RU160060U1

RU160060U1 - GAS AND LIQUID HEATER

Info

Publication number: RU160060U1
Application number: RU2015112885/02U
Authority: RU
Inventors: Юрий Юрьевич Евдокимов; Денис Владимирович Теньковский
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ТюменНИИгипрогаз"
Priority date: 2015-04-08
Filing date: 2015-04-08
Publication date: 2016-02-27

Abstract

1. Подогреватель газообразных и жидких сред, содержащий горизонтально ориентированный цилиндрический корпус с торцевыми крышками, заполненный промежуточным теплоносителем, жаровую трубу, горелочное устройство, газоотвод в виде дымовой трубы и змеевики для нагрева продуктовых сред, отличающийся тем, что змеевики выполнены с образованием трех контуров нагрева продуктовых сред в виде жидкого теплоносителя, газа и водометанольного раствора, при этом жаровая труба, на одном конце которой установлено горелочное устройство, а на другом - газоотвод в виде дымовой трубы, расположена в корпусе параллельно его горизонтальной оси, на корпусе сверху установлен расширительный бак, непосредственно над жаровой трубой расположен змеевик для жидкого теплоносителя, образованный двумя независимыми секциями, над ним - змеевик для нагрева газа, а в верхней части корпуса расположен змеевик для водометанольного раствора, причем каждый из указанных змеевиков состоит из последовательно сваренных спиральных слоев труб теплообменников, горизонтальные участки которых ориентированы в одном направлении с жаровой трубой.2. Подогреватель по п. 1, отличающийся тем, что в качестве промежуточного теплоносителя использован 60%-ный раствор диэтиленгликоля с добавлением антикоррозионной добавки.3. Подогреватель по п. 1, отличающийся тем, что торцевые крышки корпуса выполнены съемными.4. Подогреватель по п. 1, отличающийся тем, что трубы теплообменников выполнены с возможностью выемки из корпуса.5. Подогреватель по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен линией возврата части газа, прошедшего змеевик для газа, для подачи в горелочное устройство.6. Подогреватель по п. 1, отли1. A heater for gaseous and liquid media, containing a horizontally oriented cylindrical body with end caps, filled with an intermediate coolant, a heat pipe, a burner device, a gas outlet in the form of a chimney and coils for heating product media, characterized in that the coils are made with the formation of three heating circuits product media in the form of a liquid coolant, gas and water-methanol solution, with a flame tube, at one end of which a burner is installed, and at the other - gas a chimney-shaped outlet is located in the housing parallel to its horizontal axis, an expansion tank is installed on top of the housing, a coil for liquid heat carrier, formed by two independent sections, is located directly above the flame tube, above it is a coil for heating gas, and in the upper part of the housing coil for water-methanol solution, each of these coils consists of sequentially welded spiral layers of heat exchanger tubes, the horizontal sections of which are oriented in one board with flame truboy.2. The heater according to claim 1, characterized in that a 60% diethylene glycol solution with the addition of an anti-corrosion additive is used as an intermediate heat carrier. The heater according to claim 1, characterized in that the end caps of the housing are removable. 4. The heater according to claim 1, characterized in that the pipes of the heat exchangers are made with the possibility of extraction from the housing. The heater according to claim 1, characterized in that it is provided with a return line for a portion of the gas that has passed the gas coil for supplying to the burner device. 6. Heater according to claim 1,

Description

Полезная модель относится к области теплоэнергетики и предназначена для нагрева жидких и газообразных сред, в частности газа, водометанольного раствора (далее BMP), нефти и теплоносителя на месторождениях.The utility model relates to the field of thermal energy and is intended for heating liquid and gaseous media, in particular gas, water-methanol solution (hereinafter BMP), oil and coolant in the fields.

Известно устройство для подогрева жидких и газобразных сред, выполненное в виде корпуса с заполненным промежуточным теплоносителем с помещенным в нем продуктовыми трубами и изогнутой П-образной жаровой трубой, вытянутой горизонтально, на одном конце которой установлено горелочное устройство, на выходном конце - дымовая труба [RU 2306493 C1, МПК F24H 1/28 (2006.01), F22B 7/14 (2006.01), опуб. 20.09.2007].A device for heating liquid and gaseous media, made in the form of a housing filled with an intermediate coolant with food pipes placed in it and a curved U-shaped flame tube elongated horizontally, at one end of which a burner is installed, at the output end, a chimney [RU 2306493 C1, IPC F24H 1/28 (2006.01), F22B 7/14 (2006.01), publ. September 20, 2007].

