專利名稱：重力熱管式燃氣加熱爐的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種地面重力熱管式燃氣加熱爐，屬于油田地面加熱爐裝置類。
背景技術：
目前，我國石油開采行業(yè)油井和油氣集輸被廣泛使用的加熱爐可分為三類；一類為火筒式直接加熱爐，另一種火筒式間接加熱爐，還有一種管式加熱爐；火筒式直接加熱爐和管式加熱爐，由于用火焰和高溫煙火直接燒烤火筒內壁或管外壁，再由金屬壁把熱量較快地傳給要被加熱的火筒四周原油或油管內的原油；只有在火筒外壁和油管內壁不結焦的情況下，加熱爐才會獲得較高的熱效率。但是這兩種加熱爐，由于其固有結構存在著火筒外壁及油管內壁容易結焦難題，尤其是在高凝區(qū)、高粘區(qū)、結焦物含量較大的油井區(qū)塊的加熱爐，其結焦問題更加突出，使加熱爐熱效率很快下降，這不僅造成燃料能源浪費，而且爐體安全性也遭到破壞，尤其在鍋爐結焦部位，金屬壁溫升高強度下降常使火筒和油管鼓包變形甚至破裂；火筒式間接加熱爐雖然也是采用火筒內壁直接接受火焰和高溫煙氣，但是火筒四周不存在要被加熱的原油，而是由水包圍著或水中埋設要被加熱的油管，由高溫水把熱量傳給管內的原油，這樣在獲得的熱量過程中不是突然的而是在較穩(wěn)定而溫和熱傳導條件下進行的，使被加熱的油管不會結焦；但是，這種火筒式間接加熱爐，由于火焰和高溫煙氣首先將熱量傳給火筒，再由火筒傳給水，最后再傳給油管，由油管傳給原油，經過如此傳熱過程，造成多次熱效率丟失，很顯然火筒式間接加熱爐的總熱效率會受到影響。另外，對間歇井而言，不管油管內是否走油，加熱爐的火焰總是一直在燃燒，也常使加熱爐出現(xiàn)超壓，安全閥經常起跳跑汽甚至造成缺水燒干事故，這不僅是燃料在油井間歇產液時的白白浪費，而且也存在較大的不安全問題。
發(fā)明內容
本實用新型是為了克服上述缺點而提供的一種重力熱管式燃氣加熱爐；該裝置能對稠油、特稠油、高凝油區(qū)塊加溫原油時，能充分保持熱管所具有的較高熱效率，工作中爐體不結焦、不堵管、安全可靠、節(jié)約燃料，另外，該裝置中的燃料控制動力均源于加熱爐自身，不需外接電源。
本實用新型的實現(xiàn)方式是本實用新型包括燃氣加熱爐主體和控制部份燃氣爐主體被安放在爐支座11上面，主體下面有一個燃燒器10，該燃燒器與天然氣進氣管道相通，燃燒器正上方為燃氣爐主體(如圖)外層是爐子保溫層外殼3、殼體為圓柱空心體，內裝保溫層、在爐體承壓腔21內分別裝有摻稀油盤管4，該管有摻稀油進口16與摻稀油出口15，分別從殼體一側引出，在摻稀油盤管下部為產液盤管5，產液盤管中的產液進口19與產液出口17也在殼一側引出，在產液盤管5下面為爐膽9，在爐膽內有肋片水管8，該管承受腔體內壓力，爐下部為一燃燒器(噴火嘴)10，在摻稀油盤管4上端位置有一匯煙管2，與煙筒1相聯(lián)，匯煙管下端有數(shù)根煙火管6通向爐膽內的燃燒室，該爐工作時由燃燒器10產生火焰，煙氣經由煙火管6進入?yún)R煙管2和煙筒1排出爐體外面，在承壓腔體21頂部有一只防爆片12和放氣閥13，防炸片的作用是當腔體內壓力超過設計爆破值時防炸片炸開，以此，保證爐體安全。放氣閥的作用是在加熱爐運行狀態(tài)下，由人工排放不凝性氣體。
