CN2606304Y - 原油加热炉及其使用的热交换器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种原油加热炉及其使用的热交换器。其主要用于原油输送系统中给原油加热的设备，并主要解决上述设备中在提高工作效率、便于维修的同时降低能量消耗。其技术方案要点在于将设置与所述原油加热炉中的热交换器的连接直管束的连接腔室的大部分浸在所述加热传导介质(1)中，至少所述热交换器一端的所述连接腔室在所述锅炉筒体外露出的部分可以打开，以便维修所述直管束。

Description

原油加热炉及其使用的热交换器

技术领域

本实用新型涉及一种原油加热炉及其使用的热交换器。具体地说，本实用新型涉及在原油输送系统中给原油加热的设备。

背景技术

在现有技术中，水套炉由与其操作简便、安全、结构简单，便于制造安装等优点已被广泛地应用在油田的集输系统中。在油田的集输作业中，通过水套炉可以将原油、天然气及其它井口产物加热到工艺所要求的温度。其工作原理是：在锅炉筒体内下部设置的火筒内燃烧的热量经火筒烟管壁传递给中间热传导介质(水)，中间热传导介质(水)再经过热传导和热对流将加热设置在所述筒体内上部的加热油管中流动的原油。普通往复盘管式设置的加热油管，被封在一个闭合整体的锅炉筒体内。为了便于筒体内部的维护，中国实用新型专利文献CN2416423Y中提出了一种是一个通过发兰与炉体连接的封头的燃气常压水套炉顶端，其中进油口和出油口是在封头和炉体连接发兰处进入炉体。这样的结构，使得锅炉筒体的一端可以拆开，当需要进行炉内维修或更换加热油管时，只要拆开封头，锅炉筒体内部即可暴露，加热油管也可方便地取出。

然而，随着现代科学技术的发展，由于各种各样的水软化剂的使用，使得因热传导介质(如水)结垢而导致锅炉热效率降低的问题已经不那么明显了。而上述锅炉在使用中通常遇到的问题往往是加热油管中结垢和火筒烟道中积灰积碳的问题。这些问题一般会导致原油输送能力的下降，各介质之间的热传导能力降低，进而导致工作效率的能源消耗的增加。

通常，现有技术在解决上述问题的办法用酸性液体清洗加热油管和用水清洗火筒烟道，由于现有技术中的加热油管和火管烟道都是曲折的或是在火筒烟道中设置加热水管而出现死角。所以以上方式进行清洗往往不能彻底地将积垢清除干净。甚至可能对某些部位进行过度的清洗，造成对管壁的损坏。此外，为了达到要求的换热面积，则需要较长的盘管，由此会导致原油流体在锅炉内产生过大的压降。

为解决上述技术问题，我们在2001年以相同的发明名称提出的一件实用新型专利申请中提出了一种常压水套炉，在所述炉体的上部设置第二热交换器，该热交换器包括设置在充有热传导介质的所述锅炉筒体内的连通所述锅炉筒体两端的直管束；所述锅炉筒体的下部设置用于加热所述热传导介质的第一热交换装置，所述第一热交换装置包括一个火筒和与其相连的至少一个热交换器，所述火筒贯通锅炉筒体两端，其中一个热交换器的直管束进口端通过一个连接腔室与所述火筒的出口端相连。该技术方案与现有技术具相比：易于维护和清理积垢，较大地增加了换热面积，因而工作效率较高。同时，由于在运行和维护过程中基本对设备没有损伤，不必经常更换热交换器中的加热管，因而延长了设备的使用年限，降低了设备的运营费用。然而，以现有的技术手段，所述火筒和热交换器的烟气连接腔室通常位于热传导介质(水)外，属于干式烟箱。在工作过程中，所述腔室内热气体温度高达850℃以上，而且火筒出口烟气直接舔烧盖板，使得盖板的外壁温度较高。所以对构成所述连接腔室的箱体保温的难度较大，使热能大量耗散，因而存在一定的能耗浪费。