Известен подогреватель жидких и газообразных сред, который содержит 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 [RU 2182679 C2, МПК7 F22B 7/00, опуб. 20.05.2002]. Установленный в верхней части корпуса змеевик предназначен для нагрева топливного газа, а трубный пучок для нагрева продукта (жидкости или газа). Обеспечивается возможность подогрева как жидкого, так и газообразного продукта, достигается наиболее полное использование температурного потенциала подогревателя.Known heater of liquid and gaseous media, which contains a housing filled with a liquid intermediate fluid, and located inside it a tube bundle of a heated product, 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 [RU 2182679 C2, IPC7 F22B 7/00, publ. 05/20/2002]. The coil installed in the upper part of the housing is designed to heat fuel gas, and the tube bundle is used to heat the product (liquid or gas). It is possible to heat both liquid and gaseous products, the most complete use of the temperature potential of the heater is achieved.

Известен подогреватель нефти, нефтяных эмульсий и тяжелых нефтяных эмульсий, содержащий горизонтально вытянутый корпус, заполненный промежуточным теплоносителем, в среде которого размещены топочная камера U-образной формы и, по меньшей мере, один продуктовый трубчатый змеевик, в виде ряда секций, смещенных относительно друг друга, горелочное устройство, дымовую трубу и расширительный бак [RU 74190 U1, МПК F22B 7/00 (2006.01), опуб. 20.06.2008].Known heater of oil, oil emulsions and heavy oil emulsions, containing a horizontally elongated housing filled with an intermediate coolant, in the medium of which there is a U-shaped combustion chamber and at least one product tubular coil, in the form of a series of sections offset from each other , burner, chimney and expansion tank [RU 74190 U1, IPC F22B 7/00 (2006.01), publ. 06/20/2008].

Подготовка газа на месторождениях для эффективной работы установки комплексной подготовки газа (УКПГ) предусматривает применение подогревателя продуктовых сред как центра всего оборудования объекта: обогрев аппаратов по подготовке газа, трубопроводов, водометанольного раствора - неизменного спутника газодобычи.Gas preparation at the fields for the efficient operation of the integrated gas treatment unit (UKPG) involves the use of a product medium heater as the center of all facility equipment: heating gas treatment apparatus, pipelines, water-methanol solution - an unchanged gas production satellite.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является расширение арсенала технических средств, а именно подогревателя, обеспечивающего нагрев нескольких различных продуктовых сред. Техническим результатом является реализация указанного назначения, а также расширение функциональных возможностей подогревателя.The task to which the claimed technical solution is directed is to expand the arsenal of technical means, namely, a heater, which provides heating of several different product environments. The technical result is the implementation of this purpose, as well as expanding the functionality of the heater.

