專利名稱：一種無熱阻熱管加熱爐及加熱方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種石化行業(yè)的熱管加熱裝置及工藝，特別涉及一種無熱阻熱管加熱爐及加熱方法。
背景技術(shù)：
目前，在我國石化行業(yè)生產(chǎn)中，所使用的各種加熱爐，大多都采用傳統(tǒng)和常規(guī)的加熱爐結(jié)構(gòu)和加熱工藝原理，由此產(chǎn)生了以下低效換熱問題
1.由于高溫蒸汽從換熱管下部加熱，造成換熱面水膜較厚，降低了換熱效率；
2.由于采用普通蒸汽換熱形式，換熱空間存在著大量空氣，相對不導(dǎo)熱空氣的存在，降低了換熱器的換熱效果；
3.空氣的存在，降低了相變換熱時產(chǎn)生的壓力變化量，直接影響加熱器內(nèi)熱媒的汽化速度，降低了加熱器的吸熱能力；
4.由于傳熱和冷凝處于同一空間，造成較大熱阻，降低了整個換熱系統(tǒng)的換熱效果；
5.對于熱管技術(shù)的利用只是停留在管狀熱管形式上，由于管狀熱管結(jié)構(gòu)形式的使用局限性，導(dǎo)致了熱管技術(shù)運用大打折扣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種無熱阻熱管加熱爐及加熱方法，消除了傳統(tǒng)熱管高溫介質(zhì)汽與冷凝液處于同一流道而造成熱力剪切的熱阻損失。一種無熱阻熱管加熱爐，其技術(shù)方案是包括熱管介質(zhì)汽發(fā)生器、束流器、介質(zhì)液回流管、熱管換熱器、保溫層和煙 ，所述的熱管介質(zhì)汽發(fā)生器包括火筒、介質(zhì)腔外殼、前煙箱、煙管、后煙箱，火筒的兩端分別設(shè)有前煙箱和后煙箱，并且通過煙管連通，火筒、前煙箱、煙管和后煙箱安設(shè)在介質(zhì)腔外殼內(nèi)腔，前煙箱一側(cè)通過煙 短接與煙 連通；
所述的熱管換熱器包括換熱盤管、熱管換熱器外殼、被加熱介質(zhì)進出口構(gòu)成，熱管換熱器外殼內(nèi)腔設(shè)有換熱盤管，外側(cè)設(shè)有被加熱介質(zhì)進出口 ；
所述的束流器采用一個或一個以上，束流器的底部連接到熱管介質(zhì)汽發(fā)生器，頂部連接到熱管換熱器，使熱管介質(zhì)汽發(fā)生器產(chǎn)生的高溫蒸汽直接舉升到熱管換熱器的腔體頂部，形成高溫介質(zhì)汽自上向下對換熱盤管沖刷的換熱狀態(tài)；介質(zhì)液回流管的上端與熱管換熱器連通，介質(zhì)液回流管的下端連接熱管介質(zhì)汽發(fā)生器的腔體，將冷凝介質(zhì)液直接送回至熱管介質(zhì)汽發(fā)生器。上述的熱管換熱器外殼的頂部設(shè)有真空壓力表、加液閥、真空節(jié)制閥和排空閥，在熱管換熱器外殼的內(nèi)腔設(shè)有蛇形管匯管。上述的束流器分別與熱管換熱器外殼和熱管介質(zhì)汽發(fā)生器滿焊連接，束流器的上端出口設(shè)在熱管換熱器外殼的腔體頂部，束流器的下端進口連接到熱管介質(zhì)汽發(fā)生器的頂部。
上述的介質(zhì)液回流管的上端與熱管換熱器的底部連通，介質(zhì)液回流管的下端插到熱管介質(zhì)汽發(fā)生器的腔體的近底部，并將插入口滿焊連接，使冷凝介質(zhì)液直接送回至熱管介質(zhì)汽發(fā)生器。上述的換熱盤管采用蛇形盤管。本發(fā)明提到的無熱阻熱管加熱爐的加熱方法，包括以下步驟
(a)、通過燃燒器使燃料在熱管介質(zhì)汽發(fā)生器的火筒內(nèi)燃燒產(chǎn)生熱輻射和高溫煙氣，再通過火筒和煙管加熱熱媒介質(zhì)而產(chǎn)生高溫介質(zhì)汽，經(jīng)過換熱后的煙氣，經(jīng)煙 排出；
