RU2247286C1

RU2247286C1 - Hot-water boiler

Info

Publication number: RU2247286C1
Application number: RU2004111961/06A
Authority: RU
Inventors: Р.Л. Фадеев (RU); Р.Л. Фадеев; В.В. Ахметсагиров (RU); В.В. Ахметсагиров; И.Х. Валеев (RU); И.Х. Валеев
Original assignee: Фадеев Руслан Леонидович; Ахметсагиров Вагиз Валиевич; Валеев Ильгиз Харисович
Priority date: 2004-04-19
Filing date: 2004-04-19
Publication date: 2005-02-27

Abstract

FIELD: oil producing industry.

SUBSTANCE: invention relates to transportation of oil and it can be used to prepare oil in the field for transportation of decrease viscosity at pumping to points of destination. Proposed hot-water boiler contains shell with water volume, upper header with smoke tube, and fire tubes. Shell is furnished additionally with device to provide circulation of medium to be heated made in form of coil and arranged in upper part of water volume, and heat distribution header. Both headers, including header with smoke tube, are installed inside shell with water volume. Fire tubes are arranged under device providing circulation of medium to be heated in row, being connected with heat distribution headers so that central fire tube is connected with lower, and side fire tubes, with upper header furnished with smoke duct with smoke tube. Burner is installed in central tube, and circulation pipes are installed inside side fire tubes. Inlet ends of fire tubes and lower header are provided with three-dimensional covers.

EFFECT: facilitated transfer of oil.

3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к транспортированию нефти, и может быть использовано при подготовке нефти на промыслах для уменьшения вязкости продукции скважин при перекачке к пунктам назначения.The invention relates to the oil industry, in particular to the transportation of oil, and can be used in the preparation of oil in the fields to reduce the viscosity of well products when pumping to destinations.

Известен водогрейный котел, содержащий корпус с размещенными в нем топкой, дымогарными трубами, сообщенными со стороны входа в них с топкой, и водную камеру, причем дымогарные трубы и водная камера объединены в два автономных блока - наружный и внутренний, соединенные между собой посредством фланцевого соединения, водная камера выполнена в виде системы теплообменных труб, сообщенных между собой посредством системы тангенциально установленных криволинейных сопел, причем каждое сопло со стороны выхода из него воды выполнено в виде щелевого диффузорного канала, дымогарные трубы установлены внутри теплообменных труб, при этом дымогарные трубы наружного и внутреннего блоков сообщены между собой посредством выполненных в корпусе оборотных камер с формированием трехходовой системы тяги, со стороны наружной поверхности дымогарные трубы выполнены с винтовыми направляющими планками, а со стороны внутренней поверхности в дымогарных трубах выполнена двухходовая винтовая нарезка с формированием гребней переменной высоты с реверсивным направлением закрутки потока продуктов сгорания внутри дымогарных труб, при этом теплообменные трубы со стороны коллектора снабжены заглушками с просечками, посредством которых теплообменные трубы сообщены с коллектором (см. патент RU №2173433, по кл. F 24 Н 1/00 от 03.11.2000 г., опубл. 10.09.2001 г.).A well-known hot water boiler containing a housing with a fire chamber, smoke tubes communicated from the entrance to them with a fire chamber, and a water chamber, the smoke tubes and a water chamber being combined into two autonomous units, an external and an internal, interconnected by a flange connection , the water chamber is made in the form of a system of heat exchange tubes communicated with each other through a system of tangentially mounted curvilinear nozzles, with each nozzle on the outlet side of it being made in the form of a slit about the diffuser channel, smoke tubes are installed inside the heat exchanger pipes, while the smoke tubes of the outdoor and indoor units are connected to each other by means of rotary chambers made in the housing with the formation of a three-way traction system, from the side of the outer surface the smoke tubes are made with screw guide strips, and from the inside two-way screw cutting with the formation of ridges of variable height with a reversible direction of swirling the product flow is made in the surface of the chimney pipes combustion inside the smoke pipes, while the heat transfer pipes on the collector side are equipped with plugs with notches through which the heat transfer pipes communicate with the collector (see RU patent No. 2173433, according to class F 24 N 1/00 from 03.11.2000, publ. September 10, 2001).

