CN206094553U - 太阳能光热转换式加热炉 - Google Patents

太阳能光热转换式加热炉 Download PDF

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Abstract

本实用新型提供了一种太阳能光热转换式加热炉，包括：燃料供给和供氧系统、加热炉、除尘脱硫装置、太阳能集热装置、焚烧炉和发电装置等。制氧单元和燃料供给管路与燃烧器连接；燃烧器与加热炉连接，加热炉与单塔除尘脱硫装置、烟囱连接，加热炉还与焚烧炉和发电装置相连接；加热炉的被加热介质管道与太阳能槽式集热装置连接，太阳能槽式集热装置与热交换器连接，热交换器与加热炉的被加热介质管道相连接，生产介质管道与热交换器连接。本实用新型的技术方案有效地阻止了燃烧过程中NOx生成，降低烟气中SO2含量，通过对太阳能、废热和废气的利用，提高加热炉热效率，降低了燃料能耗。实现了石油、化工、炼油等行业节能减排降耗的目的。

Description

太阳能光热转换式加热炉
技术领域
本实用新型涉及加热炉的技术领域，具体而言，涉及一种太阳能光热转换式加热炉。
背景技术
油气田在开发、生产过程中，需要大量热量用于油气的开采、集输和处理，这些热量主要依靠加热炉和锅炉提供。油气田加热炉是油气田地面集输、处理与输送各环节中必不可少的重要生产设施之一。从油井口加热、掺水、热洗、转油站含水油外输、原油脱水、联合站净化油外输、原油稳定、成品油运输、气田的集输与处理以及地面设施的供暖和伴热等环节都离不开加热炉。
现有技术的加热炉因炉型结构、炉内的热损失、排烟温度、余热回收和燃烧器等因素影响，制约了加热炉的热效率和增加了能源消耗。如果采用先进的加热炉节能环保技术，淘汰更新落后的加热炉，有利于实现油气集输系统的节能降耗，提高热效率，减少有害烟气排放对环境造成的污染。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于提供一种太阳能光热转换式加热炉，以解决现有技术中的油气田加热炉节约能源及环境保护的问题。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种太阳能光热转换式加热炉，包括：燃料供给管路、制氧单元、第一助氧调节阀、第一燃料调节阀、燃烧器、有机热载体加热炉、单塔除尘脱硫装置、烟囱、发电装置、热解型焚烧炉、第一温度控制器、太阳能槽式集热装置、第一膨胀箱、第一循环泵和第一热交换器；制氧单元与第一助氧调节阀连接，第一助氧调节阀与燃烧器连接；燃料供给管路与第一燃料调节阀连接，第一燃料调节阀与燃烧器连接；燃烧器与有机热载体加热炉的燃烧室的进口连接，有机热载体加热炉的烟气出口与单塔除尘脱硫装置的入口相连接，单塔除尘脱硫装置的出口与烟囱连接，有机热载体加热炉的燃烧室进口还分别与热解型焚烧炉的烟气出口和发电装置的烟气出口相连接；有机热载体加热炉的导热油管道出口与太阳能槽式集热装置的进口连接，太阳能槽式集热装置的出口与第一温度控制器连接，第一温度控制器与第一热交换器连接，第一热交换器与第一循环泵相连接，第一膨胀箱设置在第一热交换器和第一循环泵之间的管道上，第一循环泵与有机热载体加热炉的导热油管道进口相连接，生产介质管道与第一热交换器连接以使生产介质和导热油换热。
进一步地，第一温度控制器、第一助氧调节阀和第一燃料调节阀通过第一控制线路相互连通，以通过第一温度控制器对第一助氧调节阀和第一燃料调节阀的开度进行控制以实现热能输送平衡。
