一种防止油田加热炉火管结垢的结构的制作方法
【专利摘要】一种防止油田加热炉火管结垢的结构，包括半圆柱状火管外壳，半圆环形集箱，给水装置及连接管路；半圆柱状火管外壳覆盖于油田加热炉火管上半部分，在火管加强圈处形成半圆环形凸起，与火管上表面形成沿火管周向和轴向的半圆环形连续夹套空间；通过前后导流板冲刷加强圈前后区域，实现对整个火管上表面的无死区冲刷；半圆环形集箱均匀分配混合液，并经喷嘴进入夹套；给水装置为装置提供高压冲刷混合液；本装置强化火管换热，避免火管局部过热，并通过冲刷除垢，在提高加热炉热效率同时有效防止火管的结垢、鼓包，保证了加热炉的长周期安全运行。
【专利说明】一种防止油田加热炉火管结垢的结构
【技术领域】
[0001]本实用新型属于油田开采领域，具体涉及一种防止油田加热炉火管结垢的结构。
【背景技术】
[0002]直接式火筒加热炉，简称火筒炉，是油田上广泛使用的加热设备，用以加热油田生产中的多相混合物(包括原油，水，固体泥沙及其他杂质，以下简称混合液)，其中火管是加热炉的主要加热装置，燃料在火管内部由一侧的燃烧器点燃、燃烧，管外混合液与火管外壁对流换热。这种加热炉具有以下缺点:首先，火管表面混合液流动速度较慢，热量传递不及时；火管沿轴向的受热极不均匀，靠近燃烧器侧的火管壁温较高。其次，由于混合液直接接触火管外壁，泥沙会堆积在火管上表面，混合液中的钙、镁无机盐也会受热析出，聚集在火管表面形成硬垢。此外，随着油田开发程度的深入，三次采油技术的应用，尤其是油田注聚、注三元后，油田采出液的成分和性质变化较大，粘度增加，极易结成污垢，进一步恶化了火管的工作环境。实际生产中发现，结垢烧损的最严重部位发生在火管耐火砖出口 300?500mm的上部，污垢厚度可达50mm。这是因为此处火管壁面温度较高，混合液中的泥沙、有机物杂质等易于受热析出，造成结垢，进一步恶化传热，最终使得此处的钢制避免始终承受高温，机械强度下降，易发生变形、鼓包。
[0003]为解决以上问题，专利CN201416415Y提出“一种油田加热炉的节能防垢装置”，在火管表面安装一体化套筒与喷射器，通过在火管表面建立流动避免结垢。但该装置不适用于带有外加强圈的火管，且一体化结构无法拆卸，难于清理和维修。
【发明内容】
[0004]为解决上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种防止油田加热炉火管结垢的结构，该装置能够在具有外加强圈的火管表面形成强烈冲刷，强化换热，同时防止污垢沉积，且能够拆卸，可实现定期清理维修。
[0005]为达到上述目的，本实用新型采用如下的技术方案:
[0006]一种防止油田加热炉火管结垢的结构，包括包覆于油田加热炉火管4上半部分的半圆柱状火管外壳8，所述半圆柱状火管外壳8与油田加热炉火管4上表面形成沿油田加热炉火管4周向和轴向的半圆环形连续夹套空间，在半圆环形连续夹套空间的进口侧设置半圆环形集箱3，并沿半圆环形集箱3周向布置多个喷嘴5，喷嘴5的喷向朝向半圆柱状火管外壳8内，所述半圆环形集箱3和来液管道连接，在所述半圆柱状火管外壳8位于油田加热炉火管4的火管加强圈10处形成半圆环形凸起11，并在半圆环形凸起11两端向半圆柱状火管外壳8内侧、火管加强圈10的前后分别设置前导流板15和后导流板16。
[0007]所述半圆柱状火管外壳8在混合液进口侧及油田加热炉火管4两侧与焊接在油田加热炉火管4表面的扁钢通过螺栓13固定，并加以密封。