(b)、高溫介質(zhì)汽通過束流器到達熱管換熱器腔體頂部，然后自上而下對換熱盤管沖刷加熱；由于高溫介質(zhì)汽對換熱盤管是自上而下的進行沖刷換熱，與冷凝液流向同向，推動冷凝液快速流走且提高了相變換熱速度；減少了水膜對換熱產(chǎn)生的熱阻，提高了相變換熱強度和效率；(C)、經(jīng)熱管換熱器相變換熱后的冷凝液滑落至換熱器的底部，在與熱管介質(zhì)汽發(fā)生器內(nèi)液位差的重力作用下，通過介質(zhì)液回流管快速回至熱管介質(zhì)汽發(fā)生器腔體底部，并進行再次汽化換熱過程。本發(fā)明的有益效果如下
1、高效節(jié)能從介質(zhì)液受熱汽化到相變換熱后冷凝回流，都處于各自獨立的通道中，所以，消除了傳統(tǒng)熱管高溫介質(zhì)汽與冷凝液處于同一流道而造成熱力剪切的熱阻損失，節(jié)能效果顯著；
2、負壓運行，安全可靠負壓無熱阻熱管加熱爐是在微負壓狀態(tài)下工作的，所以，生產(chǎn)運行極其安全；
3、熱管工藝設(shè)計，啟動超快設(shè)備從點火開始十幾分鐘即可投入加熱工作，到正常運行只需30分鐘。所以，其啟動運行展示了熱管超快的工作屬性；
4、綠色環(huán)保，節(jié)能降耗熱管的熱媒采用無毒的無機水合物，熱管效應(yīng)的高熱強度換熱性能，使得無熱阻熱管加熱爐具有節(jié)省燃料、節(jié)省材料的使用特點。即有著綠色環(huán)保和節(jié)能降耗的社會和經(jīng)濟效益。5、管理成本低，使用壽命長負壓、相變的工作特性，定性其為非壓力容器類的油田專用加熱設(shè)備，使用無需登記注冊和定期檢驗，且操作管理極其簡便。其次，無熱阻熱管加熱爐在長期使用中無需添加熱媒。再者，所采用的熱媒具有防腐和鈍化金屬表面作用，在長期的使用中與熱媒接觸的金屬永遠完好如初。上述特點決定了無熱阻熱管加熱爐具有管理成本低，使用壽命長的優(yōu)點。


附圖I是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意 附圖2是本發(fā)明的截面結(jié)構(gòu) 上圖中燃燒器連接法蘭I、火筒2、介質(zhì)腔外殼3、介質(zhì)液回流管4、前煙箱5、煙管6、束流器7、換熱盤管8、熱管換熱器外殼9、保溫層10、真空壓力表11、加液閥12、真空節(jié)制閥13、排空閥14、蛇形管匯管15、被加熱介質(zhì)進出口 16、后煙箱17、煙囪短接18、支座19、煙囪20。
具體實施例方式結(jié)合附圖1-2，對本發(fā)明作進一步的描述
本發(fā)明提到的一種無熱阻熱管加熱爐，包括熱管介質(zhì)汽發(fā)生器、束流器7、介質(zhì)液回流管4、熱管換熱器、保溫層10和煙 20，所述的熱管介質(zhì)汽發(fā)生器包括火筒2、介質(zhì)腔外殼
3、前煙箱5、煙管6、后煙箱17，火筒2的兩端分別設(shè)有前煙箱5和后煙箱17，并且通過煙管6連通，火筒2、前煙箱5、煙管6和后煙箱17安設(shè)在介質(zhì)腔外殼3內(nèi)腔，前煙箱5 —側(cè)通過煙囪短接18與煙囪20連通，底部設(shè)支座19 ；
