RU111257U1

RU111257U1 - OIL HEATER

Info

Publication number: RU111257U1
Application number: RU2011124444/06U
Authority: RU
Inventors: Виктор Александрович Крюков; Андрей Владиславович Курочкин; Фоат Ришатович Исмагилов; Дмитрий Львович Астановский; Лев Залманович Астановский; Александр Викторович Крюков
Original assignee: Виктор Александрович Крюков; Андрей Владиславович Курочкин; Фоат Ришатович Исмагилов; Дмитрий Львович Астановский; Лев Залманович Астановский; Александр Викторович Крюков
Priority date: 2011-06-16
Filing date: 2011-06-16
Publication date: 2011-12-10

Abstract

Подогреватель нефти, содержащий цилиндрический корпус, заполненный промежуточным теплоносителем, и расположенный внутри него продуктовый змеевик, а также нагреватель промежуточного теплоносителя и дымовую трубу, отличающийся тем, что подогреватель, по меньшей мере, один, имеет паровое и жидкостное пространство, и установленный по высоте ниже подогревателя каталитический нагреватель, внутри которого размещен змеевик промежуточного теплоносителя - пароводяной смеси, при этом продуктовый змеевик расположен в паровом пространстве подогревателя, а его жидкостное пространство соединено со змеевиком нагревателя промежуточного теплоносителя, размещенном в стационарном слое катализатора, трубопроводами подачи конденсата водяного пара и отвода пароводяной смеси в паровое пространство, при этом нагреватель снабжен трубопроводом ввода нагретой топливной смеси и трубопроводом отвода газов окисления, последний через рекуперативный теплообменник подогрева воздуха, к которому подсоединен трубопровод подачи воздуха, соединен с тягодутьевой машиной и далее с дымовой трубой, а к трубопроводу нагретого воздуха подсоединены трубопровод подачи газового или жидкого топлива и пусковое устройство. An oil heater comprising a cylindrical body filled with an intermediate coolant and a food coil located inside it, as well as an intermediate coolant heater and a chimney, characterized in that the heater, at least one, has a vapor and liquid space, and is installed in height below preheater is a catalytic heater, inside of which there is a coil of intermediate coolant - a steam-water mixture, while the food coil is located in the vapor space under of the boiler, and its liquid space is connected to the coil of the intermediate coolant heater, located in the stationary catalyst bed, with pipelines for supplying water vapor condensate and for discharging the steam-water mixture into the steam space, while the heater is equipped with a heated fuel mixture inlet pipe and an oxidation gas exhaust pipe, the latter through a regenerative the air heating heat exchanger to which the air supply pipe is connected is connected to a draft machine and further to the chimney and a gas or liquid fuel supply pipe and a starting device are connected to the heated air pipeline.

Description

Полезная модель относится к подогревателям нефти, в, частности, к подогревателям термосифонным беспламенным и предназначены для нагрева нефти при их транспортировке и промысловой подготовке.The utility model relates to oil heaters, in particular, flameless siphon heaters and are intended for heating oil during their transportation and field preparation.

Известен подогреватель жидких и газообразных сред, содержащий корпус, заполненный жидким промежуточным теплоносителем, и расположенные внутри него трубный пучок нагреваемого продукта, змеевик подогрева топливного газа, жаровую трубу, подключенную к горелочному устройству, и установленный над ней пучок дымогарных труб, соединенных с дымовой трубой. Жаровая труба подогревателя в нижней части снабжена двумя прямоугольными листами, расположенными по касательной к ее поверхности, с углом разворота и шириной, обеспечивающими охват зоны расположения пучка дымогарных труб, и длиной, равной длине жаровой трубы, а дымогарные трубы выполнены с пластинчатыми элементами, которые расположены по всей длине труб и прикреплены под углом к их поверхности [Патент РФ №2182679, Кл. F22B 7/00, опубл. 20.05.2002 г.].Known heater of liquid and gaseous media, comprising a housing filled with a liquid intermediate coolant, and a tube bundle of a heated product located inside it, a coil for heating fuel gas, a fire tube connected to the burner device, and a bundle of smoke tubes connected to the chimney mounted above it. The heat pipe of the heater in the lower part is provided with two rectangular sheets located tangentially to its surface, with a pivot angle and width, providing coverage of the zone of location of the bundle of smoke tubes, and a length equal to the length of the flame tube, and smoke tubes are made with plate elements that are located along the entire length of the pipes and are attached at an angle to their surface [RF Patent No. 2182679, Cl. F22B 7/00, publ. May 20, 2002].