根据本实用新型的另一方面，提供了一种太阳能光热转换式加热炉，包括：燃料供给管路、制氧单元、第二助氧调节阀、第二燃料调节阀、燃烧器、管式加热炉、单塔除尘脱硫装置、烟囱、发电装置、热解型焚烧炉、第二温度控制器、太阳能槽式集热装置、第二膨胀箱、第二循环泵和第二热交换器；制氧单元与第二助氧调节阀连接，第二助氧调节阀与燃烧器连接；燃料供给管路与第二燃料调节阀连接，第二燃料调节阀与燃烧器连接；燃烧器与管式加热炉的燃烧室的进口连接，管式加热炉的烟气出口与单塔除尘脱硫装置的入口相连接，单塔除尘脱硫装置的出口与烟囱连接，管式加热炉的燃烧室进口还分别与热解型焚烧炉的烟气出口和发电装置的烟气出口相连接；管式加热炉的出口管道与第二热交换器相连接，第二热交换器的出口与生产介质管道相连接，太阳能槽式集热装置的出口与第二热交换器相连通以使太阳能槽式集热装置的导热介质与生产介质换热，第二热交换器与第二循环泵相连通，第二膨胀箱设置在第二热交换器与第二循环泵之间的管道上，第二循环泵的出口与太阳能槽式集热装置的进口管道相连通。
进一步地，第二温度控制器、第二助氧调节阀和第二燃料调节阀通过第二控制线路相互连通，以通过第二温度控制器对第二助氧调节阀和第二燃料调节阀的开度进行控制以实现热能输送平衡。
根据本实用新型的另一方面，还提供了一种太阳能光热转换式加热炉，包括：燃料供给管路、制氧单元、第三助氧调节阀、第三燃料调节阀、燃烧器、水浴加热炉、单塔除尘脱硫装置、烟囱、发电装置、热解型焚烧炉、第三温度控制器、太阳能槽式集热装置、第三膨胀箱和第三循环泵；制氧单元与第三助氧调节阀连接，第三助氧调节阀与燃烧器连接；燃料供给管路与第三燃料调节阀连接，第三燃料调节阀与燃烧器连接；燃烧器与水浴加热炉的燃烧室的进口连接，水浴加热炉的烟气出口与单塔除尘脱硫装置的入口相连接，单塔除尘脱硫装置的出口与烟囱连接，水浴加热炉的燃烧室进口还分别与热解型焚烧炉的烟气出口和发电装置的烟气出口相连接，太阳能槽式集热装置的出口与水浴加热炉内的载体盘管的进口相连，以使太阳能槽式集热装置的导热油与水浴加热炉内的载体换热，水浴加热炉内的载体盘管的出口与第三循环泵相连通，第三膨胀箱设置在水浴加热炉的导热介质盘管的出口和第三循环泵之间，第三循环泵与太阳能槽式集热装置进口相连通，生产介质的吸热区设置在水浴加热炉内以与水浴加热炉内的载体换热。
进一步地，第三温度控制器、第三助氧调节阀和第三燃料调节阀通过第三控制线路相互连通，以通过第三温度控制器对第三助氧调节阀和第三燃料调节阀的开度进行控制以实现热能输送平衡。
进一步地，制氧单元包括：空气变压吸附装置；或者空气膜过滤装置；或者空气深冷加工装置；或者液氧罐；或者氧气管道。
进一步地，燃料的来源为：管道连接的燃料油；或者燃料气；或者热解焚烧炉产生的可燃烟气。
进一步地，加热炉为：有机热载体加热炉、管式加热炉、水浴加热炉、注汽加热炉、余热炉、火筒式加热炉或相变式加热炉。
应用本实用新型的技术方案，加热炉加热时一方面采用现有的富氧气体和燃料燃烧产生热量加热，富氧气体和燃料燃烧能够阻止燃烧过程中NOx生成，降低烟气中SO2含量，另一方面还将热解型焚烧炉产生的裂解可燃气体输送至加热炉内进行燃烧产生热量加热，本实用新型还利用太阳能槽式集热装置通过吸收太阳能对换热装置加热，以及发电装置的尾气进行加热。加热炉中的尾气通过单塔除尘脱硫装置清除烟气中的硫化物和粉尘等有害物质，上述结构能够将尾气中的有害气体和粉尘去除，有利于保护环境。本实用新型的技术方案有效地阻止了燃烧过程中NOx生成，降低烟气中SO2含量，通过对太阳能、废热和废气的回收和利用，提高加热炉热效率，降低了燃料能耗，实现了石油、化工、炼油等行业节能减排降耗的目的。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本实用新型的太阳能光热转换式加热炉的实施例一的结构示意图；
图2示出了根据本实用新型的太阳能光热转换式加热炉的实施例二的结构示意图；以及
图3示出了根据本实用新型的太阳能光热转换式加热炉的实施例三的结构示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