上述的熱管換熱器包括換熱盤管8、熱管換熱器外殼9、被加熱介質(zhì)進出口 16構(gòu)成，熱管換熱器外殼9內(nèi)腔設(shè)有換熱盤管8，外側(cè)設(shè)有被加熱介質(zhì)進出口 16，其中，換熱盤管8采用蛇形盤管； 上述的束流器7根據(jù)需要采用一個或一個以上，束流器7的底部連接到熱管介質(zhì)汽發(fā)生器，頂部連接到熱管換熱器，束流器的結(jié)構(gòu)為底部粗上部細，作用包括一是使高溫介質(zhì)汽通過束流器到達熱管換熱器腔體頂部，然后自上而下對換熱盤管加熱；二是連接和支撐熱管介質(zhì)汽發(fā)生器和熱管換熱器。介質(zhì)液回流管4的上端與熱管換熱器連通,介質(zhì)液回流管4的下端連接熱管介質(zhì)汽發(fā)生器的腔體，其作用是將熱管換熱器底部的冷凝介質(zhì)液，引流到介質(zhì)腔外殼3的底部。其中，熱管換熱器的熱管換熱器外殼9的頂部設(shè)有真空壓力表11、加液閥12、真空節(jié)制閥13和排空閥14，在熱管換熱器外殼9的內(nèi)腔設(shè)有蛇形管匯管15 ；
真空壓力表11的作用用來觀察和判斷加熱爐的工作狀況。加液閥12的作用向加熱爐內(nèi)充裝或添加超導(dǎo)介質(zhì)液。真空節(jié)制閥13的作用超壓時泄壓、即時排放不凝氣體。排空閥14的作用通過真空泵排除無熱阻熱管加熱爐內(nèi)的空氣，以實現(xiàn)無熱阻熱管加熱爐的真空狀態(tài)。另外，束流器7分別與熱管換熱器外殼9和熱管介質(zhì)汽發(fā)生器滿焊連接，束流器7的上端出口設(shè)在熱管換熱器外殼9的腔體頂部，束流器7的下端進口連接到熱管介質(zhì)汽發(fā)生器的頂部。介質(zhì)液回流管4的上端與熱管換熱器的底部連通，介質(zhì)液回流管4的下端插到熱管介質(zhì)汽發(fā)生器的腔體的近底部，并將插入口滿焊連接，使冷凝介質(zhì)液直接送回至熱管介質(zhì)汽發(fā)生器。本發(fā)明提到的無熱阻熱管加熱爐的加熱方法，包括以下步驟
(a)、通過燃燒器使燃料在熱管介質(zhì)汽發(fā)生器的火筒內(nèi)燃燒產(chǎn)生熱輻射和高溫煙氣，再通過火筒和煙管加熱熱媒介質(zhì)而產(chǎn)生高溫介質(zhì)汽，經(jīng)過換熱后的煙氣，經(jīng)煙 排出；
(b)、高溫介質(zhì)汽通過束流器到達熱管換熱器腔體頂部，然后自上而下對換熱盤管沖刷加熱；由于高溫介質(zhì)汽對換熱盤管是自上而下的進行沖刷換熱，與冷凝液流向同向，推動冷凝液快速流走且提高了相變換熱速度；減少了水膜對換熱產(chǎn)生的熱阻，提高了相變換熱強度和效率；
(C)、經(jīng)熱管換熱器相變換熱后的冷凝液滑落至換熱器的底部，在與熱管介質(zhì)汽發(fā)生器內(nèi)液位差的重力作用下，通過介質(zhì)液回流管快速回至熱管介質(zhì)汽發(fā)生器腔體底部，并進行再次汽化換熱過程。其正常運行實施方法，包括以下步驟
I、將無熱阻熱管加熱爐與被加熱介質(zhì)流程安裝連接完成后，必須檢查，確保無熱阻熱管加熱爐的被加熱介質(zhì)和氣源流程準確無誤。然后，對無熱阻熱管加熱爐進行排空操作，要求腔體內(nèi)壓力<-0.07。2、當無熱阻熱管加熱爐實現(xiàn)要求的真空度后，即可將燃燒器點燃，用氣量調(diào)節(jié)閥控制氣量，用煙 座調(diào)節(jié)翻版控制煙 抽吸力，使燃氣燃燒充分。十五分鐘后，將流程逐漸打開。約三十分鐘后，用溫度計檢測加熱爐被加熱介質(zhì)出口的溫度，通過調(diào)整燃氣量使之達到所需溫度。3、無熱阻熱管加熱爐出口溫度穩(wěn)定后，按該氣量鎖定，加熱爐進入穩(wěn)定工作狀態(tài)。4、無熱阻熱管加熱爐在停止工作前，始終處于真空微負壓狀態(tài)下工作，所以，無熱 阻熱管加熱爐上的所有考克和閥門不得隨意拆卸或更換。否則，無熱阻熱管加熱爐將不能工作。5、因停電或其它原因造成流程斷流時，必須及時關(guān)閉氣源，嚴禁干燒無熱阻熱管加熱爐。在巡查中如發(fā)現(xiàn)爐火熄滅，必須關(guān)閉氣源，15分鐘后再重新點火。最后，詳述一下本發(fā)明的特征
