冷凝臥式水套加熱爐的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種冷凝臥式水套加熱爐，是為延長加熱爐使用壽命和提高其熱效率的目的而設(shè)計(jì)的，主要包括連接前管板、前面板、后管板和后面板的筒體、設(shè)在前管板和前面板間的前煙箱及冷凝水排放單元、設(shè)在前煙箱和筒體內(nèi)的熱管冷凝器、設(shè)在筒體內(nèi)的換熱管盤、溫度傳感器、組合爐膽、連接組合爐膽的后煙箱以及連通前、后煙箱的對(duì)流煙管等。高溫?zé)煔膺M(jìn)入組合爐膽放熱后由煙箱收集，且經(jīng)對(duì)流煙管回到前煙箱，煙氣余熱經(jīng)熱管冷凝器換熱給筒體內(nèi)的被加熱介質(zhì)后由煙囪排放。本發(fā)明加熱爐能充分利用煙氣中的蒸汽潛能和煙氣余熱，將排煙溫度降至110℃，提高熱效率達(dá)93％，能有效解決露點(diǎn)腐蝕和加熱爐尾部受熱面冷凝水的排放問題，爐體結(jié)構(gòu)緊湊，組件布局合理，便于制造和維護(hù)保養(yǎng)。
【專利說明】冷凝臥式水套加熱爐
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種冷凝臥式水套加熱爐，屬于油田專用加熱爐【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]油田站場專用加熱爐主要采用立式和臥式兩種，主要擔(dān)負(fù)油氣田的供熱任務(wù)，是油氣田最大的自耗燃料設(shè)備之一，其技術(shù)水平和熱效率的高低直接影響油氣田地面工程建設(shè)的技術(shù)水平、節(jié)能減排和經(jīng)濟(jì)效益。近年來，水套加熱爐以其可靠的安全性能廣泛應(yīng)用在油田地面工程中。但水套加熱爐普遍受露點(diǎn)溫度限制，排煙溫度高，煙氣中的能量和水蒸氣潛熱不能被有效利用(真空爐和管式加熱爐也存在此類問題)，造成水套加熱爐熱效率低、能源浪費(fèi)和環(huán)境熱污染等問題。
[0003]應(yīng)用中的水套加熱爐主要存在以下問題:
[0004]—.加熱效率不高:雖然加熱爐的設(shè)計(jì)爐效一般在90%左右，但油田大部分水套爐的實(shí)際運(yùn)行熱效率并不高，主要因素有以下幾方面:
[0005]1.水套爐自身結(jié)構(gòu)缺陷影響煙氣與煙管的對(duì)流換熱，也影響被加熱介質(zhì)與加熱盤管的換熱，從而降低熱效率；
[0006]2.由于水套爐受煙氣露點(diǎn)溫度的限制，造成排煙溫度較高(其它加熱爐也存在這一問題)，煙氣中的有效熱量不能充分利用，從而降低熱效率；
[0007]3.水套爐自身燃燒器效率不高。常用的負(fù)壓引射蝸殼式燃燒器爐膛火焰溫度不高，輻射強(qiáng)度低，降低燃燒效率；
[0008]4.水套爐保溫不良，運(yùn)行管理不到位，降低加熱爐效率。
[0009]二.水套爐過剩且空氣系數(shù)偏大:
[0010]由于燃燒器選型不當(dāng)，現(xiàn)場運(yùn)行的水套爐過剩，空氣系數(shù)大部分偏高，多在2.0?3.0間運(yùn)行，未達(dá)到最佳值。最佳過剩空氣系數(shù)應(yīng)按不同的燃燒方式來控制，對(duì)于微正壓燃燒的應(yīng)控制在1.05?1.20之間，對(duì)于自然通風(fēng)燃燒的應(yīng)控制在1.4?2.0之間。
[0011]三.水套爐易腐蝕穿孔引起泄漏,使用壽命較短:
[0012]煙火管與爐膛連接彎頭處的焊縫發(fā)生泄漏造成水套爐的腐蝕，原因之一是天然氣中的凝析水引起的腐蝕，即水套爐自用氣溫度不高，天然氣中的飽和水蒸氣易凝析成液態(tài)水，電離成H+和0H_。H+和天然氣、H2S燃燒后的產(chǎn)物CO2和SO2分別生成H2CO3和H2SO3,在高溫高壓下，加劇了煙火管道及焊縫的腐蝕。原因之二是水套爐采用“U”結(jié)構(gòu)，煙火系統(tǒng)易在煙管、前后管板及煙管連接管板處的焊縫處發(fā)生腐蝕穿孔而泄漏，還有然氣燃燒后產(chǎn)生的凝析水導(dǎo)致的電化學(xué)腐蝕。
[0013]四.水套爐的計(jì)量普遍不達(dá)標(biāo):
