本發(fā)明涉及熱媒加熱爐技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種熱媒加熱爐。

背景技術(shù)：

石油生產(chǎn)行業(yè)是產(chǎn)能大戶，同時(shí)也是用能大戶。我國(guó)原油具有高粘、低凝和偏重的特點(diǎn)，并且多數(shù)油田的開采已進(jìn)入后期，原油以重油居多，因此，在油田集輸與長(zhǎng)距離管輸過(guò)程中多采用加熱的方式輸送。在油田集輸與管輸首站以天然氣為燃料，管輸途中以原油為燃料，長(zhǎng)距離管輸過(guò)程中的能耗占到輸油量的0.5％左右，導(dǎo)致管輸過(guò)程中，在消耗天然氣與石油資源的同時(shí)，也造成了環(huán)境污染。

國(guó)內(nèi)原油油田集輸與長(zhǎng)距離管輸過(guò)程中，對(duì)原油的加熱主要通過(guò)加熱爐實(shí)現(xiàn)，使用最多的加熱爐有水套加熱爐、熱煤加熱爐和火筒式加熱爐。其中，水套加熱爐效率低，排煙溫度高，由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，導(dǎo)致不完全燃燒又造成對(duì)能源浪費(fèi)與環(huán)境污染。

另外，熱煤加熱爐由于原油不直接通過(guò)加熱爐爐管，不會(huì)因偏流等原因引起結(jié)焦，熱媒對(duì)金屬無(wú)腐蝕、爐子壽命長(zhǎng)、加熱效率高的特點(diǎn)，自上世紀(jì)80年代引進(jìn)到我國(guó)以后，在原油油田集輸與長(zhǎng)距離管輸過(guò)程中得到了廣泛應(yīng)用。如西部原油輸送管道從烏魯木齊至蘭州，干線全長(zhǎng)1545km，全線除烏魯木齊首站加熱爐以天然氣為燃料外，其余加熱爐均用原油為燃料，全線各站共設(shè)置加熱爐35臺(tái)，其中熱媒加熱爐33臺(tái)。

在熱媒加熱爐中，使用最多的為圓形盤管式，熱媒通過(guò)爐體中的盤管時(shí)被加熱，高溫?zé)崦酵ㄟ^(guò)換熱利用后再回到熱媒加熱爐中加熱，整個(gè)系統(tǒng)中熱媒形成一個(gè)閉式循環(huán)。但是，當(dāng)加熱爐遇到突然停電時(shí)，盤管中的導(dǎo)熱油停止流動(dòng)，無(wú)法及時(shí)排除，而燃燒爐膛內(nèi)的燃料繼續(xù) 向受熱面加熱，導(dǎo)致熱媒(一般為有機(jī)熱載體)聚合結(jié)焦，以致盤管變形，更嚴(yán)重甚至可能發(fā)生火災(zāi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供了一種熱媒加熱爐，可有效提高燃料利用率，增加熱媒加熱爐的安全性，并減少原油輸送過(guò)程中的碳排放。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種熱媒加熱爐，包括高溫段，和分別與所述高溫段連接的預(yù)熱段、中溫段和膨脹罐；

所述高溫段包括高溫段殼體和熱媒管道，所述熱媒管道盤設(shè)于所述高溫段殼體的內(nèi)壁上，且所述熱媒管道與所述高溫段殼體同軸，所述高溫段殼體與所述熱媒管道內(nèi)部形成明火加熱區(qū)；所述熱媒管道一端為高溫?zé)崦匠隹冢硪欢藶楦邷責(zé)崦饺肟?，所述高溫?zé)崦匠隹诤退龈邷責(zé)崦饺肟诜謩e伸出所述高溫段殼體；所述高溫段殼體上設(shè)有燃料進(jìn)口和緊急放空口，所述燃料進(jìn)口設(shè)置于所述高溫段殼體的側(cè)壁上，所述燃料進(jìn)口連通所述明火加熱區(qū)，所述緊急放空口設(shè)置于所述高溫段殼體的底部，所述緊急放空口連通所述熱媒管道；

