专利名称：高真空加热炉的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种间接加热设备，更具体地说，涉及一种利用高纯度汽相热载体作为传热介质来实现间接加热的高真空加热炉，该高真空加热炉可广泛应用于石油、石化等行业对井流或其它工艺流体(以下均称工艺流体)等有加热需求的场合。
背景技术：
到目前为止，国内外的一些锅炉厂商已推出了一些利用汽相热载体作为传热介质间接加热的加热炉，这些加热炉均是利用热载体的相变传热原理来实现间接加热工艺流体。但是这些加热炉在启动过程中，由于注入加热炉炉体内部的液相热载体的液位高于加热汽化段的元件(设在加热炉炉体内部的加热装置，如火筒与烟管)，同时又低于用于间接加热工艺流体的加热盘管，因此，在注液完毕后，会在加热炉的封闭空间(炉体)内存留有大量不利的不凝气(空气)。而为了排除炉体内的不凝气，以形成较高纯度的汽相加热空间，且为了增加传热介质的传热效果，目前现有的加热炉一般采用下述两种方法来去除不凝气一、“汽驱气”的方法；二、利用真空泵抽吸的方法。其中“汽驱气”的方法是在注液完毕后，使加热炉炉体的顶部与大气相通，启动燃烧装置，使热载体在加热过程中得以汽化，从而利用生成的汽相热载体的携带作用来排除炉体中的不凝气，当排到一定程度后，封闭炉体的顶部，与大气隔离，形成封闭的汽相及液相空间。而真空泵抽吸的方法是在注液完毕后，封闭炉体，与大气隔离，接着利用真空泵抽出炉体内的不凝气，当抽到一定程度后，启动燃烧装置，使热载体在加热过程中得以汽化，待加热到一定温度后，再一次使用真空泵抽吸炉体内的不凝气，而后关闭抽吸管路，继续加热形成封闭的汽相及液相空间。虽然，利用上述“汽驱气”和真空泵抽吸两种方法都可以达到一定的真空度，但是利用这两种方法还是很难达到较高纯度的汽相热载体空间，而经实践证明，当汽相空间中含有1％的不凝气时，加热盘管的管外传热系数将降低60％。另外目前利用“汽驱气”的方法排除不凝气的加热炉还存在由于采用有机热载体而污染环境的问题。
有鉴于此，本实用新型中的创作人凭借其多年从事相关行业的经验与实践，并经潜心研究与开发，终于创造出一种能够达到高纯度汽相热载体加热空间，从而有效增加加热盘管传热系数即增加传热效率的高真空加热炉。
发明内容
本实用新型的主要目的在于解决现有加热炉存在汽相纯度低、换热效率低的问题。
本实用新型中的高真空加热炉主要包括有炉体、燃烧装置、控制装置、热量吸收传输装置及汽相调节装置，其中所述炉体为一封闭的、用于盛放热载体的壳体，在该壳体的顶部设置有用于注入热载体的注液阀及确保运行安全的安全阀；所述燃烧装置包括有设在炉体内部底侧的火筒与烟管，设在所述炉体外部的烟囱、燃烧器、燃料供应管路及点火装置，燃料供应管路、燃烧器、火筒、烟管及烟囱连成一体，并在连接处呈密封连接；所述热量吸收传输装置包括至少一组设置在炉体内部顶侧、用于间接加热工艺流体的加热盘管，该加热盘管的输入、输出端均延伸出炉体外，并与工艺流体的输送管道相连通；所述汽相调节装置设于炉体的外侧，该汽相调节装置包括有液位控制阀、液位开关及高位液箱，其中，高位液箱内的最高液位面高于所述炉体的顶面，该高位液箱通过管道、液位控制阀与所述炉体的底部相连通，所述液位控制阀与液位开关电信号连接。
另外，所述高位液箱可在其顶部设置有一与外部其它储存设备相连通的溢流口，确保炉体内部被全部注满热载体。
另外，所述热载体可以是水、醇类、醇类的水合物、导热油或其它热载体。
另外，所述烟管及加热盘管可以是普通光管，也可以是翅片管等高效热管。
另外，所述炉体在其外侧设置有保温层，在保温层外设置镀锌铁皮、铝皮或不锈钢皮保护层。
另外，所述汽相调节装置还可以包括有一用于测量炉体内部汽相空间压力的压力传感器，该压力传感器与所述液位控制阀电信号连接。
