CN220601801U - 一种石油工业用电加热炉 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于石油工业用加热炉技术领域，具体为一种石油工业用电加热炉，包括炉体，炉体的下部设有高温进口，炉体的上部设有低温出口，高温进口的外侧设有高温风机；炉体的内腔中设置有电加热器和换热器，电加热器位于高温进口的上方，换热器位于电加热器的上方；高温进口处连接有高温风道，低温出口处连接有低温风道，高温风道与高温风机的出风口连通，低温风道与高温风机的进风口连通；热载体自高温风道进入炉体与换热器换热，换热后自低温风道进入高温风机；热载体为空气或二氧化碳。本实用新型利用空气或二氧化碳作为热载体，成本低廉、无毒无害，且在高温下不会与电加热器、换热器等金属构件接触发生腐蚀，提高了加热炉的使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型属于石油工业用加热炉技术领域，具体为一种石油工业用电加热炉。
背景技术
在油气田的原油集输、原油稳定处理、天然气处理、稠油热采等领域，普遍存在着对加热工质加热至100-300℃的高温加热需求。原油稳定处理，需要对原油加热至120℃以上；对天然气进行脱水再生处理，需要将天然气加热至180℃以上；注蒸汽热采锅炉需要将水蒸气加热至300℃以上，产生过热蒸汽注入井下加热稠油。当前主要采用有机热载体加热炉、管式加热炉、盐浴加热炉和注蒸汽热采锅炉等炉型实现对原油、天然气、水蒸气的高温加热；采用导热油作为高温热载体，存在导热油用量大、成本高、有泄漏着火风险，有机热载体加热炉需要按照特种设备设计制造与管理，加热炉造价高等问题。以低熔点无机盐作高温热载体存在无机盐对人员健康有危害，加热炉启动速度慢等问题。利用天然气加热水蒸气，碳排放量大。
油气田要大幅降低油气生产过程的碳排放，促使油气田采用风电、光伏发电、光热和网电等绿色能源来替代化石燃料作为原油、天然气集输与处理加热炉的能源，电加热炉将逐步成为燃油气加热炉的替代性技术，但目前石油工业电加热炉尚处于研发起步阶段。虽然各油田用户都提出了用电加热方式替代传统有机热载体炉、注蒸汽热采锅炉的明确需求，但目前还缺乏能很好满足上述需求的电加热炉产品技术。
实用新型内容
为解决上述背景技术中的问题，本实用新型提供一种石油工业用电加热炉，该电加热炉以高温气体替代以无机盐、导热油作为热载体，显著降低了热载体的成本，且具有良好的环保性能优势。
本实用新型提供一种石油工业用电加热炉，包括炉体，炉体的下部设有高温进口，炉体的上部设有低温出口，高温进口的外侧设有高温风机；
炉体的内腔中设置有电加热器和换热器，电加热器位于高温进口的上方，换热器位于电加热器的上方；
高温进口处连接有高温风道，低温出口处连接有低温风道，高温风道与高温风机的出风口连通，低温风道与高温风机的进风口连通；
热载体自高温风道进入炉体与换热器换热，换热后自低温风道进入高温风机；热载体为空气或二氧化碳。
进一步的，电加热器的上半圆周外设置有导流板，导流板的出风口正对换热器。
进一步的，换热器和导流板之间还设置有布风板，布风板上均匀设有若干个上下贯通的过风孔。
进一步的，热载体为二氧化碳时，低温风道上还连接有二氧化碳补气罐。
进一步的，换热器为往复盘管式换热器。
本实用新型还提供另外一种石油工业用电加热炉，包括炉体，炉体的下部设有高温进口，炉体的上部设有高温出口，高温进口的外侧设有高温风机；
炉体的内腔中设置有电加热器，炉体的外部设有换热器，电加热器位于高温进口和高温出口之间；
高温进口处连接有第一高温风道，高温出口处连接有第二高温风道，第一高温风道与高温风机的出风口连通；第二高温风道的出风口与换热器的进风口连通，换热器的出风口连接有低温风道，低温风道与高温风机的进风口连通；