Сущность заявляемого технического решения заключается в том, что подогреватель газообразных и жидких сред характеризуется тем, что содержит горизонтально ориентированный цилиндрический корпус, заполненный промежуточным теплоносителем, в котором параллельно горизонтальной оси корпуса установлена жаровая труба, снабженная на одном конце горелочным устройством, а на другом - газоотводом в виде дымовой трубы, на корпусе сверху установлен расширительный бак, при этом в указанном корпусе над жаровой трубой расположены продуктовые змеевики с образованием трех контуров нагрева, непосредственно над жаровой трубой расположен змеевик для жидкого теплоносителя, образованный двумя независимыми секциями, над ним змеевик для нагрева газа, а в верхней части корпуса расположен змеевик для водометанольного раствора, каждый из указанных змеевиков и секций состоит из нескольких последовательно сваренных спиральных слоев труб, горизонтальные участки которых ориентированы в одном направлении с горизонтальными участками жаровой трубы. К особенностям выполнения подогревателя можно отнести то, что торцевые крышки корпуса подогревателя могут быть выполнены съемными, змеевики могут быть выполнены с возможностью выемки из корпуса подогревателя, а качестве промежуточного теплоносителя может быть использован 60% раствор диэтиленгликоля с антикоррозионными добавками. Подогреватель может быть снабжен линией возврата части газа, прошедшего змеевик для газа, для подачи в горелочное устройство. Секции змеевика для жидкого теплоносителя могут быть установлены с возможностью обеспечения работы каждой из секций, как по отдельности, так и одновременно. В качестве горелочного устройства возможно использование горелки инжекционного типа с поворотной воздушной заслонкой или газовой горелки инфракрасного излучения.The essence of the proposed technical solution lies in the fact that the heater of gaseous and liquid media is characterized by the fact that it contains a horizontally oriented cylindrical body filled with an intermediate heat carrier, in which a heat pipe is installed parallel to the horizontal axis of the body, equipped with a burner at one end and a gas outlet at the other in the form of a chimney, an expansion tank is installed on top of the casing, while food snakes are located above the casing in the casing and with the formation of three heating circuits, immediately above the flame tube there is a coil for liquid heat carrier formed by two independent sections, a coil for heating gas above it, and a coil for water-methanol solution is located in the upper part of the body, each of these coils and sections consists of several welded spiral pipe layers, the horizontal sections of which are oriented in the same direction as the horizontal sections of the flame tube. Features of the heater include the fact that the end caps of the heater body can be removable, the coils can be removed from the heater body, and a 60% diethylene glycol solution with anticorrosive additives can be used as an intermediate heat carrier. The heater may be provided with a return line for a portion of the gas that has passed the gas coil for supplying to the burner device. The coil sections for the liquid coolant can be installed with the possibility of ensuring the operation of each of the sections, both individually and simultaneously. As a burner, it is possible to use an injection-type burner with a rotary air damper or a gas burner of infrared radiation.

Наличие, конструктивное выполнение нескольких контуров нагрева и их расположение обеспечивает возможность одновременного нагрева различных продуктовых сред: газа (на собственные нужды, на установку для термической утилизации BMP); BMP; теплоносителя (для подогрева аппаратов и трубопроводов). Последовательность расположения продуктовых змеевиков в корпусе подогревателя над жаровой трубой обусловлена требуемой температурой подогрева продуктовых сред. Выполнение змеевика для жидкого теплоносителя из двух независимых секций повышает ремонтопригодность подогревателя и обеспечивает сезонный характер работы.The presence, constructive implementation of several heating circuits and their location provides the possibility of simultaneous heating of various product environments: gas (for own needs, for the installation for thermal disposal of BMP); BMP; coolant (for heating apparatus and pipelines). The sequence of location of the product coils in the heater body above the flame tube is determined by the required temperature for heating the product media. The execution of the coil for the liquid coolant from two independent sections increases the maintainability of the heater and ensures the seasonal nature of the work.

На фиг. 1 представлен продольный разрез подогревателя, на фиг. 2 - вид А на фиг. 1, на фиг. 3 - поперечный разрез по Б-Б фиг. 1, на фиг. 4 - змеевик, вид сверху.In FIG. 1 is a longitudinal section through a heater; FIG. 2 is a view A in FIG. 1, in FIG. 3 is a cross-sectional view along BB of FIG. 1, in FIG. 4 - coil, top view.

Подогреватель представляет собой корпус 1 в виде горизонтально ориентированной цилиндрической емкости с фланцами. Снаружи корпус 1 обернут теплоизоляцией и листовой обшивкой. Нижняя часть корпуса 1 снабжена опорами, посредством которых он может быть установлен, например, на раме 2, представляющей собой площадку, выполненную с возможностью установки на средство передвижения: полозья, колеса, шасси и т.п. Рама 2 может быть выполнена в виде площадки сварной конструкции из проката и предназначена для установки и крепления опор корпуса 1.The heater is a housing 1 in the form of a horizontally oriented cylindrical tank with flanges. Outside, the housing 1 is wrapped with thermal insulation and sheet skin. The lower part of the housing 1 is equipped with supports through which it can be mounted, for example, on a frame 2, which is a platform made with the possibility of installation on a vehicle: skids, wheels, chassis, etc. Frame 2 can be made in the form of a welded construction site made of rolled metal and is intended for installation and fastening of the supports of the housing 1.