[0014]由于油氣站場內(nèi)可無償燃用伴生氣，為節(jié)省產(chǎn)建資金，加熱爐均未按規(guī)定實(shí)施單臺(tái)燃?xì)夂洼敵鰺崃坑?jì)量，致使無法準(zhǔn)確取得水套爐的燃?xì)夂牧俊?br> [0015]五.水套爐操作運(yùn)行管理存在薄弱環(huán)節(jié):
[0016]未建立一套科學(xué)的判定啟停方法，未根據(jù)站內(nèi)用熱因素與爐內(nèi)介質(zhì)溫度的相對(duì)關(guān)系決定爐子的啟停，僅憑經(jīng)驗(yàn)和感覺往往提早啟爐或延時(shí)停爐，延長了爐子的運(yùn)行時(shí)間，造成能源浪費(fèi)。缺乏對(duì)員工的專門技能培訓(xùn)，未形成定期的維護(hù)保養(yǎng)制度。在長時(shí)間使用的水套加熱爐中，燃燒器及阻水封門銹蝕現(xiàn)象普遍，內(nèi)部結(jié)構(gòu)堵塞、燃?xì)鈬娮鞜g及引射管損壞等現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生，水套加熱爐無水溫和排煙溫度計(jì)或溫度計(jì)讀數(shù)失真，水套爐液位計(jì)指示不清晰，煙火管結(jié)垢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]本發(fā)明的目的在于提供一種冷凝臥式水套加熱爐，其使用壽命較長，工藝性好，能充分利用煙氣中的蒸汽潛能和余熱，能源利用率高。
[0018]本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下:
[0019]水套加熱爐臥式筒體通過上拉桿和下拉桿前端連接前管板和前面板，后端連接設(shè)有采暖出水口的后管板和后面板。
[0020]前管板和前面板之間設(shè)有半圓形的、且有兩側(cè)外延管的前煙箱，熱管冷凝器兩端分別設(shè)在前煙箱和筒體內(nèi)。熱管冷凝器下方設(shè)有由引水管、水封器和排水管組成的冷凝水排放單元，引水管一端連接前煙箱外延管，另一端連接設(shè)有垂直式隔板的水封器，水封器另一端連接排水管，兩路排水管匯集后連接排出口。
[0021]筒體內(nèi)上部設(shè)有上、下兩層蛇形管式換熱管盤，下層換熱管盤大于上層換熱管盤。筒體內(nèi)中部設(shè)有溫度傳感器，下部設(shè)有由爐膽支架支撐的組合爐膽，組合爐膽前端設(shè)有耐火層，后端連接設(shè)有防爆單元的后煙箱，后煙箱和前煙箱通過組合爐膽兩側(cè)的對(duì)流煙管連通。
[0022]筒體頂部設(shè)有吊耳、補(bǔ)水管、人孔、管座及大氣連通管，筒體底部設(shè)有鞍座、排污管和采暖進(jìn)水口。
[0023]本發(fā)明加熱爐的工作原理如下:
[0024]本冷凝臥式水套加熱爐工作時(shí)，燃燒器產(chǎn)生的高溫?zé)煔馐紫冗M(jìn)入組合爐膽輻射放熱，放熱后的煙氣進(jìn)入后煙箱收集且再通過對(duì)流煙管回到前煙箱，通過熱管冷凝器換熱，將余熱傳給筒體內(nèi)的被加熱介質(zhì)后由煙?排放。低溫?zé)煔馀c熱管冷凝器換熱產(chǎn)生的凝結(jié)水在前煙箱底部匯集，通過冷凝水排放單元安全排放。
[0025]本發(fā)明加熱爐能充分利用煙氣中的蒸汽潛能和煙氣余熱，將排煙溫度降至110°C，提高熱效率達(dá)93%。加熱爐爐體結(jié)構(gòu)緊湊，組件布局合理，便于制造和維護(hù)保養(yǎng)。通過冷凝裝置和密封排水裝置的設(shè)計(jì)，能有效解決露點(diǎn)腐蝕和加熱爐尾部受熱面冷凝水的排放問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為冷凝臥式水套加熱爐結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖2為冷凝臥式水套加熱爐A-A剖視圖。
[0028]圖3為冷凝臥式水套加熱爐換熱管盤示意圖。
[0029]圖4為冷凝臥式水套加熱爐前煙箱和冷凝水排放單元示意圖。
【具體實(shí)施方式】[0030]參照圖1至4對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)一步說明:
[0031]實(shí)施例:
[0032]水套加熱爐臥式筒體2通過上拉桿19和下拉桿21前端連接前管板10和前面板6，后端連接設(shè)有采暖出水口 17的后管板16和后面板20。
