专利名称：一种导流型圆筒式气体加热炉的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种对输送气体的加热装置，特别系在天然气开采、输 配过程中对天然气进行加热升温的一种装置。
(二)
背景技术：
能源是国民经济发展的重要支柱，是人类赖以生存的基本保障，清洁能 源又是人与自然和谐发展的根本途径。天然气是大自然赋予人类的重要清洁 能源，因此其利用技术受到人类的广泛重视。在天然气开采和长途输运过程 中，由于种种原因，必须对大流量的高压天然气进行加热防冻，在使用过程 中，用于大型燃气电厂时，必须将天然气加热到指定温度，才能达到良好效 果，在天然气油气田中，则常用天然气加热炉加热油、水，以备生产、生活 使用，因此，天然气加热炉是天然气工业中不可缺少的重要装备。
经检索，中国专利《 一种新型热风炉》专利号CN93241027.8，专利 《一种用于中小型试验装置反应器的保温炉》专利号CN200420010660.X， 日本特许公开2007-127396《电阻式加热炉》、日本特许公开2003-128426《具 有低E气体增幅喷嘴的半对流强制通风系统》公开了一些用气体、液体或塑 料废弃物等的加热炉技术方案，虽然可以提供较高的加热温度，部分装置的 加热效率较高，但是均不适宜对天然气开采和长途输送中的气体加热升温场 合的应用。
经调查，国外有一种大容积圆筒内同时存在加热面和受热面的气体加热 炉，使用方便，传热效率相对较高，能达到使用者的要求。其结构为，在具 有一定长度和直径的圆筒内，在垂直于轴线的横截面上以轴心为原点划分四 个象限，在各象限中分别设置一条流道，并且上方与下方各自两条流道在圆 筒的一端相连通，另一端的开口处分别为输入口和输出口，上方两条流道为
输送需要加热气体流道，下方两条流道为加热气体流道，下方加热气体输入 流道为一根管道结构，其余，包括上方两条输送需要加热气体流道和下方加 热气体输出流道为由多根细管组成的管束结构，在大圆筒内和四条流道的管 壁之间充满中间载热介质。
通常天然气加热炉工作时，用燃料如天然气、油等燃烧产生的热来加热 需要达到工艺要求的工业用天然气。燃料和空气经燃烧器混合喷入大圆筒下 部一侧的火筒燃烧产生高温烟气，经火筒流入后烟箱折入大圆筒下部另一侧 的烟管束，最后经烟囱向上排入大气。由于火筒和烟管束均浸没在中间载热 介质中，所以在该加热过程中，高温烟气将热量通过火筒壁和烟管束壁传递
给中间载热介质，中间载热介质吸热升温；而需要加热的工业用天然气经多 个流程流过被加热管束，由于被加热管束同样浸没在中间载热介质中，因此 在温差的作用下，中间载热介质将大部分热量通过位于大圆筒上部的被加热 管束壁面传递给需要加热的工业用天然气，中间载热介质放热降温；上述整 个过程的最终结果是燃料燃烧放出热量加热了需要加热的工业用天然气。 显然此过程中，中间载热介质传热过程的形成，亦即大圆筒内流场的组织是 提高天然气加热炉效率的重要关键之一，如此结构的装置在国外已有应用例 子。
但是在应用中也发现存在如下不足之处
a、因为贴近火筒和烟管束壁面处的介质温度较高，因此将形成上升流， 而被加热管束附近的介质温度相对较低，则将形成下降流，由于中间载热介 质无恰当的流道组织，二股流体之间发生对冲，此外，火筒和烟管束之间存 在温差，被加热管束的多个回程之间存在温差，都导致了大圆筒内流场组织 的紊乱，造成大圆筒内加热不均匀；b、由于流场上下温差较小，自然对流的 动力也小，使有效流场的形成发生困难，大圆筒内加热面和受热面之间的对 流传热非常弱；c、在整个流场中，还存在着不少流动死角，如大圆筒底部等。 所有这些因素都使大圆筒内有效传热流场被破坏，使加热面和受热面的有效 利用降低，从而使天然气加热炉效率降低，能耗高，不利于节能降耗和环境 保护。d、在某些场合，比如加热温度和输送温度相差较小时，由于大圆筒内
的流场近乎静止，传热方式接近导热，这是一种传热效率较差的方式，而无 法实现使用者希望的对流传热方式。
实用新型内容
本发明的目的是提供一种圆筒式气体加热炉热流场的改良结构，使得加 热炉热流场能顺畅地进行流动，提高加热效率。 本实用新型的目的由如下技术方案实现