Недостатком известного подогревателя является высокая пожаровзрывоопасность вследствие использования огневого нагрева, сложность конструктивного исполнения, значительные габариты.A disadvantage of the known heater is the high fire and explosion hazard due to the use of fire heating, the complexity of the design, significant dimensions.

Наиболее близким к заявляемому является подогреватель нефти, содержащий горизонтально вытянутый цилиндрический корпус, заполненный жидким промежуточным теплоносителем, горелочное устройство, дымовую трубу и расширительный бак. В корпусе размещены топочная камера (огневой нагреватель) U-образной формы, в которую введены поперечные переточные трубы, и расположенный над ней, по меньшей мере, один продуктовый трубчатый змеевик в виде ряда секций, смещенных относительно друг друга. Трубы продуктового змеевика плотно уложены в каждой из секций по типу двухзаходной спирали в виде ряда горизонтально вытянутых параллельных участков труб в направлении протяженности подогревателя с изогнутыми участками труб в местах поворота и перехода с уровня на уровень [Патент РФ №2380611, Кл. F22B 7/00, опубл. 20.08.2008 г.].Closest to the claimed one is an oil heater comprising a horizontally elongated cylindrical body filled with a liquid intermediate coolant, a burner, a chimney and an expansion tank. A U-shaped combustion chamber (fire heater) is placed in the casing, into which transverse transfer pipes are inserted, and at least one grocery tubular coil located above it in the form of a series of sections displaced relative to each other. The pipes of the food coil are tightly laid in each section as a double-helix in the form of a series of horizontally elongated parallel pipe sections in the direction of the heater length with bent pipe sections at the points of rotation and transition from level to level [RF Patent No. 2380611, Cl. F22B 7/00, publ. 08/20/2008].

К недостаткам этого подогревателя нефти следует отнести:The disadvantages of this oil heater are:

- высокую пожаровзрывоопасность, обусловленную применением огневого нагрева продукта, вследствие чего возможен взрыв топливовоздушной смеси в топливной камере, а также прогар жаровой трубы;- high fire and explosion hazard due to the use of fire heating of the product, as a result of which an explosion of the air-fuel mixture in the fuel chamber is possible, as well as burnout of the flame tube;

- сложность конструктивного исполнения, которая обусловлена наличием горелочного устройства, жаровой трубы и дымогарных труб, что вызывает увеличение металлоемкости подогревателя, и, следовательно, утяжеление и удорожание конструкции;- the complexity of the design, which is due to the presence of a burner, a flame tube and smoke pipes, which causes an increase in the metal consumption of the heater, and, therefore, the weighting and cost of the structure;

- невысокий коэффициент теплопередачи от используемого жидкого теплоносителя к нефти, который приводит к увеличению теплообменной поверхности и, в частности, значительным размерам и массе продуктового змеевика;- low heat transfer coefficient from the used liquid coolant to oil, which leads to an increase in the heat exchange surface and, in particular, the significant size and weight of the product coil;

- загрязнение окружающей среды за счет выбросов окиси азота и окиси углерода, образующихся при высокотемпературном огневом сжигании топлива;- environmental pollution due to emissions of nitric oxide and carbon monoxide generated by high-temperature firing of fuel;

- ограниченная возможность использования широкого ассортимента топлива, т.к. при изменении вида топлива необходимо применять различные типы горелок.- limited ability to use a wide range of fuels, as when changing the type of fuel, it is necessary to use various types of burners.