Недостатком устройства является сложность конструкции, ограниченность его использования, так как в случае использования на нефтепромыслах требуется дополнительное обустройство, например наличие теплообменников, дополнительных помещений и т.д.The disadvantage of this device is the complexity of the design, the limitations of its use, since in the case of use in the oil fields, additional arrangement is required, for example, the presence of heat exchangers, additional rooms, etc.

Известен также водогрейный котел, содержащий корпус с центральной камерой сгорания, образующей кольцевую полость, сообщенную с радиально подводящими и отводящими трубами кольцевого водяного коллектора (см. а.с. СССР №779756, F 24 Н 1/28, 1980 г.). Коллектор установлен во входном участке камеры сгорания. В кольцевой полости равномерно расположены дымогарные трубы, подключенные к поворотному газоходу, также расположенному в кольцевой полости в зоне входного участка камеры сгорания. Поворотный газоход размещен с зазором относительно ближайшей торцевой стенки кольцевой полости и сообщен проемом с камерой сгорания. Подводящие и отводящие трубы водяного коллектора расположены в проеме.Also known is a hot water boiler containing a housing with a central combustion chamber forming an annular cavity in communication with radially inlet and outlet pipes of the annular water collector (see AS USSR No. 779756, F 24 H 1/28, 1980). The collector is installed in the input section of the combustion chamber. Smoke tubes are evenly located in the annular cavity, connected to a rotary gas duct, also located in the annular cavity in the area of the input section of the combustion chamber. The rotary gas duct is placed with a gap relative to the nearest end wall of the annular cavity and is communicated with an opening to the combustion chamber. The inlet and outlet pipes of the water collector are located in the opening.

Недостатком такого водогрейного котла является низкий коэффициент полезного действия за счет небольшой продолжительности контакта обогреваемой поверхности с топочными газами и малой площади нагрева.The disadvantage of such a boiler is a low efficiency due to the short duration of contact of the heated surface with flue gases and a small heating area.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому водогрейному котлу является водогрейный котел, содержащий заключенный в герметичный корпус водяной объем, внутри которого помещены жаровая камера и дымогарные трубы, сообщенные входными участками с жаровой камерой, а выходными с коллектором, связанным с дымовой трубой, при этом котел снабжен нагревательными элементами типа трубок Фильда, каждая наружная труба которых помещена с некоторым кольцевым зазором в дымогарную трубу, причем внутренние трубы впускными концами подключены с подводящему трубопроводу питательной воды, а открытые концы наружных труб - к водяному объему котла (см. патент RU №2116579 по кл. F 24 Н 1/00 от 06.01.1997 г., опубл. 27.07.1998 г.).The closest in technical essence and the achieved result to the proposed hot water boiler is a hot water boiler containing a water volume enclosed in a sealed enclosure, inside which there is a fire chamber and smoke tubes communicated by the inlet sections with the fire chamber and the outlet with a collector connected to the chimney, the boiler is equipped with heating elements such as Field tubes, each outer pipe of which is placed with a certain annular gap in the smoke tube, the inner pipes being the quick ends are connected to the feed water supply pipe, and the open ends of the outer pipes are connected to the boiler water volume (see patent RU No. 2116579 in class F 24 H 1/00 dated 01/06/1997, publ. 07/27/1998) .

Устройство по сравнению с аналогами позволяет интенсифицировать теплопередачу и увеличить поверхность нагрева.The device in comparison with analogues allows to intensify heat transfer and increase the heating surface.

