本發(fā)明涉及一種油田加熱設(shè)備，尤其是一種反燒式井場加熱爐。

背景技術(shù)：

井場加熱爐是原油開采，特別是稠油、超稠油開采中必要的原油加熱設(shè)備。井場加熱爐具有功率小、數(shù)量多等特點(diǎn)，其功率一般在0.1MW左右，數(shù)量約占中石油在用加熱爐總數(shù)的50％以上，以遼河油田為例，井場加熱爐約有6000臺(tái)多臺(tái)，占遼河油田在用加熱爐總數(shù)的60％，是重要的油田加熱設(shè)備。

目前使用的井場加熱爐絕大部分為負(fù)壓燃燒的立式螺旋盤管加熱爐，但存在熱效率低的缺陷，實(shí)際熱效率只能達(dá)到60％。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種反燒式井場加熱爐，其換熱面積大，熱效率高。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出一種反燒式井場加熱爐，包括：爐體，呈筒狀，且豎直設(shè)置；火筒，套設(shè)在爐體內(nèi)，火筒的頂部封閉，火筒與爐體之間形成密閉的儲(chǔ)液空間，火筒下方設(shè)有燃燒器；多個(gè)水冷管組，設(shè)置在火筒內(nèi)，且沿火筒的軸向間隔排列，每個(gè)水冷管組包括多個(gè)沿火筒的徑向間隔排列的水冷管，各水冷管的兩端與儲(chǔ)液空間連通；多個(gè)煙管，各煙管沿火筒的軸向穿設(shè)在儲(chǔ)液空間內(nèi)，各煙管的頂部與火筒連通；盤管，呈螺旋形，盤管設(shè)置在儲(chǔ)液空間內(nèi)；煙囪，豎直設(shè)置在爐體外部，煙囪的底部與各煙管的底部連通。

如上所述的反燒式井場加熱爐，其中，各水冷管組的水冷管相互平行，相鄰兩水冷管組的水冷管沿火筒的徑向交錯(cuò)排列。

如上所述的反燒式井場加熱爐，其中，各水冷管組的水冷管傾斜設(shè)置。

如上所述的反燒式井場加熱爐，其中，各水冷管組設(shè)置在火筒的上部。

如上所述的反燒式井場加熱爐，其中，反燒式井場加熱爐還包括：多個(gè)第一超導(dǎo)熱管，連接在火筒的側(cè)壁上，且位于水冷管組上方，各第一超導(dǎo)熱管的蒸發(fā)段位于火筒內(nèi)，各第一超導(dǎo)熱管的冷凝段位于儲(chǔ)液空間內(nèi)。

如上所述的反燒式井場加熱爐，其中，一回燃筒扣蓋在火筒上方，將火筒的頂部封閉，回燃筒的內(nèi)徑大于火筒的內(nèi)徑，回燃筒內(nèi)形成與火筒連通的回燃室，各煙管的頂部與回燃筒連接并連通。

如上所述的反燒式井場加熱爐，其中，回燃筒的頂壁上連接有多個(gè)第二超導(dǎo)熱管，各第二超導(dǎo)熱管的蒸發(fā)段位于回燃室內(nèi)，各第二超導(dǎo)熱管的冷凝段位于儲(chǔ)液空間內(nèi)。

如上所述的反燒式井場加熱爐，其中，多個(gè)煙管圍繞火筒呈環(huán)形間隔排列，煙囪的底部與各煙管的底部之間通過一環(huán)形的匯煙箱連通。

如上所述的反燒式井場加熱爐，其中，火筒的下端內(nèi)周壁上設(shè)有耐火磚，耐火磚位于燃燒器上方。

如上所述的反燒式井場加熱爐，其中，反燒式井場加熱爐還包括支撐爐體的底座。

本發(fā)明的反燒式井場加熱爐的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)是：

1、本發(fā)明的反燒式井場加熱爐，通過在火筒內(nèi)設(shè)置水冷管，并在爐體與火筒之間的儲(chǔ)液空間內(nèi)設(shè)置煙管，形成火筒內(nèi)煙氣橫向沖刷水冷管和煙管內(nèi)煙氣向下縱向沖刷煙管的反燒式結(jié)構(gòu)，增大了火筒對(duì)流段的換熱面積，提高了火筒對(duì)流段的換熱量，大大提高加熱爐的熱效率；

2、本發(fā)明的反燒式井場加熱爐，無需耗電，能適應(yīng)油氣田井場的簡陋條件，節(jié)能減排，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，占地面積小。