重力熱管式燃氣加熱爐的工作原理是首先將爐體承壓腔21，抽真空并注入蒸餾水防凍液及其它少量物質，使用時，打開常明火閥22使主火閥23被引燃，此時天然氣源在燃燒器10內燃燒，加熱爐經點火后，承壓外殼體7內因有一定真空度，受熱的真空液在池內快速產生沸騰，凝結與沸騰換熱便在承壓腔體內開始吸熱與放熱在冷摻油盤管與產液盤管5和煙火管與高溫爐膽9之間快速而有效地進行，從而達到油井液體被加溫目的。該裝置在加溫過程中因為承壓腔體21為豎直上下體，爐腔的蒸發(fā)段設置在爐體下端，能有效的吸收燃燒室生成幅射熱量，并使爐膽9四周液池內液體沸騰蒸發(fā)，變?yōu)檎羝麛y帶熱量上升，此時，煙火管6具有很高溫度，煙火管攜帶熱量會傳給經由此處的蒸汽使蒸汽又一次獲得能量，使蒸汽的平均熱焓值增加，當蒸汽在與摻稀油盤管4、產液盤管5的冷凝段相遇時，遇冷蒸汽便會在盤管外壁冷凝，由蒸汽變成冷凝水，蒸汽冷凝放出潛熱變成水后在自身重力作用下，回落到下部液池內，回落池內的冷凝水再被加熱，又變成蒸汽上升，遇冷后再度回落，周而復始；只要油井產液不停，加熱爐在單位時間內耗費的燃氣量就不會發(fā)生變化，此時處于爐體內的蒸汽量始終不變，盤管上的冷凝水回落量也不會發(fā)生變化，這使加熱爐成為一種理想狀態(tài)下的熱動態(tài)平衡；另外，設置在加熱爐上面的溫控閥24與壓控閥25是被用做控制爐體內介質溫度與壓力的，它的原理是當承壓殼體內介質溫度升到溫控閥24所設定的最高值時，溫控閥24會立即切斷閥內天然氣通道，當腔內介質溫度降到溫控閥24設定的最低值時，溫控閥24自動開啟，恢復供氣，于是腔內溫度又重新上升，在上升到最高設定值時，溫控閥24又自動關閉。壓控閥25是與溫控閥24串連在一根天然氣管線上的，它的設定最高壓力高于溫控閥最高設定壓力。該閥功能是當殼體內介質壓力達到最高壓力時，壓控閥25也會自動關閉切斷閥內天然氣，壓控閥25對于加熱爐而言，會起到雙重保險作用。
本實用新型與現(xiàn)有技術相比具有明顯優(yōu)點，使用時可產生積極的效果，首先是由于加熱爐采用豎直爐體不用電源，腔體具有對稱性能使整個爐體溫度場穩(wěn)定均勻、由加熱爐承壓腔構成的熱管腔體，其密封可靠，結構合理，熱管的蒸發(fā)段設置在腔體下部，將油盤管設置在腔體上部做為熱管冷凝段，新型結構加熱爐大幅度地提高了熱效率。在爐體內的高溫煙氣側安裝了若干根煙火管6，也增加了爐體內受熱面積。腔體內注入由蒸餾水與防凍液等組成的真空液做為加熱載體，腔體頂部按放有氧化銅塊，不但避免了腔體內水垢的產生，且還可以防凍，無腐蝕和吸收腔體內產生的氫氣，使加熱爐不結焦、不堵管，安全可靠，節(jié)約能源，平均單臺日耗氣量僅為舊加熱爐單臺日耗量的1/3-1/4，尤其適用于稠油、特稠油、高凝油，油區(qū)塊油井開采。另外對間歇井使用該加熱爐會更顯出優(yōu)勢。
圖本實用新型結構示意圖。
圖中1、煙筒、2、匯煙管、3、保溫層外殼、4、摻稀油盤管、5、產液盤管、6、煙火管、7、承壓外殼、8、肋片水管、9爐膽、10、燃燒器、11、支座、12、防爆片、13、放氣閥、14、氧化銅塊、15摻稀油出口、16、摻稀油進口、17、產液出口、18、支撐、19、產液進口、20、安全水位、21、承壓腔、22、常明火閥、23、主火閥、24、溫控閥、25壓控閥。
具體實施方式
本實用新型由以下實施例給出，
以下結合附圖做進一步說明。
一種重力熱管式燃氣加熱爐，它由加熱爐承壓外殼7和控制部份，壓控閥25等部份組成，其特征在于所述殼體安放在支座11上面，該殼體呈豎直立式圓柱狀，在保溫外殼和承壓外殼7之間裝有保溫層，承壓殼體頂端呈半圓狀與承壓外殼體焊結在一起，頂端有一匯煙管2穿過并與外接煙筒1相接，煙管下端有若干根垂直于匯煙管2及爐膽9的煙火管6并與燃燒室相通煙，煙火管形狀為螺紋管，煙火管6的上部裝有摻稀油盤管16和產液盤管5上述盤管為平行互不連通單獨分離管，管束座落到支撐18上面，摻稀油盤管16及產液盤管5各有摻稀油出口15，摻稀油進口16，產液出口17及產液進口19從爐體側面穿出殼體外；煙火管下端與爐膽9相通，在爐膽內有肋片水管8，該管可承內壓并起到水循環(huán)作用，爐膽最下面的支架位置有一燃燒器10，該燃燒器為雙火嘴，燃燒器用管線外接常明火閥22，主火閥23與天然氣源相通，管線還接入一只溫控閥24和壓控閥25，溫控閥最高關閉溫度在133-143℃之間，最低開啟溫度為99℃，這兩個閥為同一氣源，與常明火嘴22，主火閥23連在一起；在爐膽9與承壓外殼之間腔體內充有蒸餾水防凍液，和乙二醇、硼砂、亞硝酸鈉。