本申請(qǐng)屬于石油化工，具體涉及一種低碳型原油加熱裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、在石油開采和加工過(guò)程中，需要對(duì)原油進(jìn)行加熱，使原油升溫降粘、油水分離，現(xiàn)有技術(shù)中，原油加熱爐一般采用燃燒加熱的方式，使用天然氣等燃料產(chǎn)生高溫?zé)煔猓儆筛邷責(zé)煔饧訜嵩图訜釥t的管壁，最后通過(guò)管壁將熱量傳導(dǎo)給原油，燃料燃燒會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳，不符合國(guó)家推行的“雙碳”戰(zhàn)略，且燃料難以保證純凈，燃料中極有可能含有硫元素，燃燒后會(huì)產(chǎn)生酸性物質(zhì)，對(duì)原油加熱爐本身造成一定程度的腐蝕，影響其使用壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述的缺陷或不足，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N低碳型原油加熱裝置及方法，旨在解決現(xiàn)有原油加熱爐采用燃燒加熱的方式，造成二氧化碳和硫化物排放的技術(shù)問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N低碳型原油加熱裝置，包括：

3、換熱器，形成有原油通道和熱交換腔；

4、加熱器，包括外殼體、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)件、轉(zhuǎn)動(dòng)葉柵和固定葉柵，外殼體形成有氣體入口和氣體出口，氣體出口連通熱交換腔，轉(zhuǎn)動(dòng)葉柵和固定葉柵置于外殼體內(nèi)，轉(zhuǎn)動(dòng)葉柵用于在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)件的驅(qū)動(dòng)下將外殼體內(nèi)的氣體加速至音速或超音速，氣體沿轉(zhuǎn)動(dòng)葉柵的旋轉(zhuǎn)方向從氣體入口至氣體出口螺旋運(yùn)動(dòng)并沖擊固定葉柵以產(chǎn)生熱量。

5、在本申請(qǐng)實(shí)施例中，固定葉柵包括第一葉柵和第二葉柵，第一葉柵設(shè)于轉(zhuǎn)動(dòng)葉柵的上游，第二葉柵設(shè)于轉(zhuǎn)動(dòng)葉柵的下游，第一葉柵的入口和第二葉柵的出口之間形成無(wú)葉空間。

6、在本申請(qǐng)實(shí)施例中，加熱器還包括間隔設(shè)置在第一葉柵和第二葉柵上的多個(gè)隔板，多個(gè)隔板用于分隔出多個(gè)加熱空間，加熱空間連通無(wú)葉空間，且每個(gè)加熱空間內(nèi)均設(shè)置有用于構(gòu)成第一葉柵的若干第一固定葉片，以及用于構(gòu)成第二葉柵的若干第二固定葉片。

7、在本申請(qǐng)實(shí)施例中，第一固定葉片具有彎曲流線輪廓并用于將氣體導(dǎo)向轉(zhuǎn)動(dòng)葉柵，第二固定葉片具有彎曲流線輪廓并用于將氣體導(dǎo)向無(wú)葉空間。

8、在本申請(qǐng)實(shí)施例中，轉(zhuǎn)動(dòng)葉柵包括多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)葉片，每個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)葉片均具有朝向其旋轉(zhuǎn)方向的彎曲輪廓。

9、在本申請(qǐng)實(shí)施例中，低碳型原油加熱裝置包括至少兩個(gè)加熱器以及混合器，混合器與每個(gè)加熱器一一對(duì)應(yīng)連通，并用于將加熱后的氣體導(dǎo)向熱交換腔。

10、在本申請(qǐng)實(shí)施例中，低碳型原油加熱裝置還包括余熱回收器，余熱回收器用于將熱交換腔排出的氣體重新導(dǎo)入加熱器的氣體入口。

11、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)還提供一種采用上述低碳型原油加熱裝置的低碳型原油加熱方法，其中，低碳型原油加熱方法包括：