所述中溫段上設(shè)有高溫?zé)煔馊肟?、高溫?zé)煔獬隹?、低溫?zé)崦饺肟谝约暗蜏責(zé)崦匠隹?，所述高溫?zé)煔馊肟谶B通明火加熱區(qū)，使明火加熱區(qū)內(nèi)的高溫?zé)煔膺M(jìn)入中溫段，所述低溫?zé)崦匠隹谶B通所述高溫?zé)崦饺肟?，所述中溫段?nèi)利用所述高溫?zé)煔鈱?duì)低溫?zé)崦竭M(jìn)行預(yù)熱后，將所述預(yù)熱的低溫?zé)崦剿腿胨鰺崦焦艿溃?/p>

所述預(yù)熱段設(shè)置于所述中溫段頂部，所述預(yù)熱段上設(shè)有空氣入口、空氣出口和煙氣排放口，所述預(yù)熱段底部連通所述高溫?zé)煔獬隹?，將所述中溫段?nèi)的高溫?zé)煔庖胨鲱A(yù)熱段，所述預(yù)熱段利用所述高溫?zé)煔鈱?duì)所述空氣進(jìn)行預(yù)熱后，所述預(yù)熱的空氣通過(guò)所述空氣出口與燃 料混合后、從所述燃料進(jìn)口進(jìn)入所述明火加熱區(qū)，所述煙氣排放口用于排放高溫?zé)煔猓?/p>

所述膨脹罐設(shè)置于所述高溫段頂部，所述膨脹罐通過(guò)膨脹口與所述熱媒管道連通。

進(jìn)一步的，前述熱媒管道內(nèi)還間隔的設(shè)置有若干擾流元件。

進(jìn)一步的，前述中溫段內(nèi)設(shè)有兩塊擋板，所述擋板將中溫段內(nèi)部依次分隔為低溫?zé)崦絽^(qū)、預(yù)熱熱媒區(qū)和預(yù)熱區(qū)，所述低溫?zé)崦絽^(qū)與所述低溫?zé)崦饺肟谶B通，所述預(yù)熱熱媒區(qū)與所述高溫?zé)崦饺肟谶B通，所述預(yù)熱區(qū)內(nèi)設(shè)置翅片管換熱器，所述翅片管換熱器一端連通所述低溫?zé)崦絽^(qū)，另一端連通所述預(yù)熱熱媒區(qū)；所述翅片管換熱器內(nèi)設(shè)有擾流元件。

進(jìn)一步的，前述預(yù)熱段內(nèi)設(shè)有兩塊擋板，所述擋板將預(yù)熱段內(nèi)部依次分隔為低溫空氣區(qū)、換熱區(qū)和預(yù)熱空氣區(qū)，所述低溫空氣區(qū)與所述空氣入口連通，所述預(yù)熱空氣區(qū)與所述空氣出口連通，所述換熱區(qū)內(nèi)設(shè)置翅片管換熱器，所述翅片管換熱器一端連通所述低溫空氣區(qū)，另一端連通所述預(yù)熱空氣區(qū)；所述翅片管換熱器內(nèi)設(shè)有擾流元件。

優(yōu)選的，前述熱媒管道的橫截面為圓拱形。

優(yōu)選的，前述緊急放空口的數(shù)量為至少2個(gè)，且所述緊急放空口沿所述高溫段的軸向均勻分布。

優(yōu)選的，前述擾流元件為扭曲帶、彈簧或者異性扭曲帶。

優(yōu)選的，前述煙氣排放口上設(shè)有煙囪。

優(yōu)選的，前述膨脹口的數(shù)量為至少2個(gè)，且所述膨脹口沿所述高溫段軸向均勻分布。

進(jìn)一步的，前述高溫?zé)崦匠隹谶€連通有用熱單元。

(三)有益效果

本發(fā)明的上述技術(shù)方案具有以下有益效果：

本發(fā)明提供了一種熱媒加熱爐，包括高溫段、中溫段和預(yù)熱段，高溫段用于對(duì)熱媒進(jìn)行加熱，中溫段利用高溫段內(nèi)產(chǎn)生的高溫?zé)煔鈱?duì) 熱媒進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱段利用高溫?zé)煔獾挠酂釋?duì)燃燒用的空氣進(jìn)行預(yù)熱，實(shí)現(xiàn)了對(duì)熱能的梯級(jí)利用，能有效提高爐效率及燃料利用率，同時(shí)保證煙氣排放溫度。