Внутреннее пространство корпуса 1 заполнено промежуточным теплоносителем, в качестве которого возможно использование 60% раствора диэтиленгликоля (ДЭГа) с добавлением, при необходимости, антикоррозионной добавки. Для измерения уровня промежуточного теплоносителя подогреватель может быть снабжен указателем уровня.The inner space of the housing 1 is filled with an intermediate coolant, which can be used as a 60% solution of diethylene glycol (DEG) with the addition of, if necessary, an anti-corrosion additive. To measure the level of the intermediate coolant, the heater can be equipped with a level indicator.

Внутри корпуса 1, непосредственно в среде промежуточного теплоносителя, в нижней его части расположена параллельно горизонтальной оси жаровая труба 3, выполненная в виде U-образной или П-образной конструкции, жестко закрепленная на корпусе, например посредством сварки, и выходящая за пределы корпуса.Inside the housing 1, directly in the medium of the intermediate coolant, in its lower part there is a heat pipe 3, made in the form of a U-shaped or U-shaped design, rigidly fixed to the body, for example by welding, and extending outside the body.

Над жаровой трубой 3 параллельно продольной оси корпуса расположены однопроходные продуктовые змеевики с образованием трех контуров нагрева. Над жаровой трубой 3 расположен змеевик для жидкого теплоносителя 4, над ним - змеевик для нагрева газообразных сред 5 (газа), а верхней части корпуса 1 расположен змеевик для водометанольного раствора 6 (BMP). В качестве жидкого теплоносителя может быть использована вода или тосол, или диэтиленгликоль.Over the flame tube 3, parallel to the longitudinal axis of the casing are single-pass product coils with the formation of three heating circuits. Above the flame tube 3 there is a coil for liquid heat carrier 4, above it there is a coil for heating gaseous media 5 (gas), and a coil for water-methanol solution 6 (BMP) is located on the upper part of the housing 1. As the heat transfer fluid, water or antifreeze or diethylene glycol can be used.

На одном конце жаровой трубы 3 закреплено горелочное устройство 7 с возможностью удобного регулирования положения сопла, а на другом - газоотвод, на котором установлена дымовая труба 8. Горелочное устройство 7 представляет собой, например, горелку инжекционного типа с поворотной воздушной заслонкой или газовую горелку инфракрасного излучения. Дымовая труба 8, выходящая за пределы корпуса 1, для обеспечения безопасности может быть закреплена растяжками на кронштейнах.At one end of the flame tube 3, a burner device 7 is mounted with the possibility of conveniently adjusting the position of the nozzle, and at the other there is a gas outlet on which the chimney is mounted 8. The burner device 7 is, for example, an injection-type burner with a rotary air damper or a gas infrared gas burner . The chimney 8, extending outside the housing 1, for safety, can be fixed by braces on brackets.

На корпусе 1 сверху установлен расширительный бак 9, который выполнен в виде трубы с днищами и опорными фланцами, и предназначен для перелива из корпуса 1 излишков промежуточного теплоносителя. Для заполнения корпуса 1 промежуточным теплоносителем предусмотрена заливная горловина 10.An expansion tank 9 is installed on top of the casing 1, which is made in the form of a pipe with bottoms and supporting flanges, and is designed to overfill excess intermediate coolant from the casing 1. To fill the housing 1 with an intermediate coolant, a filler neck 10 is provided.

Корпус 1 подогревателя снабжен фланцем для крепления с одной стороны жаровой трубы 3. На корпусе 1 врезаны элементы монтажного и технологического назначения. Для обеспечения ремонтопригодности, облегчения монтажа-демонтажа теплообменников 4, 5, 6 и жаровой трубы 3 торцевые стенки (крышки) корпуса 1 могут быть выполнены съемными.The heater body 1 is equipped with a flange for fastening on one side of the flame tube 3. On the body 1, mounting and technological elements are embedded. To ensure maintainability, facilitate installation and dismantling of heat exchangers 4, 5, 6 and the flame tube 3, the end walls (covers) of the housing 1 can be removable.

