專利名稱：蒸汽相變加熱爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是關(guān)于一種鍋爐設(shè)備，特別是關(guān)于一種利用給熱流體的蒸汽對受熱流體進(jìn)行加熱的蒸汽相變加熱爐。
背景技術(shù)：
在石油或者天然氣的開采以及輸送過程中，為了便于輸送或者除掉某些成分往往要石油或者天然氣進(jìn)行加熱。
現(xiàn)有技術(shù)的加熱爐一般是水浴爐，其工作原理是利用水作為傳熱介質(zhì)，盤管浸泡在傳熱介質(zhì)內(nèi)，待加熱物質(zhì)(如天然氣)在盤管內(nèi)流動(dòng)，從而完成熱交換。這種水浴爐結(jié)構(gòu)簡單成本較低，因此應(yīng)用比較普遍，但是，由于水的沸點(diǎn)最高只有100攝氏度，因此，加熱溫度受到了嚴(yán)格限制，而且水浴爐的啟動(dòng)速度也較慢。同時(shí)，采用傳熱介質(zhì)與盤管直接接觸的方式進(jìn)行熱傳遞，容易發(fā)生爆管現(xiàn)象，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。
為了克服水浴爐的不足，發(fā)展出了相變鍋爐，其原理是傳熱介質(zhì)與盤管不直接接觸，而是利用傳熱介質(zhì)的蒸汽對盤管進(jìn)行間接加熱，這樣加熱溫度就不再受到沸點(diǎn)的限制，而且可以避免爆管現(xiàn)象。
另一方面，一般的加熱器生成的煙氣在爐膽內(nèi)輻射換熱后再繞過幾個(gè)回程就直接從煙氣出口排入了大氣，但是，這部分煙氣大都具有相當(dāng)高的溫度，因此，有相當(dāng)可觀的一部分熱量被浪費(fèi)掉了。
如中國專利第03232528.2號所揭示的一種冷凝式相變-液浴燃?xì)馊加蜔崴仩t，在熱媒的管路中，依次串聯(lián)有換熱室、阻氣器、U形管、儲液箱、浮動(dòng)蓋，換熱室頂部裝有放氣閥和安全閥，側(cè)面裝有液位計(jì)，換熱室內(nèi)上部置有的受熱流體換熱面由兩盤管組成、下部置有的予熱流體換熱面由爐膽、回燃室和煙管組成，儲液箱位于換熱室頂部上方，浮動(dòng)蓋位于儲液箱頂部，爐膽的入口端置有燃燒器，煙管的出口側(cè)置有煙囪，在爐膽和煙囪之間置有防爆門，在煙囪下部近煙管出口處置有用來吸收煙管出口處低溫?zé)煔怙@熱與煙氣中水蒸汽冷凝潛熱的煙氣冷凝管。但是，該冷凝式相變-液浴燃?xì)馊加蜔崴仩t是采用煙氣冷凝管與低溫?zé)煔庵苯咏佑|換熱，其換熱效率較低，并不能有效充分的利用煙氣余熱，而且，其換熱室、冷凝室與鍋爐本體是一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，一旦換熱室、冷凝室或者鍋爐本體損壞，就必須將設(shè)備整體換掉，造成了資源的浪費(fèi)。
因此，提供一種能夠有效利用煙氣余熱且更換部件方便的蒸汽相變鍋爐成為了業(yè)界需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠充分利用煙氣余熱、更換部件方便、工作安全穩(wěn)定的蒸汽相變鍋爐。
本實(shí)用新型的一種技術(shù)方案是提供一種蒸汽相變加熱爐，用以采用給熱流體的蒸汽對受熱流體進(jìn)行加熱，其包括燃燒器、鍋爐本體、主換熱器，其中燃燒器向鍋爐本體內(nèi)供給燃料，主換熱器可拆卸的與鍋爐本體連接，進(jìn)一步在鍋爐本體的余熱煙氣出口連接一熱管換熱器，熱管換熱器包括若干熱管，熱管設(shè)有用于吸收余熱煙氣熱量的吸熱端、以及用于將吸收的熱量交換給受熱流體的放熱端。
