油氣田智能高效電加熱水套爐的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型涉及油氣田設備領域，尤其與一種油氣田智能高效電加熱水套爐的結(jié)構(gòu)有關。
【背景技術(shù)】
[0002]水套加熱爐是為滿足油氣田特殊需要而設計的一種專用加熱設備，主要用于油氣集輸系統(tǒng)過程中，將原有、天然氣加熱到工藝要求的溫度，以便于輸送、沉降、分離、脫水和初加工，是油氣輸送系統(tǒng)中廣泛應用的專用設備。
[0003]目前在用的水套爐主要為燃氣水套爐，是由燃燒器、煙箱、煙管、火管、煙囪、筒體、氣盤管、節(jié)水器和其他附件組成，其中煙箱、煙管、火管、煙囪及燃燒室等部件，占據(jù)了筒體內(nèi)相當大部分空間，其余空間裝水。燃氣水套爐的加熱原理是天然氣燃燒器噴出的高溫火焰直接加熱煙管，高溫煙氣向后流動，經(jīng)煙氣出口管進入煙箱，然后經(jīng)煙囪排入大氣。但煙管和煙氣出口管附近的水受熱后因密度減小而上升，與氣盤管接觸傳熱后溫度下降，又因密度增加而下沉，又被加熱后又上升，如此不斷循環(huán)，以加熱氣盤管內(nèi)的天然氣，達到提高天然氣氣流溫度的目的。
[0004]這種水套爐存在以下方面的不足:
[0005]1、筒體內(nèi)裝有煙管、煙箱、火管等結(jié)構(gòu)，還要設計燃燒室，使得整個設備總體尺寸增加，制造成本高；
[0006]2、加熱效率不夠高；
[0007]3、燃氣水套爐的能源為天然氣等，燃氣燃燒后的尾氣經(jīng)煙囪直接排放到大氣中，給大氣造成嚴重污染。
【實用新型內(nèi)容】
[0008]本實用新型提供一種油氣田智能高效電加熱水套爐，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，通過合理結(jié)構(gòu)設計，采用電加熱器，提高水套爐的結(jié)構(gòu)緊湊性，節(jié)約成本，并提高熱效率，減少能量損失，不會對大氣造成污染。
[0009]為了實現(xiàn)本實用新型的目的，擬采用以下技術(shù):
[0010]油氣田智能高效電加熱水套爐，包括水套爐殼體(I)，水套爐殼體(I)內(nèi)充有水，還設有加熱盤管(2)和加熱裝置(4)，所述水套爐殼體(I)設置在鞍座(12)上，其特征在于，所述水套爐殼體(I)內(nèi)設有盤管支架(13)，盤管支架(13)上設有槽鋼支架(14)，所述加熱盤管(2)為相互獨立的兩套，均勻布置，固定在盤管支撐板(16)上，所述管支撐板(16)通過其下部的槽鋼滑槽(15)與槽鋼支架(14)配合固定。所述加熱裝置(4)為電加熱器，設置在水套爐殼體(I)底部。電加熱器的加熱管為U型管，有效加熱長度與加熱盤管(2)的長度一致，可最大化電加熱器的加熱效果。
[0011]進一步，所述水套爐殼體(I)為臥式圓筒型。
[0012]進一步，所述水套爐殼體(I)頂部設有節(jié)水器(3)，可觀察水套爐殼體(I)的水量，可通過節(jié)水器(3)向水套爐殼體(I)加水。
[0013]進一步，所述加熱盤管(2)的直管段與180度彎頭段呈三角形布置，便于均勻布置整個加熱盤管(2)，以提高空間利用率，可使得水套爐結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)約制作成本。直管段與180度彎頭段采用焊接連接，并做100%RT+100%MT探傷，以確保焊接接頭的可靠性，減少加熱盤管(2)的維修。
[0014]進一步，所述加熱盤管⑵的材質(zhì)為16Mn。
[0015]進一步，所述加熱裝置(4)的接口與加熱盤管(2)的進、出氣口分別設置在水套爐殼體(I)兩端，便于操作與維護。
[0016]進一步，所述加熱裝置(4)為防爆電加熱器，不僅具有防爆作用，且體積小、加熱功率大，
[0017]進一步，所述水套爐殼體(I)的前端封頭(17)和后端封頭(18)均為平蓋封頭，相對傳統(tǒng)的弧形和圓形封頭，使得水套爐的結(jié)構(gòu)更加緊湊，節(jié)約了制作成本。所述前端封頭
[17]上設有手孔(5)，以便隨時檢查設備運行時加熱盤管(2)的溫度。所述后端封頭(18)通過法蘭(6)與水套爐殼體(I)，在維修或更換加熱盤管(2)時不必將一側(cè)封頭割開，即可將加熱盤管(2)取出，便于拆卸。
[0018]本實用新型的有益效果是:
[0019]1、結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)約成本:利用電加熱器來加熱殼體內(nèi)的水，減少了燃料天然氣處理的設備和燃燒通風設備等；水套爐殼體內(nèi)部沒有煙管和火筒等結(jié)構(gòu)，通過優(yōu)化電加熱器和兩套相互獨立的加熱盤管在水套爐殼體內(nèi)部的合理布局，大大降低了設備的總體尺寸，是同類型加熱爐中結(jié)構(gòu)最緊湊布置最合理的加熱爐；
[0020]2、裝拆方便:盤管支撐板下部設有槽鋼滑槽，槽鋼滑槽與槽鋼支架配合固定，便于加熱盤管的安裝和拆卸；后端封頭通過法蘭與水套爐殼體，在維修或更換加熱盤管時不必將一側(cè)封頭割開，即可將加熱盤管取出，便于拆卸；
[0021]3、熱效率高:電加熱器的加熱管束浸末在水套爐殼體層下部，爐殼內(nèi)的水充分對流傳熱縮小了爐內(nèi)溫差分布，有利于保持總體熱平衡，充分來利用電加熱器產(chǎn)生的熱量；
[0022]4、綠色環(huán)保:電加熱水套爐采用電能加熱，沒有燃氣煙氣的排放，不會對大氣造成污染。
【附圖說明】
[0023]圖1示出了本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖一。
[0024]圖2示出了本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖二。
【具體實施方式】
[0025]如圖廣2所示，油氣田智能高效電加熱水套爐，包括水套爐殼體(I)，水套爐殼體
(I)內(nèi)充有水，還設有加熱盤管⑵和加熱裝置(4)，所述水套爐殼體⑴設置在鞍座(12)上。所述水套爐殼體(I)內(nèi)設有盤管支架(13)，盤管支架(13)上設有槽鋼支架(14)，所述加熱盤管(2)為相互獨立的兩套，均勻布置，固定在盤管支撐板(16)上，所述管支撐板(16)通過其下部的槽鋼滑槽(15)與槽鋼支架(14)配合固定。所述加熱裝置(4)為電加熱器，設置在水套爐殼體(I)底部。電加熱器的加熱管為U型管，有效加熱長度與加熱盤管(2)的長度一致，可最大化電加熱器的加熱效果。
[0026]作為優(yōu)選實施方式，所述水套爐殼體(I)為臥式圓筒型。所述水套爐殼體(I)頂部設有節(jié)水器(3)，可觀察水套爐殼體(I)的水量，可通過節(jié)水器(3)向水套爐殼體(I)加水。
[0027]作為優(yōu)選實施方式，所述加熱盤管(2)的直管段與180度彎頭段呈三角形布置，便于均勻布置整個加熱盤管(2)，以提高空間利用率，可使得水套爐結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)約制作成本。直管段與180度彎頭段采用焊接連接，并做100%RT+100%MT探傷，以確保焊接接頭的可靠性，減少加熱盤管(2)的維修。
[0028]作為優(yōu)選實施方式，所述加熱裝置(4)的接口與加熱盤管(2)的進、出氣口分別設置在水套爐殼體(I)兩端，便于操作與維護。
[0029]作為優(yōu)選實施方式，所述加熱裝置(4)為防爆電加熱器，不僅具有防爆作用，且體積小、加熱功率大。
[0030]作為優(yōu)選實施方式，所述水套爐殼體(I)的前端封頭(17)和后端封頭(18)均為平蓋封頭，相對傳統(tǒng)的弧形和圓形封頭，使得水套爐的結(jié)構(gòu)更加緊湊，節(jié)約了制作成本。所述前端封頭(17)上設有手孔(5)，以便隨時檢查設備運行時加熱盤管(2)的溫度。所述后端封頭(18)通過法蘭(6)與水套爐殼體(I)，在維修或更換加熱盤管(2)時不必將一側(cè)封頭割開，即可將加熱盤管(2)取出，便于拆卸。
[0031]工作原理:首先電加熱器將水套爐殼體(I)內(nèi)部的冷水加熱到一定溫度，再將加熱盤管(2)通入天然氣，分別從兩套盤管的天然氣進口 A(211)和天然氣進口 B(221)通入，利用加熱好的熱水對加熱盤管(2)內(nèi)的天然氣進行水浴加熱，提升加熱盤管(2)內(nèi)天然氣的溫度，從而加熱盤管(2)內(nèi)的天然氣壓力較高，以便從兩套盤管的天然氣出口 A(212)和天然氣出口 B(222)外輸。因為水的比熱遠遠大于天然氣，所以天然氣進口 A(211)和天然氣進口 B (221)的工況在一定范圍內(nèi)的波動對恒溫水的溫度影響較小，通過控制水浴溫度來控制傳熱溫度梯度，達到天然氣出口 A(212)和天然氣出口 B(222)天然氣溫度誤差小，以滿足下一工段的需要。
[0032]雙管程14.5πΓ2*2組設計(一開一備)，單組處理天然氣量為Q =17X10~4 Sm~3 /d，可以將進口 18.6°C的天然氣加熱到45°C。加熱盤管(2)設計壓力14.0MPa，加熱盤管
(2)采用Φ 89X12的管子，材質(zhì)為16Mn，每組16根管子，每根管子長3250mm。水套爐殼體