1、制氧单元；2a、第一助氧调节阀；2b、第二助氧调节阀；2c、第三助氧调节阀；3a、第一燃料调节阀；3b、第二燃料调节阀；3c、第三燃料调节阀；4、燃烧器；5a、有机热载体加热炉；5b、管式加热炉；5c、水浴加热炉；6、单塔除尘脱硫装置；7、烟囱；8、发电装置；9、热解型焚烧炉；10a、第一温度控制器；10b、第二温度控制器；10c、第三温度控制器；11、太阳能槽式集热装置；12a、第一膨胀箱；12b、第二膨胀箱；12c、第三膨胀箱；13a、第一循环泵；13b、第二循环泵；13c、第三循环泵；14a、第一热交换器；14b、第二热交换器。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
本实用新型提供了一种太阳能光热转换式加热炉，主要包括：燃料供给管道和制氧单元、加热炉、单塔除尘脱硫装置、太阳能槽式集热装置、热解型焚烧炉、发电装置等。其中，加热炉可以是：有机热载体加热炉、管式加热炉、水浴(套)加热炉、注汽加热炉、余热炉、火筒式加热炉、相变式加热炉。
所述的，该系统工艺过程是以油、气为主燃料，以热解式焚烧炉产出的可燃气体为辅助燃料，以氧气为助燃气体，以导热油为介质，以太阳能光热转换和微型发电排放的高温烟气为辅助热能；被加热介质通过直接式(或间接式)火焰加热炉加热，再经太阳能槽式集热场加热后利用循环泵将热能输送给用热设备；通过温度控制器控制助氧调节阀和燃料调节阀，分别调节氧气和燃料进入多功能燃烧器的流量大小，实现热能输送平衡，节约了燃料降低了能耗；烟气经单塔除尘脱硫装置6清除烟气中的硫化物、粉尘等有害物质，环保达标的烟气通过烟囱进入大气排放。
如图1所示，实施例一的太阳能光热转换式加热炉包括：燃料供给管路、制氧单元1、第一助氧调节阀2a、第一燃料调节阀3a、燃烧器4、有机热载体加热炉5a、单塔除尘脱硫装置6、烟囱7、发电装置8、热解型焚烧炉9、第一温度控制器10a、太阳能槽式集热装置11、第一膨胀箱12a、第一循环泵13a和第一热交换器14a。制氧单元1与第一助氧调节阀2a连接，第一助氧调节阀2a与燃烧器4连接；燃料供给管路与第一燃料调节阀3a连接，第一燃料调节阀3a与燃烧器4连接；燃烧器4与有机热载体加热炉5a的燃烧室的进口连接，有机热载体加热炉5a的烟气出口与单塔除尘脱硫装置6的入口相连接，单塔除尘脱硫装置6的出口与烟囱7连接，有机热载体加热炉5a的燃烧室进口还分别与热解型焚烧炉9的烟气出口和发电装置8的烟气出口相连接；有机热载体加热炉5a的导热油管道出口与太阳能槽式集热装置11的进口连接，太阳能槽式集热装置11的出口与第一温度控制器10a连接，第一温度控制器10a与第一热交换器14a连接，第一热交换器14a与第一循环泵13a相连接，第一膨胀箱12a设置在第一热交换器14a和第一循环泵13a之间的管道上，第一循环泵13a与有机热载体加热炉5a的导热油管道进口相连接，生产介质管道与第一热交换器14a连接，以使生产介质与高温导热油换热。
如图1所示，在实施例一的技术方案中，有机热载体加热炉5a内设向火面的辐射吸热区及非向火面的对流吸热区，吸热区可以是由金属盘管或板制成封闭腔体，腔体内是可流动的导热油介质。导热油介质通过太阳能槽式集热装置11二次加热升温，送入第一热交换器14a，生产介质经第一热交换器14a换热后输送给下游。
如图1所示，在实施例一的技术方案中，第一温度控制器10a、第一助氧调节阀2a和第一燃料调节阀3a通过第一控制线路相互连通，以通过第一温度控制器10a对第一助氧调节阀2a和第一燃料调节阀3a的开度进行控制以实现热能输送平衡。
如图1所示，在实施例一的技术方案中，制氧单元1包括：空气变压吸附装置；或者空气膜过滤装置；或者空气深冷加工装置；或者液氧罐；或者氧气管道。
其中，燃料的来源或产生可以是：燃料供给管道连接的燃料油或燃料气；或者热解焚烧炉产生的可燃烟气(油田污染物来源含油油泥、含油废水、含油垃圾、废气等)。
