CN2180886Y - 真空相变燃气加热炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种低钢耗、高能效的气体燃料锅 炉，用于加热油或水等流体，属热工技术领域。它利 用热煤水的相变换热，通过沸腾和凝结将燃气热量传 递给被加热流体，并通过采取分设装水和存汽的锅 筒、采用矩形火管和烟管、在烟管中布置翅片管簇、使 锅筒内蒸汽压力接近常压、增设抽气装置和烟管挡板 等措施达到了强化传热机制、缩小锅炉体积、减小钢 材用量、防止金属腐蚀、提高锅炉效率等目的。

Description

本实用新型是一种低钢耗、高能效的气体燃料锅炉，用于加热油或水等流体，属热工技术领域。

目前国内各油田原油集输系统中采用的加热炉大部分是燃烧天然气的水套炉。它利用装在锅筒中的热媒水的自然对流将火管和烟管中燃气的热量传递给盘管中的油。这种水套炉存在的主要缺点是：传热系数小，所需换热面积大，从而使锅炉体积和钢材消耗量增大；有氧腐蚀和硫腐蚀，因而使用寿命低；火管、烟管、盘管全部在一个锅筒中，因此锅炉直径大，热媒水量大，起动慢；排烟温度高，锅炉效率低。

本实用新型的目的是针对水套炉的上述缺点进行改进。本实用新型采用使热媒水发生相变的方法，利用沸腾和凝结的换热方式，大大增强传热效果；火管和烟管设计成矩形，使布置更紧凑，以减小锅筒体积和热媒水量；烟管内设置翅片管，以增加烟气侧的有效换热面积；设有抽气装置以防止氧腐蚀和因不凝气体的存在而使传热恶化；控制排烟温度，达到既防止低温硫腐蚀又保持锅炉的高效率。

本实用新型为分离锅筒式，它由装有热媒水6并布置有火管和烟管7的主锅筒9与装蒸汽2并布置有盘管1的副锅筒3用联结管4联结而成。为了增加烟气侧有效换热面积，在烟管7中设置翅片管簇8。气体燃料和空气的混合物在火管5中燃烧，所生成的高温燃气通过火管5和烟管7以及翅片管簇8的壁面将热量传给热媒水6，并使之沸腾。所产生的蒸汽通过联结管4上升至副锅筒3中，在布置于副锅筒3中的盘管1的外壁上凝结成水，并将热量传给盘管中需要加热的油。凝结水再通过联结管4流回主锅筒9。

主锅筒9中的热媒水6和副锅筒3中的蒸汽2处于饱和状态，其温度相同，为饱和温度；两个锅筒中的压力亦相同，为与饱和温度相对应的饱和压力。当热负荷下降时，热媒水6和蒸汽2的温度和压力在一定范围内相应地降低。在油田集输系统中，加热后的油温一般为85℃左右，可以将满负荷时热媒水和蒸汽的温度设计为高出油温25℃左右，这样锅筒内的饱和压力稍微超过大气压力，为微正压。在低负荷时，由于所需传热温差减小，热媒水和蒸汽的温度可降至100℃以下，相应的饱和压力降至0.1MPa以下，并使锅筒内具有一定的真空度。因此锅筒内的压力将随负荷的改变在大气压力附近变动，不会产生较高的正压和负压，从而可降低锅筒强度方面的要求，并保证矩形的火管和烟管不会产生显著变形。

为避免低于50％负荷时排烟温度过低而引起低温硫腐蚀，本实用新型设计成双烟管，并在烟管出口设置活动挡板，低负荷时可关闭两个烟管中的一个。

由于采用了上述技术方案，本实用新型的受热面积比相同容量的水套炉下降30％以上；锅炉体积和钢材消耗量下降50％左右；热媒水量仅为水套炉的20％左右；由于锅筒内无空气，而且烟气不与冷油管接触，因而氧腐蚀和低温硫腐蚀得以基本避免；锅炉效率可达87％，而目前油田运行的水套炉效率低于80％。

本实用新型的原则结构如图1所示。图中1－盘管；2－蒸汽；3－副锅筒；4－联结管；5－火管；6－热媒水；7－烟管；8－翅片管簇；9－主锅筒。

为实现本实用新型，作如下进一步说明：

1）为维持低负荷下锅筒内的真空度，可在副锅筒3的顶部装一小型抽气装置。当泄漏进锅筒的空气达到一定浓度时，抽气装置自动开启，排出锅筒内的空气，以免副锅筒3内存在不凝气体而影响蒸汽在盘管1外凝结放热，同时亦可避免锅筒内部发生氧腐蚀。

2）为防止矩形火管5和烟管7在正压和负压下产生变形，应从刚度的角度选取较厚钢板并在火管和烟管外侧设置加强筋。

3）如果采用烟囱自然通风，不设鼓风机或引风机，则应将烟管中的翅片管簇布置得较稀，以免烟气流动阻力过大而不能保证火管中有足够的负压。

4）烟管中的翅片管簇8，特别是它的前部，处于高温烟气中，为避免烧坏翅片，宜采用较小的翅高，并可在烟气进入翅片管簇前布置几排光管。

5）为保证被加热的油温符合规定要求，可通过油温来控制进入燃烧器中的燃料量。

6）为保证较高的锅炉效率，应选择能在不同负荷下自动控制空气过剩系数维持在1.2左右的燃烧器。

Claims (3)

1、一种燃气加热炉，其特征在于它是由装热媒水的主锅筒9和装饱和蒸汽的副锅筒3通过联结管4结合而成。

2、根据权利要求1所述的燃气加热炉，其特征在于主锅筒9中的火管5和烟管7设计成矩形。

3、根据权利要求1所述的燃气加热炉，其特征在于烟管7中设置翅片管簇8。

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