热载体自第一高温风道进入炉体内被电加热器加热后经第二高温风道进入换热器进行换热，换热后自低温风道进入高温风机；热载体为空气或二氧化碳。
进一步的，电加热器的上半圆周外设置有导流板，导流板的出风口朝向炉体的顶部设置。
进一步的，炉体内位于导流板的上方还设置有布风板，布风板上均匀设有若干个上下贯通的过风孔。
进一步的，热载体为二氧化碳时，低温风道上还连接有二氧化碳补气罐。
进一步的，电加热器为电阻式电加热器，电加热器包括若干个加热管，加热管的外壁设置有金属翅片。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
(1)本实用新型的电加热炉用空气或二氧化碳替代导热油、无机熔盐作为热载体，成本低廉、无毒无害、化学性能稳定、无火灾风险、启动速度快，特别适合非连续运行工况，且加热炉不需要特种设备，不需要按照特种设备设计制造和使用管理，管理成本低，并可节约大量的导热油采购成本。
(2)本实用新型的电加热炉以二氧化碳作为热载体，在高温下不会与电加热器、换热管和其他金属构件发生腐蚀，提高了加热炉的使用寿命。
(3)本实用新型的电加热炉用高温气体作为热载体，传热更均匀，不会因局部热强度过高，导致原油、导热油结焦、裂解等问题发生。
(4)本实用新型的电加热炉在电加热器的外圆周设置导流板，用于引导气流与电加热器进行充分换热，高温风机将空气或二氧化碳送入炉体，经导流板的下开口均匀地引入电加热器，与电加热器进行热交换，被加热的高温气体经导流板上部的出风口排出，再经过布风板上的过风孔喷出，与换热器进行均匀接触并进行对流换热，进而将换热器管内的被加热工质加热。
(5)本实用新型的电加热炉内的高温气体与被加热工质换热后变为低温气体，低温气体经过低温风道被吸入高温风机，再次被高温风机送入炉体与电加热器换热，如此循环往复，实现连续加热换热。
(6)本实用新型的电加热炉使用二氧化碳作为热载体时，通过在低温管道上设置二氧化碳补气罐，当炉体内的气体压力低于下限值时，二氧化碳补气管可自动打开补气阀向加炉体内补充二氧化碳，维持炉体内微正压状态。
(7)本实用新型的电加热炉使用的空气或二氧化碳气体均为绝缘介质，即使电加热器出现损坏、击穿，也不会导致炉体带电，本质安全。
附图说明
为了更清楚的说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1为本实用新型加热炉实施例一的整体结构图；
图2为本实用新型加热炉实施例一的换热器结构图；
图3为本实用新型加热炉实施例二的整体结构图；
图4为本实用新型加热炉实施例二的炉体内部结构图；
图5为本实用新型加热炉实施例二的换热器结构图；
其中：1-炉体，101-高温进口，102-低温出口，103-高温出口，2-高温风机，3-电加热器，4-换热器，5-高温风道，6-低温风道，7-导流板，701-出风口，8-布风板，9-二氧化碳补气管，10-隔热保温层，10-第一高温风道，11-第二高温风道。
具体实施方式
下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型的保护范围。
下面结合附图1至5以及具体实施例详细论述本实用新型。
实施例一
如图1-2所示，本实施例提供一种一体式电加热炉，包括炉体1，炉体1的下部设有高温进口101，炉体1的上部设有低温出口102，高温进口101的外侧设有高温风机2；炉体1的内腔中设置有电加热器3和换热器4，电加热器3位于高温进口101的上方，换热器4位于电加热器3的上方；高温进口101处连接有高温风道5，低温出口102处连接有低温风道6，高温风道5与高温风机2的出风口连通，低温风道6与高温风机2的进风口连通；热载体自高温风道5进入炉体1与换热器4换热，换热后自低温风道6进入高温风机2；热载体为空气或二氧化碳。
