一种反烧式井场加热炉的制作方法

本实用新型涉及一种油田加热设备，尤其是一种反烧式井场加热炉。

背景技术：

井场加热炉是原油开采，特别是稠油、超稠油开采中必要的原油加热设备。井场加热炉具有功率小、数量多等特点，其功率一般在0.1MW左右，数量约占中石油在用加热炉总数的50％以上，以辽河油田为例，井场加热炉约有6000台多台，占辽河油田在用加热炉总数的60％，是重要的油田加热设备。

目前使用的井场加热炉绝大部分为负压燃烧的立式螺旋盘管加热炉，但存在热效率低的缺陷，实际热效率只能达到60％。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种反烧式井场加热炉，其换热面积大，热效率高。

为达到上述目的，本实用新型提出一种反烧式井场加热炉，包括：炉体，呈筒状，且竖直设置；火筒，套设在炉体内，火筒的顶部封闭，火筒与炉体之间形成密闭的储液空间，火筒下方设有燃烧器；多个水冷管组，设置在火筒内，且沿火筒的轴向间隔排列，每个水冷管组包括多个沿火筒的径向间隔排列的水冷管，各水冷管的两端与储液空间连通；多个烟管，各烟管沿火筒的轴向穿设在储液空间内，各烟管的顶部与火筒连通；盘管，呈螺旋形，盘管设置在储液空间内；烟囱，竖直设置在炉体外部，烟囱的底部与各烟管的底部连通。

如上所述的反烧式井场加热炉，其中，各水冷管组的水冷管相互平行，相邻两水冷管组的水冷管沿火筒的径向交错排列。

如上所述的反烧式井场加热炉，其中，各水冷管组的水冷管倾斜设置。

如上所述的反烧式井场加热炉，其中，各水冷管组设置在火筒的上部。

如上所述的反烧式井场加热炉，其中，反烧式井场加热炉还包括：多个第一超导热管，连接在火筒的侧壁上，且位于水冷管组上方，各第一超导热管的蒸发段位于火筒内，各第一超导热管的冷凝段位于储液空间内。

如上所述的反烧式井场加热炉，其中，一回燃筒扣盖在火筒上方，将火筒的顶部封闭，回燃筒的内径大于火筒的内径，回燃筒内形成与火筒连通的回燃室，各烟管的顶部与回燃筒连接并连通。

如上所述的反烧式井场加热炉，其中，回燃筒的顶壁上连接有多个第二超导热管，各第二超导热管的蒸发段位于回燃室内，各第二超导热管的冷凝段位于储液空间内。

如上所述的反烧式井场加热炉，其中，多个烟管围绕火筒呈环形间隔排列，烟囱的底部与各烟管的底部之间通过一环形的汇烟箱连通。

如上所述的反烧式井场加热炉，其中，火筒的下端内周壁上设有耐火砖，耐火砖位于燃烧器上方。

如上所述的反烧式井场加热炉，其中，反烧式井场加热炉还包括支撑炉体的底座。

本实用新型的反烧式井场加热炉的特点和优点是：

1、本实用新型的反烧式井场加热炉，通过在火筒内设置水冷管，并在炉体与火筒之间的储液空间内设置烟管，形成火筒内烟气横向冲刷水冷管和烟管内烟气向下纵向冲刷烟管的反烧式结构，增大了火筒对流段的换热面积，提高了火筒对流段的换热量，大大提高加热炉的热效率；

2、本实用新型的反烧式井场加热炉，无需耗电，能适应油气田井场的简陋条件，节能减排，结构简单紧凑，占地面积小。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：

图1是本实用新型的反烧式井场加热炉的示意图；

图2是图1中反烧式井场加热炉的俯视图；

图3是本实用新型中具有奇数个水冷管的水冷管组的示意图；

图4是本实用新型中具有偶数个水冷管的水冷管组的示意图。

主要元件标号说明：

1炉体 2火筒

3水冷管 4烟管

5盘管 6烟囱

7燃烧器 8储液空间

9回燃筒 10进口管道

11出口管道 12第一超导热管

13第二超导热管 14汇烟箱

15耐火砖 16底座

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。其中，形容词性或副词性修饰语“水平”和“竖直”、“朝上”和“朝下”等的使用仅是为了便于多组术语之间的相对参考，且并非描述对经修饰术语的任何特定的方向限制。