[0008]采用两种提供高压油水混合液的方式，一种是水泵6置于火管加热炉I之外，抽取火管加热炉I内低压混合液，经水泵6加压后形成高压油水混合液进入半圆环形集箱3 ;另一种是喷射泵7置于油田加热炉I内部，浸没于油田加热炉I内的混合液内，从进口阀门9进入油田加热炉I的高压油水混合液进入喷射泵7，吸取油田加热炉I内的低压液体并混合后，进入半圆环形集箱3。
[0009]所述前导流板15和后导流板16根据加强圈10前后流动情况，取不同的长度c及安装角度α。
[0010]所述前导流板15和后导流板16焊接在半圆柱状火管外壳8内。
[0011]本实用新型与现有技术相比，具有以下优点:
[0012](I)本实用新型适合于带有外加强圈的加热炉，有效的防止火管结垢、鼓包，延长加热炉的安全工作周期。
[0013](2)本实用新型通过在加强圈前、后安装导流板，有效冲刷加强圈前后区域，避免杂质沉积与结垢。
[0014](3)本实用新型加强圈前、后导流板的长度及安装角度根据流动情况计算确定，可确保加强圈如后无冲刷死区。
[0015](4)本实用新型安装在油田加热炉火管表面，安装后可拆卸，可定期清理、维修，保证油田加热炉的长期安全工作。
[0016](5)本实用新型根据油田加热炉实际工作情况采用不同的给水装置，保证对油田加热炉火管的有效冲刷，避免过冷沸腾，保证装置工作的稳定可靠。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型一种防止油田加热炉火管结垢的结构示意图；
[0018]图2为本实用新型一种防止油田加热炉火管结垢装置进口侧局部剖视图；
[0019]图3为本实用新型一种防止油田加热炉火管结垢的结构火管加强圈处剖视图；
[0020]图4为本实用新型一种防止油田加热炉火管结垢的结构整体示意图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图对本实用新型作进一步说明:
[0022]如图1所示，I为油田加热炉，4为油田加热炉火管，其表面均匀分布有火管加强圈10，起到稳定火管结构作用。半圆柱状火管外壳8包覆于油田加热炉火管4上半部分，在火管加强圈10处,半圆柱状火管外壳8形成半圆环形凸起11，与油田加热炉火管4上表面形成沿油田加热炉火管4周向和轴向的半圆环形连续夹套空间(以下简称夹套空间)，保证冲刷的混合液(以下简称冲刷液)可以从火管外壳一侧顺利冲刷至另一侧。
[0023]由于油田加热炉进口混合液量较小，直接引入半圆环形集箱不能形成有效冲刷，或虽能形成冲刷，但流速不大于发生过冷沸腾的最小流速。因此，需要结合油田加热炉的实际工作情况采用给水装置，为夹套的冲刷提供足够的混合液流量，以形成有效冲刷(夹套空间内的有效冲刷，是指混合液流速必须大于在加热炉表面不发生过冷沸腾的最小流速)，保证夹套内不发生过冷沸腾。
[0024]喷射泵是一种利用高压流体喷射作用输送流体的泵，工作时，高压流体经喷嘴以高速喷出，在混合室内产生负压，将低压流体吸入，混合后进入扩大管，提高压力排出。
[0025]为保证在夹套空间内形成有效冲刷，必须提供充足的冲刷液流量。考虑油田加热炉的实际工作情况，可采用不同的冲刷液方案。
[0026]油田加热炉I的进口混合液经进口阀门9进入油田加热炉I，当该进口液流量较大且保持连续时，可将该进口液弓丨至喷射泵7，喷射泵7被油田加热炉I内混合液浸没，进口液经喷射泵7喷射，部分炉内低压液体被吸入喷射泵7，混合后引入半圆环形集箱3，经喷嘴5喷入夹套空间，进行冲刷。