目前解决上述连接箱体的保温问题的办法是有二：其一是用陶瓷纤维毡在盖板和罩的内侧搭起一道防火墙。但由于陶瓷纤维毡是一层一层搭接的，层与层间存在接缝，当火筒出口烟气直接舔烧盖板前的陶瓷纤维毡防火墙时，陶纤毡间的接缝阻火能力差，存在漏火现象，这样盖板外壁温度仍然较高；另一方式是，用高铝水泥在盖板内侧搭成防火墙，但设置的水泥金属托架能将热量传导至盖板外壁，壁温也较高。同样的问题在原油热交换器的连接腔室部位也存在。总之，在上述原油加热炉及其使用的热交换器的连接腔室部位的散热损失较大。

实用新型的技术内容

为此，本实用新型的目的在于提出一种原油加热炉及其使用的热交换器，所述原油加热炉及其使用的热交换器一方面在对设备损坏较小的的条件下便于维修和清理，在不产生过大的流体压降的要求下满足要求的换热面积；另一方面能够有效地减少高温端连接腔室的散热损失。

为实现上述实用新型目的，本实用新型的原油加热炉，包括一个其内充有加热传导介质的锅炉筒体；在所述筒体内的下部设置用于加热所述热传导介质的第一热交换装置，在所述筒体内的上部设置用于加热原油的第二热交换装置；所述第一热交换装置包括一个火筒和热交换器；其中所述热交换器包括分别设置在所述锅炉筒体的两端部的第一热交换装置连接腔室，以及浸在所述加热传导介质中、两端分别与设置在所述锅炉筒体的两端部的第一热交换装置连接腔室连接的直管束；所述火筒的出口端与作为所述热交换器进口的一个连接腔室连接；作为所述热交换器出口的一个连接腔室与排气装置相连；其特征在于至少在所述锅炉筒体一端设置的所述第一热交换装置连接腔室的大部分浸在所述加热传导介质中，至少在所述锅炉筒体一端设置的所述第一热交换装置连接腔室在所述锅炉筒体外露出的部分可以打开，以便维修所述直管束和所述火筒。

其中，至少与所述火筒的一端连接的所述第一热交换装置连接腔室最好全部设置在所述锅炉筒体内并完全浸在所述加热传导介质中。

所述原油加热炉的第二热交换装置为一个热交换器，其中包括分别设置在所述锅炉筒体的两端部的第二热交换装置腔室，至少在所述锅炉筒体一端设置的所述第二热交换装置腔室的大部分浸在所述加热传导介质中，以及浸在所述加热传导介质中、两端分别与设置在所述锅炉筒体的两端部的第二热交换装置腔室连接的直管束；其中所述第二热交换装置连接腔室在所述锅炉筒体外露出的部分可以打开，以便维修所述直管束；作为所述第二热交换装置进口的一个连接腔室与原油输入系统连接；作为所述第二热交换装置出口的一个连接腔室与原油输出系统相连。其中设置在所述锅炉筒体的一端的第二热交换装置腔室全部设置在所述锅炉筒体内并完全浸在所述加热传导介质中，同时设置在所述锅炉筒体的另一端的第二热交换装置腔室在所述锅炉筒体外露出的部分可以打开。

本实用新型还提供一种用于上述原油加热炉的热交换器，其中包括分别设置在所述锅炉筒体的两端部的腔室，以及浸在所述加热传导介质中、两端分别与设置在所述锅炉筒体的两端部的腔室连接的直管束；作为所述热交换器进口的一个连接腔室与受热介质输入系统连接；作为所述热交换器出口的一个连接腔室与受热介质排出系统相连；其特征在于至少所述热交换器一端的所述腔室的大部分浸在所述加热传导介质中，至少所述热交换器一端的所述连接腔室在所述锅炉筒体外露出的部分可以打开，以便维修所述直管束。

所述的热交换器中，所述连接腔室是一圆柱形状，包括一个腔室箱体以及分别设置在所述腔室箱体两端的花板和堵板；所述连接腔室的轴线与锅炉筒体轴线平行；通过所述花板，所述连接腔室分别与所述火筒的出口和所述直管束连接。