具體地，熱管換熱器包括第一腔室、第二腔室，第一腔室設(shè)有預(yù)熱入口以及預(yù)熱出口，第二腔室設(shè)有余熱煙氣入口，第一腔室與第二腔室之間密封，其中，熱管的吸熱端位于第二腔室，熱管的放熱端位于第一腔室。作為優(yōu)先方式，熱管換熱器進(jìn)一步包括第三腔室，第三腔室設(shè)有低溫?zé)煔獬隹冢诙皇遗c第三腔室之間設(shè)有通孔，煙氣流經(jīng)第二腔室、通孔，由低溫?zé)煔獬隹诹魅氪髿庵小?br> 具體地，主換熱器設(shè)有內(nèi)腔室、換熱管、主加熱入口以及主加熱出口，其中主加熱入口與熱管換熱器的預(yù)熱出口連通。作為優(yōu)先方式，主換熱器內(nèi)設(shè)有兩個(gè)或者兩個(gè)以上回程的換熱管，受熱流體在兩回程換熱管內(nèi)與蒸汽進(jìn)行熱交換。其中，主換熱器位于鍋爐本體的上方，主換熱器腔室通過若干根連接管與鍋爐本體的給熱流體腔室連通。作為優(yōu)先方式，主換熱器通過法蘭連接管與鍋爐本體相連。
具體地，鍋爐本體包括燃料入口、爐膽、給熱流體腔室，燃燒器通過燃料入口向鍋爐本體的爐膽內(nèi)供給燃料并在爐膽內(nèi)燃燒放熱，熱量傳遞到給熱流體腔室內(nèi)的給熱流體并使其汽化變成高溫蒸汽，高溫蒸汽進(jìn)入主換熱器的內(nèi)腔室并與換熱管內(nèi)的受熱流體進(jìn)行熱交換。作為優(yōu)先方式，鍋爐本體進(jìn)一步包括回燃室、第二回程對流管束、前煙箱、以及第三回程對流管束，爐膽內(nèi)燃燒產(chǎn)生的煙氣依次流經(jīng)回燃室、第二回程對流管束、前煙箱、第三回程對流管束后從余熱煙氣出口流出。一般地，給熱流體腔室內(nèi)的給熱流體液面低于連接管與鍋爐本體的交界面。其中，鍋爐本體的余熱煙氣出口、熱管換熱器的余熱煙氣入口、第二腔室、通孔、第三腔室、低溫?zé)煔獬隹谝来芜B通。
優(yōu)選地，鍋爐本體設(shè)有底座用以支撐鍋爐本體及主換熱器。主換熱器或者鍋爐本體的給熱流體腔室設(shè)有安全閥及自動(dòng)排氣閥，用以在工作壓力過高時(shí)放汽泄壓。燃燒器設(shè)有兩路或者兩路以上進(jìn)氣系統(tǒng)。主換熱器、熱管換熱器以及鍋爐本體的各接口之間通過連接管可拆卸的相互連接，優(yōu)選的是采用法蘭連接管連接。
其中，燃燒器供應(yīng)的可以是氣體燃料、液體燃料、或固體粉塵燃料。給熱流體可以是水或者其他混合物。受熱流體可以是天然氣、水、油或者其他混合物。換熱管可以是盤管式、列管式、板式、螺旋式等等形狀。
本實(shí)用新型的有益效果是采用蒸汽相變換熱，有效避免了加熱中的爆管現(xiàn)象，同時(shí)提高了加熱爐的啟動(dòng)速度與加熱溫度；采用熱管換熱器，有效充分的利用了煙氣余熱；采用兩路以上的進(jìn)氣方式，確保了系統(tǒng)的正常運(yùn)行；采用可拆卸的連接方式，方便了設(shè)備的維修保養(yǎng)并在部分設(shè)備損壞時(shí)可僅僅更換損壞的部件。
以下結(jié)合實(shí)施例，來進(jìn)一步說明本實(shí)用新型，但本實(shí)用新型不局限于這些實(shí)施例，任何在本實(shí)用新型基本精神上的改進(jìn)或替代，仍屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求書中所要求保護(hù)的范圍。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明