本發(fā)明設(shè)置了緊急放空閥，用于突發(fā)停電時(shí)對(duì)高溫?zé)崦骄o急放空，避免事故發(fā)生，提高熱媒加熱爐的安全性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明熱媒加熱爐的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中熱媒管道的截面示意圖。

其中，1：低溫?zé)崦饺肟冢?：高溫?zé)崦饺肟冢?：高溫?zé)崦匠隹冢?：燃料進(jìn)口；5：高溫?zé)煔馊肟冢?：高溫?zé)煔獬隹冢?：煙氣排放口；8：熱媒管道；9：緊急放空口；10：膨脹罐；11：煙囪；12：擾流元件；13：膨脹口；14：空氣入口；15：空氣出口；16：高溫段；17：中溫段；18：預(yù)熱段。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不能用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。

在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有說(shuō)明，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上；術(shù)語(yǔ)“上”、“下”、“左”、“右”、“內(nèi)”、“外”、“前端”、“后端”、“頭部”、“尾部”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”、“第三”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。

在本發(fā)明的描述中，還需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也 可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可視具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

如圖1所示，本實(shí)施例提供的一種熱媒加熱爐，包括高溫段16，和分別與高溫段16連接的預(yù)熱段18、中溫段17和膨脹罐10；

如圖2所示，高溫段16包括高溫段16殼體和熱媒管道8，熱媒管道8盤設(shè)于高溫段16殼體的內(nèi)壁上，且所述熱媒管道與所述高溫段殼體同軸，熱媒管道8與高溫段16殼體為一體結(jié)構(gòu)，高溫段16殼體與熱媒管道8內(nèi)部形成明火加熱區(qū)，其傳熱溫差最高；熱媒管道8的橫截面為圓拱形。熱媒管道8與高溫段16殼體一體化設(shè)計(jì)，且熱媒管道8的截面積為圓拱形，與同樣直徑的圓盤管道相比，本發(fā)明采用的圓拱形熱媒管道8的流通面積增加10％以上，同時(shí)受熱面積沒有減少。

熱媒管道8內(nèi)還間隔的設(shè)置有若干擾流元件12。本實(shí)施例在熱媒管道8中加入了非連續(xù)形式的擾流元件12，可有效提高管道內(nèi)熱媒徑向擾動(dòng)，減小管道內(nèi)徑向的熱媒溫度梯度，起到強(qiáng)化傳熱與防止結(jié)焦的效果，增加熱媒加熱爐的燃料利用率。其中，每?jī)蓚€(gè)擾流元件12之間的距離保證熱媒處于擾動(dòng)狀態(tài)，使層流層變薄。

熱媒管道8一端為高溫?zé)崦匠隹?，另一端為高溫?zé)崦饺肟?，高溫?zé)崦匠隹?和高溫?zé)崦饺肟?分別伸出高溫段16殼體；高溫?zé)崦匠隹?還連通有用熱單元。高溫段16殼體上設(shè)有燃料進(jìn)口4和緊急放空口9，燃料進(jìn)口4設(shè)置于高溫段16殼體的側(cè)壁上，燃料進(jìn)口4連通明火加熱區(qū)，緊急放空口9設(shè)置于高溫段16殼體的底部，緊急放空口9連通熱媒管道8；緊急放空口9的數(shù)量為至少2個(gè)，且緊急放空口9沿高溫段16的軸向均勻分布。緊急放空口9用于突發(fā)停電時(shí)，放空加熱爐熱媒管道8內(nèi)的高溫?zé)崦?，防止其聚合結(jié)焦，避免事故發(fā)生。與現(xiàn)有技術(shù)相比，緊急情況下，本實(shí)施例中的高溫?zé)崦娇梢灾苯訌母邷囟?6殼體上放出，且可以設(shè)置多個(gè)緊急排放口。