本实用新型中由高纯度汽相热载体作为传热介质的间接加热炉，能够在炉体内快速、高效地形成高纯度汽相加热空间，以获得很高的加热盘管管外传热系数，传热效率高，极大地降低加热盘管的换热面积，减小炉体的体积，节约制造成本，减少占地空间。
下面将结合附图对本实用新型中的具体实施例作进一步详细说明。
图1是本实用新型中炉体为一体式结构的加热炉的结构示意图；图2是本实用新型中炉体为分体组合式结构的加热炉的结构示意图。
具体实施方式
实施例一如图1所示，该实施例中的高真空加热炉适用于功率较小的场合。该实施例中的高真空加热炉主要包括有一炉体1、一燃烧装置2、控制装置(图中未示出)、一汽相调节装置3、一组加热盘管4、一注液阀5、一安全阀6及一排污口7。其中炉体1包括有一封闭的、用于盛放热载体的壳体10，该壳体10在其外侧设置有保温层11，且在保温层11外设置有镀锌铁皮、铝皮或不锈钢皮等保护层(图中未示出)。该炉体1在其顶部设置有供注入热载体8用的注液阀5、确保运行安全的安全阀6，同时在其底部设置有一排污口7，以便定期排除炉体1内的沉淀物，提高加热炉的使用效率。其中，注液阀5、安全阀6及排污口7的结构与工作原理均为现有技术，因此不再另行详细说明。
燃烧装置2包括有设在炉体1内部底侧的火筒20与烟管21，设在炉体1外部的烟囱22、燃烧器23(包括鼓风机)、燃料供应管路24及点火装置25；燃料供应管路24、燃烧器23、火筒20、烟管21及烟囱22连成一体，并在连接处呈密封连接，在燃料供应管路24内供应的燃料为油或气，至于选用哪一种燃料可以根据现场的具体条件决定。
控制装置主要是为了完成加热炉的自动控制、负荷调节及各种参数、状态、故障报警的检测等，该控制装置为现有的成熟技术，作为本技术领域的普通技术人员可在不经任何创造性工作下实现，因此，在本实施例中不再详细说明。
加热盘管4位于炉体1内部的顶侧，其输入、输出端40、41均延伸出炉体1外侧，并与工艺流体输送管道相连通。
汽相调节装置3包括有一液位控制阀30、一液位开关31及一高位液箱32，其中，高位液箱32通过焊接(也可以是螺栓连接)的方式固定在炉体1的外侧顶部，该高位液箱32在其顶部设置有一与其它储存设备相连通的溢流口33，其底部通过管道34、液位控制阀30与炉体1的底部相连通，该液位控制阀30与液位开关31电信号连接。
本实施例中高真空加热炉的工作原理、过程如下首先打开注液阀5往炉体1内部注入热载体8，该热载体8可以是水、醇类、醇类水合物、导热油或其它热载体，直到高位液箱32内充满热载体，高位液箱32是否充满热载体可通过溢流口33是否流出热载体来判断，此时，液位控制阀30处于常开启状态。待注液完毕后，关闭注液阀5，启动燃烧装置2进行加热，在加热过程中，炉体1内的液相热载体逐步汽化变为汽相，产生汽相空间，而多余的液相热载体经由液位控制阀30、管道34排到高位液箱32、再由溢流口33溢流到别的储存设备。当炉体1内部热载体8的液面下降到一定位置时，由液位开关31锁定液位控制阀30处于关闭位置，从而获得高纯度的汽相热载体空间。此时再打开加热盘管4的流程，使工艺流体流经加热盘管4，如此，汽相热载体通过加热盘管4将潜热传给工艺流体，释放潜热后的汽相热载体发生相变，凝结成液滴后靠重力落回液面，进行二次加热，如此循环往复，实现连续加热工艺流体。
本实施例中的高真空加热炉借助于设在炉体1上能够快速、高效生成及调节炉体1上部冷凝换热段汽相体积、压力及纯度的汽相调节装置3，即借助于汽相调节装置3中的高位液箱32在汽相生成过程中起到液封及控制炉体1内汽相压力的作用，使炉体1内部获得一具有高纯度的汽相空间。