本实施例的电加热炉将电加热器3和换热器4布置在同一个炉体1内，结构紧凑、制造成本低、占地小，适合于中小供料的电加热。
本实施例的电加热炉用空气或二氧化碳替代导热油、无机熔盐作为热载体，成本低廉、无毒无害、化学性能稳定、无火灾风险、启动速度快，特别适合非连续运行工况，且加热炉不需要特种设备，不需要按照特种设备设计制造和使用管理，管理成本低，并可节约大量的导热油采购成本。且用高温气体作为热载体，传热更均匀，不会因局部热强度过高，导致原油、导热油结焦、裂解等问题发生。
具体的，电加热器3的上半圆周外设置有导流板7，导流板7的出风口正对换热器4；换热器4和导流板7之间还设置有布风板8，布风板8上均匀设有若干个上下贯通的过风孔。电加热器3位于炉体1内，且电加热器3的外圆周设置导流板7，用于引导气流与电加热器3进行充分换热，高温风机2将空气或二氧化碳为载体的高温气体送入炉体，经导流板7的下开口均匀地引入电加热器3，经电加热器3进行加热，被加热的高温气体经导流板7上部的出风口排出，再经过布风板8上的过风孔喷出，与位于其上的换热器4管壁进行均匀接触并进行对流换热，进而将换热器4管内的被加热工质加热；高温气体与被加热工质换热后变为低温气体，低温气体经低温出口进入低温风道6，继而被吸入高温风机2，再次被高温风机2送入炉体1与换热器4换热，如此循环往复，实现连续加热换热。
优选的，高温风机2为高温离心风机，驱动空气或二氧化碳在电加热器3和换热器之间进行热交换。
优选的，换热器4为往复盘管式换热器，往复盘管式换热器一般用于加热天然气、高温水蒸气等气体工质，被加热工质走管内，作为换热载体的高温气体走管外，换热管外壁设置翅片，以增大换热面积。
优选的，在换热器4的出口处设置温度变送器，通过被加热工质出口温度调节电加热器功率的输出，采用可控硅功率模块实现对电加热器输出功率的连续调节。
优选的，电加热器3为电阻式电加热器，使用中，根据加热炉功率的不同，一台加热炉可配备单支或多支电加热器，电加热器3的供电电压一般为380V或660V，电加热器包括若干个加热管，加热管的外壁设置有金属翅片，金属翅片用于增大电加热器与载热气体的换热面积，加热管和翅片均为不锈钢材料，且电加热器一般采用圆柱形结构，根据加热需要可采用防爆型或非防爆型。
优选的，当热载体为二氧化碳时，低温风道6上还连接有二氧化碳补气罐9。当炉体1内的气体压力低于下限值时，二氧化碳补气罐9可自动打开补气阀向加炉体1内补充二氧化碳，维持炉体1内微正压状态。
优选的，炉体1、高温风机2、高温风道5、低温风道6上均设置有隔热保温层10，高温气体在加热炉内部密闭运行，散热损失小，保证加热炉具有较高的工作效率。
优选的，炉体1内与高温气体接触的导流板7、布风板8、电加热器3、换热器4均为不锈钢材料制成。
需要说明的是，以空气作为热载体来源方便，成本低，不足之处是空气中含有氧气，不适合对易燃易爆工质的加热。在在200-450℃之间，空气的平均比热容为1.39KJ/Nm3.℃，二氧化碳的平均比热容为2.11KJ/Nm3.℃，后者是前者的1.5倍，即二氧化碳作为热载体的载热能力更强，综合考虑比热容和密度两个因素，使用二氧化碳气体的高温风机电耗为使用空气的70％，可降低用电成本，且二氧化碳不会与易燃易爆介质发生反应，十分适用于易燃易爆工质的加热。
还需要说明的是，本实施例的电加热炉可以风电、光伏发电和网电多元互补供电，替代燃油气加热炉，可大幅降低碳排放，具有良好的环保性能优势。
实施例二