圖1是本實(shí)用新型的蒸汽相變加熱爐的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實(shí)用新型的蒸汽相變加熱爐的另一方向示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1請參照
圖1及圖2，本實(shí)用新型的蒸汽相變加熱爐，用于采用給熱流體(如水)的蒸汽對受熱流體(天然氣、油、水或者混合物)進(jìn)行加熱，其包括燃燒器1、鍋爐本體2、主換熱器4以及熱管換熱器11。
燃燒器1采用了兩路進(jìn)氣系統(tǒng)13，可以確保燃燒器的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。
鍋爐本體2包括用于供燃料進(jìn)入的燃料入口、供燃料燃燒放熱的爐膽、用于盛放給熱流體的給熱流體腔室、以及余熱煙氣出口9，燃燒器1通過燃料入口向鍋爐本體2的爐膽內(nèi)供給燃料(如液體、氣體或者固體粉塵燃料)并在爐膽內(nèi)燃燒放熱，熱量傳遞至給熱流體腔室內(nèi)的給熱流體。使得給熱流體受熱汽化產(chǎn)生高溫蒸汽。鍋爐本體2內(nèi)進(jìn)一步包括回燃室、第二回程對流管束、前煙箱、以及第三回程對流管束，爐膽內(nèi)燃燒產(chǎn)生的煙氣依次流經(jīng)回燃室、第二回程對流管束、前煙箱、第三回程對流管束后從余熱煙氣出口9流出。
熱管換熱器11為承壓熱管換熱器，其包括若干熱管14、第一腔室、第二腔室、第三腔室，第一腔室設(shè)有預(yù)熱入口7以及預(yù)熱出口8，第二腔室設(shè)有余熱煙氣入口10，第一腔室與第二腔室之間密封，熱管14的吸熱端位于第二腔室，熱管14的放熱端位于第一腔室。第三腔室設(shè)有低溫?zé)煔獬隹?2，第二腔室與第三腔室之間設(shè)有通孔，其中，余熱煙氣由余熱煙氣入口10流入第二腔室并在第二腔室內(nèi)與熱管14的吸熱端換熱，換熱后余熱煙氣變成低溫?zé)煔獠⒔?jīng)過通孔進(jìn)入第三腔室，最后由低溫?zé)煔獬隹?2流入大氣中。需要加熱的受熱流體首先從預(yù)熱入口7進(jìn)入第一腔室，并在其中與熱管14的放熱端進(jìn)行熱交換，被預(yù)熱到一定的溫度以后從預(yù)熱出口8流出熱管換熱器11。其中，在換熱過程中第二腔室內(nèi)保持一定的壓強(qiáng)，以便換熱能夠更加充分有效的進(jìn)行。
主換熱器4設(shè)有內(nèi)腔室、兩回程的換熱管、主加熱入口6以及主加熱出口5。其中，從熱管換熱器11的預(yù)熱出口8流出的經(jīng)過預(yù)熱的受熱流體從主加熱入口6流入主換熱器4的兩回程換熱管內(nèi)并在其中與給熱流體的高溫蒸汽進(jìn)行熱交換。受熱流體被充分加熱后沿著兩回程換熱管從主加熱出口5流出。
其中，主換熱器4通過法蘭連接管3可拆卸的連接在鍋爐本體2上方，主換熱器4的內(nèi)腔室、法蘭連接管3、鍋爐本體2的給熱流體腔室之間相互連通。當(dāng)高溫蒸汽在主換熱器4放熱液化后，液態(tài)的給熱流體將依靠重力作用沿著法蘭連接管3流回鍋爐本體2內(nèi)，而不需要輔助的動(dòng)力設(shè)備。
熱管換熱器11的余熱煙氣入口10通過法蘭連接管連接在鍋爐本體2的余熱煙氣出口9，使余熱煙氣從鍋爐本體2流入熱管換熱器11的第二腔室。