液面20與爐膽頂最高點之間距在100-105毫米之間。腔體真空度為-0.085至0.095MPa，放氣閥13，防爆片12安裝在承壓殼體封頭頂部，放氣閥的作用是由于放置在腔體頂部的氧化銅塊來吸收腔體內氫氣，當燃氣爐在殼體內封頭頂部的氧化銅失效時，可在不停爐情況下將氫氣放出。
權利要求1.一種重力式燃氣加熱爐，它是在加熱爐承壓外殼(7)內裝有一爐膽(9)爐膽內有一燃燒器(10)爐膽外為真空液體；其特征在于所述的承壓外殼(7)安裝在支座(11)上面；其殼體呈豎直立式圓柱狀，在保溫外殼內有一保溫層，承壓殼體頂端封頭為半圓狀并與殼體焊結在一起，殼體頂端有一匯煙管(2)穿過與外接煙筒(1)相連通，匯煙管下端連接有若干條垂直于匯煙管(2)與爐膽(9)的煙火管(6)煙火管與爐腔相通，在煙火管(6)的上部裝有摻稀油盤管(4)和產液盤管(5)，盤管之間為平行在互不聯(lián)通的，單獨分離管束，它們分別座到支座(11)上面，摻稀油盤管(4)及產液盤管(5)各有摻稀油出口(15)摻稀油進口(16)，產液出口(17)及產液進口(19)上述管體從爐體側面穿出；煙火管與爐膽(9)相通，爐膽內有肋片水管(8)，爐膽下端有一燃燒器(10)該燃燒器為雙火嘴，燃燒器通過管線與常明火閥(22)，主火閥(23)，天然氣源相通，在天然氣管線上還接入溫控閥(24)和壓控閥(25)，該閥為同一氣源，并與常明火閥(22)，主火閥(23)串在一起，承壓外殼(7)與爐膽(9)之間充有由蒸餾水防凍液和乙二醇、硼砂、亞硝酸鈉組成的真空液體，在承壓殼體封頭頂部有防爆片(12)和放氣閥(13)，殼頭封頭頂端內裝有氧化銅塊(14)。
2.根據(jù)權利要求1所述的重力式燃氣加熱爐，其特征在于爐體內的真空液面與爐膽最高點之間距離在100-105毫米范圍內，承壓腔(21)當注入真空液后，其真空度-0.085至-0.095MPa之間。
3.根據(jù)權利要求1所述的重力式燃氣加熱爐，其特征在于加熱系統(tǒng)中的溫控閥與壓力控制閥為雙重控制，燃燒器采用常明火嘴和主火嘴的點火方式。
4.根據(jù)權利要求1所述的重力式燃氣加熱爐，其特征在于溫控閥(24)的最高關閉溫度設定在133-143℃之間，最低開啟溫度99℃。
5.據(jù)權利要求1所述的重力式燃氣加熱爐，其特征在于煙火管(6)的形狀為螺紋管，肋片水管(8)為肋片管。
專利摘要一種地面重力熱管式燃氣加熱爐，屬油田地面加熱爐裝置類。油井和油氣集輸站加熱爐主要用于稠油、高凝油及間歇井中的稠油加溫，原油只有在粘度下降的情況下才能輸送；傳統(tǒng)的加熱爐分為直接加熱爐，間接加熱爐及管式加熱爐，易出現(xiàn)火筒外壁結焦，且加熱管傳導熱效率低下弊端，不僅造成能源浪費，爐體安全性也將受到破壞，本實用新型由爐膽、煙火管，匯煙管組成，由于在現(xiàn)技術基礎的承壓腔內裝入真空液，安裝了煙火管，工作時可實現(xiàn)高效換熱，不結焦，不堵管、安全可靠、節(jié)約燃料，可大大提高爐體熱效率，本裝置特別適用于稠油，特稠油高凝油區(qū)塊油井開采。
文檔編號E21B36/02GK2535552SQ0221074
公開日2003年2月12日 申請日期2002年3月19日 優(yōu)先權日2002年3月19日
發(fā)明者鄔英權 申請人:鄔英權