如图1、图2所示，本实用新型提供一种反烧式井场加热炉，其为一种负压燃烧立式加热炉，其包括炉体1、火筒2、多个水冷管组、多个烟管4、盘管5和烟囱6；

其中，炉体1呈圆筒状，且竖直设置，即炉体1的轴向为竖直方向，炉体1的顶部封闭，例如炉体1的顶部是椭圆形封头；火筒2呈圆筒状，且竖直套设在炉体1内，较佳设置在炉体1中间，火筒2的顶部封闭，火筒2的外侧壁与炉体1的内侧壁之间形成密闭的储液空间8，储液空间8呈环形或倒置的U形，储液空间8包围火筒2，储液空间8用于填充起中间导热介质作用的热媒水，火筒2下方设有用于朝火筒2内产生烟气的燃烧器7，燃烧器7燃烧天然气产生的高温烟气向上进入火筒2内；

多个水冷管组设置在火筒2内，且沿火筒2的轴向间隔排列，每个水冷管组包括多个沿火筒2的径向间隔排列的水冷管3，但并不以此为限，每个水冷管组也可以只设置一个水冷管，各个水冷管3的两端焊接在火筒2的侧壁上，并与储液空间8连通，储液空间8内的热媒水能流入水冷管3内，火筒2内的高温烟气通过水冷管3之间的间隙向上流动，同时横向冲刷水冷管3，与水冷管3的管壁之间进行对流换热，水冷管3的管壁又与水冷管3内的热媒水之间进行对流换热，从而将烟气的热量传递给热媒水；

各烟管4沿火筒2的轴向穿设在储液空间8内，或者说各烟管4竖直设置，各烟管4的顶部与火筒2的顶部连通，火筒2内的烟气向下进入烟管4内，进入烟管4内的烟气纵向冲刷烟管4的管壁，与烟管4的管壁之间进行对流换热，烟管4的管壁又与储液空间8内的热媒水之间进行对流换热，从而将烟气的热量传递给热媒水；

盘管5呈螺旋形，且设置在储液空间8内，或者说盘管5呈螺旋形环绕在火筒2外周侧，盘管5内用于填充被加热介质，储液空间8内的热媒水通过盘管5的管壁将热量传递给被加热介质，被加热介质从盘管5输出后可用于加热原油；

烟囱6为圆柱形钢管，烟囱6竖直设置在炉体1外部，烟囱6的底部与各烟管4的底部连通，烟管4内的烟气最后进入烟囱6，由烟囱6排至大气中。

本实用新型的反烧式井场加热炉，通过在火筒2内设置水冷管3，并在炉体1与火筒2之间的储液空间8内设置烟管4，使火筒对流段形成烟气横向冲刷水冷管3和烟气向下纵向冲刷烟管4的反烧式结构，通过采用这种结构，增大了火筒对流段的换热面积，提高了对流段的换热量，使加热炉的理论热效率能达到87％以上，且实际热效率不低于80％，无需耗电，能适应油气田井场的简陋条件，节能减排，结构简单紧凑，占地面积小。

进一步，一回燃筒9扣盖在火筒2上方，并封闭火筒2上部，回燃筒9的内径大于火筒2的内径，回燃筒9内形成与火筒2连通的回燃室，各个烟管4的顶部与回燃筒9连接并连通，通过回燃室汇集烟气，便于烟气进入烟管4内。

进一步，储液空间8内设置有至少一组盘管5，例如，若储液空间8的高度较低，可只设置一组盘管5，若储液空间8的高度较高，可在储液空间8内沿储液空间高度方向间隔设置两组以上盘管5，各组盘管5的顶端连接一进口管道10，以供被加热介质流入盘管5，各组盘管5的底端连接一出口管道11，以供被加热介质从盘管5流出。

如图3、图4所示，在一个优选的实施例中，各水冷管组的水冷管3相互平行，且相邻两水冷管组的水冷管3沿火筒2的径向交错排列，从而能进一步提高高温烟气与水冷管3之间的热交换效率。例如，相邻两水冷管组分别具有奇数个水冷管3和偶数个水冷管3，以便于形成交错排列的结构。

