一種火筒式加熱爐的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種火筒式加熱爐，包括殼體、燃燒裝置和排煙裝置。其中殼體包括外殼體和內殼體，被加熱介質經(jīng)外殼體和內殼體之間的空間連續(xù)流動，內殼體內填充含有納米金屬顆粒的熱媒，燃燒裝置包括燃燒器和火筒，排煙裝置包括煙囪和煙筒。在內殼體內的熱媒中添加納米金屬顆粒使得熱媒的導熱系數(shù)增加，而且當熱媒吸收火筒的溫度升高時，在納米金屬顆粒的影響作用下熱媒分子的擾動作用更加劇烈，進而提高了加熱爐的加熱效率。
【專利說明】一種火筒式加熱爐

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及油田采油領域原油加熱降粘工藝的技術范疇，尤其涉及一種在熱媒中加入納米金屬顆粒的火筒式加熱爐。

【背景技術】
[0002]原油具有黏度高，難流動的特點，但原油的黏度對溫度十分敏感，只要溫度升高其黏度就會大幅降低。為將油井井場采出的油氣及時地輸送到聯(lián)合站或者將經(jīng)過處理的原油進行長距離運輸，需要對原油進行加熱降粘工藝的處理。原油加熱爐則是對管道內的原油進行加熱降粘、保持原油在集輸過程中流動性的主要設備之一。當前，我國很多油田的原油品質差、凝點高、黏度大，為此很多油田都使用水套式加熱爐的結構模式為原油加熱降粘。在水套式加熱爐中，燃料在火筒中燃燒后，產(chǎn)生高溫煙氣，其熱能以輻射、對流等傳熱形式將熱量傳給水套中的水，使水的溫度升高，并部分汽化，水及其蒸汽再將熱量傳遞給油管中的原油，原油吸收熱量溫度升高，采用這種間接加熱的方法是為了防止原油結焦。然而，水的導熱系數(shù)較低，以純水作為加熱工質的火筒式加熱爐的加熱效率較低，造成油氣資源的浪費。
[0003]因此，本領域的技術人員致力于開發(fā)一種火筒式加熱爐，采用在熱媒中加入高導熱性納米顆粒以提高熱媒的導熱能力，進而改善火筒式加熱爐的加熱效率。


【發(fā)明內容】

[0004]鑒于現(xiàn)有技術的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術問題是提高加熱爐的加熱效率。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明向水套的熱媒中添加納米金屬顆粒來提高水的導熱系數(shù)及增加分子間的擾動作用，提供了一種石油工業(yè)中應用的火筒式加熱爐的新型傳熱模式，提高了加熱爐的加熱效率。本發(fā)明采用的技術方案是:
[0006]—種火筒式加熱爐，包括殼體、燃燒裝置和排煙裝置，其中殼體包括外殼體和內殼體，被加熱介質在外殼體和內殼體之間的空間連續(xù)流動，內殼體內填充含有納米金屬顆粒的熱媒；燃燒裝置包括燃燒器和火筒，火筒位于內殼體的下部，橫向延伸至位于殼體外部的燃燒器，并與燃燒器相連；排煙裝置包括煙囪和煙筒，煙筒位于內殼體的下部與火筒平行，橫向延伸至位于殼體外部的煙囪，并與煙囪相連，煙囪和下方的燃燒器相連。
[0007]進一步地，火筒和煙筒置于內殼體的下部，內殼體內填充含有納米金屬顆粒的熱媒，內外殼體間的環(huán)形空間裝有待加熱的流體。
[0008]進一步地,殼體外表面構成圓柱形,在垂直于殼體的外表面的兩側面設有擋板。
[0009]優(yōu)選地，納米金屬顆粒的材料選自于金、鋁、銅、鐵、鉬、鈀、銥、銠、鋨、釕、鈦、鈷、釩、鎂、銀、鋅、錫等金屬中的一種，或者是幾種金屬組成的合金、或混合物，納米金屬顆粒的粒徑為20-100nm。其有益效果是，通過添加納米金屬顆粒使得熱媒的導熱系數(shù)增加，同時，由于納米金屬顆粒具有很好的懸浮特性，當熱媒吸收火筒的溫度升高時，在納米金屬顆粒的影響作用下熱媒分子的擾動作用更加劇烈，進而提高了加熱爐的加熱效率。
[0010]優(yōu)選地，熱媒選自水或者導熱油。
[0011]進一步地，殼體頂部和底部有被加熱介質的進液口和出液口。
[0012]在本發(fā)明的較佳實施方式中，待加熱的流體從外殼體底部的開口進入，連續(xù)流入內外殼體間的環(huán)形空間，通過內殼體中的熱媒，流體得到傳熱加熱，然后從外殼體頂部的開口流出。
[0013]進一步地，火筒式加熱爐為間接式加熱爐。
[0014]進一步地，火筒式加熱爐外部安裝有壓力表、溫度計或安全閥，作為工藝控制和安全防護的部件。
[0015]進一步地，火筒式加熱爐固定于支架上方。
[0016]由此可見，本發(fā)明具有如下技術效果:
[0017]本發(fā)明將火筒式加熱爐的工程應用與傳熱學的基本原理相結合，其工作原理是將燃料燃燒產(chǎn)生的高溫火焰和煙氣熱量，通過火筒壁的傳熱來加熱內殼體內含有納米金屬顆粒的熱媒，該熱媒由于含有金屬顆粒使得導熱系數(shù)大幅提高，同時隨溫度的升高，熱媒內的布朗運動更加明顯，流體分子擾動更加劇烈。采用這類雙重強化傳熱技術可有效改善石油工業(yè)常規(guī)火筒式加熱爐的傳熱模式，可以很大程度上提升加熱爐的加熱效率。
[0018]以下將結合附圖對本發(fā)明的構思、具體結構及產(chǎn)生的技術效果作進一步說明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明的一個較佳實施例的火筒式納米金屬顆粒加熱爐橫截面示意圖；
[0020]圖2是本發(fā)明的一個較佳實施例的火筒式納米金屬顆粒加熱爐縱截面示意圖。