一种导流型圆筒式气体加热炉，包括在具有一定长度和直径的大圆筒内， 在垂直于轴线的横截面上以轴心为原点，在由垂直正交线划分横截面为四个 象限中分别设置一条流道，且上方与下方各自两条流道在大圆筒的一端相连 通，另一端的开口处分别为输入口和输出口，上方两条流道为输送需要加热 气体流道，下方两条流道为加热气体流道，下方加热气体送入流道为一根管 道结构，其余，包括上方两条输送需要加热气体流道和下方加热气体送出的 烟管束流道为由多根细管组成的管束结构，在大圆筒内和四条流道的管壁之 间充满中间载热介质，其特征在于
在上方输送需要加热气体流道和下方加热气体流道之间，沿流道设置呈 上下方向的导流板。沿流道设置的导流板，强迫吸收了下方加热气体流道内 高温烟气热量的中间载热介质顺着导流板方向向上流动，在经过上方输送需 要加热气体流道放热后，沿导流板另一侧向下流动，从而改变了原先纯粹自 然垂直向上向下的流动方式，消除了热流场死角，形成一个均匀加热、高效 的自然对流热流场，也消除了现有技术中无法人为控制，任凭大圆筒内由于 流场不均衡而导致的紊乱现象，从而提高了传热效率。
所述导流板为平板型，且沿大圆筒的轴向分隔为多块。大圆筒的轴向长 度较长，考虑到大圆筒内中间载热介质沿轴向的流动分布，以及导流板的刚 性，因此，导流板沿轴向分割成多块，无论从加工制作还是使用角度出发较 为有利。
所述导流板为弧状型，且沿大圆筒的轴向分隔为多块。在某些场合，导 流板为圆弧形式，使大圆筒内的热流场更顺畅均匀，传热效果更好。
所述弧状型呈抛物线状，本技术特征制作成形简单。
所述弧状型呈s字状，本技术特征使热流场能更顺畅地进行流动，有利
提高加热效率。
所述导流板设置在左侧的上、下两流道间或右侧的上、下两流道间。在 某些场合，仅需要设置单侧导流板即可获得较好的效果，比如，上、下流道 的温差较大时，单侧导流板能使大圆筒内的中间载热介质在圆截面上形成循 环流动，经测试可以取得较好的加热效果。
所述导流板在左、右两侧对应的上、下两流道间各设置一条。在某些场 合，如上、下流道的温差较小时，双侧设置导流板使大圆筒内形成左右两个 涡流内旋或两个涡流外旋的热流场，从而获得更好的传热效果。
所述导流板以焊接、铆接或螺栓方式与上、下流道连接。导流板以焊接、
方式与上、下流道连接，加工简单，使用可靠，故障少；螺栓方式连接，导 流板更换、维护、维修方便；铆接方式连接的长短处介于上述两者之间。
所述导流板的上、下两端交叉设置，即导流板的上端连接在上方流道的 左下侧，下端连接在下方对应流道的右上侧；或导流板的上端连接在上方流 道的右下侧，下端连接在下方对应流道的左上侧。如此交叉配置，更易由局 部到整体产生一个顺畅的流动，形成一个均匀的热流场，提高传热效率。
本实用新型的有益效果和优点是
a.通过导流板结构引导组织大筒体内中间载热介质的热流场，使中间载 热介质形成各种有效的自然对流循环，使流场均匀、流线顺畅、热交换充分， 从而提高传热效率，降低天然气加热炉的能耗。b.通过导流板结构组织大筒 体内中间载热介质热流场，消除了加热过程中大圆筒内原有的流动死角，使 换热面得到充分利用，提高了换热效率。加热炉效率可提高3%左右，所产生 的经济效益是可观的，本实用新型具有十分突出的特点和显著的优越性。C. 本实用新型结构简单，投资小，效益明显，可在短期内回收装置的投入，易 推广使用。
图1是圆筒式气体加热炉的立体示意图2是现有技术圆筒式气体加热炉垂直于轴线的横截面上四条流道以及 热流场的分布图3是本发明加热炉热流场的改良结构，在右侧上下流道间，设置单侧 导流板，导流板上左下右配置的热流场分布图4是本发明加热炉热流场的改良结构，在左侧上下流道间，设置单侧 导流板，导流板上右下左配置的热流场分布图5是本发明加热炉热流场的改良结构的立体示意图6是本发明加热炉热流场的改良结构，导流板为弧状型配置的热流场 分布图7是本发明加热炉热流场的改良结构，在左、右两侧对应的上、下两 流道间各设置一条导流板，左侧导流板上左下右，右侧导流板上右下左配置 的热流场分布图8是本发明加热炉热流场的改良结构，在左、右两侧对应的上、下两 流道间各设置一条导流板，左侧导流板上右下左，右侧导流板上左下右配置 的热流场分布图。