Змеевик для жидкого теплоносителя 4 образован двумя независимыми секциями I и II, которые установлены с возможностью обеспечения работы каждой из секций, как по отдельности, так и одновременно. Секции I и II и змеевики 5 и 6 состоят из нескольких последовательно сваренных спиральных слоев труб 11 (фиг. 4). Прямые участки труб 11 змеевиков могут быть соединены между собой посредством ребер жесткости, выполненных с обеспечением наименьшего гидравлического сопротивления. Диаметр труб 11 теплообменников подбирают в зависимости от требуемой производительности, давления. Горизонтальные участки труб 11 змеевиков 5, 6 и секций I и II змеевика 4 расположены вдоль горизонтально ориентированных участков жаровой трубы 3.The coil for the liquid coolant 4 is formed by two independent sections I and II, which are installed with the ability to ensure the operation of each of the sections, both individually and simultaneously. Sections I and II and coils 5 and 6 consist of several consecutively welded spiral layers of pipes 11 (Fig. 4). Straight sections of the pipe 11 of the coils can be interconnected by means of stiffeners, made with the least hydraulic resistance. The diameter of the pipes 11 of the heat exchangers is selected depending on the required performance, pressure. The horizontal sections of the pipes 11 of the coils 5, 6 and sections I and II of the coil 4 are located along the horizontally oriented sections of the flame tube 3.

Вход, выход продуктовых сред происходит через входные и выходные патрубки, располагающиеся на одной из торцевых стенок корпуса 1 (фиг. 2). Змеевики 4, 5, 6 могут быть выполнены с возможностью выемки из корпуса 1, для чего корпус 1 снабжен соответствующими направляющими, а в качестве ребра жесткости 12 может выступать торцевая съемная крышка корпуса подогревателя.The input, output of the product media occurs through the inlet and outlet nozzles located on one of the end walls of the housing 1 (Fig. 2). The coils 4, 5, 6 can be made with the possibility of removal from the housing 1, for which the housing 1 is provided with appropriate guides, and the end removable cover of the heater housing can act as a stiffener 12.

Подогреватель может быть снабжен линией возврата части газа, прошедшего змеевик для газа 5, для подачи в горелочное устройство.The heater may be provided with a return line for a portion of the gas that has passed the gas coil 5 for supply to the burner device.

Подогреватель снабжен системой автоматизации, обеспечивающей контроль параметров технологического процесса подогрева продуктовых сред и связанной с запорно-исполнительными механизмами трубопроводной обвязки.The heater is equipped with an automation system that provides control of the parameters of the technological process of heating food media and is associated with shut-off and executive mechanisms of piping.

Подогреватель работает следующим образом.The heater operates as follows.

Предварительно заполняют корпус 1 подогревателя промежуточным теплоносителем через заливную горловину 10 расширительного бака 9, возможно осуществление визуального контроля по указателю уровня. Осуществляют розжиг горелочного устройства 7 подогревателя от электрического запальника или ручного шлангового запальника. Контроль температуры подогрева топливного газа производится термометром. После подъема температуры промежуточного теплоносителя до необходимого значения, например, плюс 70°C начинают пропуск продуктовых сред через подогреватель, плавно открывая входные и выходные задвижки и, в зависимости от требуемого теплового режима, устанавливают давление с помощью регулятора давления 0,03-0,15 МПа. Нагреваемые продуктовые среды, поступающие через соответствующие входные патрубки в секции I и II змеевика 4 и змеевики 5, 6, нагреваются до заданной температуры от нагретого промежуточного теплоносителя, который, в свою очередь, нагревается от горения внутри жаровой трубы 3 топливного газа, выходящего из горел очного устройства 7. В качестве топливного газа используют природный или попутный газ. Температуру промежуточного теплоносителя контролируют термопарой. Охлажденные продукты сгорания газа при помощи дымовой трубы 8 выводятся в атмосферу. После нагрева до заданной температуры продуктовые среды: жидкий теплоноситель, газ BMP направляют через соответствующие патрубки выхода по трубопроводной обвязке для обеспечения требуемого технологического процесса.Pre-fill the housing 1 of the heater with an intermediate coolant through the filler neck 10 of the expansion tank 9, it is possible to carry out visual inspection using a level gauge. Carry out the ignition of the burner device 7 of the heater from the electric igniter or manual hose igniter. The temperature of the fuel gas heating is controlled by a thermometer. After raising the temperature of the intermediate coolant to the required value, for example, plus 70 ° C, the passage of product media through the heater begins, smoothly opening the inlet and outlet valves and, depending on the required thermal regime, set the pressure using a pressure regulator 0.03-0.15 MPa The heated product media entering through the corresponding inlet pipes in sections I and II of the coil 4 and the coils 5, 6 are heated to a predetermined temperature from the heated intermediate heat carrier, which, in turn, is heated by combustion inside the flame tube 3 of the fuel gas exiting the burner full-time device 7. Natural gas or associated gas is used as fuel gas. The temperature of the intermediate fluid is controlled by a thermocouple. Cooled products of gas combustion using a chimney 8 are discharged into the atmosphere. After heating to a predetermined temperature, the product media: liquid coolant, BMP gas are sent through the corresponding outlet pipes through the piping to ensure the required process.