所述的热交换器中，部分腔室箱体设置在所述锅炉筒体外的所述连接腔室的所述堵板以一种快速拆装的方式与所述腔室箱体的端部相连接。

本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：由于换热装置中的热交换器仍至少有一端连通腔室可以打开，以便维修换热直管，所以仍然易于维护和清理积垢、工作效率高，运行和维护过程中基本对设备没有损伤，不必经常更换热交换器中的加热管，因而延长了设备的使用年限，降低了设备的运营费用。同时由于解决了高温端连接腔室散热损失大的问题，进一步提高了加热炉的热效率。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中

图1是本实用新型的第一实施例的纵剖结构示意图；

图2是在图1中沿C-C线的剖面图；

图3是图1所示实施例中的连接腔室的剖面结构示意图；

图4是图1所示实施例中连接腔室的另一种结构的横截面结构示意图；

图5是本实用新型的第二实施例的纵剖结构示意图。

附图中附图标记的含义为：1-加热传导介质水、2-锅炉筒体、3-连接腔室的腔室箱体、4-连接腔室的花板、5-连接腔室的堵板、6-第一热交换装置连接腔室箱体上的法兰、7-火筒外壁上的散热片、10-水加热装置(第一热交换装置)、11-火筒、12-第一热交换装置的热交换器、13、14、15-第一热交换装置的连接腔室、16、17-直管束、18-第一热交换装置连接腔室的箱体、19-第一热交换装置连接腔室的盖板、20-原油加热装置(第二热交换装置)、21、22、23、24、25-原油加热装置腔室、26、27、28、29-直管束。

具体实施方式

参见图1至图3所示的本实用新型的第一实施例，其中原油加热炉包括一个其内充有加热传导介质水1的锅炉筒体2；在所述筒体2内的上部设置用于加热原油的原油加热装置(第二热交换装置)20，而在所述筒体内2的下部设置用于对水1加热的水加热装置(第一热交换装置)10，所述水加热装置10包括一个火筒11和一个热交换器12，其中所述热交换器12包括分别设置在所述锅炉筒体2的两端部的水加热装置连接腔室13、14、15，以及浸在所述加热传导介质水1中、两端分别与设置在所述锅炉筒体2的两端部的水加热装置连接腔室13、14、15连接的直管束16、17。所述火筒11一端与锅炉筒体2连接，其出口端与作为所述热交换器12进口的一个连接腔室13连接，在所述火筒11的外壁上沿火筒圆周等间距地设置有纵向散热片7；作为所述热交换器12出口的一个连接腔室15与排气装置相连；在本实施例中，所述水加热装置连接腔室13浸在所述加热传导介质水1中，所述连接腔室13包括一个腔室箱体3以及分别设置在所述腔室箱体3两端的花板4和堵板5；所述连接腔室13的轴线与锅炉筒体2轴线平行；通过所述花板4，所述连接腔室13分别与所述火筒11的出口和所述直管束16连接，其中所述火筒11的出口按其几何中心偏离所述筒体3轴线设置在所述花板4上(参见图2)。所述锅炉筒体2两端的所述水加热装置连接腔室14、15分别设置在所述锅炉筒体2的外端面上，所述直管束16的一端连通所述连接腔室13而另一端通过所述锅炉筒体2的端璧连通所述连接腔室14，所述直管束17的两端分别通过所述锅炉筒体2的端壁连通所述连接腔室14、15。在所述连接腔室15的箱体18的侧壁上设置有一个用于将热气体排出的烟囱。参见图3所示，其中所述连接腔室14、15分别具有一个其一端与所述锅炉筒体2的端壁密封连接而另一端具有一个法兰件6的箱体18和一个可密封地盖在所述法兰件6上可固定安装并可拆卸的盖板19。

另外，本实施例的连接腔室14、15还可以如图4所示，分别包括一个其一端与所述锅炉筒体2的端壁密封连接而另一端固定地安装有一个花板4的箱体18，所述锅炉筒体2上固定连接着所述箱体18的相应位置上开有一个孔，一个盖板19通过安装部件，如固定螺栓，可固定安装并可拆卸地密封地盖在所述孔上。此时，所述直管束16、17通过所述花板4与所述连接腔室14、15连接。事实上从节能的角度来看，连接腔室部分浸在水中节能的效果更好。

