一种加热炉及其使用方法与流程

1.本发明涉及加热设备技术领域，尤其涉及一种加热炉及其使用方法。


背景技术：

2.加热炉是一种能量转换设备，向加热炉输入的能量有燃料中的化学能、电能，加热炉输出具有一定热能的蒸汽、高温水与换热盘管进行换热，达到加热输送介质的目的。加热炉分为燃气加热炉、燃油加热炉和电加热炉，由于燃气加热炉相较于燃油加热炉和电加热炉，其经济性更高，因此燃气加热炉被广泛地应用。
3.传统加热炉结构包括燃烧器、燃烧室、回燃室、烟管、前烟箱、后烟箱和烟囱，防爆门和冷凝器。前烟箱、后烟箱设置有烟箱盖，转烟室与烟管布置在加热炉筒体的水中，传统加热炉在设计方面尺寸比较大，不便于安装与运输，有一定的使用局限性。加热炉在使用过程中需要定期打开烟箱门清理烟管，有一定的维护成本。因此，需要一种换热面积大体积小、免维护、热效率高、结构紧凑的新型燃气加热炉。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本发明提供一种加热炉，包括密封的加热炉筒体，所述加热炉筒体内部设有火筒和换热管，所述火筒一端连接燃烧器，另一端连接冷凝器，所述冷凝器连接烟囱，所述换热管的介质入口和介质出口分别连接介质流入管路和介质流出管路，所述火筒由多个带缩口的膨胀节组合而成，形成连续的缩径与扩径相结合的脉冲结构。
5.优选的，所述加热炉筒体和燃烧器均设置于台架上，所述加热炉筒体上设有压力传感器、防爆门和控制系统。
6.优选的，所述加热炉筒体、所述火筒和所述换热管均为水平设置，所述换热管设于所述火筒上方，所述加热炉筒体内设有水浴腔和蒸汽腔，所述火筒位于水浴腔内，所述换热管位于蒸汽腔内，所述水浴腔与蒸汽腔的容积比为2:1。
7.优选的，所述火筒的表面布满空心的散热凸起，所述换热管为蛇形管。
8.优选的，所述火筒包括依次连接的入口管、多个膨胀节和出口管，多个所述膨胀节之间通过短管相连，所述膨胀节和短管上均设有所述散热凸起，所述入口管连接所述燃烧器，所述出口管连接旋流装置，所述旋流装置连接所述冷凝器。
9.优选的，所述冷凝器的气体入口连接所述旋流装置，气体出口连接所述烟囱，冷凝水出口连接冷凝水排放管线。
10.优选的，所述膨胀节包括粗径段，所述粗径段的直径大于所述入口管的直径，所述粗径段的两端为渐缩段，所述渐缩段连接所述短管，所述短管的直径不大于所述入口管的直径，所述出口管的直径小于所述短管的直径。
11.优选的，所述旋流装置包括中空的圆柱形本体，所述本体内设有中心烟道和环形烟道，所述中心烟道和环形烟道之间设有连通口，所述中心烟道连通所述火筒，所述环形烟道连通所述冷凝器，所述火筒中的烟气经所述中心烟道进入所述环形烟道，绕所述环形烟
道一周后进入所述冷凝器。
12.优选的，所述圆柱形本体内设有与其同心的圆形挡环，所述挡环将所述本体内部密封分隔成所述中心烟道和所述环形烟道，所述环形烟道的外径大于所述火筒的外径，所述挡环上设有所述连通口，所述连通口的两个自由端分别连接第一导流板和第二导流板，所述第一导流板径向内伸，所述第二导流板径向外伸并密封抵接所述本体内壁。
13.本发明提供了一种加热炉的使用方法，包括以下步骤：步骤s100、控制系统控制注水管路向加热炉筒体内注水，当注水量达到所述加热炉筒体容积的三分之二后停止注水；步骤s200、控制系统控制燃烧器开启燃烧，火筒升温对加热炉筒体内的水开始加热，水气化后形成蒸汽，蒸汽对换热管进行加热；步骤s300、控制系统控制待加热介质从介质流入管路进入换热管，在加热炉筒体内加热后从介质流出管路流出；步骤s400、加热炉筒体上的压力传感器实时监测加热炉筒体内的压力，当压力大于安全值时，控制系统控制防爆门开启，卸除多余压力，保证加热炉安全运行。
