油气田智能高效电加热水套炉的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及油气田设备领域，尤其与一种油气田智能高效电加热水套炉的结构有关。
【背景技术】
[0002]水套加热炉是为满足油气田特殊需要而设计的一种专用加热设备，主要用于油气集输系统过程中，将原有、天然气加热到工艺要求的温度，以便于输送、沉降、分离、脱水和初加工，是油气输送系统中广泛应用的专用设备。
[0003]目前在用的水套炉主要为燃气水套炉，是由燃烧器、烟箱、烟管、火管、烟囱、筒体、气盘管、节水器和其他附件组成，其中烟箱、烟管、火管、烟囱及燃烧室等部件，占据了筒体内相当大部分空间，其余空间装水。燃气水套炉的加热原理是天然气燃烧器喷出的高温火焰直接加热烟管，高温烟气向后流动，经烟气出口管进入烟箱，然后经烟囱排入大气。但烟管和烟气出口管附近的水受热后因密度减小而上升，与气盘管接触传热后温度下降，又因密度增加而下沉，又被加热后又上升，如此不断循环，以加热气盘管内的天然气，达到提高天然气气流温度的目的。
[0004]这种水套炉存在以下方面的不足:
[0005]1、筒体内装有烟管、烟箱、火管等结构，还要设计燃烧室，使得整个设备总体尺寸增加，制造成本高；
[0006]2、加热效率不够高；
[0007]3、燃气水套炉的能源为天然气等，燃气燃烧后的尾气经烟囱直接排放到大气中，给大气造成严重污染。
【实用新型内容】
[0008]本实用新型提供一种油气田智能高效电加热水套炉，以解决上述现有技术的不足，通过合理结构设计，采用电加热器，提高水套炉的结构紧凑性，节约成本，并提高热效率，减少能量损失，不会对大气造成污染。
[0009]为了实现本实用新型的目的，拟采用以下技术:
[0010]油气田智能高效电加热水套炉，包括水套炉壳体(I)，水套炉壳体(I)内充有水，还设有加热盘管(2)和加热装置(4)，所述水套炉壳体(I)设置在鞍座(12)上，其特征在于，所述水套炉壳体(I)内设有盘管支架(13)，盘管支架(13)上设有槽钢支架(14)，所述加热盘管(2)为相互独立的两套，均匀布置，固定在盘管支撑板(16)上，所述管支撑板(16)通过其下部的槽钢滑槽(15)与槽钢支架(14)配合固定。所述加热装置(4)为电加热器，设置在水套炉壳体(I)底部。电加热器的加热管为U型管，有效加热长度与加热盘管(2)的长度一致，可最大化电加热器的加热效果。
[0011]进一步，所述水套炉壳体(I)为卧式圆筒型。
[0012]进一步，所述水套炉壳体(I)顶部设有节水器(3)，可观察水套炉壳体(I)的水量，可通过节水器(3)向水套炉壳体(I)加水。
[0013]进一步，所述加热盘管(2)的直管段与180度弯头段呈三角形布置，便于均匀布置整个加热盘管(2)，以提高空间利用率，可使得水套炉结构紧凑，节约制作成本。直管段与180度弯头段采用焊接连接，并做100%RT+100%MT探伤，以确保焊接接头的可靠性，减少加热盘管(2)的维修。
[0014]进一步，所述加热盘管⑵的材质为16Mn。
[0015]进一步，所述加热装置(4)的接口与加热盘管(2)的进、出气口分别设置在水套炉壳体(I)两端，便于操作与维护。
[0016]进一步，所述加热装置(4)为防爆电加热器，不仅具有防爆作用，且体积小、加热功率大，
[0017]进一步，所述水套炉壳体(I)的前端封头(17)和后端封头(18)均为平盖封头，相对传统的弧形和圆形封头，使得水套炉的结构更加紧凑，节约了制作成本。所述前端封头
[17]上设有手孔(5)，以便随时检查设备运行时加热盘管(2)的温度。所述后端封头(18)通过法兰(6)与水套炉壳体(I)，在维修或更换加热盘管(2)时不必将一侧封头割开，即可将加热盘管(2)取出，便于拆卸。
[0018]本实用新型的有益效果是:
[0019]1、结构紧凑，节约成本:利用电加热器来加热壳体内的水，减少了燃料天然气处理的设备和燃烧通风设备等；水套炉壳体内部没有烟管和火筒等结构，通过优化电加热器和两套相互独立的加热盘管在水套炉壳体内部的合理布局，大大降低了设备的总体尺寸，是同类型加热炉中结构最紧凑布置最合理的加热炉；
[0020]2、装拆方便:盘管支撑板下部设有槽钢滑槽，槽钢滑槽与槽钢支架配合固定，便于加热盘管的安装和拆卸；后端封头通过法兰与水套炉壳体，在维修或更换加热盘管时不必将一侧封头割开，即可将加热盘管取出，便于拆卸；
[0021]3、热效率高:电加热器的加热管束浸末在水套炉壳体层下部，炉壳内的水充分对流传热缩小了炉内温差分布，有利于保持总体热平衡，充分来利用电加热器产生的热量；
[0022]4、绿色环保:电加热水套炉采用电能加热，没有燃气烟气的排放，不会对大气造成污染。
【附图说明】
[0023]图1示出了本实用新型的结构示意图一。
[0024]图2示出了本实用新型的结构示意图二。
【具体实施方式】
[0025]如图广2所示，油气田智能高效电加热水套炉，包括水套炉壳体(I)，水套炉壳体
(I)内充有水，还设有加热盘管⑵和加热装置(4)，所述水套炉壳体⑴设置在鞍座(12)上。所述水套炉壳体(I)内设有盘管支架(13)，盘管支架(13)上设有槽钢支架(14)，所述加热盘管(2)为相互独立的两套，均匀布置，固定在盘管支撑板(16)上，所述管支撑板(16)通过其下部的槽钢滑槽(15)与槽钢支架(14)配合固定。所述加热装置(4)为电加热器，设置在水套炉壳体(I)底部。电加热器的加热管为U型管，有效加热长度与加热盘管(2)的长度一致，可最大化电加热器的加热效果。
[0026]作为优选实施方式，所述水套炉壳体(I)为卧式圆筒型。所述水套炉壳体(I)顶部设有节水器(3)，可观察水套炉壳体(I)的水量，可通过节水器(3)向水套炉壳体(I)加水。
[0027]作为优选实施方式，所述加热盘管(2)的直管段与180度弯头段呈三角形布置，便于均匀布置整个加热盘管(2)，以提高空间利用率，可使得水套炉结构紧凑，节约制作成本。直管段与180度弯头段采用焊接连接，并做100%RT+100%MT探伤，以确保焊接接头的可靠性，减少加热盘管(2)的维修。
[0028]作为优选实施方式，所述加热装置(4)的接口与加热盘管(2)的进、出气口分别设置在水套炉壳体(I)两端，便于操作与维护。
[0029]作为优选实施方式，所述加热装置(4)为防爆电加热器，不仅具有防爆作用，且体积小、加热功率大。
[0030]作为优选实施方式，所述水套炉壳体(I)的前端封头(17)和后端封头(18)均为平盖封头，相对传统的弧形和圆形封头，使得水套炉的结构更加紧凑，节约了制作成本。所述前端封头(17)上设有手孔(5)，以便随时检查设备运行时加热盘管(2)的温度。所述后端封头(18)通过法兰(6)与水套炉壳体(I)，在维修或更换加热盘管(2)时不必将一侧封头割开，即可将加热盘管(2)取出，便于拆卸。
[0031]工作原理:首先电加热器将水套炉壳体(I)内部的冷水加热到一定温度，再将加热盘管(2)通入天然气，分别从两套盘管的天然气进口 A(211)和天然气进口 B(221)通入，利用加热好的热水对加热盘管(2)内的天然气进行水浴加热，提升加热盘管(2)内天然气的温度，从而加热盘管(2)内的天然气压力较高，以便从两套盘管的天然气出口 A(212)和天然气出口 B(222)外输。因为水的比热远远大于天然气，所以天然气进口 A(211)和天然气进口 B (221)的工况在一定范围内的波动对恒温水的温度影响较小，通过控制水浴温度来控制传热温度梯度，达到天然气出口 A(212)和天然气出口 B(222)天然气温度误差小，以满足下一工段的需要。
[0032]双管程14.5πΓ2*2组设计(一开一备)，单组处理天然气量为Q =17X10~4 Sm~3 /d，可以将进口 18.6°C的天然气加热到45°C。加热盘管(2)设计压力14.0MPa，加热盘管