如图3-5所示，本实施例提供一种分体式电加热炉，包括炉体1，炉体1的下部设有高温进口101，炉体1的上部设有高温出口103，高温进口101的外侧设有高温风机2；炉体1的内腔中设置有电加热器3，炉体1的外部设有换热器4，电加热器3位于高温进口101和高温出口103之间；高温进口101处连接有第一高温风道10，高温出口103处连接有第二高温风道11，第一高温风道10与高温风机2的出风口连通；第二高温风道11的出风口与换热器4的进风口连通，换热器4的出风口连接有低温风道5，低温风道5的出风口与高温风机2的进风口连通；热载体自第一高温风道10进入炉体1内被电加热器3加热后经第二高温风道11进入换热器4内进行换热，换热后自低温风道5进入高温风机2；热载体为空气或二氧化碳。
本实施例的电加热炉设置成分体式结构，将换热器4设计在炉体1的外部，适用于大功率、多组换热器加热以及对易燃易爆介质的加热。
本实施例的电加热炉用空气或二氧化碳替代导热油、无机熔盐作为热载体，成本低廉、无毒无害、化学性能稳定、无火灾风险、启动速度快，特别适合非连续运行工况，且加热炉不需要特种设备，不需要按照特种设备设计制造和使用管理，管理成本低，并可节约大量的导热油采购成本。且用高温气体作为热载体，传热更均匀，不会因局部热强度过高，导致原油、导热油结焦、裂解等问题发生。
优选的，高温风机2为高温离心风机，驱动空气或二氧化碳在电加热器3和换热器之间进行热交换。
具体的，电加热器3的上半圆周外设置有导流板7，导流板7的出风口朝向炉体1的顶部设置，炉体1内位于导流板7的上方还设置有布风板8，布风板8上均匀设有若干个上下贯通的过风孔，通过布风板8上的多孔结构引导高温气体进入第二高温风道11与换热器4均匀接触、充分换热。电加热器3位于炉体1内，且电加热器3的外圆周设置导流板7，用于引导气流与电加热器3进行充分换热，高温风机2将空气或二氧化碳为载体的高温气体送入炉体1，经导流板7的下开口均匀地引入电加热器3，经电加热器3进行加热，被加热的高温气体经导流板7上部的出风口701排出，再经过布风板8上的过风孔喷出，进入第二高温风道11，经第二高温风道11与炉体1外部的换热器4进行均匀接触并进行对流换热，进而将换热器4管内的被加热工质加热；高温气体与被加热工质换热后变为低温气体，低温气体进入低温风道6，继而被吸入高温风机2，再次被高温风机2送入炉体1内，如此循环往复，实现连续加热换热。
优选的，换热器4为固定管板式换热器，采用小直径换热管束，固定管板式换热器一般用于加热原油等液体工质，作为换热载体的高温气体走换热器管程，液体工质走换热器壳程，采用小直径换热管以提高高温气体与管壁的换热系数，和增大换热器单位容积的换热面积。
优选的，电加热器3为电阻式电加热器，使用中，根据加热炉功率的不同，一台加热炉可配备单支或多支电加热器，电加热器3的供电电压一般为380V或660V，电加热器3包括若干个加热管，加热管的外壁设置有金属翅片，金属翅片用于增大电加热器与载热气体的换热面积，加热管和翅片均为不锈钢材料，且电加热器一般采用圆柱形结构，根据加热需要可采用防爆型或非防爆型。
优选的，当热载体为二氧化碳时，低温风道6上还连接有二氧化碳补气罐9。当炉体1内的气体压力低于下限值时，二氧化碳补气罐9可自动打开补气阀向加炉体内补充二氧化碳，维持炉体1内微正压状态。
优选的，炉体1、高温风机2、第一高温风道10、第二高温风道11、低温风道6上均设置有隔热保温层10，高温气体密闭运行，散热损失小，保证加热炉具有较高的工作效率。
优选的，炉体1内与高温气体接触的导流板7、布风板8、电加热器3均为不锈钢材料制成。
需要说明的是，以空气作为热载体来源方便，成本低，不足之处是空气中含有氧气，不适合对易燃易爆工质的加热。在在200-450℃之间，空气的平均比热容为1.39KJ/Nm3.℃，二氧化碳的平均比热容为2.11KJ/Nm3.℃，后者是前者的1.5倍，即二氧化碳作为热载体的载热能力更强，综合考虑比热容和密度两个因素，使用二氧化碳气体的高温风机电耗为使用空气的70％，可降低用电成本，且二氧化碳不会与易燃易爆介质发生反应，十分适用于易燃易爆工质的加热。