14.与现有技术相比，本发明具有如下有益技术效果：1、本发明采用了具有脉冲结构的大通径火筒，火焰及其烟气在火筒中呈脉冲状带压前行，不易积灰，无需定期清理，脉冲结构也可以使火焰及烟气在火筒中的停留时间适度延长，提高对水的加热效率，同时节约了燃料，降低生产成本；2、火筒表面布满散热凸起，散热凸起能够大幅度增加火筒的换热面积，换热面积的增加可以取代传统产品的前烟箱、后烟箱、转烟室、烟管、保温等结构，实现了无烟管、无烟门、无焊接死角的产品结构，使加热炉的整体体积缩小1/3；3、火筒的膨胀节具有缩口结构，短管可以调节相连膨胀节之间的距离，从而灵活调整火焰及烟气的脉冲频率，增加产品适用范围；4、火筒连接旋流装置，可以将集中在火筒中心处的高温烟气导流成环形，一方面增加了高温烟气在加热炉筒体内的停留时间，另一方面增加了高温烟气与水的接触面积，进一步提高了加热效果；5、冷凝器将烟气冷却，使其达到排放温度后从烟囱排出，烟气冷却时产生的冷凝水在冷凝器的底部汇集，通过冷凝水排放管线将其排放，提高设备的使用安全性和环境的清洁度；综上所述，本发明中的加热炉采用脉冲式燃烧技术、旋流技术、冷凝技术及热管技术的运用提升产品换热效果，优化产品结构，缩小产品体积，便于安装和运输，终身免维护，系统运行更加安全稳定。
附图说明
15.图1为本发明的立体结构示意图；图2为本发明的主视图爆炸视图；图3为本发明的旋流装置和冷凝器的结构示意图；图4为图3中旋流装置的内部结构示意图；图5为火筒的平面结构示意图；
图6为火筒的立体结构示意图；图7为散热凸起的结构示意图。
16.附图标记说明：1、加热炉筒体，11、水浴腔，12、蒸汽腔，2、火筒，21、膨胀节，211、粗径段，212、渐缩段，22、散热凸起，23、入口管，24、出口管，25、短管，3、换热管，31、介质入口，32、介质出口，33、介质流入管路，34、介质流出管路，4、旋流装置，41、本体，42、挡环，43、中心烟道，44、环形烟道，45、连通口，46、第一导流板，47、第二导流板，5、燃烧器，6、冷凝器，61、冷凝水排放管线，7、烟囱，8、防爆门，9、台架。
具体实施方式
17.下面结合附图及实施例描述本发明具体实施方式：需要说明的是，本说明书所附图中示意的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
18.同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
19.实施例1结合附图1至7，本实施例提供了一种加热炉，包括密封的加热炉筒体1，所述加热炉筒体1内部设有火筒2和换热管3，所述火筒2一端连接燃烧器5，另一端连接冷凝器6，所述冷凝器6连接烟囱7，所述换热管3的介质入口31和介质出口32分别连接介质流入管路33和介质流出管路34，所述火筒2由多个带缩口的膨胀节21组合而成，形成连续的缩径与扩径相结合的脉冲结构。
20.上述技术方案中，加热炉筒体1用于盛放水，燃烧器5与火筒2相连，为火筒2提供燃烧热量，本发明中的火筒2适配性好，能够搭配各种类型的燃烧器5（包括低no
x
排放型），燃烧器5产生的热量通过火筒2传导到水中，对水进行加热，水受热蒸发，对换热管3进行加热，待加热的冷介质（例如油井产物）从介质流入管路33经介质入口31进入换热管3，冷介质与蒸汽进行热交换，被加热后从介质出口32流出至介质流出管路34，然后进入下一工序；蒸汽与换热管3进行热交换后温度降低，冷凝为水，冷凝水被火筒2重新加热汽化，持续对换热管3进行加热。燃烧器5中的火焰喷入火筒2中，喷射距离通常为火筒2长度的三分之二，火筒2具有脉冲结构并且具有较大的内通径，火焰及其烟气在火筒2中呈脉冲状带压前行，不易积灰，无需定期清理，脉冲结构也可以使火焰及烟气在火筒2中的停留时间适度延长，提高对水的加热效率，同时节约了燃料，降低生产成本。
21.优选的，所述加热炉筒体1和燃烧器5均设置于台架9上，所述加热炉筒体1上设有压力传感器、防爆门8和控制系统。控制系统采用现有技术中常规技术，例如plc控制器及hmi等，能够实现各路元件的自动化管控即可，台架9便于对加热炉进行撬装移动和运输，压力传感器可以实时监测加热炉筒体1内的压力，当压力超过安全值后，控制系统可以控制防爆门8及时进行泄压，保护生产安全。
22.优选的，所述加热炉筒体1、所述火筒2和所述换热管3均为水平设置，所述换热管3设于所述火筒2上方，所述加热炉筒体1内设有水浴腔11和蒸汽腔12，所述火筒2位于水浴腔11内，所述换热管3位于蒸汽腔12内，所述水浴腔11与蒸汽腔12的容积比为2:1。