(2)采用Φ 89X12的管子，材质为16Mn，每组16根管子，每根管子长3250mm。水套炉壳体
(I)为常压，材质Q245R，筒体直径Φ 1400mm，长度3800mm，操作弹性水容量Q =3.65πΓ3。工况密度:P k=81.61182kg/m'3,工况流量 uk =0.0172962 m'3/s,工况流速 uk=5.2117m/s。Re= (di*Gi) / (ui) = (0.065*425.3346) / (0.9*10~ (-3)) =30381.0，Pr0.4=0.909，紊流工况管内换热 a c=0.021* λ /D*Re~0.8*Pr~0.4* (1+D/L) ~0.7 =714.8623W/ (m2.k)。设计操作温度70°C ±3°C，加热盘管(2)总传热系数 K=229.38Iff/ (m2.k) ο
【主权项】
1.油气田智能高效电加热水套炉，包括水套炉壳体(1)，水套炉壳体(I)内充有水，还设有加热盘管(2)和加热装置(4)，所述水套炉壳体(I)设置在鞍座(12)上，其特征在于，所述水套炉壳体(I)内设有盘管支架(13)，盘管支架(13)上设有槽钢支架(14)，所述加热盘管⑵为相互独立的两套，均匀布置，固定在盘管支撑板(16)上，所述管支撑板(16)通过其下部的槽钢滑槽(15)与槽钢支架(14)配合固定，所述加热装置(4)为电加热器，设置在水套炉壳体(I)底部，电加热器的加热管为U型管，有效加热长度与加热盘管(2)的长度一致。
2.根据权利要求1所述的油气田智能高效电加热水套炉，其特征在于，所述水套炉壳体(I)为卧式圆筒型。
3.根据权利要求1所述的油气田智能高效电加热水套炉，其特征在于，所述水套炉壳体(I)顶部设有节水器(3)。
4.根据权利要求1所述的油气田智能高效电加热水套炉，其特征在于，所述加热盘管(2)的直管段与180度弯头段呈三角形布置。
5.根据权利要求1所述的油气田智能高效电加热水套炉，其特征在于，所述加热盘管(2)的材质为16Mn。
6.根据权利要求1所述的油气田智能高效电加热水套炉，其特征在于，所述加热装置(4)的接口与加热盘管(2)的进、出气口分别设置在水套炉壳体⑴两端。
7.根据权利要求1所述的油气田智能高效电加热水套炉，其特征在于，所述加热装置(4)为防爆电加热器。
8.根据权利要求1所述的油气田智能高效电加热水套炉，其特征在于，所述水套炉壳体(I)的前端封头(17)和后端封头(18)均为平盖封头。
9.根据权利要求8所述的油气田智能高效电加热水套炉，其特征在于，所述前端封头(17)上设有手孔(5)ο
10.根据权利要求8所述的油气田智能高效电加热水套炉，其特征在于，所述后端封头(18)通过法兰(6)与水套炉壳体(I)。
【专利摘要】油气田智能高效电加热水套炉，包括水套炉壳体，水套炉壳体内充有水，还设有加热盘管和加热装置，水套炉壳体设置在鞍座上，其特征在于，水套炉壳体内设有盘管支架，盘管支架上设有槽钢支架，加热盘管为相互独立的两套，均匀布置，固定在盘管支撑板上，盘管支撑板通过其下部的槽钢滑槽与槽钢支架配合固定。加热装置为电加热器，设置在水套炉壳体底部。电加热器的加热管为U型管，有效加热长度与加热盘管的长度一致。采用电加热器，并通过合理结构设计，实现装拆方便，提高水套炉的结构紧凑性，节约成本，并提高热效率，减少能量损失，不会对大气造成污染。
【IPC分类】F24H7-02, F24H9-02, F24H9-18, F24H9-00
【公开号】CN204345916
【申请号】CN201420618759
【发明人】李书萍
【申请人】成都瑞奇石化工程股份有限公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2014年10月24日