12、s1：對(duì)經(jīng)過(guò)加熱器后的氣體進(jìn)行收集、混合；

13、s2：將混合后的氣體以設(shè)定速率通入換熱器的熱交換腔，進(jìn)行對(duì)流傳熱；

14、s3：通過(guò)余熱回收器，回收熱交換腔排出的氣體，并重新導(dǎo)入加熱器進(jìn)行循環(huán)。

15、在本申請(qǐng)實(shí)施例中，氣體的設(shè)定速率在30-100m/s范圍內(nèi)。

16、在本申請(qǐng)實(shí)施例中，在無(wú)葉空間內(nèi)，氣體為亞音速狀態(tài)，經(jīng)轉(zhuǎn)動(dòng)葉柵加速后，氣體為音速或超音速狀態(tài)。

17、在本申請(qǐng)實(shí)施例中，第一葉柵的安裝角介于35°至75°之間，第一葉柵的入口角介于0°至45°之間，述第一葉柵的出口角介于35°至75°之間。

18、在本申請(qǐng)實(shí)施例中，轉(zhuǎn)動(dòng)葉柵的安裝角介于10°至80°之間，轉(zhuǎn)動(dòng)葉柵的入口角介于35°至75°之間，轉(zhuǎn)動(dòng)葉柵的出口角介于35°至75°之間。

19、在本申請(qǐng)實(shí)施例中，第二葉柵的安裝角介于45°至85°之間，第二葉柵的入口角介于25°至65°之間，第二葉柵出口角介于25°至65°之間。

20、通過(guò)上述技術(shù)方案，本申請(qǐng)實(shí)施例所提供的低碳型原油加熱裝置具有如下的有益效果：

21、當(dāng)使用上述的低碳型原油加熱裝置，轉(zhuǎn)動(dòng)葉柵在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)件的驅(qū)動(dòng)下將氣體從亞音速狀態(tài)加速至音速或超音速狀態(tài)，加速后的氣體沿轉(zhuǎn)動(dòng)葉柵的轉(zhuǎn)動(dòng)方向沖擊固定葉柵，氣體的速度隨之從音速或超音速降速至亞音速，這一過(guò)程中，氣體的部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，從而實(shí)現(xiàn)了氣體溫度的升高，升溫后的氣體沿氣體出口進(jìn)入換熱器的熱交換腔與原油通道內(nèi)的原油進(jìn)行熱交換，達(dá)到原油加熱的目的，本申請(qǐng)改變了傳統(tǒng)的原油加熱的方式，從燃燒反應(yīng)加熱變成了電能驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)從而加速氣體，并利用激波加熱的原理對(duì)氣體進(jìn)行加熱，顯著降低了溫室氣體排放，另一方面，加熱氣體一般為空氣或氮?dú)猓瑴p少了以往燃燒后煙氣對(duì)燃油加熱爐的爐管的腐蝕，延長(zhǎng)了爐管的使用周期。

22、本申請(qǐng)的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施例部分予以詳細(xì)說(shuō)明。

技術(shù)特征：

1.一種低碳型原油加熱裝置，其特征在于，所述低碳型原油加熱裝置包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低碳型原油加熱裝置，其特征在于，所述固定葉柵包括第一葉柵(23)和第二葉柵(24)，所述第一葉柵(23)設(shè)于所述轉(zhuǎn)動(dòng)葉柵(22)的上游，所述第二葉柵(24)設(shè)于所述轉(zhuǎn)動(dòng)葉柵(22)的下游，所述第一葉柵(23)的入口和所述第二葉柵(24)的出口之間形成無(wú)葉空間(25)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低碳型原油加熱裝置，其特征在于，所述加熱器(2)還包括間隔設(shè)置在所述第一葉柵(23)和所述第二葉柵(24)上的多個(gè)隔板，多個(gè)所述隔板用于分隔出多個(gè)加熱空間，所述加熱空間連通所述無(wú)葉空間(25)，且每個(gè)所述加熱空間內(nèi)均設(shè)置有用于構(gòu)成所述第一葉柵(23)的若干第一固定葉片，以及用于構(gòu)成所述第二葉柵(24)的若干第二固定葉片。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低碳型原油加熱裝置，其特征在于，所述第一固定葉片具有彎曲流線輪廓并用于將氣體導(dǎo)向所述轉(zhuǎn)動(dòng)葉柵(22)，所述第二固定葉片具有彎曲流線輪廓并用于將氣體導(dǎo)向所述無(wú)葉空間(25)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低碳型原油加熱裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)動(dòng)葉柵(22)包括多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)葉片，每個(gè)所述轉(zhuǎn)動(dòng)葉片均具有朝向其旋轉(zhuǎn)方向的彎曲輪廓。