如图2所示，实施例二的太阳能光热转换式加热炉包括：燃料供给管路、制氧单元1、第二助氧调节阀2b、第二燃料调节阀3b、燃烧器4、管式加热炉5b、单塔除尘脱硫装置6、烟囱7、发电装置8、热解型焚烧炉9、第二温度控制器10b、太阳能槽式集热装置11、第二膨胀箱12b、第二循环泵13b和第二热交换器14b。制氧单元1与第二助氧调节阀2b连接，第二助氧调节阀2b与燃烧器4连接；燃料供给管路与第二燃料调节阀3b连接，第二燃料调节阀3b与燃烧器4连接；燃烧器4与管式加热炉5b的燃烧室的进口连接，管式加热炉5b的烟气出口与单塔除尘脱硫装置6的入口相连接，单塔除尘脱硫装置6的出口与烟囱7连接，管式加热炉5b的燃烧室进口还分别与热解型焚烧炉9的烟气出口和发电装置8的烟气出口相连接；管式加热炉5b的进口管道与生产介质进口管道相连接，管式加热炉5b的出口管道与第二热交换器14b的进口相连接，第二热交换器14b出口与生产介质管道相连接，太阳能槽式集热装置11的出口与第二热交换器14b相连通，以使太阳能槽式集热装置11的高温导热油介质与生产介质换热，第二热交换器14b与第二循环泵13b相连通，第二膨胀箱12b设置在第二热交换器14b与第二循环泵13b之间的管道上，第二循环泵13b的出口与太阳能槽式集热装置11的进口管道相连通。
如图2所示，在实施例二的技术方案中，管式加热炉5b内设向火面的辐射吸热区及非向火面的对流吸热区，吸热区可以是由金属盘管或板制成封闭腔体，腔体内是可流动的生产介质。生产介质经热交换器14b二次加热升温后输送给下游。
如图2所示，在实施例二的技术方案中，第二温度控制器10b、第二助氧调节阀2b和第二燃料调节阀3b通过第二控制线路相互连通，以通过第二温度控制器10b对第二助氧调节阀2b和第二燃料调节阀3b的开度进行控制以实现热能输送平衡。
如图2所示，在实施例二的技术方案中，制氧单元1包括：空气变压吸附装置；或者空气膜过滤装置；或者空气深冷加工装置；或者液氧罐；或者氧气管道。
其中，燃料的来源或产生可以是：燃料供给管道连接的燃料油或燃料气；或者热解焚烧炉产生的可燃烟气(油田污染物来源含油油泥、含油废水、含油垃圾、废气等)。
如图3所示，实施例三的太阳能光热转换式加热炉包括：燃料供给管路、制氧单元1、第三助氧调节阀2c、第三燃料调节阀3c、燃烧器4、水浴加热炉5c、单塔除尘脱硫装置6、烟囱7、发电装置8、热解型焚烧炉9、第三温度控制器10c、太阳能槽式集热装置11、第三膨胀箱12c和第三循环泵13c。制氧单元1与第三助氧调节阀2c连接，第三助氧调节阀2c与燃烧器4连接；燃料供给管路与第三燃料调节阀3c连接，第三燃料调节阀3c与燃烧器4连接；燃烧器4与水浴加热炉5c的燃烧室的进口连接，水浴加热炉5c的烟气出口与单塔除尘脱硫装置6的入口相连接，单塔除尘脱硫装置6的出口与烟囱7连接，水浴加热炉5c的燃烧室进口还分别与热解型焚烧炉9的烟气出口和发电装置8的烟气出口相连接，太阳能槽式集热装置11的出口与水浴加热炉5c内载体(水)盘管的进口相连，以使太阳能槽式集热装置11的高温导热油与水浴加热炉5c内的载体(水)换热，水浴加热炉5c内的载体(水)盘管的出口与第三循环泵13c相连通，第三膨胀箱12c设置在水浴加热炉5c的载体(水)盘管的出口和第三循环泵13c之间，第三循环泵13c与太阳能槽式集热装置11进口相连通，生产介质的吸热区(金属盘管、金属板)设置在水浴加热炉5c内以与水浴加热炉5c内的载体(水)换热。
如图3所示，在实施例三的技术方案中，水浴加热炉5c的燃烧器火焰直接加热炉内的火筒，火筒加热水，炉壳内增设两组盘管，第一组盘管用于高温导热油加热水，第二组盘管用于水加热生产介质，加热升温后生产介质输送给下游。
如图3所示，在实施例三的技术方案中，第三温度控制器10c、第三助氧调节阀2c和第三燃料调节阀3c通过第三控制线路相互连通，以通过第三温度控制器10c对第三助氧调节阀2c和第三燃料调节阀3c的开度进行控制以实现热能输送平衡。
如图3所示，在实施例三的技术方案中，制氧单元1包括：空气变压吸附装置；或者空气膜过滤装置；或者空气深冷加工装置；或者液氧罐；或者氧气管道。
其中，燃料的来源或产生可以是：燃料供给管道连接的燃料油或燃料气；或者热解焚烧炉产生的可燃烟气(油田污染物来源含油油泥、含油废水、含油垃圾、废气等)。
如图1至图3所示，在实施例技术方案中，共同点处在于，