熱管換熱器11的預(yù)熱出口8通過法蘭連接管連接在主換熱器4的主加熱入口6，使經(jīng)過預(yù)熱后的受熱流體從熱管換熱器11流入主換熱器4的兩回程換熱管內(nèi)進(jìn)行主換熱。
主換熱器4、熱管換熱器11以及鍋爐本體2之間通過法蘭連接管可拆卸的相互連接，使得在主換熱器4、熱管換熱器11或者鍋爐本體2損壞時(shí)，只需要更換部分設(shè)備，既便于維修又節(jié)省了成本。
工作時(shí)，燃料從燃燒器1通過鍋爐本體2的燃料入口進(jìn)入到鍋爐本體2的爐膽內(nèi)呈微正壓燃燒，燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔庠跔t膽內(nèi)輻射換熱，經(jīng)回燃室進(jìn)入第二回程對流管束，再經(jīng)由前煙箱進(jìn)入第三回程對流管束后變成余熱煙氣，余熱煙氣從鍋爐本體2的余熱煙氣出口9流出，然后通過余熱煙氣入口10進(jìn)入熱管換熱器11，在熱管換熱器11內(nèi)通過有機(jī)的熱管14與需加熱的受熱介質(zhì)進(jìn)行預(yù)換熱，預(yù)換熱后余熱煙氣變成低溫?zé)煔獠臒峁軗Q熱器11的低溫?zé)煔獬隹?2排入大氣。這樣，本實(shí)用新型的蒸汽相變加熱爐的效率達(dá)到95％以上。
需加熱的受熱流體從熱管換熱器11的預(yù)熱入口7進(jìn)入第一腔室并與其中的熱管14的放熱端進(jìn)行熱交換，被預(yù)熱到一定溫度后，從預(yù)熱出口8流出，通過主加熱入口6進(jìn)入主換熱器4的換熱管內(nèi)。鍋爐本體2的給熱流體腔室內(nèi)的給熱流體受熱汽化產(chǎn)生的高溫蒸汽通過法蘭連接管3進(jìn)入主換熱器4，在主換熱器4內(nèi)發(fā)生相變換熱，釋放出大量的汽化潛熱，對換熱管內(nèi)的經(jīng)過預(yù)熱的受熱流體進(jìn)行主加熱，加熱到一定的溫度后受熱流體從主加熱出口5流出主換熱器4。
鍋爐本體2的給熱流體腔室內(nèi)的給熱流體液面一般應(yīng)低于連接管與鍋爐本體的交界面。
主換熱器4或者鍋爐本體2的給熱流體腔室上設(shè)有至少一個(gè)安全閥及至少一個(gè)自動(dòng)排氣閥，用以在工作壓力過高時(shí)放汽泄壓。
鍋爐本體2設(shè)有底座用以支撐鍋爐本體2及主換熱器4。
實(shí)施例2作為本實(shí)用新型的另一實(shí)施方式，主換熱器內(nèi)的換熱管可以設(shè)為單回程或者兩個(gè)以上的回程。
主換熱器4、熱管換熱器11以及鍋爐本體2的各接口之間可以采用法蘭連接管以外的連接方式進(jìn)行連接，比如焊接、螺紋連接、過盈配合連接或者上述方式的組合等等。
主換熱器4可以位于鍋爐本體2的正上方或者斜上方，給熱流體的液面應(yīng)低于主換熱器4內(nèi)的換熱管的最低面。
實(shí)施例3作為本實(shí)用新型的又一實(shí)施方式，熱管換熱器11可以不設(shè)第三腔室，低溫?zé)煔獬隹?2直接開設(shè)在第二腔室。熱管換熱器11為承壓熱管換熱器。
鍋爐本體2內(nèi)可以包括更多回程的對流管束以便煙氣進(jìn)行更充分的放熱；或者僅包括單回程對流管束，在熱管換熱器11處進(jìn)一步充分吸收煙氣的熱量。
燃燒器1可以采用了一路進(jìn)氣系統(tǒng)13或者更多路進(jìn)氣系統(tǒng)。
權(quán)利要求1.一種蒸汽相變加熱爐，包括燃燒器、鍋爐本體、主換熱器，其特征在于進(jìn)一步在鍋爐本體的余熱煙氣出口連接一熱管換熱器，所述熱管換熱器包括若干熱管，所述熱管設(shè)有用于吸收余熱煙氣熱量的吸熱端、以及用于將吸收的熱量交換給受熱流體的放熱端。