图中，1.输送需要加热气体送出/送入流道，2.输送需要加热气体送入/ 送出流道，3.大圆筒，4.加热气体送入流道，5.加热气体送出流道，6.导流板。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。 实施例1:
由图6所示，在具有2.65米长度1.22米直径的大圆筒3内，且沿大圆 筒的轴向一侧设置圆弧型导流板，即在加热气体送出流道5与输送需要加热 气体送入流道1之间设置单侧导流板6，大圆筒3内的加热面与受热面由于热 压和导流板作用，使大圆筒3内中间载热介质形成较顺畅的热流场，消除"死 角"，实现强化传热和均匀加热。
实施例2:
由图7所示，在具有2.65米长度1.22米直径的大圆筒3内，且沿大圆 筒的轴向双侧设置平板型导流板，即在加热气体送入流道4与输送需要加热 气体送出流道2间，及加热气体送出流道5与输送需要加热气体送入流道1 间，左、右两侧对应的上、下两流道间各设置一条导流板6，配置的导流板6 左侧上左下右，右侧上右下左，大圆筒3内的加热面与受热面由于热压和导 流板作用，使中间载热介质形成左右两个涡流内旋的热流场。
权利要求1. 一种导流型圆筒式气体加热炉，包括在具有一定长度和直径的大圆筒内，在垂直于轴线的横截面上以轴心为原点，在由垂直正交线划分横截面为四个象限中分别设置一条流道，且上方与下方各自两条流道在大圆筒的一端相连通，另一端的开口处分别为输入口和输出口，上方两条流道为输送需要加热气体流道，下方两条流道为加热气体流道，下方加热气体送入流道为一根管道结构，其余，包括上方两条输送需要加热气体流道和下方加热气体送出的烟管束流道为由多根细管组成的管束结构，在大圆筒内和四条流道的管壁之间充满中间载热介质，其特征在于在上方输送需要加热气体流道和下方加热气体流道之间，沿流道设置呈上下方向的导流板。
2. 根据权利要求l所述导流型圆筒式气体加热炉，其特征在于所述导流 板为平板型，且沿大圆筒的轴向分隔为多块。
3. 根据权利要求l所述导流型圆筒式气体加热炉，其特征在于所述导流 板为弧状型，且沿大圆筒的轴向分隔为多块。
4. 根据权利要求3所述导流型圆筒式气体加热炉，其特征在于所述弧状 型呈抛物线状。
5. 根据权利要求3所述导流型圆筒式气体加热炉，其特征在于所述弧状 型呈S字状。
6. 根据权利要求l所述导流型圆筒式气体加热炉，其特征在于所述导流 板设置在左侧的上、下两流道间或右侧的上、下两流道间。
7. 根据权利要求l所述导流型圆筒式气体加热炉，其特征在于所述导流 板在左、右两侧对应的上、下两流道间各设置一条。
8. 根据权利要求l所述导流型圆筒式气体加热炉，其特征在于所述导流 板以焊接、铆接或螺栓方式与上、下流道连接。
9. 根据权利要求1所述导流型圆筒式气体加热炉，其特征在于所述导流 板的上、下两端交叉设置，即导流板的上端连接在上方流道的左侧，下端连 接在下方对应流道的右侧；或导流板的上端连接在上方流道的右侧，下端连 接在下方对应流道的左侧。
专利摘要本实用新型涉及在天然气开采、输配过程中对天然气进行加热升温的一种装置。一种导流型圆筒式气体加热炉，在大圆筒(3)内，在横截面四个象限中分别设置一条流道，且上方与下方各自两条流道在大圆筒(3)的一端相连通，另一端的开口处分别为输入口和输出口，上方两条为输送需要加热气体流道，下方两条为加热气体流道，下方加热气体送入流道(4)为一根管道结构，其余，包括上方两条输送需要加热气体流道和下方加热气体送出流道(5)为由多根细管组成的管束结构，在大圆筒(3)内充满中间载热介质，在上方输送需要加热气体流道和下方加热气体流道之间，沿流道设置呈上下方向的导流板。采用本技术方案能提高加热效率约3％。
文档编号F24H9/18GK201203267SQ20082005757
公开日2009年3月4日 申请日期2008年4月22日 优先权日2008年4月22日
发明者平 严, 曹伟武, 韵 郭, 钱尚源 申请人:上海工程技术大学