在使用过程中，当火焰喷入所述水加热装置10中的所述火筒11内时，在火筒11内的气体被加热，其中部分热量通过所述火筒11的壁及其外壁散热片7被传递到在其外壁周围的水1中。而所述火筒11中被加热的气体则自所述火筒11经与其相连的连通腔室13，进入直管束16中，再从所述直管束16经由所述连通腔室14折反，进入所述直管束17中，并最终到达的所述连接腔室15，并由设置在所述连通腔室15的箱体18的侧壁上烟囱6排出。由上述过程，热气体在流动和折反过程中不断通过所述直管束16、17以及所述连通腔室13、14、15的侧壁与周围的水1发生热交换。被加热的水1经过热对流，或者利用某种公知的强制循环方式(如在炉体外用热水泵)向上流动到设置在所述筒体2内上部的用于加热原油的加热装置20周围，并对所述原油加热装置20中流动的原油进行加热。由上述过程可见，由于所述连通腔室全部或部分地浸在所述热传导介质水1中，因而减少了热气体在流经设置在所述锅炉筒体外的连通腔室时将热量耗散到大气中的可能，特别是将连通腔室13整体地浸入所述热传导介质水1中，简化了对其制作材料的设计，同时不再需要对其采取任何保温措施，也降低了设备整体的成本。

图5是本实用新型的第二实施例的纵剖结构示意图，该实施例实质上是对图1至3所示实施例的一个改进方案。在本实施例中，在所述锅炉筒体2内的上部设置的用于加热原油的原油加热装置(第二热交换装置)20包括分别设置在所述锅炉筒体2的两端部的原油加热装置腔室21、22、23、24、25，以及浸在所述加热传导介质水1中、两端分别与设置在所述锅炉筒体2的两端部的原油加热装置腔室21、22、23、24、25连接的四组直管束26、27、28、29；在所述锅炉筒体2两端设置的所述原油加热装置腔室21、22、23、24、25的大部分浸在所述加热传导介质水1中，其中一端的所述原油加热装置连接腔室21、23、25在所述锅炉筒体2外露出的部分可以打开，以便维修所述直管束26、27、28、29；作为所述原油加热装置20进口的一个连接腔室21与原油输入系统连接；作为所述原油加热装置20出口的一个连接腔室25与原油输出系统相连。其中所述原油加热装置连接腔室21、22、23、24、25包括一个腔室箱体以及分别设置在所述腔室箱体两端的花板和堵板；通过所述花板，所述直管束26、连接在所述原油加热装置腔室21、22之间，所述直管束27连接在所述原油加热装置腔室22、23之间，所述直管束28连接在所述原油加热装置腔室23、24之间，所述直管束29连接在所述原油加热装置腔室24、25之间，其中所述直管束中直管的两端部分别与花板4间密合地固定连接。所述腔室箱体与安装花板一端相对的一端固定连接在所述锅炉筒体2上。其中所述原油加热装置连接腔室22、24的堵板为所述锅炉筒体2端壁的一部分，而所述原油加热装置连接腔室21、23、25的堵板为可拆卸的盖板。

在使用过程中，所述锅炉筒体2内由所述水加热装置10加热的水1经过热对流，或者利用某种公知的强制循环方式(如在炉体外用热水泵)向上流动到设置在所述筒体2内上部的用于加热原油加热装置20。所需加热的原油从在所述锅炉筒体2一端的作为所述原油加热装置20的连接腔室21进入所述原油加热装置20中，再顺序经过所述直管束26、连接腔室22、直管束27、连接腔室23、直管束28、连接腔室24、直管束29到达作为原油加热装置出口的连接腔室25。此后，被加热的原油经过与所述连接腔室25连接的管线进入输油管线中。同样，由于所述连通腔室基本上浸在所述热传导介质水1中，因而减少了被加热的原油在流经设置在所述锅炉筒体外的连通腔室时向大气耗散的热量，节约了能量，同时简化了保温措施，也降低了设备整体的成本。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本实用新型的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种原油加热炉，包括一个其内充有加热传导介质(1)的锅炉筒体(2)；在所述筒体(2)内的下部设置用于加热所述热传导介质的第一热交换装置(10)，在所述筒体(2)内的上部设置用于加热原油的第二热交换装置(20)；所述第一热交换装置(10)包括一个火筒(11)和热交换器(12)；其中所述热交换器(12)包括分别设置在所述锅炉筒体(2)的两端部的第一热交换装置连接腔室(13、14、15)，以及浸在所述加热传导介质(1)中、两端分别与设置在所述锅炉筒体(2)的两端部的第一热交换装置连接腔室(13、14、15)连接的直管束(16、17)；所述火筒(11)出口端与作为所述热交换器(12)进口的一个连接腔室(13)连接；作为所述热交换器(12)出口的一个连接腔室(15)与排气装置相连；其特征在于至少在所述锅炉筒体(2)一端设置的所述第一热交换装置连接腔室的大部分浸在所述加热传导介质(1)中，至少在所述锅炉筒体(2)一端设置的所述第一热交换装置连接腔室在所述锅炉筒体(2)外露出的部分可以打开，以便维修所述直管束(16、17)。