实施例二如图2所示，本实施例中的高真空加热炉适用于较大功率的场合，同时适用于被加热工艺流体出口温度要求高的情况。该实施例中的高真空加热炉主要包括有一炉体1、一燃烧装置2、控制装置(图中未示出)、一汽相调节装置3、一组加热盘管4、一注液阀5、一安全阀6及一排污口7。其中炉体1包括有上炉体12与下炉体13，在该上、下炉体12、13的外表面均设置有保温层11，且在保温层11的外侧设置有镀锌铁皮、铝皮或不锈钢皮等保护层(图中未示出)。上炉体12与下炉体13通过连接件密封连接，其中，上炉体12在其顶部设置有一供注入热载体8用的注液阀5、确保运行安全的安全阀6，同时在下炉体13的底部设置有一排污口7，以便定期排除炉体1内的沉淀物，提高加热炉的使用效率。注液阀5、安全阀6及排污口7的结构与工作原理均为现有技术，因此不再另行详细说明。
燃烧装置2、控制装置与实施例一中的完全相同，因此，不再详细说明。
加热盘管4设置在上炉体12的内部，其输入、输出端40、41均延伸出上炉体12的外部，并分别与工艺流体的输送管道相连通，在该实施例中，加热盘管4的最佳安装形式为垂直安装，但是也可以根据不同情况而采取水平安装，另外，在此强调一点，本实用新型中加热盘管4的数量也可以根据加热炉的功率及被加热工艺流体的数量而进行改变，并不限制于本实施例中所述的一组。
汽相调节装置3包括有一液位控制阀30、一液位开关31、一高位液箱32及一用于测量汽相空间压力的压力传感器35，其中，高位液箱32通过焊接(或螺栓连接)的方式固定在上炉体12外侧的上部，使高位液箱32的顶部高于上炉体12的顶部。在高位液箱32的顶部设置有一与其它储存设备相连通的溢流口33，底部通过管道34、液位控制阀30与炉体1的底部相连通，液位控制阀30同时与液位开关31、压力传感器35电信号连接，并由压力传感器35自动控制。其中压力传感器35置于上炉体12的顶部。
本实施例中高真空加热炉的工作原理、过程如下首先打开注液阀5，往炉体1内注入热载体8，此时，液位控制阀30呈开启状态，直到高位液箱32内充满热载体。待注液完毕后，关闭注液阀5，启动燃烧装置2进行加热，此时，液位控制阀30处于关闭位置。在加热过程中，炉体1内的液相热载体逐步汽化变为汽相，产生汽相空间，此时由压力传感器35控制液位控制阀30的开关(当汽相空间的压力高于某一设定值的上限时，液位控制阀30开启，当汽相空间的压力低于此设定值的下限时，液位控制阀呈关闭)。在汽相空间的产生过程中，多余的液相经由液位控制阀30、管道34排到高位液箱32、再由溢流口33溢流到别的储存设备。待炉体1内热载体8的液面下降到一定位置时，液位开关31锁定液位控制阀30处于关闭状态，从而获得高纯度的汽相热载体空间。此时再打开加热盘管4的流程，使工艺流体流经加热盘管4，进而使汽相热载体通过加热盘管4将潜热传给工艺流体，释放潜热的汽相热载体发生相变，凝结成液滴后落回液面，进行二次加热，如此循环往复，实现连续加热工艺流体。
在本实施例中，借助于高位液箱32的液封作用及压力传感器35的控制汽相空间压力作用，使得汽相空间压力可进行设定，并且该压力可处于某一正压状态，具有工作压力范围广等特点。
综上所述，本实用新型中的高真空加热炉的工作原理是借助于控制装置控制燃烧装置2燃烧燃料(油或气)，使燃料在火筒20内燃烧，燃烧产生的高温烟气经火筒20流过烟管21，再由烟囱22排出，而因燃烧产生的热量则通过辐射和对流的方式通过火筒20和烟管21传递给炉体1内部的液相热载体8，该液相热载体在加热过程中逐渐汽化生成汽相热载体，形成所需的汽相空间。在形成汽相空间后，打开加热盘管4的流程，使工艺流体流经加热盘管4，由于加热盘管4位于汽相热载体中，从而使汽相热载体通过加热盘管4将潜热传给流经加热盘管4的工艺流体，即将燃烧产生的热量间接传给工艺流体，实现间接加热的目的。而释放潜热后的汽相热载体发生相变，凝结成液滴后靠重力落回液面，进行二次加热，如此循环往复，实现连续加热工艺流体的目的。
由此可见，本实用新型中的高真空加热炉具有下述优点1.能够在炉体内快速、高效地形成高纯度汽相加热空间，该汽相空间的汽相热载体由液相热载体在加热过程中直接生成，纯度几乎为100％，真正实现热载体高效相变换热的目的。
