專利名稱：立式列管高效節能加熱器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及到既有熱發生裝置，又有將產生的熱傳給流體的裝置的設備。例如，油田油氣集輸熱力系統中的水套加熱爐、民用采暖和洗浴等加熱及傳熱設備。具體而言是一種立式列管高效節能加熱器。
據九十年代中期初步統計，我國油氣田各類加熱爐已有1.6萬多臺，總容量達5650MW，相當于我國火力發電裝機總容量的9.1％，其平均熱效率僅為60％。若對其進行一些技術改造或設備更新，把平均熱效率提高到75％，每年可節省相當于79萬噸原油的燃料。其中的火筒式間接加熱爐，簡稱“水套爐”，是國內油氣田普遍應用的加熱及熱交換設備。它以天然氣或原油為燃料將水加熱，再以水為傳熱介質將熱量傳遞給流動狀態的原油、天然氣或油水混合液，使其達到集輸工藝要求的溫度。此類加熱爐一般為臥式結構，由承壓殼體、火筒、煙管、水平油盤管等組成。其主要缺點不但是熱效率較低，而且鋼材耗用量較大，對保溫材料要求高，制造成本較高，帶壓運行，需經常加水，一旦熄火易結凍，搬遷和安裝也不太方便。經檢索，已有十多篇相關專利文獻。其中的“火筒式熱管加熱爐”(專利號89209568.7)與上述“火筒式間接加熱爐”基本相同。“火管導熱輻射干式加熱爐”(專利號95231442.8)，結構與上述“水套爐”相似，但省去了爐體外的水包等配套部件，不用水作傳熱介質，而由火管對導熱輻射器進行加熱，導熱輻射器再對其上方的油盤管輻射加熱，克服了上述“水套爐”部分缺點，但其熱效率仍然較低。“立式熱管原油加熱爐”(專利號94235552.0)和“擋板式導熱油爐”(專利號94228838.6)，都以油性介質代替水作為傳熱介質，結構比較復雜，導熱油使用年限不長價格也不低，其熱效率也不夠高。“復合式熱管原油加熱器”(專利號95231924.1)，采用復合化學工質作為熱交換介質，其熱效率有所提高，但結構也較復雜。
鑒于已有技術的上述缺點和不足之處，本實用新型的目的就在于提供一種結構形式與眾不同，并且采用ZGM復合化學介質的立式列管高效節能加熱器，不但能進一步提高熱效率，節省大量寶貴的油氣能源，而且能減少鋼材用量，進一步降低制造成本，提高安全工作性能，延長使用壽命。
上述目的是由下述技術方案實現的本加熱器包括常壓殼體、燃燒系統、傳熱系統和煙氣通道四大部分。其中的常壓殼體是立式圓筒體，上頂部焊接橢圓封頭，筒體和上封頭外表面都有保溫層。筒體中部前側面有檢查孔，后側面有溫度計插孔，下部后側面靠近燃燒室的上方有受熱流體進出管口和單井油、氣計量檢測進出管口。燃燒系統置于筒體底部，由底板、頂立柱、燃燒室、耐火材料和燃燒道組成。頂立柱置于燃燒室內，燃燒室內壁有耐火材料襯里。燃燒道置于燃燒室的前側面，燃燒室與燃燒道交接處上方有觀火孔管，燃燒室底部側面有清灰口。傳熱系統置于筒體的內腔，由傳熱復合化學介質管、受熱流體立式列管、列管上部連通彎頭和列管下部連通短管組成。傳熱介質管插入受熱流體列管的內腔，并且二者保持同軸心。介質管下部比受熱列管長，其長出的部分伸入燃燒室內。每相鄰兩根立式列管的上端焊接一個連通彎頭，下端則焊接一根連通短管，由上部的連通彎頭和下部的連通短管把各立式列管依次串聯起來，成為一路連通管，受熱流體即從立式列管與介質管二者之間的環形空腔流過。煙氣通道由下隔煙板、上隔煙板、煙囪短節和煙囪組成。下隔煙板置于筒體下部并作為燃燒室的上蓋，上隔煙板置于筒體上部并作為立式列管的扶正固定板，煙囪短節焊接在橢圓封頭中心孔上。
上述立式列管高效節能加熱器中的傳熱介質管與受熱流體立式列管二者之間，上端在列管內壁焊接一個固定扶正伸縮套，列管下端口與介質管之間焊接環形平封頭。這樣既可保持二者同軸心，又能保證有足夠的過流面積。
上述立式列管高效節能加熱器中的傳熱介質管采用薄壁金屬圓管，其上、下兩端封堵，內部抽成真空并充入ZGM復合化學介質。
上述立式列管高效節能加熱器中的上、下隔煙板上都有若干個煙氣孔，下隔煙板上的煙氣孔置于其后部及兩側，上隔煙板上的煙氣孔置于其前部及兩側。