I、熱管效應(yīng)傳熱，高效近100%
①熱管效應(yīng)換熱本加熱系統(tǒng)工藝完全依據(jù)熱管工藝原理而設(shè)計，具有著熱管真空超導(dǎo)相變的高效換熱優(yōu)勢，凸顯熱管效應(yīng)的換熱特征。②高效相變換熱由于工作腔內(nèi)處于真空狀態(tài)，大大減少了空氣對相變換熱的負面影響，使得相變速度大大提高，同時也為熱管介質(zhì)汽發(fā)生器創(chuàng)造了有利條件，即大幅度提升了汽化速度。③傳熱無熱阻采用了獨立的高溫介質(zhì)汽上升通道，不但提升了高溫介質(zhì)汽的上升速度，也消除了傳統(tǒng)熱管冷凝液與高溫介質(zhì)汽反向流的熱損失，即有效提升了加熱系統(tǒng)的傳熱效率。2、換熱形式創(chuàng)新，換熱效率提高對換熱盤管自上而下的換熱形式，使得高溫介質(zhì)汽與冷凝液產(chǎn)生同流向，較傳統(tǒng)二者逆向流換熱狀態(tài)，大大減少了換熱膜阻，增加有效換熱面，提高了冷凝速度和換熱強度，從而，使得熱管換熱器在相同的相變條件下，有著更高的換熱效率。3、換熱形式創(chuàng)新，提高了冷凝液回流速度由于傳熱無熱阻，使得換熱器腔體內(nèi)保持較高壓力，這一壓力推動冷凝液的快速回流。4、新穎的結(jié)構(gòu)設(shè)計，促進了系統(tǒng)熱力循環(huán)速度綜合(I)、(2)、(3)的作用結(jié)果，就是全面提升了無熱阻熱管加熱爐的吸熱強度、傳熱速度、相變換熱效率、回流速度；使熱管效應(yīng)得到了充分利用和發(fā)展。即全面提高了無熱阻熱管加熱爐的熱力循環(huán)速度一換熱效率。
權(quán)利要求
1.一種無熱阻熱管加熱爐，其特征是包括熱管介質(zhì)汽發(fā)生器、束流器(7)、介質(zhì)液回流管(4)、熱管換熱器、保溫層(10)和煙 (20)，所述的熱管介質(zhì)汽發(fā)生器包括火筒(2)、介質(zhì)腔外殼(3)、前煙箱(5)、煙管(6)、后煙箱(17)，火筒(2)的兩端分別設(shè)有前煙箱(5)和后煙箱(17)，并且通過煙管(6)連通，火筒(2)、前煙箱(5)、煙管(6)和后煙箱(17)安設(shè)在介質(zhì)腔外殼(3 )內(nèi)腔，前煙箱(5 ) 一側(cè)通過煙囪短接(18 )與煙囪(20 )連通； 所述的熱管換熱器包括換熱盤管(8)、熱管換熱器外殼(9)、被加熱介質(zhì)進出口(16)構(gòu)成，熱管換熱器外殼(9)內(nèi)腔設(shè)有換熱盤管(8),外側(cè)設(shè)有被加熱介質(zhì)進出口(16)； 所述的束流器(7)采用一個或一個以上，束流器(7)的底部連接到熱管介質(zhì)汽發(fā)生器，頂部連接到熱管換熱器，使熱管介質(zhì)汽發(fā)生器產(chǎn)生的高溫蒸汽直接舉升到熱管換熱器的腔體頂部，形成高溫介質(zhì)汽自上向下對換熱盤管沖刷的換熱狀態(tài)；介質(zhì)液回流管(4)的上端與熱管換熱器連通，介質(zhì)液回流管(4)的下端連接熱管介質(zhì)汽發(fā)生器的腔體，將冷凝介質(zhì)液直接送回至熱管介質(zhì)汽發(fā)生器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