现整体热水的循环过程。第二电动阀门15与自动控制柜4电连接，在水循环的时候自动控制柜4控制第二电动阀门15打开，在补水的时候自动控制柜4控制第二电动阀门15关闭。

实施例5：

补水管路由第三电动阀门18和过滤器19组成，补水管路上的补水口依次通过第三电动阀门18和过滤器19后与水处理管路连通，该第三电动阀门18与自动控制柜4电连接。

从补水口进入补水管路的水是有一定的杂质的，过滤器19可以将水中的杂质进行过滤，在水套加热炉1正常工作的时候，第三电动阀门18是处于关闭状态的，只有当需要补水的时候，第三电动阀门18通过才自动控制柜4控制自动打开。

实施例6：

水套加热炉1、水处理管路、补水管路、自动控制柜4都安装在橇座20上。本实施例建立是将实施例1—5的结构都设计安装到橇座20上，实现橇装的集成化设置，设备高度集成、占地面积小，便于设备的工厂预制、快速投产及维护、便于标准化模块化建设。

上述实施例中出现的自动控制柜的自动控制技术属于现有的成熟技术，比如CPU控制器的自动控制等，均能实现本实用新型中的这种控制功能，只需要编写相应的控制程序即可，在此不做特别说明，程序也非本实用新型保护内容。

以上例举仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种数字化水套加热炉集成装置，包括水套加热炉（1），其特征在于：所述的水套加热炉（1）上设置有温度表、温度变送器（2）、液位计和液位变送器（3），所述温度变送器（2）和液位变送器（3）分别电连接于自动控制柜（4），该自动控制柜（4）与水套加热炉（1）内部的燃烧器电连接控制。

2.如权利要求1所述的数字化水套加热炉集成装置，其特征在于：所述的水套加热炉（1）内有两组加热盘管，两组加热盘管的出口处均设有温度表和温度变送器（5），该温度变送器（5）电连接于所述自动控制柜（4）。

3.如权利要求1或2所述的数字化水套加热炉集成装置，其特征在于：所述的水套加热炉（1）上设置有加热炉水循环入口（6）和加热炉水循环出口（7），加热炉水循环入口（6）连接带有软水器（8）的水处理管路的一端，水处理管路的另一端连接补水管路，补水管路上设置有补水口。

4.如权利要求3所述的数字化水套加热炉集成装置，其特征在于：所述的水处理管路由第一阀门（9）、水泵（10）、止回阀（11）、第二阀门（12）、软水器（8）和第一电动阀门（13）依次通过管线串接组成，第一阀门（9）的入口与补水管路连通，第一电动阀门（13）的出口经过第三阀门（14）后与加热炉水循环入口（6）连通，所述第一电动阀门（13）与自动控制柜（4）电连接，控制水泵（10）启停的电机也与自动控制柜（4）电连接。

5.如权利要求4所述的数字化水套加热炉集成装置，其特征在于：所述的第一阀门（9）的入口和第二阀门（12）的出口处由辅助管路连通，该辅助管路由第一辅助阀门（21）、辅助水泵（22）、辅助止回阀（23）、第二辅助阀门（24）顺次通过管线连接组成，使所述辅助管路与水处理管路中的第一阀门（9）、水泵（10）、止回阀（11）、第二阀门（12）形成并联管路。

6.如权利要求4或5所述的数字化水套加热炉集成装置，其特征在于：所述第一阀门（9）的入口通过第二电动阀门（15）与加热炉水循环出口（7）连通，使加热炉水循环出口（7）、第二电动阀门（15）、第一阀门（9）、水泵（10）、止回阀（11）、第二阀门（12）、软水器（8）、第一电动阀门（13）、第三阀门（14）和加热炉水循环入口（6）串通，所述第二电动阀门（15）与自动控制柜（4）电连接。

7.如权利要求6所述的数字化水套加热炉集成装置，其特征在于：所述的第一电动阀门（13）和第三阀门（14）之间设置有水循环入口（16），第二阀门（12）和软水器（8）之间设置有水循环出口（17）。

8.如权利要求3所述的数字化水套加热炉集成装置，其特征在于：所述补水管路由第三电动阀门（18）和过滤器（19）组成，补水管路上的补水口依次通过第三电动阀门（18）和过滤器（19）后与水处理管路连通，该第三电动阀门（18）与自动控制柜（4）电连接。

9.如权利要求3所述的数字化水套加热炉集成装置，其特征在于：所述的水套加热炉（1）、水处理管路、补水管路、自动控制柜（4）都安装在橇座（20）上。

10.如权利要求4或5所述的数字化水套加热炉集成装置，其特征在于：所述的第一阀门（9）、第二阀门（12）、第三阀门（14）是闸阀或截止阀或蝶阀。