按照上述技術方案制造成的立式列管高效節能加熱器，與在用的水套爐對比，具有下述主要優點1.ZGM復合化學介質與水對比，前者具有沸點低(55℃)，水為100℃，等量介質由相同的常溫加熱到100℃，前者所需熱量只是水的55％，節省45％；或者說，如果等量介質吸收相同的熱量，使水溫升至100℃，而ZGM復合化學介質的溫度可達到近160℃。在100℃時，前者的汽化潛熱為786卡/千克，水為539卡/千克，前者是后者的1.46倍。所以節能可達45％以上。還因結構設計有所創新，本加熱器的熱效率可達90％左右。
2.以45kW的同等功率為例，水套爐外形尺寸為Φ800×3000，需用鋼材945kg，本加熱器外形尺寸為Φ700×2000，需用鋼材570kg，可節省鋼材40％左右。
3.本加熱器殼體為常壓殼體，無需壓力表、水位計和安全閥及殼體以外的水包、管路等許多配件，對保溫材料也無較高的要求，ZGM復合化學介質用量很少，價格不高，使用壽命10年以上。進一步降低了制造成本。
4.水套爐需經常加水，冬季熄火易結凍，事故較多；本加熱器傳熱介質管中的ZGM復合化學介質是在真空封閑狀態反復汽化、液化，高溫不分解，無損耗，無環境污染，熄火也不結凍、安全可靠。
5.本加熱器可整體搬遷吊裝就位，有利于快速安裝施工，變動工況適應性強，操作和管理簡便，使用壽命長(5年以上)，維護費用低。
6.本加熱器結構根據各種需要稍加改變，還可用于采暖、洗浴等場合，也可與太陽能、余熱利用等技術相結合，形成高效節能配套新產品。
附


圖1是本實用新型立式列管高效節能加熱器整體結構剖視圖。
附圖2是
圖1的A-A斷面俯視示意圖。
附圖3是其內部的傳熱列管組裝展開示意圖。
結合附圖對本實用新型的實施例闡述如下附圖中，1是底板，2是燃燒器連接法蘭，3是燃燒道，4是觀火孔管，5是下隔煙板，6是受熱流體立式列管，7是檢查孔，8是傳熱復合化學介質管，9是常壓圓筒體，10是保溫層，11是上隔煙板，12是橢圓封頭，13是煙囪短節，14是煙囪，15是列管上部連通彎頭，16是溫度計，17是受熱流體進出管口，18是單井油、氣計量檢測進出管口，19是列管下部連通短管，20是清灰口，21是頂立柱，22是耐火材料襯里，23是燃燒室。B是高溫煙氣室，C是低溫煙氣室，D是下隔煙板上的煙氣孔。
如附
圖1、2所示，本加熱器包括常壓殼體、燃燒系統、傳熱系統和煙氣通道四大部分。其常壓殼體是立式圓筒體9，上頂部焊接橢圓封頭12，其外表面有保溫層10。筒體9中部前側面有檢查孔7，后側面有溫度計16，下部后側面有受熱流體如原油進出管口17和單井油、氣計量檢測進出口管18。燃燒系統置于筒體9的底部，由底板1、頂立柱21、燃燒室23、耐火材料22襯里和燃燒道3組成。頂立柱21置于燃燒室23內，燃燒室23內壁有耐火材料22襯里。燃燒道3置于燃燒室23的前側面，其外端口有連接法蘭2與燃燒器(圖中未畫)連接。燃燒室23與燃燒道3交接處上方有觀火孔管4，燃燒室23底部側面有清灰口20。傳熱系統置于筒體9的內腔，由傳熱復合化學介質管8、受熱流體立式列管6、列管上部連通彎頭15和列管下部連通短管19組成。傳熱介質管8插入受熱流體列管6的內腔，并且二者保持同軸心，介質管8下部比列管6長，其長出的部分伸入燃燒室23內。由圖3可見，每相鄰兩根列管6的上端焊接一個彎頭15，而下端則焊接一根短管19。本實施例由上部的6個連通彎頭15和下部的5根短管19把12根立式列管6依次串聯起來，成為一路連通管，受熱流體即從其一個管口17進入，由另一個管口17流出。由
圖1可見，煙氣通道由下隔煙板5、上隔煙板11、煙囪短節13和煙囪14組成。下隔煙板5置于圓筒體9下部并作為燃燒室23的上蓋。上隔煙板11置于圓筒體9上部并作為立式列管6的扶正固定板。煙囪短節13焊接在橢圓封頭12中心孔上。圓筒體9內的下隔煙板5與上隔煙板11之間為高溫煙氣室B。上隔煙板11以上為低溫煙氣室C。由圖2可見，下隔煙板5的后部及兩側有若干個煙氣孔D。
