一种油气田井口高压天然气热水加热装置的制作方法

1.本发明属于天然气技术领域，具体涉及一种油气田井口高压天然气热水加热装置。


背景技术：

2.现有的井口高压天然气，操作压力为16-30mpa,通常采用水套炉进行加热。在水套炉壳体内，分别设置有燃烧系统和天然气加热盘管两大部分。燃烧系统包括火筒、烟管、烟囱、燃烧器及控制系统等，燃烧器运行时，燃烧天然气产生热量，加热水套炉壳体内的水，水再加热盘管内的天然气，从而达到加热天然气的目的。这种结构的缺点是：水套炉安装在防爆区，天然气燃烧时，容易引发事故；另外，天然气燃烧时，耗费燃料，运行成本高。为了解决这两个问题，许多场站利用脱硫区冷凝产生的110-115℃的凝结水余热对天然气进行加热。被加热天然气最苛刻进/出口温度为45/75℃，脱硫区的凝结水量有限，要达到这一换热要求，凝结水换热后，温度须降至60℃以下，这需要全程逆流换热工艺，一般的换热器无法满足以上强度与换热工况要求。
3.由于换热器长期处于高温高湿环境中，因此需要经常进行维护和检修，对于现有换热器，维护人员只能通过检修口爬进散热器内部进行检修，工作环境恶劣，且检修效率低；另外，换热器内残留的大量工作液也不利于检修工作的进行。


技术实现要素：

4.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种节能环保、便于检修的油气田井口高压天然气热水加热装置。
5.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种油气田井口高压天然气热水加热装置，包括：换热箱，具有热水进口和冷水出口；盘管，与高压天然气管路串联，所述盘管布设于所述换热箱内，以实现高压天然气与热水之间的热交换；罐体，所述罐体卧式设置，所述罐体的一端设有可拆卸式的端盖，所述换热箱安置于所述罐体内，所述热水进口以及所述盘管的进气口和出气口分别贯穿至所述端盖的外侧并与所述端盖固接，所述罐体底部设有排水管；所述罐体内设有滑道，所述换热箱沿所述滑道活动设置在所述罐体内，以使所述换热箱能够与所述端盖同时向所述罐体的一端抽离。
6.在本发明的一可选实施例中，所述换热箱内设有至少一层隔板，所述隔板被设置为在考虑实际工作状态的情况下处于水平状态，以将所述换热箱分隔为至少两层上下分置的换热腔，每层换热腔的底部分别设有用于连通下层空间的排水口，且相邻两层换热腔的排水口在所述换热箱的长度放上分别设置在相互远离的两端，其中最下层换热腔的排水口形成所述冷水出口，所述热水进口位于最上层换热腔上远离该层排水口的一端；所述换热
腔内设有折流板，所述折流板的板面与所述隔板的长度方向垂直，所述隔水板设有多个且沿所述隔板的长度方向交错间隔布置。
7.在本发明的一可选实施例中，所述罐体远离所述端盖的一端与基座铰接，所述罐体靠近所述端盖的一端与基座之间设有举升机构；所述各换热腔中，排水口更靠近所述端盖的各换热腔的底部还设有排水阀，所述排水阀位于远离所述端盖的一端，所述排水阀为常闭状态，且当所述举升机构将所述罐体靠近所述端盖的一端抬起时，所述排水阀开启，以使所有换热腔的较低的一端同时贯通，同时最下层换热腔较低的一端与换热箱的下方空间贯通。
8.在本发明的一可选实施例中，所述罐体与所述基座之间的铰接轴与所述基座固接，并与所述罐体转动连接，所述铰接轴与所述排水阀之间设有联动机构，所述联动机构被装配为当所述举升机构将水平状态的罐体驱动至倾斜状态时，联动机构能够带动所述排水阀开启，且当举升机构将倾斜状态的罐体驱动至水平状态时，联动机构能够带动所述排水阀关闭。