中溫段17是高溫?zé)煔馀c低溫導(dǎo)熱油的換熱段。中溫段17上設(shè)有 高溫?zé)煔馊肟?、高溫?zé)煔獬隹?、低溫?zé)崦饺肟?以及低溫?zé)崦匠隹?，高溫?zé)煔馊肟?連通明火加熱區(qū)，使明火加熱區(qū)內(nèi)的高溫?zé)煔膺M(jìn)入中溫段17，低溫?zé)崦匠隹谶B通高溫?zé)崦饺肟?，中溫段17內(nèi)利用高溫?zé)煔鈱?duì)低溫?zé)崦竭M(jìn)行預(yù)熱后，將預(yù)熱的低溫?zé)崦剿腿霟崦焦艿?；

中溫段17內(nèi)設(shè)有兩塊擋板，擋板將中溫段17內(nèi)部依次分隔為低溫?zé)崦絽^(qū)、預(yù)熱熱媒區(qū)和預(yù)熱區(qū)，低溫?zé)崦絽^(qū)與低溫?zé)崦饺肟?連通，預(yù)熱熱媒區(qū)與高溫?zé)崦饺肟?連通，預(yù)熱區(qū)內(nèi)設(shè)置翅片管換熱器，翅片管換熱器一端連通低溫?zé)崦絽^(qū)，另一端連通預(yù)熱熱媒區(qū)；翅片管換熱器內(nèi)設(shè)有擾流元件12。

預(yù)熱段18設(shè)置于所述中溫段17頂部，預(yù)熱段18上設(shè)有空氣入口14，空氣出口15和煙氣排放口7，預(yù)熱段18底部連通高溫?zé)煔獬隹?，將中溫段17內(nèi)的高溫?zé)煔庖腩A(yù)熱段18，預(yù)熱段18利用高溫?zé)煔鈱?duì)空氣進(jìn)行預(yù)熱后，預(yù)熱的空氣通過(guò)空氣出口15與燃料混合后、從燃料進(jìn)口4進(jìn)入明火加熱區(qū)，煙氣排放口7用于排放高溫?zé)煔?；煙氣排放?設(shè)置于預(yù)熱段18的頂部，煙氣排放口7上設(shè)有煙囪11。預(yù)熱段18用于回收煙氣余熱，將其與空氣進(jìn)行換熱，有效降低排煙溫度，同時(shí)提高燃燒空氣溫度，提高爐效。

預(yù)熱段18內(nèi)設(shè)有兩塊擋板，擋板將預(yù)熱段18內(nèi)部依次分隔為低溫空氣區(qū)、換熱區(qū)和預(yù)熱空氣區(qū)，低溫空氣區(qū)與空氣入口14連通，預(yù)熱空氣區(qū)與空氣出口15連通，換熱區(qū)內(nèi)設(shè)置翅片管換熱器，翅片管換熱器一端連通所述低溫空氣區(qū)，另一端連通所述預(yù)熱空氣區(qū)；翅片管換熱器內(nèi)設(shè)有擾流元件12。

其中，前述的擾流元件12可以為扭曲帶、彈簧或者異性扭曲帶。

膨脹罐10設(shè)置于高溫段16頂部，膨脹罐10通過(guò)膨脹口13與熱媒管道8連通。膨脹口13的數(shù)量為至少2個(gè)，且所述膨脹口13沿所述高溫段16軸向均勻分布，還可以起到穩(wěn)固支撐膨脹罐10的作用。當(dāng)熱媒膨脹時(shí)，膨脹罐10接受部分高溫?zé)崦?，?dāng)熱媒降溫時(shí)重新回到管道中。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)施例中的膨脹罐10設(shè)置于高溫段16 頂部，與高溫段16距離較近，可以快速地接受膨脹的熱媒，且不會(huì)使熱媒損失較多的熱量。