圖1中的上隔煙板11的煙氣孔則分布在前部及兩側(圖中未畫)。圖2中的兩根進出管口18，用來對單口油井的油、氣進行計量和檢測，其兩根立式列管和介質管的結構形式與其它的相同，兩根立式列管由上部彎頭連通。
本加熱器的工作原理是利用低壓天然氣做燃料，經過燃燒器(圖中未畫)與空氣混合，在燃燒室23充分燃燒。產生的火焰和高溫煙氣對介質管8下部伸入燃燒室23內的部分加熱，使介質管8內的ZGM復合化學介質快速沸騰生成高溫蒸汽。高溫蒸汽在真空介質管內連續不斷的上升過程中，由內向外將熱量傳遞給立式列管6環腔中的受熱流體(原油、天然氣或井產混合液)。失去熱量后的介質又不斷冷凝成液體，沿介質管內壁下落到底部，再次被加熱變為高溫蒸汽上升。間接加熱過程如此往復進行。與此同時，燃燒室23內產生的800℃左右的高溫煙氣穿過下隔煙板5的煙氣孔D，進入高溫煙氣室B，對立式列管6的外壁直接加熱，由外向內將熱量傳遞給立式列管6環腔中的受熱流體。失去大部分熱量的煙氣繼續上升，再穿過上隔煙板11的煙氣孔進入低溫煙氣室C，再次對上部連通彎頭15的外壁進行加熱，其余熱再次被吸收，最后由煙囪14排放出去。由此可見，立式列管6環腔中的受熱流體同時受到內、外兩面間接、直接加熱，所以升溫極快，幾分鐘即可達到要求的溫度，燃燒系統和傳熱系統很快即可達到熱平衡狀態；本加熱器煙囪排放的煙氣中，余熱已被最大限度吸收利用。這就是其熱效率可達到90％左右的根原因，也正是本實用新型的獨到之處。
本加熱器根據用戶要求，可選用某種燃燒器及其相配套的自動監控裝置，實現無人值守全自動化安全運行。
權利要求1.一種立式列管高效節能加熱器，包括常壓殼體、燃燒系統、傳熱系統和煙氣通道四大部分，其特征是常壓殼體為立式圓筒體，上頂焊接橢圓封頭，筒體和上封頭外表面都有保溫層，筒體中部前側面有檢查孔，后側面有溫度計插孔，下部后面靠近燃燒室的上方有受熱流體進出管口和單井油、氣計量檢測進出管口，燃燒系統置于筒體底部，由底板、頂立柱、燃燒室、耐火材料襯里和燃燒道組成，頂立柱置于燃燒室內腔，燃燒室內壁有耐火材料襯里，燃燒道置于燃燒室的前側面，燃燒室與燃燒道交接處上方有觀火孔管，燃燒室底部側面有清灰口，傳熱系統置于筒體內腔，由傳熱復合化學介質管、受熱流體立式列管、列管上部連通彎頭和列管下部連通短管組成，傳熱介質管插入受熱流體列管的內腔，并且二者保持同軸心，介質管下部比受熱流體立式列管長，其長出的部分伸入燃燒室內，每相鄰兩根立式列管的上端焊接一個連通彎頭，下端則焊接一根連通短管，由上部的連通彎頭和下部的連通短管把各立式列管依次串聯起來，成為一路連通管，煙氣通道由下隔煙板、上隔煙板、煙囪短節和煙囪組成，下隔煙板置于筒體下部并作為燃燒室的上蓋，上隔煙板置于筒體上部并作為立式列管的扶正固定板，煙囪短節焊接在橢圓封頭中心孔上。
2.根據權利要求1所述的立式管高效節能加熱器，其特征是傳熱介質管與受熱流體立式列管二者之間上端焊接一塊固定扶正伸縮套，立式列管下端口與介質管之間焊接環形平封堵頭。
3.根據權利要求1所述的立式列管高效節能加熱器，其特征是傳熱介質管采用薄壁金屬圓管，其上、下兩端封堵，內部抽成真空并充入ZGM復合化學介質。
4.根據權利要求1所述的立式列管高效節能加熱器，其特征是上、下隔煙板上都有若干個煙氣孔，下隔煙板上的煙氣孔置于其后部及兩側，上隔煙板上的煙氣孔置于其前部及兩側。
專利摘要本實用新型是一種立式列管高效節能加熱器,屬于加熱和熱交換設備。由常壓立式圓筒殼體、燃燒系統、傳熱系統和煙氣通道組成。燃燒系統在筒體下部,傳熱系統在筒體內腔,煙氣通道在筒體內腔及頂部。傳熱系統由受熱流體立式列管、傳熱介質管、列管上部連通彎頭和列管下部連通短管組成。介質管插入列管中,介質管內充入ZGM復合化學介質。主要優點是高效節能,造價較低,安全可靠,安裝快速方便,適用于油、氣集輸及其它供熱場合。
文檔編號F24H1/22GK2473529SQ0123676
公開日2002年1月23日 申請日期2001年4月26日 優先權日2001年4月26日
發明者龔國琳, 劉忠林, 趙斌, 鞏玉娥 申請人:劉忠林, 龔國琳