(I)為常壓，材質(zhì)Q245R，筒體直徑Φ 1400mm，長度3800mm，操作彈性水容量Q =3.65πΓ3。工況密度:P k=81.61182kg/m'3,工況流量 uk =0.0172962 m'3/s,工況流速 uk=5.2117m/s。Re= (di*Gi) / (ui) = (0.065*425.3346) / (0.9*10~ (-3)) =30381.0，Pr0.4=0.909，紊流工況管內(nèi)換熱 a c=0.021* λ /D*Re~0.8*Pr~0.4* (1+D/L) ~0.7 =714.8623W/ (m2.k)。設計操作溫度70°C ±3°C，加熱盤管(2)總傳熱系數(shù) K=229.38Iff/ (m2.k) ο
【主權(quán)項】
1.油氣田智能高效電加熱水套爐，包括水套爐殼體(1)，水套爐殼體(I)內(nèi)充有水，還設有加熱盤管(2)和加熱裝置(4)，所述水套爐殼體(I)設置在鞍座(12)上，其特征在于，所述水套爐殼體(I)內(nèi)設有盤管支架(13)，盤管支架(13)上設有槽鋼支架(14)，所述加熱盤管⑵為相互獨立的兩套，均勻布置，固定在盤管支撐板(16)上，所述管支撐板(16)通過其下部的槽鋼滑槽(15)與槽鋼支架(14)配合固定，所述加熱裝置(4)為電加熱器，設置在水套爐殼體(I)底部，電加熱器的加熱管為U型管，有效加熱長度與加熱盤管(2)的長度一致。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油氣田智能高效電加熱水套爐，其特征在于，所述水套爐殼體(I)為臥式圓筒型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油氣田智能高效電加熱水套爐，其特征在于，所述水套爐殼體(I)頂部設有節(jié)水器(3)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油氣田智能高效電加熱水套爐，其特征在于，所述加熱盤管(2)的直管段與180度彎頭段呈三角形布置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油氣田智能高效電加熱水套爐，其特征在于，所述加熱盤管(2)的材質(zhì)為16Mn。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油氣田智能高效電加熱水套爐，其特征在于，所述加熱裝置(4)的接口與加熱盤管(2)的進、出氣口分別設置在水套爐殼體⑴兩端。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油氣田智能高效電加熱水套爐，其特征在于，所述加熱裝置(4)為防爆電加熱器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油氣田智能高效電加熱水套爐，其特征在于，所述水套爐殼體(I)的前端封頭(17)和后端封頭(18)均為平蓋封頭。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的油氣田智能高效電加熱水套爐，其特征在于，所述前端封頭(17)上設有手孔(5)ο
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的油氣田智能高效電加熱水套爐，其特征在于，所述后端封頭(18)通過法蘭(6)與水套爐殼體(I)。
【專利摘要】油氣田智能高效電加熱水套爐，包括水套爐殼體，水套爐殼體內(nèi)充有水，還設有加熱盤管和加熱裝置，水套爐殼體設置在鞍座上，其特征在于，水套爐殼體內(nèi)設有盤管支架，盤管支架上設有槽鋼支架，加熱盤管為相互獨立的兩套，均勻布置，固定在盤管支撐板上，盤管支撐板通過其下部的槽鋼滑槽與槽鋼支架配合固定。加熱裝置為電加熱器，設置在水套爐殼體底部。電加熱器的加熱管為U型管，有效加熱長度與加熱盤管的長度一致。采用電加熱器，并通過合理結(jié)構(gòu)設計，實現(xiàn)裝拆方便，提高水套爐的結(jié)構(gòu)緊湊性，節(jié)約成本，并提高熱效率，減少能量損失，不會對大氣造成污染。
【IPC分類】F24H7-02, F24H9-02, F24H9-18, F24H9-00
【公開號】CN204345916
【申請?zhí)枴緾N201420618759
【發(fā)明人】李書萍
【申請人】成都瑞奇石化工程股份有限公司
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2014年10月24日