【具體實施方式】
[0021]如圖所示，本實施例的主體結構包括:外殼體1、內殼體2、煙筒3、火筒4、支架5、擋板6、壓力表7、煙囪8、燃燒器9、進液口 10和出液口 11。
[0022]下面結合附圖對本發(fā)明的技術原理做進一步的說明。
[0023]本發(fā)明所涉及的一種火筒式加熱爐如圖1和圖2所示，包括外殼體1、內殼體2、煙筒3、火筒4、支架5、擋板6、壓力表7、煙囪8和燃燒器9。外殼體I及內殼體2均為承壓容器，火筒4置于內殼體的下部,火筒4與燃燒器9相連,煙筒3與煙囪8相連，內殼體內填充含有納米金屬顆粒的熱媒，該熱媒是一種含有納米金屬顆粒的中間傳熱媒介，選自水或者導熱油，加熱爐殼體垂直于殼體的外表面的兩側有擋板6,底部有支架5成為支撐構件?；鹜?橫向延伸至位于殼體外部的燃燒器9，并與燃燒器9相連，煙筒3位于內殼體2的下部與火筒4平行，橫向延伸至位于殼體外部的煙囪8，并與煙囪8相連，煙囪8和下方的燃燒器9相連。
[0024]在一個本發(fā)明的較佳實施例中，納米金屬顆粒熱媒是在以水為基液的熱媒中添加質量分數(shù)為2-5%的納米金屬顆粒制備所得。
[0025]該火筒式加熱爐的燃料可以用天然氣或者是霧化燃油，燃料在火筒3內燃燒產(chǎn)生高溫火焰和煙氣，高溫煙氣流在火筒3內流動，通過火筒壁面將燃料燃燒產(chǎn)生的熱能傳遞給內殼體的熱媒工質，通過熱媒載體將熱能傳給待加熱的原油，最終煙氣溫度降低并通過煙筒4所連接的煙囪8排出。
[0026]在一個本發(fā)明的較佳實施例中，如附圖2所示的箭頭方向，待加熱的流體從外殼體底部的進液口 10連續(xù)流入內外殼體間的環(huán)形空間，經(jīng)過內殼體2中的熱媒傳熱，流體得到升溫降粘，然后從外殼體頂部的出液口 11流出。
[0027]另外，加熱爐外部裝有壓力表7用于加熱爐工藝與安全監(jiān)控。
[0028]在本發(fā)明的另一個實施例中，加熱爐外部裝有溫度計或安全閥，作為工藝控制和安全防護的部件。
[0029]以上詳細描述了本發(fā)明的較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術人員無需創(chuàng)造性勞動就可以根據(jù)本發(fā)明的構思作出諸多修改和變化。因此，凡本【技術領域】中技術人員依本發(fā)明的構思在現(xiàn)有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在由權利要求書所確定的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種火筒式加熱爐，其特征在于，包括殼體、燃燒裝置和排煙裝置，其中: 所述殼體包括外殼體和內殼體，被加熱介質在所述外殼體和所述內殼體之間的環(huán)形空間連續(xù)流動，所述內殼體內填充含有納米金屬顆粒的熱媒； 所述燃燒裝置包括燃燒器和火筒，所述火筒位于所述內殼體的下部，橫向延伸至位于所述殼體外部的所述燃燒器，并與所述燃燒器相連； 所述排煙裝置包括煙?和煙筒，所述煙筒位于所述內殼體的下部與所述火筒平行，橫向延伸至位于所述殼體外部的所述煙囪，并與所述煙囪相連，所述煙囪和下方的所述燃燒器相連。
2.根據(jù)權利要求1所述的火筒式加熱爐，其特征在于，所述外殼體和所述內殼體均為壓力容器。
3.根據(jù)權利要求1所述的火筒式加熱爐，其特征在于，所述殼體的外表面構成圓柱形，在垂直于所述殼體的外表面的兩側面設有擋板。
4.根據(jù)權利要求1所述的火筒式加熱爐，其特征在于，所述納米金屬顆粒的材料選自于金、招、銅、鐵、鉬、鈕、銥、錯、鋨、釕、鈦、鈷、銀、鎂、銀、鋅、錫等金屬中的一種，或者是幾種金屬組成的合金、或混合物。
5.根據(jù)權利要求1所述的火筒式加熱爐，其特征在于，所述納米金屬顆粒的粒徑為20-100nm，含量為 2-5%。
6.根據(jù)權利要求1所述的火筒式加熱爐，其特征在于，所述熱媒選自水或者導熱油。
7.根據(jù)權利要求1所述的火筒式加熱爐，其特征在于，所述殼體的頂部和底部設置有所述被加熱介質的進液口和出液口。
8.根據(jù)權利要求1所述的火筒式加熱爐,其特征在于,所述火筒式加熱爐為間接式加熱爐。
9.根據(jù)權利要求1所述的火筒式加熱爐，其特征在于，所述火筒式加熱爐的外部安裝有壓力表、溫度計或安全閥。
10.根據(jù)權利要求1所述的火筒式加熱爐，其特征在于，所述火筒式加熱爐固定于支架上方。
【文檔編號】F24H7/02GK104374085SQ201410554430
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年10月17日 優(yōu)先權日:2014年10月17日
【發(fā)明者】段欣悅, 徐明海, 鞏亮, 徐會金, 李勇銅 申請人:中國石油大學(華東)