进一步，各水冷管组的水冷管3倾斜设置，以便于水冷管3内的热媒水受热蒸发沸腾，且便于蒸发的蒸汽进入储液空间8内，对被加热介质进行加热。

进一步，各水冷管组设置在火筒2的上部，从而火筒2下部内的高温烟气能与储液空间8内的热媒水之间进行辐射换热，将热量传递给热媒水。

在另一个优选的实施例中，反烧式井场加热炉还包括多个第一超导热管12，多个第一超导热管12连接在火筒2上部的侧壁上，且位于水冷管组上方，各第一超导热管12的蒸发段(即热端)位于火筒2内，各第一超导热管12的冷凝段(即冷端)位于储液空间8内，第一超导热管12倾斜设置，且其冷凝段位于其蒸发段上方。

具体是，超导热管是内部具有超导介质、外部具有翅片的封闭钢管，两端分别为蒸发段和冷凝段，蒸发段位于冷凝段上方，第一超导热管12的蒸发段位于火筒2内部，被烟气加热后，蒸发段内的超导介质蒸发成蒸汽，蒸汽进入冷凝段，在冷凝段与储液空间8内的热媒水之间进行对流换热，并冷凝成为超导液，超导液再在第一超导热管12的内壁毛细力的作用下流回蒸发段，重复上述过程。

进一步，回燃筒9的顶壁上连接有多个第二超导热管13，各第二超导热管13的蒸发段位于回燃室内，各第二超导热管13的冷凝段位于储液空间8内，第二超导热管13的工作过程和工作原理与第一超导热管12相同，容不赘述。

本实施例中，通过设置第一超导热管12和第二超导热管13，利用超导热管的等温性、小温差性和高传热性，提高烟气的传热效率，增加烟气的传热量，降低烟气排烟温度，能进一步提高烟气与热媒水之间的换热效率，提高加热炉的热效率。

在一个具体实施例中，多个烟管4围绕火筒2呈环形间隔排列，烟囱6的底部与各烟管4的底部之间通过一环形的汇烟箱14连通，汇烟箱14将从烟管4流出的烟气汇合，汇合后的烟气进入烟囱6，经烟囱6排出，汇烟箱14围绕火筒2设置，且位于储液空间8下方。

其中，汇烟箱14可以为设置在炉体1下方的一个独立部件，也可以为炉体1内与储液空间8隔断的一个独立腔室。

进一步，火筒2的下端内周壁上设有耐火砖15，耐火砖15位于燃烧器7上方，并与燃烧器7相邻，通过设置耐火砖15，可以防止天然气燃烧的火焰直接烧燎火筒2的筒壁。

进一步，反烧式井场加热炉还包括底座16，底座16设置在炉体1下方，用于支撑炉体1，例如底座16为长方体的钢结构架。

在使用时，燃烧器7燃烧天然气产生高温烟气，高温烟气在火筒2的下端(即水冷管以下的火筒段)进行辐射换热，经过辐射换热后的烟气流经水冷管3，进行对流换热，然后经过超导热管进行进一步对流换热，然后通过回燃室下行进入烟管4再进行对流换热，换热完成的烟气经过汇烟箱14从烟囱6排出。

本实用新型的反烧式井场加热炉是一款自然通风式加热炉，对流段采用水冷管3加烟管4的组合结构，在满足加热炉外形尺寸要求的前提下增大了对流段的换热面积，热效率高，理论热效率大于或等于87％，实际热效率不低于80％，加热炉结构简单，对现场环境的适应性强，负压燃烧，不需要电力消耗，以90kw井场加热炉为例，本实用新型的反烧式井场加热炉与相同功率的老式加热炉相比，一年可节省燃气约20000m³，经济价值巨大，对于实现油气田的节能减排、增产增效具有重要意义。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。而且需要说明的是，本实用新型的各组成部分并不仅限于上述整体应用，本实用新型的说明书中描述的各技术特征可以根据实际需要选择一项单独采用或选择多项组合起来使用，因此，本实用新型理所当然地涵盖了与本案发明点有关的其它组合及具体应用。