[0027]当进口液量经喷射泵喷射后仍不足形成足够流量时，需采用水泵6置于油田加热炉I外，抽取油田加热炉I内的混合液，经管路进入油田加热炉I内半圆环形集箱3。
[0028]如图2所示，冲刷液经进口法兰12进入半圆环形集箱3，再经喷嘴5形成射流进入夹套空间，半圆环形集箱3和喷嘴5焊接在火管表面形成一体化结构，并用螺栓13与半圆柱状火管外壳8连接。
[0029]如图3所示，当混合液流经火管加强圈10位置时，前导流板15和后导流板16可以引导流体冲刷火管加强圈10与火管上表面形成的直角形区域14，避免污垢在此沉积析出。
[0030]在混合液进口侧及火管两侧，半圆柱状火管外壳8与焊接在油田加热炉火管4表面的扁钢通过螺栓13固定，并加以密封，在夹套空间需要清理和维修时，可方便将半圆柱状火管外壳8拆下。
[0031]如图4所示，为本实用新型一种防止油田加热炉火管结垢的结构整体示意图，从图中能够更清楚的看出本实用新型的结构。
[0032]混合液沿高温烟气流动方向从前向后流经整个夹套空间，均匀分配冲刷火管上表面，一方面强化火管表面换热，带走热量，降低火管壁温，减少混合液中杂质在火管表面的高温析出；同时较快的工质流动速度冲刷火管，起到除垢作用。从而避免了火管表面的结垢与烧损。
【权利要求】
1.一种防止油田加热炉火管结垢的结构，其特征在于:包括包覆于油田加热炉火管(4)上半部分的半圆柱状火管外壳(8),所述半圆柱状火管外壳(8)与油田加热炉火管(4)上表面形成沿油田加热炉火管(4)周向和轴向的半圆环形连续夹套空间，在半圆环形连续夹套空间的进口侧设置半圆环形集箱(3)，并沿半圆环形集箱(3)周向布置多个喷嘴(5)，喷嘴(5)的喷向朝向半圆柱状火管外壳(8)内，所述半圆环形集箱(3)和来液管道连接,在所述半圆柱状火管外壳(8)位于油田加热炉火管(4)的火管加强圈(10)处形成半圆环形凸起(11)，并在半圆环形凸起(11)两端向半圆柱状火管外壳(8)内侧、火管加强圈(10)的前后分别设置前导流板(15)和后导流板(16)。
2.根据权利要求1所述的一种防止油田加热炉火管结垢的结构，其特征在于:所述半圆柱状火管外壳(8)在混合液进口侧及油田加热炉火管(4)两侧与焊接在油田加热炉火管(4)表面的扁钢通过螺栓(13)固定，并加以密封。
3.根据权利要求1所述的一种防止油田加热炉火管结垢的结构，其特征在于:采用两种提供高压油水混合液的方式，一种是水泵(6)置于油田加热炉(I)之外，抽取油田加热炉(O内低压混合液，经水泵(6)加压后形成高压油水混合液进入半圆环形集箱(3);另一种是喷射泵(7)置于油田加热炉(I)内部，浸没于油田加热炉(I)内的混合液内，从进口阀门(9)进入油田加热炉(I)的高压油水混合液进入喷射泵(7)，吸取油田加热炉(I)内的低压液体并混合后，进入半圆环形集箱(3)。
4.根据权利要求1所述的一种防止油田加热炉火管结垢的结构，其特征在于:所述前导流板(15)和后导流板(16)根据加强圈(10)前后流动情况，取不同的长度c及安装角度α ο
5.根据权利要求1所述的一种防止油田加热炉火管结垢的结构，其特征在于:所述前导流板(15)和后导流板(16)焊接在半圆柱状火管外壳(8)内。
【文档编号】F24H9/00GK204006685SQ201420181537
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年4月15日 优先权日:2014年4月15日
【发明者】赵钦新, 金鑫, 陈晓露, 王云刚, 梁志远 申请人:西安交通大学