附圖說明

以下附圖僅旨在于對(duì)本發(fā)明做示意性說明和解釋，并不限定本發(fā)明的范圍。其中：

圖1是本發(fā)明的反燒式井場加熱爐的示意圖；

圖2是圖1中反燒式井場加熱爐的俯視圖；

圖3是本發(fā)明中具有奇數(shù)個(gè)水冷管的水冷管組的示意圖；

圖4是本發(fā)明中具有偶數(shù)個(gè)水冷管的水冷管組的示意圖。

主要元件標(biāo)號(hào)說明：

1爐體 2火筒

3水冷管 4煙管

5盤管 6煙囪

7燃燒器 8儲(chǔ)液空間

9回燃筒 10進(jìn)口管道

11出口管道 12第一超導(dǎo)熱管

13第二超導(dǎo)熱管 14匯煙箱

15耐火磚 16底座

具體實(shí)施方式

為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照附圖說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。其中，形容詞性或副詞性修飾語“水平”和“豎直”、“朝上”和“朝下”等的使用僅是為了便于多組術(shù)語之間的相對(duì)參考，且并非描述對(duì)經(jīng)修飾術(shù)語的任何特定的方向限制。

如圖1、圖2所示，本發(fā)明提供一種反燒式井場加熱爐，其為一種負(fù)壓燃燒立式加熱爐，其包括爐體1、火筒2、多個(gè)水冷管組、多個(gè)煙管4、盤管5和煙囪6；

其中，爐體1呈圓筒狀，且豎直設(shè)置，即爐體1的軸向?yàn)樨Q直方向，爐體1的頂部封閉，例如爐體1的頂部是橢圓形封頭；火筒2呈圓筒狀，且豎直套設(shè)在爐體1內(nèi)，較佳設(shè)置在爐體1中間，火筒2的頂部封閉，火筒2的外側(cè)壁與爐體1的內(nèi)側(cè)壁之間形成密閉的儲(chǔ)液空間8，儲(chǔ)液空間8呈環(huán)形或倒置的U形，儲(chǔ)液空間8包圍火筒2，儲(chǔ)液空間8用于填充起中間導(dǎo)熱介質(zhì)作用的熱媒水，火筒2下方設(shè)有用于朝火筒2內(nèi)產(chǎn)生煙氣的燃燒器7，燃燒器7燃燒天然氣產(chǎn)生的高溫?zé)煔庀蛏线M(jìn)入火筒2內(nèi)；

多個(gè)水冷管組設(shè)置在火筒2內(nèi)，且沿火筒2的軸向間隔排列，每個(gè)水冷管組包括多個(gè)沿火筒2的徑向間隔排列的水冷管3，但并不以此為限，每個(gè)水冷管組也可以只設(shè)置一個(gè)水冷管，各個(gè)水冷管3的兩端焊接在火筒2的側(cè)壁上，并與儲(chǔ)液空間8連通，儲(chǔ)液空間8內(nèi)的熱媒水能流入水冷管3內(nèi)，火筒2內(nèi)的高溫?zé)煔馔ㄟ^水冷管3之間的間隙向上流動(dòng)，同時(shí)橫向沖刷水冷管3，與水冷管3的管壁之間進(jìn)行對(duì)流換熱，水冷管3的管壁又與水冷管3內(nèi)的熱媒水之間進(jìn)行對(duì)流換熱，從而將煙氣的熱量傳遞給熱媒水；

各煙管4沿火筒2的軸向穿設(shè)在儲(chǔ)液空間8內(nèi)，或者說各煙管4豎直設(shè)置，各煙管4的頂部與火筒2的頂部連通，火筒2內(nèi)的煙氣向下進(jìn)入煙管4內(nèi)，進(jìn)入煙管4內(nèi)的煙氣縱向沖刷煙管4的管壁，與煙管4的管壁之間進(jìn)行對(duì)流換熱，煙管4的管壁又與儲(chǔ)液空間8內(nèi)的熱媒水之間進(jìn)行對(duì)流換熱，從而將煙氣的熱量傳遞給熱媒水；

盤管5呈螺旋形，且設(shè)置在儲(chǔ)液空間8內(nèi)，或者說盤管5呈螺旋形環(huán)繞在火筒2外周側(cè)，盤管5內(nèi)用于填充被加熱介質(zhì)，儲(chǔ)液空間8內(nèi)的熱媒水通過盤管5的管壁將熱量傳遞給被加熱介質(zhì)，被加熱介質(zhì)從盤管5輸出后可用于加熱原油；