Недостатками устройства являются низкий коэффициент полезного действия (КПД) за счет малой площади теплоотдачи и не полного использования тепла сгоревшего топлива, а также ограниченность использования за счет малой производительности и специфичности топочного газа, кроме того, при использовании в качестве топочного газа попутного сероводородсодержащего происходит быстрое засорение дымогарных труб продуктами горения, что значительно снижает надежность эксплуатации устройства.The disadvantages of the device are the low coefficient of performance (EFFICIENCY) due to the small heat transfer area and the incomplete use of the heat of the burned fuel, as well as the limited use due to the low productivity and specificity of the flue gas, in addition, when using associated hydrogen sulfide-containing fuels, there is a quick clogging smoke pipes of combustion products, which significantly reduces the reliability of the operation of the device.

Решаемая техническая задача состоит в повышении эффективности работы водогрейного котла за счет увеличения КПД и производительности, а также возможности работы на попутном сероводородсодержащем газе, в увеличении площади теплоотдачи при уменьшении габаритов водогрейного котла и его веса, повышении надежности и продолжительности эксплуатации, т.е. увеличении межремонтного периода.The technical task to be solved is to increase the efficiency of the boiler by increasing efficiency and productivity, as well as the possibility of working on associated hydrogen sulfide-containing gas, to increase the heat transfer area with a decrease in the dimensions of the boiler and its weight, to increase the reliability and duration of operation, i.e. increase in the overhaul period.

Поставленная задача решается описываемым водогрейным котлом, содержащим корпус с заключенным в него водяным объемом, коллектор с дымовой трубой, дымогарные трубы.The problem is solved by the described water boiler, comprising a housing with enclosed water volume, a collector with a chimney, smoke tubes.

Новым является то, что корпус дополнительно снабжен устройством для циркуляции нагреваемой среды, выполненным в виде змеевика, например однопоточным трубчатым змеевиком для огневого подогрева газообразных и жидких сред под давлением с уменьшенным расстоянием между рядами труб змеевика, и размещенным в верхней части водяного объема, верхним и нижним коллекторами распределения тепла, установленными внутри корпуса с водяным объемом, при этом дымогарные трубы расположены под устройством для циркуляции нагреваемой среды в ряд и соединены с коллекторами распределения тепла, так что центральная труба с нижним, а боковые с верхним коллектором, снабженным дымоходом, причем в центральную дымогарную трубу установлена газовая горелка низкого и среднего давления для печи подогрева нефти, а вовнутрь боковых дымогарных труб установлены циркуляционные трубы, кроме того, входные концы боковых дымогарных труб и нижнего коллектора снабжены объемными крышками.New is that the housing is additionally equipped with a device for circulating the heated medium, made in the form of a coil, for example, a single-flow tubular coil for fire heating of gaseous and liquid media under pressure with a reduced distance between the rows of pipes of the coil, and the upper and lower heat distribution manifolds installed inside the body with a water volume, while smoke tubes are located under the device for circulating the heated medium in a row and are connected with heat distribution manifolds, so that the central pipe is with the lower and side pipes with the upper collector equipped with a chimney, and a low and medium pressure gas burner is installed in the central smoke pipe for the oil heating furnace, and circulation pipes are installed inside the side smoke pipes, in addition, the inlet ends of the side smoke tubes and the lower manifold are provided with volumetric covers.

Совокупность отличительных признаков позволяет повысить эффективную работу и расширить функциональные возможности водогрейного котла за счет работы на попутном газе низкого и среднего давления, снизить межремонтный период, так как в дымогарных трубах не оседают на стенки продукты сгорания попутного (сероводородсодержащего) газа, а сразу выносятся струей воздуха или пара в атмосферу, а для циркуляции нагреваемой среды используется однопоточный трубчатый змеевик для огневого подогрева газообразных и жидких сред под давлением с уменьшенным расстоянием между рядами труб змеевика, позволяющий снизить габариты и вес водогрейного котла, повысить продолжительность эксплуатации за счет уменьшения коррозии и отсутствия прогара, а также увеличить производительность водогрейного котла, тем самым снизить материальные затраты, повысить КПД котла за счет увеличения площади теплоотдачи и наиболее полного использования сгоревшего топлива.The combination of distinctive features allows to increase the efficient operation and expand the functionality of the boiler due to its operation with associated gas of low and medium pressure, to reduce the overhaul period, since the products of combustion of associated (hydrogen sulfide-containing) gas do not settle on the walls of the smoke tubes, but are immediately carried out by an air stream or steam to the atmosphere, and for the circulation of the heated medium a single-flow tubular coil is used for fire heating of gaseous and liquid media under pressure with the distance between the rows of pipes of the coil, which allows to reduce the dimensions and weight of the boiler, increase the operating time by reducing corrosion and the absence of burnout, as well as increase the productivity of the boiler, thereby reducing material costs, increase the efficiency of the boiler by increasing the heat transfer area and the most complete use of burned fuel.