無熱阻熱管加熱爐，其特征是所述的熱管換熱器外殼(9)的頂部設(shè)有真空壓力表(11)、加液閥(12)、真空節(jié)制閥(13)和排空閥(14)，在熱管換熱器外殼(9)的內(nèi)腔設(shè)有蛇形管匯管(15)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無熱阻熱管加熱爐，其特征是所述的束流器(7)分別與熱管換熱器外殼(9)和熱管介質(zhì)汽發(fā)生器滿焊連接，束流器(7)的上端出口設(shè)在熱管換熱器外殼(9)的腔體頂部，束流器(7)的下端進口連接到熱管介質(zhì)汽發(fā)生器的頂部。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無熱阻熱管加熱爐，其特征是所述的介質(zhì)液回流管(4)的上端與熱管換熱器的底部連通，介質(zhì)液回流管(4)的下端插到熱管介質(zhì)汽發(fā)生器的腔體的近底部，并將插入口滿焊連接，使冷凝介質(zhì)液直接送回至熱管介質(zhì)汽發(fā)生器。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無熱阻熱管加熱爐，其特征是所述的換熱盤管(8)采用蛇形盤管。
6.一種無熱阻熱管加熱爐的加熱方法，其特征是包括以下步驟 (a)、通過燃燒器使燃料在熱管介質(zhì)汽發(fā)生器的火筒內(nèi)燃燒產(chǎn)生熱輻射和高溫煙氣，再通過火筒和煙管加熱熱媒介質(zhì)而產(chǎn)生高溫介質(zhì)汽，經(jīng)過換熱后的煙氣，經(jīng)煙 排出； (b)、高溫介質(zhì)汽通過束流器到達熱管換熱器腔體頂部，然后自上而下對換熱盤管沖刷加熱；由于高溫介質(zhì)汽對換熱盤管是自上而下的進行沖刷換熱，與冷凝液流向同向，推動冷凝液快速流走且提高了相變換熱速度；減少了水膜對換熱產(chǎn)生的熱阻，提高了相變換熱強度和效率； (C)、經(jīng)熱管換熱器相變換熱后的冷凝液滑落至換熱器的底部，在與熱管介質(zhì)汽發(fā)生器內(nèi)液位差的重力作用下，通過介質(zhì)液回流管快速回至熱管介質(zhì)汽發(fā)生器腔體底部，并進行再次汽化換熱過程。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無熱阻熱管加熱爐及加熱方法。其技術(shù)方案是包括熱管介質(zhì)汽發(fā)生器、束流器、介質(zhì)液回流管、熱管換熱器、保溫層和煙囪，束流器的底部連接到熱管介質(zhì)汽發(fā)生器，頂部連接到熱管換熱器，使熱管介質(zhì)汽發(fā)生器產(chǎn)生的高溫蒸汽直接舉升到熱管換熱器的腔體頂部，形成高溫介質(zhì)汽自上向下對換熱盤管沖刷的換熱狀態(tài)；介質(zhì)液回流管的上端與熱管換熱器連通，介質(zhì)液回流管的下端連接熱管介質(zhì)汽發(fā)生器的腔體，將冷凝介質(zhì)液直接送回至熱管介質(zhì)汽發(fā)生器。有益效果是從介質(zhì)液受熱汽化到相變換熱后冷凝回流，都處于各自獨立的通道中，消除了傳統(tǒng)熱管高溫介質(zhì)汽與冷凝液處于同一流道而造成熱力剪切的熱阻損失，節(jié)能效果顯著。
文檔編號F24H7/02GK102829549SQ20121030271
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月24日
發(fā)明者王凱一, 王為旭, 劉飛龍, 趙年合 申請人:王凱一