煙囪6為圓柱形鋼管，煙囪6豎直設(shè)置在爐體1外部，煙囪6的底部與各煙管4的底部連通，煙管4內(nèi)的煙氣最后進(jìn)入煙囪6，由煙囪6排至大氣中。

本發(fā)明的反燒式井場加熱爐，通過在火筒2內(nèi)設(shè)置水冷管3，并在爐體1與火筒2之間的儲(chǔ)液空間8內(nèi)設(shè)置煙管4，使火筒對(duì)流段形成煙氣橫向沖刷水冷管3和煙氣向下縱向沖刷煙管4的反燒式結(jié)構(gòu)，通過采用這種結(jié)構(gòu)，增大了火筒對(duì)流段的換熱面積，提高了對(duì)流段的換熱量，使加熱爐的理論熱效率能達(dá)到87％以上，且實(shí)際熱效率不低于80％，無需耗電，能適應(yīng)油氣田井場的簡陋條件，節(jié)能減排，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，占地面積小。

進(jìn)一步，一回燃筒9扣蓋在火筒2上方，并封閉火筒2上部，回燃筒9的內(nèi)徑大于火筒2的內(nèi)徑，回燃筒9內(nèi)形成與火筒2連通的回燃室，各個(gè)煙管4的頂部與回燃筒9連接并連通，通過回燃室匯集煙氣，便于煙氣進(jìn)入煙管4內(nèi)。

進(jìn)一步，儲(chǔ)液空間8內(nèi)設(shè)置有至少一組盤管5，例如，若儲(chǔ)液空間8的高度較低，可只設(shè)置一組盤管5，若儲(chǔ)液空間8的高度較高，可在儲(chǔ)液空間8內(nèi)沿儲(chǔ)液空間高度方向間隔設(shè)置兩組以上盤管5，各組盤管5的頂端連接一進(jìn)口管道10，以供被加熱介質(zhì)流入盤管5，各組盤管5的底端連接一出口管道11，以供被加熱介質(zhì)從盤管5流出。

如圖3、圖4所示，在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，各水冷管組的水冷管3相互平行，且相鄰兩水冷管組的水冷管3沿火筒2的徑向交錯(cuò)排列，從而能進(jìn)一步提高高溫?zé)煔馀c水冷管3之間的熱交換效率。例如，相鄰兩水冷管組分別具有奇數(shù)個(gè)水冷管3和偶數(shù)個(gè)水冷管3，以便于形成交錯(cuò)排列的結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步，各水冷管組的水冷管3傾斜設(shè)置，以便于水冷管3內(nèi)的熱媒水受熱蒸發(fā)沸騰，且便于蒸發(fā)的蒸汽進(jìn)入儲(chǔ)液空間8內(nèi)，對(duì)被加熱介質(zhì)進(jìn)行加熱。

進(jìn)一步，各水冷管組設(shè)置在火筒2的上部，從而火筒2下部內(nèi)的高溫?zé)煔饽芘c儲(chǔ)液空間8內(nèi)的熱媒水之間進(jìn)行輻射換熱，將熱量傳遞給熱媒水。

在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，反燒式井場加熱爐還包括多個(gè)第一超導(dǎo)熱管12，多個(gè)第一超導(dǎo)熱管12連接在火筒2上部的側(cè)壁上，且位于水冷管組上方，各第一超導(dǎo)熱管12的蒸發(fā)段(即熱端)位于火筒2內(nèi)，各第一超導(dǎo)熱管12的冷凝段(即冷端)位于儲(chǔ)液空間8內(nèi)，第一超導(dǎo)熱管12傾斜設(shè)置，且其冷凝段位于其蒸發(fā)段上方。

具體是，超導(dǎo)熱管是內(nèi)部具有超導(dǎo)介質(zhì)、外部具有翅片的封閉鋼管，兩端分別為蒸發(fā)段和冷凝段，蒸發(fā)段位于冷凝段上方，第一超導(dǎo)熱管12的蒸發(fā)段位于火筒2內(nèi)部，被煙氣加熱后，蒸發(fā)段內(nèi)的超導(dǎo)介質(zhì)蒸發(fā)成蒸汽，蒸汽進(jìn)入冷凝段，在冷凝段與儲(chǔ)液空間8內(nèi)的熱媒水之間進(jìn)行對(duì)流換熱，并冷凝成為超導(dǎo)液，超導(dǎo)液再在第一超導(dǎo)熱管12的內(nèi)壁毛細(xì)力的作用下流回蒸發(fā)段，重復(fù)上述過程。