[0033]前管板10和前面板6之間設(shè)有半圓形的、且有兩側(cè)外延管的前煙箱8，熱管冷凝器7兩端分別設(shè)在前煙箱8和筒體2內(nèi)。熱管冷凝器7下方設(shè)有由引水管41、水封器42和排水管44組成的冷凝水排放單元4，引水管41 一端連接前煙箱8外延管，另一端連接設(shè)有垂直式隔板43的水封器42，水封器42另一端連接排水管44，兩路排水管44匯集后連接排出Π 45。
[0034]筒體2內(nèi)上部設(shè)有上、下兩層蛇形管式換熱管盤18，下層換熱管盤大于上層換熱管盤。筒體2內(nèi)中部設(shè)有溫度傳感器9，下部設(shè)有由爐膽支架25支撐的組合爐膽3，組合爐膽3前端設(shè)有耐火層5，后端連接設(shè)有防爆單元22的后煙箱23，后煙箱23和前煙箱8通過組合爐膽3兩側(cè)的對(duì)流煙管27連通。
[0035]筒體2頂部設(shè)有吊耳11、補(bǔ)水管12、人孔13、管座14及大氣連通管15，筒體2底部設(shè)有鞍座1、排污管24和采暖進(jìn)水口 26。
[0036]工作時(shí)，燃燒器產(chǎn)生的高溫?zé)煔馐紫冗M(jìn)入組合爐膽3輻射放熱，放熱后的煙氣進(jìn)入后煙箱23收集，收集后的煙氣再通過對(duì)流煙管27對(duì)流傳熱回到前煙箱8，然后，低溫?zé)煔饨?jīng)熱管冷凝器7冷凝換熱，將余熱傳給筒體2內(nèi)的被加熱介質(zhì)，最后由煙?排放。同時(shí)，低溫?zé)煔庠跓峁芾淠?換熱產(chǎn)生的煙氣凝結(jié)水匯集在前煙箱8的底部，通過冷凝水排放單元4安全排放。
【權(quán)利要求】
1.一種冷凝臥式水套加熱爐，其特征在于: 水套加熱爐臥式筒體(2)通過上拉桿(19)和下拉桿(21)前端連接前管板(10)和前面板(6)，后端連接設(shè)有采暖出水口(17)的后管板(16)和后面板(20)； 前管板(10)和前面板(6)之間設(shè)有半圓形的、且有兩側(cè)外延管的前煙箱(8)，熱管冷凝器(7)兩端分別設(shè)在前煙箱(8)和筒體(2)內(nèi)；熱管冷凝器(7)下方設(shè)有由引水管(41)、水封器(42)和排水管(44)組成的冷凝水排放單元(4)，引水管(41) 一端連接前煙箱(8)外延管，另一端連接設(shè)有垂直式隔板(43)的水封器(42)，水封器(42)另一端連接排水管(44)，兩路排水管(44)匯集后連接排出口 (45)； 筒體(2)內(nèi)上部設(shè)有上、下兩層蛇形管式換熱管盤(18)，下層換熱管盤大于上層換熱管盤；筒體(2)內(nèi)中部設(shè)有溫度傳感器(9)，下部設(shè)有由爐膽支架(25)支撐的組合爐膽(3)，組合爐膽(3)前端設(shè)有耐火層(5)，后端連接設(shè)有防爆單元(22)的后煙箱(23)，后煙箱(23)和前煙箱(8)通過組合爐膽(3)兩側(cè)的對(duì)流煙管(27)連通； 筒體(2)頂部設(shè)有吊耳(11)、補(bǔ)水管(12)、人孔(13)、管座(14)及大氣連通管(15)，筒體(2)底部設(shè)有鞍座(1)、排污管(24)和采暖進(jìn)水口(26)。
2.如權(quán)利要求1所述的冷凝臥式水套加熱爐，其特征在于本冷凝臥式水套加熱爐燃燒器產(chǎn)生的高溫?zé)煔馐紫冗M(jìn)入組合爐膽(3)輻射放熱，放熱后的煙氣進(jìn)入后煙箱(23)收集且再通過對(duì)流煙管(27)回到前煙箱(8)，通過熱管冷凝器(7)換熱，將余熱傳給筒體(2)內(nèi)的被加熱介質(zhì)后由煙?排放；低溫?zé)煔馀c熱管冷凝器(7)換熱產(chǎn)生的凝結(jié)水在前煙箱(8)底部匯集，通過冷凝水排放單元(4)安全排放。
【文檔編號(hào)】F24H8/00GK103542524SQ201210241466
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2012年7月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月12日
【發(fā)明者】朱治科, 朱天壽, 趙雷亮, 胡建國, 李華山, 黃虎, 劉偉, 楊彥, 郭增民, 雷文賢 申請人:中國石油天然氣股份有限公司