Анализ известных аналогичных решений из патентной и научно-технической литературы позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с отличительными признаками в заявляемом объекте, т.е. о соответствии заявляемого решения критерию изобретения “изобретательский уровень”.An analysis of the known similar solutions from the patent and scientific and technical literature allows us to conclude that there are no signs in them that are similar to the distinctive signs in the claimed object, i.e. on the compliance of the proposed solutions to the criteria of the invention “inventive step”.

На фиг.1 показан общий вид водогрейного котла с фронтальным сечением по А-А,Figure 1 shows a General view of the boiler with a frontal cross-section along aa,

на фиг.2 - разрез В-В фиг.1,figure 2 is a section bb In figure 1,

на фиг.3 - разрез Б-Б фиг.1,figure 3 is a section bB of figure 1,

на фиг.4 - разрез С-С фиг.2.figure 4 is a section CC of figure 2.

Водогрейный котел содержит корпус 1 с заключенным в него водяным объемом 2, верхний коллектор 3 с дымовой трубой 4, дымогарные трубы 5, корпус 1 дополнительно снабжен устройством 6 для циркуляции нагреваемой среды, выполненным в виде змеевика и размещенным в верхней части водяного объема 2, коллектором 7 распределения тепла, при этом оба коллектора, включая коллектор 3 с дымовой трубой 4, установлены внутри корпуса 1 с водяным объемом 2. Дымогарные трубы 5 расположены под устройством 6 для циркуляции нагреваемой среды в ряд и соединены с коллекторами распределения тепла 3 и 7, так что центральная дымогарная труба 5′ с нижним 7, а боковые 5′′ с верхним 3 коллектором, снабженным дымоходом с дымовой трубой 4, причем в центральную трубу 5′ установлено горелочное устройство 8, а вовнутрь боковых дымогарных труб 5′ и 5" установлены циркуляционные трубы 9. Входные концы дымогарных труб 5′ и 5" и нижнего коллектора 7 снабжены объемными крышками 10, 10′ и 11 соответственно.The water boiler contains a housing 1 with a water volume 2 enclosed in it, an upper collector 3 with a chimney 4, smoke tubes 5, the housing 1 is additionally equipped with a device 6 for circulating the heated medium, made in the form of a coil and placed in the upper part of the water volume 2, a collector 7 heat distribution, while both collectors, including a collector 3 with a chimney 4, are installed inside the housing 1 with a water volume 2. Smoke tubes 5 are located under the device 6 for circulating the heated medium in a row and connected to the collector heat distribution 3 and 7, so that the central smoke pipe 5 ′ with the bottom 7, and the side 5 ″ with the upper 3 collector, equipped with a chimney with a chimney 4, with the burner 8 installed in the central pipe 5 ′ and the side smoke pipes inside pipes 5 ′ and 5 ″ are installed circulation pipes 9. The inlet ends of the smoke tubes 5 ′ and 5 ″ and the lower manifold 7 are provided with volumetric covers 10, 10 ′ and 11, respectively.

Водогрейный котел работает следующим образом.The hot water boiler operates as follows.