还需要说明的是，本实施例的电加热炉可以风电、光伏发电和网电多元互补供电，替代燃油气加热炉，可大幅降低碳排放，具有良好的环保性能优势。
以上借助具体实施例对本实用新型做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本实用新型的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本实用新型所保护的范围。
Claims (10)
1.一种石油工业用电加热炉，包括炉体，其特征在于，所述炉体的下部设有高温进口，所述炉体的上部设有低温出口，所述高温进口的外侧设有高温风机；
所述炉体的内腔中设置有电加热器和换热器，所述电加热器位于所述高温进口的上方，所述换热器位于所述电加热器的上方；
所述高温进口处连接有高温风道，所述低温出口处连接有低温风道，所述高温风道与所述高温风机的出风口连通，所述低温风道与所述高温风机的进风口连通；
热载体自所述高温风道进入所述炉体与所述换热器换热，换热后自所述低温风道进入所述高温风机；所述热载体为空气或二氧化碳。
2.根据权利要求1所述的石油工业用电加热炉，其特征在于，所述电加热器的上半圆周外设置有导流板，所述导流板的出风口正对所述换热器。
3.根据权利要求2所述的石油工业用电加热炉，其特征在于，所述换热器和所述导流板之间还设置有布风板，所述布风板上均匀设有若干个上下贯通的过风孔。
4.根据权利要求1所述的石油工业用电加热炉，其特征在于，所述热载体为二氧化碳时，所述低温风道上还连接有二氧化碳补气罐。
5.根据权利要求1所述的石油工业用电加热炉，其特征在于，所述换热器为往复盘管式换热器。
6.一种石油工业用电加热炉，包括炉体，其特征在于，所述炉体的下部设有高温进口，所述炉体的上部设有高温出口，所述高温进口的外侧设有高温风机；
所述炉体的内腔中设置有电加热器，所述炉体的外部设有换热器，所述电加热器位于所述高温进口和高温出口之间；
所述高温进口处连接有第一高温风道，所述高温出口处连接有第二高温风道，所述第一高温风道与所述高温风机的出风口连通；所述第二高温风道的出风口与所述换热器的进风口连通，所述换热器的出风口连接有低温风道，所述低温风道与所述高温风机的进风口连通；
热载体自所述第一高温风道进入所述炉体内被所述电加热器加热后经所述第二高温风道进入所述换热器进行换热，换热后自所述低温风道进入所述高温风机；所述热载体为空气或二氧化碳。
7.根据权利要求6所述的石油工业用电加热炉，其特征在于，所述电加热器的上半圆周外设置有导流板，所述导流板的出风口朝向所述炉体的顶部设置。
8.根据权利要求7所述的石油工业用电加热炉，其特征在于，所述炉体内位于所述导流板的上方还设置有布风板，所述布风板上均匀设有若干个上下贯通的过风孔。
9.根据权利要求6所述的石油工业用电加热炉，其特征在于，所述热载体为二氧化碳时，所述低温风道上还连接有二氧化碳补气罐。
10.根据权利要求1-9中任意一项所述的石油工业用电加热炉，其特征在于，所述电加热器为电阻式电加热器，所述电加热器包括若干个加热管，所述加热管的外壁设置有金属翅片。
Priority Applications (1)
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| CN202321632838.3U CN220601801U (zh) | 2023-06-26 | 2023-06-26 | 一种石油工业用电加热炉 |
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Family Applications (1)
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