烟气净化，可以包括：加热炉尾气出口管道与单塔除尘脱硫装置6相连接，组成烟气净化系统。其中，烟气进入单塔除尘脱硫装置6，根据燃料中硫的含量将细粉状脱硫剂从入口均匀分散到烟气中，脱硫剂与烟气中SO2在此装置内充分反应形成重颗粒的反应物伴随烟气中尘粒沉淀到底部积尘区定时清除，环保达标的烟气通过烟囱7进入大气排放。
热解式焚烧余热回收，可以包括：热解型焚烧炉9与加热炉相连接；其中，含油污泥(或含油废水、含油垃圾、废气)进入热解型焚烧炉9，在热解焚烧工况温度850℃～1100℃条件下生成可燃气体(或烟气)，进入加热炉内，进行二次燃烧。热解焚烧后熔渣经灰渣斗和达标处理后排出，有效彻底的解决了油气田三废污染治理问题，同时，提高了油气田加热炉的热效率，节约了燃料降低能耗。
发电余热回收，可以包括：发电装置8排放的尾气与加热炉燃烧室相连接，其中，发电装置8出口烟温达到650℃的烟气进入加热炉内，进行二次烟气余热利用。其中，发电装置8可以包括：由离心式压缩机、向心透平、回热器、燃烧室、空气轴承、发电机等组成微型发电，发电功率100KW，可利用油田生产过程中废气(或油井废气)进行发电，解决了偏僻地区油田开采设备和生活基地的电力供应。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种太阳能光热转换式加热炉，其特征在于，包括：燃料供给管路、制氧单元(1)、第一助氧调节阀(2a)、第一燃料调节阀(3a)、燃烧器(4)、有机热载体加热炉(5a)、单塔除尘脱硫装置(6)、烟囱(7)、发电装置(8)、热解型焚烧炉(9)、第一温度控制器(10a)、太阳能槽式集热装置(11)、第一膨胀箱(12a)、第一循环泵(13a)和第一热交换器(14a)；
所述制氧单元(1)与所述第一助氧调节阀(2a)连接，所述第一助氧调节阀(2a)与所述燃烧器(4)连接；所述燃料供给管路与所述第一燃料调节阀(3a)连接，所述第一燃料调节阀(3a)与所述燃烧器(4)连接；所述燃烧器(4)与所述有机热载体加热炉(5a)的燃烧室的进口连接，所述有机热载体加热炉(5a)的烟气出口与所述单塔除尘脱硫装置(6)的入口相连接，所述单塔除尘脱硫装置(6)的出口与所述烟囱(7)连接，所述有机热载体加热炉(5a)的燃烧室进口还分别与所述热解型焚烧炉(9)的烟气出口和所述发电装置(8)的烟气出口相连接；所述有机热载体加热炉(5a)的导热油管道出口与所述太阳能槽式集热装置(11)的进口连接，所述太阳能槽式集热装置(11)的出口与所述第一温度控制器(10a)连接，所述第一温度控制器(10a)与所述第一热交换器(14a)连接，所述第一热交换器(14a)与所述第一循环泵(13a)相连接，所述第一膨胀箱(12a)设置在所述第一热交换器(14a)和所述第一循环泵(13a)之间的管道上，所述第一循环泵(13a)与所述有机热载体加热炉(5a)的导热油管道进口相连接，生产介质管道与所述第一热交换器(14a)连接以使生产介质和导热油换热。
2.根据权利要求1所述的太阳能光热转换式加热炉，其特征在于，所述第一温度控制器(10a)、所述第一助氧调节阀(2a)和所述第一燃料调节阀(3a)通过第一控制线路相互连通，以通过所述第一温度控制器(10a)对所述第一助氧调节阀(2a)和所述第一燃料调节阀(3a)的开度进行控制以实现热能输送平衡。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能光热转换式加热炉，其特征在于，所述制氧单元(1)包括：
空气变压吸附装置；或者
空气膜过滤装置；或者
空气深冷加工装置；或者
液氧罐；或者
氧气管道。
4.根据权利要求1或2所述的太阳能光热转换式加热炉，其特征在于，燃料的来源为：
管道连接的燃料油；或者
燃料气；或者
热解焚烧炉产生的可燃烟气。
5.根据权利要求1或2所述的太阳能光热转换式加热炉，其特征在于，加热炉为：有机热载体加热炉、管式加热炉、水浴加热炉、注汽加热炉、余热炉、火筒式加热炉或相变式加热炉。
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