6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的低碳型原油加熱裝置，其特征在于，所述低碳型原油加熱裝置包括至少兩個(gè)所述加熱器(2)以及混合器(3)，所述混合器(3)與每個(gè)所述加熱器(2)一一對(duì)應(yīng)連通，并用于將加熱后的氣體導(dǎo)向所述熱交換腔(12)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的低碳型原油加熱裝置，其特征在于，所述低碳型原油加熱裝置還包括余熱回收器，所述余熱回收器用于將所述熱交換腔(12)排出的氣體重新導(dǎo)入所述加熱器(2)的氣體入口(211)。

8.一種低碳型原油加熱方法，其特征在于，所述方法采用權(quán)利要求1至7中任意一項(xiàng)所述的低碳型原油加熱裝置并執(zhí)行步驟：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的低碳型原油加熱方法，其特征在于，在步驟s2中，氣體的所述設(shè)定速率在30-100m/s范圍內(nèi)。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的低碳型原油加熱方法，其特征在于，在所述無(wú)葉空間(25)內(nèi)，氣體為亞音速狀態(tài)，經(jīng)所述轉(zhuǎn)動(dòng)葉柵(22)加速后，氣體為音速或超音速狀態(tài)。

11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的低碳型原油加熱方法，其特征在于，所述第一葉柵(23)的安裝角介于35°至75°之間，所述第一葉柵(23)的入口角介于0°至45°之間，所述第一葉柵(23)的出口角介于35°至75°之間。

12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的低碳型原油加熱方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)動(dòng)葉柵(22)的安裝角介于10°至80°之間，所述轉(zhuǎn)動(dòng)葉柵(22)的入口角介于35°至75°之間，所述轉(zhuǎn)動(dòng)葉柵(22)的出口角介于35°至75°之間。

13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的低碳型原油加熱方法，其特征在于，所述第二葉柵(24)的安裝角介于45°至85°之間，所述第二葉柵(24)的入口角介于25°至65°之間，所述第二葉柵(24)的出口角介于25°至65°之間。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)公開一種低碳型原油加熱裝置及方法，低碳型原油加熱裝置包括換熱器和加熱器，換熱器形成有原油通道和熱交換腔，加熱器包括外殼體、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)件、轉(zhuǎn)動(dòng)葉柵和固定葉柵，外殼體形成有氣體入口和氣體出口，氣體出口連通熱交換腔，轉(zhuǎn)動(dòng)葉柵和固定葉柵置于外殼體內(nèi)，轉(zhuǎn)動(dòng)葉柵用于在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)件的驅(qū)動(dòng)下將外殼體內(nèi)的氣體加速至音速或超音速，氣體沿轉(zhuǎn)動(dòng)葉柵的旋轉(zhuǎn)方向從氣體入口至氣體出口螺旋運(yùn)動(dòng)并沖擊固定葉柵以產(chǎn)生熱量，升溫后的氣體沿氣體出口進(jìn)入換熱器的熱交換腔與原油通道內(nèi)的原油進(jìn)行熱交換，達(dá)到原油加熱的目的，這一加熱流程是通過(guò)電力驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，無(wú)需燃燒天然氣等燃料，不會(huì)造成二氧化碳的排放。

技術(shù)研發(fā)人員：余仁杰,張海泉,張楊,陶增業(yè),于淼,高晨陽(yáng)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)石油化工股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/28