Технический результат заявляемого изобретения - повышение уровня пожаровзрывобезопасности подогревателя нефти, упрощение его конструкции и уменьшение габаритных размеров и массы, а также предотвращение вредных выбросов продуктов окисления дымовых газов в атмосферу, расширение ассортимента используемого топлива.The technical result of the claimed invention is to increase the fire and explosion safety of the oil heater, simplifying its design and reducing overall dimensions and weight, as well as preventing harmful emissions of flue gas oxidation products into the atmosphere, expanding the range of used fuel.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном подогревателе нефти, содержащем цилиндрический корпус, заполненный промежуточным теплоносителем, и расположенный внутри него продуктовый змеевик, а также нагреватель промежуточного теплоносителя и дымовую трубу, особенность заключается в том, что подогреватель, по меньшей мере, один, имеет паровое и жидкостное пространство и, установленный по высоте ниже подогревателя, каталитический нагреватель, внутри которого размещен змеевик промежуточного теплоносителя - пароводяной смеси, при этом продуктовый змеевик расположен в паровом пространстве подогревателя, а его жидкостное пространство соединено со змеевиком нагревателя промежуточного теплоносителя, размещенном в стационарном слое катализатора, трубопроводами подачи конденсата водяного пара и отвода пароводяной смеси в паровое пространство, при этом нагреватель снабжен трубопроводом ввода нагретой топливной смеси и трубопроводом отвода газов окисления, последний через рекуперативный теплообменник, к которому подсоединен трубопровод подачи воздуха, соединен с тягодутьевой машиной и далее - с дымовой трубой, а к трубопроводу нагретого воздуха подсоединен трубопровод подачи газового или жидкого топлива.The specified technical result is achieved by the fact that in the known oil heater containing a cylindrical body filled with an intermediate coolant and a food coil located inside it, as well as an intermediate coolant heater and a chimney, the feature is that the heater is at least one, has a vapor and liquid space and, installed in height below the heater, a catalytic heater, inside which there is an intermediate coolant coil - steam mixture, while the food coil is located in the steam space of the heater, and its liquid space is connected to the coil of the intermediate coolant heater, located in the stationary catalyst layer, with pipelines for supplying water vapor condensate and for discharging the steam-water mixture into the steam space, while the heater is equipped with a heated inlet pipe the fuel mixture and the oxidation gas exhaust pipe, the latter through a recuperative heat exchanger to which the air supply pipe is connected the ear is connected to a draft machine and further to a chimney, and a gas or liquid fuel supply pipe is connected to a heated air pipe.

Выполнение подогревателя нефти с паровым и жидкостным пространством обеспечивает нагрев нефти в изотермических условиях при контролируемой температуре конденсации водяного пара.The implementation of the oil heater with steam and liquid space ensures the heating of oil in isothermal conditions at a controlled temperature of condensation of water vapor.

Размещение продуктового змеевика в паровом пространстве секции подогревателя нефти обеспечивает возможность его нагрева паром при более высокой температуре, чем нагрев жидким теплоносителем, в частности, водой.Placing the food coil in the vapor space of the oil heater section allows it to be heated with steam at a higher temperature than heating with a liquid heat carrier, in particular water.

Размещение змеевика нагревателя промежуточного теплоносителя в стационарном слое катализатора обеспечивает нагрев промежуточного теплоносителя за счет тепла каталитического окисления топлива кислородом воздуха, что приводит к повышению пожаровзрывобезопасности, т.к. при этом исключается огненный нагрев продукта и значительно снижается температура в рабочем пространстве нагревателя.Placing the coil of the intermediate coolant heater in a stationary catalyst bed provides heating of the intermediate coolant due to the heat of catalytic oxidation of the fuel with atmospheric oxygen, which leads to increased fire and explosion safety, since this eliminates the fiery heating of the product and significantly reduces the temperature in the working space of the heater.