23.优选的，所述火筒2的表面布满空心的散热凸起22（如图7所示），所述换热管3为蛇形管。散热凸起22能够大幅度增加火筒2的换热面积，换热面积的增加可以取代传统产品的前烟箱、后烟箱、转烟室、烟管、保温等结构，实现了无烟管、无烟门、无焊接死角的产品结构，使加热炉的整体体积缩小1/3，换热管3为多级弯折的蛇形管，结构紧凑，可以提高换热管3的换热面积，减小空间占用。
24.优选的，所述火筒2包括依次连接的入口管23、多个膨胀节21和出口管24，多个所述膨胀节21之间通过短管25相连，所述膨胀节21和短管25上均设有所述散热凸起22，所述入口管23连接所述燃烧器5，所述出口管24连接旋流装置4，所述旋流装置4连接所述冷凝器6。膨胀节21具有缩口结构，短管25可以调节相连膨胀节21之间的距离，从而灵活调整火焰及烟气的脉冲频率，增加产品适用范围。火筒2的出口管24连接旋流装置4，设于加热炉筒体1内部的换热元件（如火筒2、换热管3和旋流装置4）均采用高导热材料制成，以提高换热效率，旋流装置4可以将直线流动的烟气转变为旋流状态，从而提高烟气的热量利用效率；冷凝器6将烟气冷却，使其达到排放温度后从烟囱7排出。
25.优选的，所述冷凝器6的气体入口连接所述旋流装置4，气体出口连接所述烟囱7，冷凝水出口连接冷凝水排放管线61。烟气冷却时产生的冷凝水在冷凝器6的底部汇集，通过冷凝水排放管线61可以将其排放，提高设备的使用安全性和环境的清洁度。
26.优选的，所述膨胀节21包括粗径段211，所述粗径段211的直径大于所述入口管23的直径，所述粗径段211的两端为渐缩段212，所述渐缩段212连接所述短管25，所述短管25的直径不大于所述入口管23的直径，所述出口管24的直径小于所述短管25的直径。本发明中所称的直径，包括但不限于圆的直径，当管体结构为圆形以外的其他结构，如棱形或其他不规则弧形结构式，直径代表其开口处的最大距离。短管25的直径通常与渐缩段212的最小直径保持一致或略小于渐缩段212的最小直径，渐缩段212的最小直径与粗径段211之间的差值越大，脉冲效果越明显。
27.优选的，所述旋流装置4包括中空的圆柱形本体41，所述本体41内设有中心烟道43和环形烟道44，所述中心烟道43和环形烟道44之间设有连通口45，所述中心烟道43连通所述火筒2，所述环形烟道44连通所述冷凝器6，所述火筒2中的烟气经所述中心烟道43进入所述环形烟道44，绕所述环形烟道44一周后进入所述冷凝器6。火筒2中的烟气呈直线型流动，靠近火筒2出口管24的高温烟气热量减小，且容易集中在火筒2的中心处，旋流装置4可以将集中在火筒2中心处的高温烟气导流成环形，一方面增加了高温烟气在加热炉筒体1内的停留时间，另一方面增加了高温烟气与水的接触面积，进一步提高了加热效果。
28.优选的，所述圆柱形本体41内设有与其同心的圆形挡环42，所述挡环42将所述本体41内部密封分隔成所述中心烟道43和所述环形烟道44，所述环形烟道44的外径大于所述火筒2的外径，所述挡环42上设有所述连通口45，所述连通口45的两个自由端分别连接第一导流板46和第二导流板47，所述第一导流板46径向内伸，所述第二导流板47径向外伸并密封抵接所述本体41内壁。上述结构设计简单，结构紧凑，生产成本低，换热效果好。
29.实施例2
本发明提供了一种加热炉的使用方法，包括以下步骤：步骤s100、控制系统控制注水管路向加热炉筒体1内注水，当注水量达到所述加热炉筒体1容积的三分之二后停止注水；步骤s200、控制系统控制燃烧器5开启燃烧，火筒2升温对加热炉筒体1内的水开始加热，水气化后形成蒸汽，蒸汽对换热管3进行加热；步骤s300、控制系统控制待加热介质从介质流入管路33进入换热管3，在加热炉筒体1内加热后从介质流出管路34流出；步骤s400、加热炉筒体1上的压力传感器实时监测加热炉筒体1内的压力，当压力大于安全值时，控制系统控制防爆门8开启，卸除多余压力，保证加热炉安全运行。
30.上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围。