2.如權(quán)利要求1所述的蒸汽相變加熱爐，其特征在于，所述熱管換熱器包括第一腔室、第二腔室，所述第一腔室設(shè)有預(yù)熱入口以及預(yù)熱出口，所述第二腔室設(shè)有余熱煙氣入口，所述第一腔室與第二腔室之間密封，其中，所述熱管的吸熱端位于第二腔室，所述熱管的放熱端位于第一腔室，工作時(shí)，第二腔室內(nèi)保持一定的壓強(qiáng)。
3.如權(quán)利要求2所述的蒸汽相變加熱爐，其特征在于，所述主換熱器設(shè)有換熱管、內(nèi)腔室、主加熱入口以及主加熱出口，其中主加熱入口與所述熱管換熱器的預(yù)熱出口通過連接管可拆卸的連接。
4.如權(quán)利要求3所述的蒸汽相變加熱爐，其特征在于，所述主換熱器通過若干根連接管與鍋爐本體可拆卸的連接，所述鍋爐本體進(jìn)一步包括燃料入口、爐膽、給熱流體腔室，所述燃燒器通過燃料入口向鍋爐本體的爐膽內(nèi)供給燃料并在所述爐膽內(nèi)燃燒放熱，熱量傳遞至給熱流體腔室內(nèi)的給熱流體，所述主換熱器內(nèi)腔室通過所述連接管與鍋爐本體的給熱流體腔室連通。
5.如權(quán)利要求4所述的蒸汽相變加熱爐，其特征在于，所述燃燒器設(shè)有兩路或者兩路以上進(jìn)氣系統(tǒng)。
6.如權(quán)利要求5所述的蒸汽相變加熱爐，其特征在于，所述鍋爐本體的余熱煙氣出口、熱管換熱器的余熱煙氣入口、第二腔室、以及低溫?zé)煔獬隹谝来芜B通，其中余熱煙氣出口與余熱煙氣入口通過連接管可拆卸的連接。
7.如權(quán)利要求6所述的蒸汽相變加熱爐，其特征在于，所述主換熱器內(nèi)設(shè)有至少兩回程換熱管，所述受熱流體在所述兩回程換熱管內(nèi)與蒸汽進(jìn)行熱交換。
8.如權(quán)利要求7所述的蒸汽相變加熱爐，其特征在于，所述熱管換熱器進(jìn)一步包括第三腔室，所述低溫?zé)煔獬隹谠O(shè)在第三腔室，所述第二腔室與第三腔室之間設(shè)有通孔，所述煙氣流經(jīng)第二腔室、通孔，由低溫?zé)煔獬隹诹魅氪髿庵小?br> 9.如權(quán)利要求8所述的蒸汽相變加熱爐，其特征在于，所述鍋爐本體進(jìn)一步包括回燃室、第二回程對流管束、前煙箱、以及第三回程對流管束，所述爐膽內(nèi)燃燒產(chǎn)生的煙氣依次流經(jīng)回燃室、第二回程對流管束、前煙箱、第三回程對流管束后從余熱煙氣出口流出。
10.如權(quán)利要求9所述的蒸汽相變加熱爐，其特征在于，主換熱器或者鍋爐本體的給熱流體腔室設(shè)有至少一安全閥及至少一自動(dòng)排氣閥，用以在工作壓力過高時(shí)放汽泄壓。
專利摘要本實(shí)用新型揭示了一種蒸汽相變加熱爐，用以采用給熱流體的蒸汽對受熱流體進(jìn)行加熱，其包括燃燒器、鍋爐本體、主換熱器，其中燃燒器向鍋爐本體內(nèi)供給燃料，主換熱器可拆卸的與鍋爐本體連接，進(jìn)一步在鍋爐本體的余熱煙氣出口連接一熱管換熱器，熱管換熱器包括若干熱管，熱管設(shè)有用于吸收余熱煙氣熱量的吸熱端、以及用于將吸收的熱量交換給受熱流體的放熱端。
文檔編號F28D15/02GK2867205SQ20062005497
公開日2007年2月7日 申請日期2006年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月15日
發(fā)明者常厚春, 李祖芹, 馬革, 劉效洲, 耿生斌 申請人:廣州迪森熱能設(shè)備有限公司