9.在本发明的一可选实施例中，所述排水阀包括开设在换热腔底壁上的缺口部，以及沿垂直于所述底壁的方向活动设置于所述缺口部上方的阀板，所述阀板与阀杆连接，所述阀杆向下延伸至所述换热箱的下端，所述阀杆与所述换热箱的底面之间设有压簧，压簧被装配为其作用于所述阀杆的弹力向下，以使所述阀板在常态下保持闭合状态；多层换热腔的排水阀共用同一阀杆；所述联动机构包括所述铰接轴上设置的凸轮，以及所述阀杆下端设置的挡块，当所述罐体由水平状态摆动至倾斜状态时，所述凸轮能够向上挤压所述挡块，以使所述阀板开启，当所述罐体由倾斜状态摆动至水平状态时，所述凸轮能够与所述挡块分离，以使所述阀板在所述压簧作用下关闭。
10.在本发明的一可选实施例中，所述举升机构包括伺服电机和传动机构，所述传动机构被装配为能够在以下两工位间切换：工位一，传动机构将所述伺服电机的旋转运动转换为所述罐体的摆动；以及工位二，传动机构将所述伺服电机的旋转运动转换为所述端盖和所述换热箱相对于所述罐体沿水平方向的平移运动。
11.在本发明的一可选实施例中，所述传动机构包括沿所述罐体的长度方向滑动设置在所述罐体底部的滑块，所述滑块与一连杆铰接，所述连杆与基座铰接；所述伺服电机安装在所述端盖上，所述伺服电机的主轴与端盖上转动设置的丝杆连接，所述滑块上设有螺纹孔，所述丝杆与所述滑块的螺纹孔构成螺纹配合；所述基座上设有支撑块，所述支撑块用于对所述罐体靠近所述端盖的一端进行支撑，以使所述罐体向下摆动时，至多能摆动至水平状态。
12.在本发明的一可选实施例中，所述换热箱上端设有排气孔，所述罐体上端设有排气阀。
13.在本发明的一可选实施例中，所述罐体上远离所述端盖的一端设有检修口，所述检修口上设有开闭式闸门。
14.在本发明的一可选实施例中，所述端盖的下端设有脚轮，所述滑道上沿长度方向设置有多个滚轮，所述滚轮与所述换热箱的底面构成滚动配合。
15.本发明的技术效果在于：本发明能够利用系统冷凝水的余热对天然气进行加热，
降低了系统能耗，更加环保；本发明的罐体与端盖设置成法兰连接结构，盘管管束固定在端盖上，卸下连接螺栓，可将盘管管束整个抽出来进行检修，有效改善了操作环境，提高了检修效率。
附图说明
16.图1是本发明的实施例所提供的油气田井口高压天然气热水加热装置的立体图；图2是本发明的实施例所提供的油气田井口高压天然气热水加热装置另一视角的立体图；图3是本发明的实施例所提供的油气田井口高压天然气热水加热装置的端面视图；图4是图3的a-a剖视图；图5是图4的i局部放大图；图6是图4的b-b剖视图；图7是图4的d-d剖视图；图8是图4的e-e剖视图；图9是图4的f-f剖视图；图10是图4的h-h剖视图；图中附图标记的含义为：10、换热箱；101、热水进口；11、隔板；12、折流板；121、排水口；13、阀板；14、阀杆；15、压簧；16、挡块；20、罐体；21、端盖；211、脚轮；22、排气阀；23、排水管；24、滑道；241、滚轮；25、检修口；30、加热盘管；31、进气口；32、出气口；40、伺服电机；41、丝杆；42、滑块；43、连杆；50、铰接轴；51、凸轮；60、支撑块。
具体实施方式
17.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
18.需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