本實(shí)施例中的熱媒首先通過(guò)中溫段17的換熱器與高溫?zé)煔鈸Q熱，然后通過(guò)高溫段16的熱媒管道8被加熱到所需溫度，最后進(jìn)入用熱單元；燃料在高溫段16內(nèi)燃燒產(chǎn)生明火加熱熱媒，產(chǎn)生的高溫?zé)煔庠谥袦囟?7內(nèi)加熱換熱器中的熱媒，高溫?zé)煔庾詈筮M(jìn)入預(yù)熱段18后排放，實(shí)現(xiàn)了熱能的梯級(jí)利用，提高了加熱爐效率，同時(shí)保證了煙氣排放溫度。

因此，在工作中，本實(shí)施例提供的熱媒加熱爐的具體工作流程為：

1.低溫?zé)崦接傻蜏責(zé)崦饺肟?進(jìn)入中溫段17的換熱器管程內(nèi)，與高溫?zé)煔鈸Q熱后，由高溫?zé)崦饺肟?進(jìn)入加熱爐高溫段16，當(dāng)熱媒加熱到所需溫度后由熱媒出口離開加熱系統(tǒng)去用熱單元。

2.燃料由燃料進(jìn)口4進(jìn)入加熱爐高溫段16并在明火燃燒區(qū)內(nèi)燃燒，加熱熱媒管道8內(nèi)的熱媒。燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔庥芍袦囟?7的高溫?zé)煔馊肟?進(jìn)入中溫段17換熱器的殼程，高溫?zé)煔饨?jīng)過(guò)與熱媒換熱后，由高溫?zé)煔獬隹?進(jìn)入預(yù)熱段18與燃燒空氣進(jìn)行換熱，高溫?zé)煔馀c空氣換熱后，由煙氣排放口7進(jìn)入煙囪11排放。空氣從空氣入口14進(jìn)入預(yù)熱段18與高溫?zé)煔鈸Q熱后，從空氣出口15離開并與燃料氣混合后，從燃料進(jìn)口4進(jìn)入加熱爐助燃。

3.當(dāng)熱媒被加熱時(shí)，產(chǎn)生體積膨脹，部分高溫?zé)崦接膳蛎浛?3進(jìn)入到膨脹罐10中。當(dāng)溫度降低時(shí)，熱媒重新回到熱媒加熱通道中。

4.當(dāng)發(fā)生突發(fā)性停電時(shí)，熱媒循環(huán)停止。啟動(dòng)緊急放空口9，高溫?zé)崦皆谥亓ψ饔孟录纯膳懦鰺崦焦艿?，從而避免結(jié)焦。

綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例公開了一種熱媒加熱爐，其中高溫段16內(nèi)的熱媒管道8與高溫段16殼體為一個(gè)整體，且膨脹罐10和高溫段16也可以設(shè)置為一個(gè)整體，使整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，高溫段16、中溫段17和預(yù)熱段18對(duì)高溫?zé)煔獾睦茫瑢?shí)現(xiàn)了熱能的梯級(jí)高效利用，同時(shí) 通過(guò)預(yù)熱段18使排煙溫度低于150℃，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的效果。在加熱爐高溫段16部分，設(shè)有多個(gè)高溫?zé)崦骄o急放空口9，在突發(fā)停電的情況下，通過(guò)開啟放空閥即可避免可能發(fā)生的事故。

本發(fā)明的實(shí)施例是為了示例和描述起見而給出的，而并不是無(wú)遺漏的或者將本發(fā)明限于所公開的形式。很多修改和變化對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言是顯而易見的。選擇和描述實(shí)施例是為了更好說(shuō)明本發(fā)明的原理和實(shí)際應(yīng)用，并且使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠理解本發(fā)明從而設(shè)計(jì)適于特定用途的帶有各種修改的各種實(shí)施例。