2.如权利要求1所述的原油加热炉，其特征在于至少与所述火筒(11)的一端连接的所述第一热交换装置连接腔室(13)全部设置在所述锅炉筒体(2)内并完全浸在所述加热传导介质(1)中。

3.如权利要求1或2所述的原油加热炉，其特征在于所述第二热交换装置(20)为一个热交换器，其中包括分别设置在所述锅炉筒体(2)的两端部的第二热交换装置腔室(21、22、23、24、25)，至少在所述锅炉筒体(2)一端设置的所述第二热交换装置腔室(21、22、23、24、25)的大部分浸在所述加热传导介质(1)中，以及浸在所述加热传导介质(1)中、两端分别与设置在所述锅炉筒体(2)的两端部的第二热交换装置腔室(21、22、23、24、25)连接的直管束(26、27、28、29)；其中所述第二热交换装置连接腔室(21、22、23、24、25)在所述锅炉筒体(2)外露出的部分可以打开，以便维修所述直管束(26、27、28、29)；作为所述第二热交换装置(20)进口的一个连接腔室(21)与原油输入系统连接；作为所述第二热交换装置(20)出口的一个连接腔室(25)与原油输出系统相连。

4.如权利要求3所述的原油加热炉，其特征在于设置在所述锅炉筒体(2)的一端的第二热交换装置腔室(21、23、25)全部设置在所述锅炉筒体(2)内并完全浸在所述加热传导介质(1)中，同时设置在所述锅炉筒体(2)的另一端的第二热交换装置腔室(22、24)在所述锅炉筒体(2)外露出的部分可以打开。

5.一种是用于上述原油加热炉的热交换器，所述热交换器(12、20)包括分别设置在所述锅炉筒体(2)的两端部的腔室(13、14、15、21、22、23、24、25)，以及浸在所述加热传导介质(1)中、两端分别与设置在所述锅炉筒体(2)的两端部的腔室(13、14、15、21、22、23、24、25)连接的直管束(16、17、26、27、28、29)；作为所述热交换器(12、20)进口的一个连接腔室(13、21)与受热介质输入系统连接；作为所述热交换器(12、20)出口的一个连接腔室(14、25)与受热介质排出系统相连；其特征在于至少所述热交换器(12、20)一端的所述腔室的大部分浸在所述加热传导介质(1)中，至少所述热交换器(12、20)一端的所述连接腔室(13、14、15、21、22、23、24、25)在所述锅炉筒体(2)外露出的部分可以打开，以便维修所述直管束(16、17、26、27、28、29)。

6.如权利要求5所述的热交换器，其特征在于所述连接腔室(13、14、15、21、22、23、24、25)包括一个腔室箱体(3、18)以及分别设置在所述腔室箱体(3、18)两端的花板(4)和堵板(5、19)；通过所述花板(4)，所述连接腔室(13、14、15、21、22、23、24、25)分别与所述火筒(11)的出口和所述直管束(16、17、26、27、28、29)连接。

7.如权利要求6所述的热交换器，其特征在于所述连接腔室(13)是一圆柱形状；所述连接腔室的轴线与锅炉筒体(2)轴线平行。

8.如权利要求7所述的热交换器，其特征在于部分腔室箱体(3)设置在所述锅炉筒体(2)外的所述连接腔室的所述堵板(5)以一种快速拆装的方式与所述腔室箱体(3)的端部相连接。

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