Попутный сероводородсодержащий газ с содержанием сероводорода 3,6% под давлением 0,01-0,5 атм поступает в газовую горелку низкого и среднего давления для печи подогрева нефти 8, установленную в центральную дымогарную трубу 5′, где полностью сгорает и образованное при этом тепло через центральную дымогарную трубу 5′ поступает в нижний коллектор 7. Из нижнего коллектора 7 тепло поступает в боковые дымогарные трубы 5", оборудованные циркуляционными трубами 9, и верхний коллектор 3 с дымовой трубой 4.Associated hydrogen sulfide-containing gas with a hydrogen sulfide content of 3.6% under a pressure of 0.01-0.5 atm enters a gas burner of low and medium pressure for an oil heating furnace 8 installed in a central smoke tube 5 ′, where it completely burns and the heat generated through the central smoke pipe 5 ′ it enters the lower collector 7. From the lower collector 7, heat enters the side smoke pipes 5 ", equipped with circulation pipes 9, and the upper collector 3 with the chimney 4.

Расположение нижнего 7 и верхнего 3 коллекторов внутри водяного объема 2 позволяет полностью без потерь использовать тепло сгорающего топлива по назначению, т.е. для нагрева водяного объема 2. Тепло через дымогарные трубы 5′ и 5" передается также водяному объему 2, заключенному в корпус 1, и затем устройству 6 для циркуляции нефти, выполненному в виде змеевика и размещенному в верхней части водяного объема 2 над дымогарными трубами 5′ и 5". В качестве устройства 6 используют однопоточный трубчатый змеевик для огневого подогрева газообразных и жидких сред под давлением с уменьшенным расстоянием между рядами труб змеевика. При накоплении шлама в дымогарных трубах 5′ и 5", а также в нижнем коллекторе 7 снимают объемные крышки 10, 10′ и 11 соответственно и производят их очистку.The location of the lower 7 and upper 3 collectors inside the water volume 2 allows completely without loss to use the heat of the burning fuel for its intended purpose, i.e. for heating the water volume 2. Heat is also transmitted through the smoke tubes 5 ′ and 5 ”to the water volume 2 enclosed in the housing 1, and then to the oil circulation device 6, made in the form of a coil and placed in the upper part of the water volume 2 above the smoke tubes 5 ′ And 5 ". As device 6, a single-flow tubular coil is used for fire heating of gaseous and liquid media under pressure with a reduced distance between the rows of coil pipes. With the accumulation of sludge in the smoke tubes 5 ′ and 5 ″, as well as in the lower manifold 7, the volumetric covers 10, 10 ′ and 11 are removed and cleaned.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого водогрейного котла складывается за счет уменьшения габаритов, в том числе веса, увеличения площади теплоотдачи, возможности использования его на нефтепромыслах и работы на попутном сероводородсодержащем газе, повышения продолжительности эксплуатации и производительности, увеличения КПД и снижения материальных затрат.The technical and economic efficiency of the proposed hot water boiler is due to a decrease in size, including weight, an increase in the heat transfer area, the possibility of using it in oil fields and work on associated hydrogen sulfide-containing gas, increasing the duration of operation and productivity, increasing efficiency and reducing material costs.

Claims

1. A water boiler containing a body with a water volume enclosed in it, a collector with a chimney, smoke tubes, characterized in that the body is additionally equipped with a device for circulating the heated medium, made in the form of a coil and placed in the upper part of the water volume, upper and lower heat distribution collectors installed inside the body with a water volume, while smoke tubes are located below the device for circulating the heated medium in a row and are connected to heat distribution collectors so the central tube with the bottom, and the upper side collector provided with a chimney, wherein the central fire tube burner apparatus is installed, and inside lateral installed flue pipes circulating pipe further input ends are provided with fire tubes bulky caps.

2. The hot water boiler according to claim 1, characterized in that the device for circulating the heated medium is a single-flow tubular coil for fire heating of gaseous and liquid media under pressure with a reduced distance between the rows of pipes of the coil.

3. The hot water boiler according to claim 1, characterized in that a low and medium pressure gas burner for an oil heating furnace is installed in the central smoke tube.