19.请参阅图1-10所示，一种油气田井口高压天然气热水加热装置，包括换热箱10、盘管30和罐体20；具体的，所述换热箱10具有热水进口101和冷水出口；所述盘管30与高压天然气管路串联，所述盘管30布设于所述换热箱10内，以实现高压天然气与热水之间的热交换；所述罐体20卧式设置，所述罐体20的一端设有可拆卸式的端盖21，所述换热箱10安置于所述罐体20内，所述热水进口101以及所述盘管30的进气口31和出气口32分别贯穿至所述端盖21的外侧并与所述端盖21固接，所述罐体20底部设有排水管23；所述罐体20内设有滑道24，所述换热箱10沿所述滑道24活动设置在所述罐体20内，以使所述换热箱10能够与所
述端盖21同时向所述罐体20的一端抽离。
20.可以理解的是，本发明的加热装置在工作过程中需要对温度和压力进行控制，以确保加热效果和安全性，而温度和压力的控制方式可以从现有技术中进行选择，例如可以在水路和气路上分别设置温度传感器和压力传感器，通过传感器的检测信号，实时控制水路和气路的流量、流速等参数，进而使温度和压力被控制在安全范围内。
21.在一具体实施例中，本发明的换热箱10热水进口101例如可以与脱硫区的冷凝水管路连接。
22.本发明能够利用系统冷凝水的余热对天然气进行加热，降低了系统能耗，更加环保；本发明的罐体20与端盖21设置成法兰连接结构，盘管30管束固定在端盖21上，卸下连接螺栓，可将盘管30管束整个抽出来进行检修，有效改善了操作环境，提高了检修效率。
23.请参阅图1-10所示，进一步的，所述换热箱10内设有至少一层隔板11，所述隔板11被设置为在考虑实际工作状态的情况下处于水平状态，以将所述换热箱10分隔为至少两层上下分置的换热腔，每层换热腔的底部分别设有用于连通下层空间的排水口121，且相邻两层换热腔的排水口121在所述换热箱10的长度放上分别设置在相互远离的两端，其中最下层换热腔的排水口121形成所述冷水出口，所述热水进口101位于最上层换热腔上远离该层排水口121的一端；所述换热腔内设有折流板12，所述折流板12的板面与所述隔板11的长度方向垂直，所述隔水板设有多个且沿所述隔板11的长度方向交错间隔布置。
24.请参阅图1-10所示，进一步的，为了在检修前将换热箱10内残留的工作液快速排出，本发明将所述罐体20远离所述端盖21的一端与基座铰接，所述罐体20靠近所述端盖21的一端与基座之间设有举升机构；所述各换热腔中，排水口121更靠近所述端盖21的各换热腔的底部还设有排水阀，所述排水阀位于远离所述端盖21的一端，所述排水阀为常闭状态，且当所述举升机构将所述罐体20靠近所述端盖21的一端抬起时，所述排水阀开启，以使所有换热腔的较低的一端同时贯通，同时最下层换热腔较低的一端与换热箱10的下方空间贯通。
25.请参阅图1-10所示，优选的，所述罐体20与所述基座之间的铰接轴50与所述基座固接，并与所述罐体20转动连接，所述铰接轴50与所述排水阀之间设有联动机构，所述联动机构被装配为当所述举升机构将水平状态的罐体20驱动至倾斜状态时，联动机构能够带动所述排水阀开启，且当举升机构将倾斜状态的罐体20驱动至水平状态时，联动机构能够带动所述排水阀关闭。
26.请参阅图1-10所示，优选的，所述排水阀包括开设在换热腔底壁上的缺口部，以及沿垂直于所述底壁的方向活动设置于所述缺口部上方的阀板13，所述阀板13与阀杆14连接，所述阀杆14向下延伸至所述换热箱10的下端，所述阀杆14与所述换热箱10的底面之间设有压簧15，压簧15被装配为其作用于所述阀杆14的弹力向下，以使所述阀板13在常态下保持闭合状态；多层换热腔的排水阀共用同一阀杆14；所述联动机构包括所述铰接轴50上设置的凸轮51，以及所述阀杆14下端设置的挡块16，当所述罐体20由水平状态摆动至倾斜状态时，所述凸轮51能够向上挤压所述挡块16，以使所述阀板13开启，当所述罐体20由倾斜状态摆动至水平状态时，所述凸轮51能够与所述挡块16分离，以使所述阀板13在所述压簧15作用下关闭。