Подогреватель газообразных и жидких сред собран на Экспериментальном заводе ООО «ТюменНИИгипрогоаз», апробирован на месторождениях и подтвердил заявленное назначение.The heater for gaseous and liquid media was assembled at the Experimental Plant of TyumenNIIgiprogoaz LLC, tested at the fields and confirmed the declared purpose.

Заявляемый подогреватель эффективно подогревает сразу несколько продуктовых сред: жидкий теплоноситель, газ и водометанольный раствор, обеспечивающих безостановочную работу УКПГ. Решен вопрос утилизации конденсата и воды, полученной при такой подготовке: он периодически подается на термическую утилизацию вместе с водометанольным раствором.The inventive heater effectively heats several product environments at once: a liquid coolant, gas and a water-methanol solution, ensuring uninterrupted operation of the gas treatment plant. The issue of disposal of condensate and water obtained during such preparation has been resolved: it is periodically supplied for thermal disposal along with water-methanol solution.

Заявляемый подогреватель позволяет расширить арсенал технических средств, применяемых в нефтегазовой промышленности для нагрева газообразных и жидких сред с требуемыми температурными параметрами на удаленных, труднодоступных месторождениях, а также обеспечить утилизацию попутного газа.The inventive heater allows you to expand the arsenal of technical means used in the oil and gas industry for heating gaseous and liquid media with the required temperature parameters in remote, inaccessible fields, as well as to ensure the utilization of associated gas.

Claims

1. A heater for gaseous and liquid media, containing a horizontally oriented cylindrical body with end caps, filled with an intermediate coolant, a heat pipe, a burner device, a gas outlet in the form of a chimney and coils for heating product media, characterized in that the coils are made with the formation of three heating circuits product media in the form of a liquid coolant, gas and water-methanol solution, with a flame tube, at one end of which a burner is installed, and at the other - gas a chimney-shaped outlet is located in the housing parallel to its horizontal axis, an expansion tank is installed on top of the housing, a coil for liquid heat carrier formed by two independent sections is located directly above the flame tube, above it is a coil for gas heating, and in the upper part of the housing coil for water-methanol solution, each of these coils consists of sequentially welded spiral layers of heat exchanger tubes, the horizontal sections of which are oriented in one in the direction of the flame tube.

2. The heater according to claim 1, characterized in that a 60% diethylene glycol solution with the addition of an anti-corrosion additive is used as an intermediate heat carrier.

3. The heater according to claim 1, characterized in that the end caps of the housing are removable.

4. The heater according to claim 1, characterized in that the pipes of the heat exchangers are made with the possibility of extraction from the housing.

5. The heater according to claim 1, characterized in that it is provided with a return line for a portion of the gas that has passed the gas coil for supplying to the burner device.

6. The heater according to claim 1, characterized in that said coil sections for the liquid heat carrier are installed with the possibility of ensuring the operation of each of the sections separately.

7. The heater according to claim 1, characterized in that said coil sections for the heat transfer fluid are installed with the possibility of ensuring the operation of the sections at the same time.

8. The heater according to claim 1, characterized in that the burner device is an injection-type burner with a rotary air damper.

9. The heater according to claim 1, characterized in that the burner device is a gas burner of infrared radiation.