2.可得到很高的加热盘管管外传热系数，从而极大地降低加热盘管的换热面积，减小炉体的体积，节约制造成本，减小占地空间。
3.可根据加热炉的功率大小选择炉体的不同结构。
4.汽相热载体和液相热载体处于一个封闭的空间内，使得热载体在一次性注入后极少损失、很少需要补充。
另外，上述仅对本实用新型中的两个较佳实施例作了说明，但并不能作为本实用新型的保护范围，因作为本领域的技术人员对其作出相应的修改与修饰是可以的，如在一体式炉体的加热炉上可以设置具有压力传感器35的汽相调节装置，反过来，在分体组合式炉体的加热炉上也可设置没有压力传感器的汽相调节装置，因此，凡是依据本实用新型的设计精神而作出的等效变化或修饰，均应认为落入本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种高真空加热炉，其特征在于其主要包括有炉体、燃烧装置、控制装置、热量吸收传输装置及汽相调节装置，其中所述炉体为一封闭的、用于盛放热载体的壳体，在该壳体的顶部设置有用于注入热载体的注液阀及确保运行安全的安全阀；所述燃烧装置包括有设在炉体内部底侧的火筒与烟管，设在所述炉体外部的烟囱、燃烧器、燃料供应管路及点火装置，燃料供应管路、燃烧器、火筒、烟管及烟囱连成一体，并在连接处呈密封连接；所述热量吸收传输装置包括至少一组设置在炉体内部顶侧、用于间接加热工艺流体的加热盘管，该加热盘管的输入、输出端均延伸出炉体外，并与工艺流体的输送管道相连通；所述汽相调节装置设于炉体的外侧，该汽相调节装置包括有液位控制阀、液位开关及高位液箱，其中，高位液箱内的最高液位面高于所述炉体的顶面，该高位液箱通过管道、液位控制阀与所述炉体的底部相连通，所述液位控制阀与液位开关电信号连接。
2.根据权利要求1中所述的高真空加热炉，其特征在于所述炉体为一体式结构。
3.根据权利要求1中所述的高真空加热炉，其特征在于所述炉体为分体式结构，其包括有上炉体与下炉体，上炉体与下炉体在连接处通过连接件密封连接。
4.根据权利要求2或3中所述的高真空加热炉，其特征在于所述高位液箱在其顶部设置有一与外部其它储存设备相连通的溢流口。
5.根据权利要求2中所述的高真空加热炉，其特征在于所述高位液箱直接固定设置于所述炉体的顶部。
6.根据权利要求3中所述的高真空加热炉，其特征在于所述高位液箱直接固定设置于上炉体的旁侧，且所述高位液箱的最高液位高于上炉体的顶面。
7.根据权利要求1至3中任意一项所述的高真空加热炉，其特征在于所述热载体为水、醇类、醇类的水合物或导热油。
8.根据权利要求1至3中任意一项所述的高真空加热炉，其特征在于所述烟管及加热盘管为普通光管或翅片高效热管。
9.根据权利要求1至3中任意一项所述的高真空加热炉，其特征在于所述炉体在其外侧设置有保温层，在保温层外设置镀锌铁皮、铝皮或不锈钢皮保护层。
10.根据权利要求1至3中任意一项所述的高真空加热炉，其特征在于所述汽相调节装置还包括有一用于测量所述炉体内部汽相空间压力的压力传感器，该压力传感器与所述液位控制阀电信号连接。
专利摘要本实用新型公开了一种高真空加热炉，由炉体、燃烧装置、控制装置、热量吸收传输装置及汽相调节装置组成。炉体顶部设置有注液阀及安全阀；燃烧装置包括有设在炉体内部底侧的火筒与烟管，设在炉体外部的烟囱、燃烧器、燃料供应管路及点火装置；热量吸收传输装置包括至少一组设置在炉体内部顶侧的加热盘管；汽相调节装置包括有液位控制阀、压力传感器、液位开关及高位液箱，其中，高位液箱内的最高液位面高于所述炉体的顶面，该高位液箱通过管道、液位控制阀与炉体的底部相连通，液位控制阀分别各自与液位开关、压力传感器电信号连接。该加热炉能够真正实现热载体高效相变换热的目的，获得很高的加热盘管管外传热系数。
文档编号F24H7/02GK2646620SQ03266059
公开日2004年10月6日 申请日期2003年6月25日 优先权日2003年6月25日
发明者王刚, 郝作信 申请人:王刚, 郝作信