Использование пара в качестве теплоносителя, обладающего высоким коэффициентом теплопередачи, позволяет многократно снизить поверхность продуктового змеевика, и тем самым обеспечить уменьшение размера и массы подогревателя нефти.The use of steam as a heat transfer agent with a high heat transfer coefficient makes it possible to repeatedly reduce the surface of the food coil, and thereby reduce the size and weight of the oil heater.

Упрощение конструкции подогревателя достигается за счет исключения конструктивных элементов, таких как горелочное устройство, жаровая труба и дымогарные трубы, что снижает его металлоемкость, и, следовательно, удешевляет стоимость конструкции. При этом уменьшаются размеры каталитического нагревателя вследствие отсутствия специального топочного пространства и возможности расположения значительного объема змеевика в стационарном слое катализатора.Simplification of the heater design is achieved by eliminating structural elements such as a burner, flame tube and smoke pipes, which reduces its metal consumption, and, therefore, reduces the cost of the structure. In this case, the dimensions of the catalytic heater are reduced due to the absence of a special furnace space and the possibility of arranging a significant volume of the coil in the stationary catalyst layer.

Практически полное отсутствие выбросов окиси азота и окиси углерода в атмосферу за счет полного окисления (беспламенное сжигание) углеводородов топлива при оптимальном соотношении топлива и воздуха;The almost complete absence of emissions of nitric oxide and carbon monoxide into the atmosphere due to the complete oxidation (flameless burning) of hydrocarbons in the fuel at the optimal ratio of fuel and air;

Предварительный подогрев воздуха в рекуперативном теплообменнике обеспечивает возможность использования широкого ассортимента топлива - газового или жидкого, например, природного газа, попутного нефтяного газа, ШЛФУ, газового конденсата и дистиллятных топлив;Preheating the air in a recuperative heat exchanger makes it possible to use a wide range of fuels - gas or liquid, for example, natural gas, associated petroleum gas, HLFU, gas condensate and distillate fuels;

Тепло пара, получаемого в каталитическом нагревателе, возможно использовать для подогрева нефти в нескольких подогревателях.The heat of steam produced in a catalytic heater can be used to heat oil in several heaters.

На чертеже изображен подогреватель нефти.The drawing shows an oil heater.

Подогреватель нефти содержит цилиндрический корпус 1 и имеет паровое 2 и жидкостное 3 пространство с расположенным внутри парового пространства продуктовым змеевиком 4. Ниже подогревателя 1 по высоте установлен каталитический нагреватель 5, внутри которого размещен змеевик 6 промежуточного теплоносителя - пароводяной смеси. Змеевик 6 промежуточного теплоносителя размещен в стационарном слое катализатора 7. Жидкостное пространство 3 подогревателя соединено со змеевиком 6 нагревателя 5 трубопроводом 8 подачи конденсата водяного пара и трубопроводом 9 отвода пароводяной смеси в паровое пространство 2 подогревателя. Нагреватель 5 снабжен трубопроводом 10 ввода нагретой топливной смеси и трубопроводом 11 отвода газов окисления. Последний через рекуперативный теплообменник подогрева воздуха 12, к которому подсоединен трубопровод 13 подачи воздуха, соединен трубопроводом 14 с тягодутьевой машиной 15 и далее трубопроводом 16 соединен с дымовой трубой 17. К трубопроводу 18 нагретого воздуха подсоединены трубопровод 19 подачи газового или жидкого топлива и пусковое устройство 20. В качестве пускового устройства используют резисторный или индукционный подогреватель.The oil heater contains a cylindrical body 1 and has a steam 2 and liquid 3 space with a food coil 4 located inside the steam space. Below the heater 1, a catalytic heater 5 is installed in height, inside of which there is a coil 6 of an intermediate heat transfer medium - a steam-water mixture. The intermediate coolant coil 6 is located in the stationary catalyst layer 7. The heater fluid space 3 is connected to the heater coil 6 by a steam condensate supply pipe 8 and a steam-water mixture discharge pipe 9 to the steam space 2 of the heater. The heater 5 is equipped with a pipe 10 for entering the heated fuel mixture and a pipe 11 for removing oxidation gases. The latter through a recuperative heat exchanger for heating the air 12, to which the air supply pipe 13 is connected, is connected by a pipe 14 to a blower 15 and then connected by a pipe 16 to a chimney 17. A gas or liquid fuel supply pipe 19 and a starting device 20 are connected to the heated air pipe 18 As a starting device, a resistor or induction heater is used.