進(jìn)一步，回燃筒9的頂壁上連接有多個(gè)第二超導(dǎo)熱管13，各第二超導(dǎo)熱管13的蒸發(fā)段位于回燃室內(nèi)，各第二超導(dǎo)熱管13的冷凝段位于儲(chǔ)液空間8內(nèi)，第二超導(dǎo)熱管13的工作過程和工作原理與第一超導(dǎo)熱管12相同，容不贅述。

本實(shí)施例中，通過設(shè)置第一超導(dǎo)熱管12和第二超導(dǎo)熱管13，利用超導(dǎo)熱管的等溫性、小溫差性和高傳熱性，提高煙氣的傳熱效率，增加煙氣的傳熱量，降低煙氣排煙溫度，能進(jìn)一步提高煙氣與熱媒水之間的換熱效率，提高加熱爐的熱效率。

在一個(gè)具體實(shí)施例中，多個(gè)煙管4圍繞火筒2呈環(huán)形間隔排列，煙囪6的底部與各煙管4的底部之間通過一環(huán)形的匯煙箱14連通，匯煙箱14將從煙管4流出的煙氣匯合，匯合后的煙氣進(jìn)入煙囪6，經(jīng)煙囪6排出，匯煙箱14圍繞火筒2設(shè)置，且位于儲(chǔ)液空間8下方。

其中，匯煙箱14可以為設(shè)置在爐體1下方的一個(gè)獨(dú)立部件，也可以為爐體1內(nèi)與儲(chǔ)液空間8隔斷的一個(gè)獨(dú)立腔室。

進(jìn)一步，火筒2的下端內(nèi)周壁上設(shè)有耐火磚15，耐火磚15位于燃燒器7上方，并與燃燒器7相鄰，通過設(shè)置耐火磚15，可以防止天然氣燃燒的火焰直接燒燎火筒2的筒壁。

進(jìn)一步，反燒式井場加熱爐還包括底座16，底座16設(shè)置在爐體1下方，用于支撐爐體1，例如底座16為長方體的鋼結(jié)構(gòu)架。

在使用時(shí)，燃燒器7燃燒天然氣產(chǎn)生高溫?zé)煔?，高溫?zé)煔庠诨鹜?的下端(即水冷管以下的火筒段)進(jìn)行輻射換熱，經(jīng)過輻射換熱后的煙氣流經(jīng)水冷管3，進(jìn)行對(duì)流換熱，然后經(jīng)過超導(dǎo)熱管進(jìn)行進(jìn)一步對(duì)流換熱，然后通過回燃室下行進(jìn)入煙管4再進(jìn)行對(duì)流換熱，換熱完成的煙氣經(jīng)過匯煙箱14從煙囪6排出。

本發(fā)明的反燒式井場加熱爐是一款自然通風(fēng)式加熱爐，對(duì)流段采用水冷管3加煙管4的組合結(jié)構(gòu)，在滿足加熱爐外形尺寸要求的前提下增大了對(duì)流段的換熱面積，熱效率高，理論熱效率大于或等于87％，實(shí)際熱效率不低于80％，加熱爐結(jié)構(gòu)簡單，對(duì)現(xiàn)場環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)，負(fù)壓燃燒，不需要電力消耗，以90kw井場加熱爐為例，本發(fā)明的反燒式井場加熱爐與相同功率的老式加熱爐相比，一年可節(jié)省燃?xì)饧s20000m³，經(jīng)濟(jì)價(jià)值巨大，對(duì)于實(shí)現(xiàn)油氣田的節(jié)能減排、增產(chǎn)增效具有重要意義。

以上所述僅為本發(fā)明示意性的具體實(shí)施方式，并非用以限定本發(fā)明的范圍。任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和原則的前提下所作的等同變化與修改，均應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。而且需要說明的是，本發(fā)明的各組成部分并不僅限于上述整體應(yīng)用，本發(fā)明的說明書中描述的各技術(shù)特征可以根據(jù)實(shí)際需要選擇一項(xiàng)單獨(dú)采用或選擇多項(xiàng)組合起來使用，因此，本發(fā)明理所當(dāng)然地涵蓋了與本案發(fā)明點(diǎn)有關(guān)的其它組合及具體應(yīng)用。