27.请参阅图1-10所示，进一步的，所述举升机构包括伺服电机40和传动机构，所述传
动机构被装配为能够在以下两工位间切换：工位一，传动机构将所述伺服电机40的旋转运动转换为所述罐体20的摆动；以及工位二，传动机构将所述伺服电机40的旋转运动转换为所述端盖21和所述换热箱10相对于所述罐体20沿水平方向的平移运动。具体的，所述传动机构包括沿所述罐体20的长度方向滑动设置在所述罐体20底部的滑块42，所述滑块42与一连杆43铰接，所述连杆43与基座铰接；所述伺服电机40安装在所述端盖21上，所述伺服电机40的主轴与端盖21上转动设置的丝杆41连接，所述滑块42上设有螺纹孔，所述丝杆41与所述滑块42的螺纹孔构成螺纹配合；所述基座上设有支撑块60，所述支撑块60用于对所述罐体20靠近所述端盖21的一端进行支撑，以使所述罐体20向下摆动时，至多能摆动至水平状态。
28.请参阅图1-10所示，进一步的，所述换热箱10上端设有排气孔，所述罐体20上端设有排气阀22。所述罐体20上远离所述端盖21的一端设有检修口25，所述检修口25上设有开闭式闸门。所述端盖21的下端设有脚轮211，所述滑道24上沿长度方向设置有多个滚轮241，所述滚轮241与所述换热箱10的底面构成滚动配合；在罐体20一端封头上设置一检修口25，方便制造、检修过程中进入设备内部检查，在罐体20底部设置排水管23，方便凝结水换热后及时排出。罐体20一端封头设置成法兰连接结构，盘管30管束固定在端盖21上，卸下连接螺栓，可将盘管30管束整个抽出来进行检修。
29.本发明的具体工作过程和原理如下：工作状态下：天然气低进高出，凝结水高进低出，天然气与凝结水之间全程逆流换热，凝结水的温度一直比天然气的温度高，不会出现天然气给凝结水加热的情况。为了增大壳程和凝结水的流速，提高换热系数，避免热水在外壳体内形成死水及短路，本发明在换热箱10内增加多层水平隔板11，将换热箱10分成多层换热腔，换热腔内设置多块折流板12，凝结水从顶层换热腔一端进入，在各折流板12之间流动，加热盘管30内天然气。凝结水流到第一层隔板11端部时，通过隔板11缺口即排水口121往下流到下一层换热腔，继续对盘管30内天然气加热。换热结束后，凝结水从最底层换热腔缺口流出。为了便于排出换热腔内的不凝气体，在顶层换热箱10顶板上开设一个φ5-φ8的排气孔，随时排尽换热腔中的不凝气体。
30.检修状态下：在拆除端盖21与管体之间的螺栓之前，先让罐体20倾斜一定角度，参考图4所示，伺服电机40驱动滑块42向右运动，此时罐体20右端在连杆43的作用下抬起，换热箱10内残留的工作液向左汇聚，于此同时，参考图5所示，换热箱10与铰接轴50发生相对转动，凸轮51挤推挡块16，使阀板13抬起，此时所有换热腔的左端全部连通，且最下层换热腔的左端与换热箱10下方空间连通，上述汇聚的工作液会直接向下排出，而不必在每一层换热腔内来回流转，大大提高了排空效率；当工作液排空后，驱动罐体20恢复水平状态，然后拆除罐体20与端盖21之间的螺栓；随后伺服电机40驱动滑块42相对于丝杆41向左运动，然而，此时滑块42是被连杆43拉住的，其与基座相对固定，因此丝杆41只能推着端盖21和换热箱10向右移动，从而使换热箱10从罐体20内抽出；检修结束后，伺服电机40驱动丝杆41反向转动，将端盖21拉回到与罐体20扣合的状态，再安装上螺栓即可实现端盖21与罐体20的连接。本发明的传动机构实现了罐体20举升动作与端盖21平移动作之间的整合，简化了设备结构，降低了设备成本。
31.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。