Подогреватель работает следующим образом.The heater operates as follows.

Атмосферный воздух, подаваемый по трубопроводу 13, подогревается в рекуперативном теплообменнике подогрева подаваемого воздуха 12, далее нагретый воздух смешивается с газовым или жидким топливом, подаваемым по трубопроводу 19, с образованием топливной смеси, которая затем пусковым устройством 20 разжигается и подается по трубопроводу 10 в каталитический нагреватель 5. Нефть поступает из промысловой сети по змеевику 4 подогревателя 1, далее она нагревается промежуточным теплоносителем - пароводяной смесью, после чего выводится. Тепло реакции каталитического окисления топливной смеси в нагревателе 5 (беспламенного сжигания) снимается за счет нагрева промежуточного теплоносителя в змеевике 6 с образованием пароводяной смеси в нижней части подогревателя 1 на конденсат и пар, который конденсируется и отдает тепло конденсации нефти, а образовавшийся конденсат водяного пара самотеком по трубопроводу 8 возвращается в нагреватель 5 на испарение. Газы окисления топливной смеси из нагревателя 5 по трубопроводу 11 отсасываются через 1 рекуперативный теплообменник подогрева воздуха 12 и направляются по трубопроводу 14 в тягодутьевую машину 15 и по трубопроводу 16 отводятся в дымовую трубу 17.The atmospheric air supplied through the pipe 13 is heated in a recuperative heat exchanger for heating the supplied air 12, then the heated air is mixed with gas or liquid fuel supplied through the pipe 19, with the formation of a fuel mixture, which is then ignited by the starting device 20 and fed through the pipe 10 to the catalytic heater 5. Oil enters from the field network through the coil 4 of heater 1, then it is heated by an intermediate heat carrier - a steam-water mixture, and then discharged. The heat of the reaction of catalytic oxidation of the fuel mixture in the heater 5 (flameless combustion) is removed by heating the intermediate coolant in the coil 6 with the formation of a steam-water mixture in the lower part of the heater 1 to condensate and steam, which condenses and gives off the condensation heat of oil, and gravity water condensate formed by gravity through the pipe 8 is returned to the heater 5 for evaporation. Oxidation gases of the fuel mixture from the heater 5 through a pipe 11 are sucked out through 1 a recuperative heat exchanger for heating the air 12 and sent through a pipe 14 to a draft machine 15 and are discharged through a pipe 16 to a chimney 17.

Предлагаемый подогреватель нефти находит промышленное применение для нагрева нефти при ее транспортировке и промысловой подготовке на различных промыслах по добыче нефти на территории РФ.The proposed oil heater finds industrial application for heating oil during its transportation and field preparation in various oil production fields in the Russian Federation.

Claims

An oil heater comprising a cylindrical body filled with an intermediate coolant and a food coil located inside it, as well as an intermediate coolant heater and a chimney, characterized in that the heater, at least one, has a vapor and liquid space, and is installed in height below preheater is a catalytic heater, inside of which there is a coil of an intermediate coolant - a steam-water mixture, while the food coil is located in the vapor space under of the boiler, and its liquid space is connected to the coil of the intermediate coolant heater, located in the stationary catalyst bed, with pipelines for supplying water vapor condensate and for discharging the steam-water mixture into the steam space, while the heater is equipped with a heated fuel mixture inlet pipe and an oxidation gas exhaust pipe, the latter through a regenerative the air heat exchanger, to which the air supply pipe is connected, is connected to the draft machine and further to the chimney and a gas or liquid fuel supply pipe and a starting device are connected to the heated air pipeline.