烟气冷凝加热炉制造技术

本实用新型专利技术提供一种烟气冷凝加热炉，其锅壳竖立设置，在其内部的炉胆直径大、高度低；炉胆、烟管设在锅壳下部，炉胆和烟管浸没于传热介质水中；工质换热器设置于蒸汽空间和传热介质中；锅壳出口设在顶部；一级换热器的顶部与锅壳等高，其管程进口设在顶部，并且通过烟道与烟气接管连接；一级换热器管程外侧下部设被加热介质进口，管程上部炉侧设被加热介质出口，该被加热介质出口与工质换热器被加热介质进口相连；二级换热器的助燃空气出中设在其壳程炉上部炉侧，助燃空气出口与燃烧器连接，该加热炉减小了占地面积，炉体竖立布置后优化了结构和管程，各输送介质以最短路径输送回炉体再利用，将烟气中的热量充分利用，显著提高了加热炉的热效率。

【技术实现步骤摘要】
烟气冷凝加热炉
本技术涉及石油工业中对原油、水、天然气等各类介质加热的加热炉，具体是一种节约土地资源、降低燃料消耗、减少碳排放和有害气体排放的立式烟气冷凝加热炉。
技术介绍
目前油田在用的加热炉大多为卧式结构，占地面积相对加大，不利于节约土地资源。按照国家和企业节约土地资源，减少征地费用的要求，油田用户希望尽量减少地面建设造成的土地占用，降低征地和建设成本。如果将加热炉采用立式结构，就会大幅度减少土地占用，这是加热炉的发展方向。现在大部分油田加热炉采用天然气为燃料，加热炉的热效率主要取决于排烟热损失，热效率与排烟温度、热损失呈反比；原有加热炉的排烟温度一般在150℃以上，还蕴含着大量的相变潜热，采用一级热换器、二级热换器引入外部介质快速吸收排烟热量是一种有效的解决方法，确实有效的降低了排烟温度，而由于现有加热炉的形态，一级热换器、二级热换的加入后，各介质及烟气输送管程长，在输送中损失掉一部分热量，因此加热炉的运行热效率在降低热损失上仍有提升空间。为了进一步提高加热炉的热效率，采用烟气冷凝技术可以充分利用加热炉排烟中大量水蒸汽蕴含的汽化潜热，显著提高热效率。
技术实现思路
本技术要解决现有加热炉占地面积大的问题，还要为降低热损失，提高运行热效率再做努力。本技术为完成上述专利技术目的，采用的技术方案是：一种烟气冷凝加热炉，包括加热炉本体、管程串联连通的一级换热器和二级换热器、燃烧器、烟囱、风机、烟道、风道、撬座，其中加热炉本体安装在炉体支座上；风机设在二级换热器外侧，并且与二级换热器下部的助燃空气进口相连；加热炉本体又包括锅壳、炉胆、烟管、工质换热器、烟气接管、液位计、真空阀，其中炉胆、烟管、工质换热器设在锅壳内部；液位计设在锅壳侧面；真空阀设在锅壳顶部；烟气接管设在锅壳出口上；所述一级冷凝换热器和二级冷凝换热器为立式装配结构，一级换热器为烟气与被加热工质的换热器；二级换热器为烟气与助燃空气的换热器，锅壳竖立设置，在其内部的炉胆采用直径大、高度低的结构；炉胆、烟管设在锅壳下部，炉胆和烟管浸没于传热介质水中；工质换热器设置于蒸汽空间和传热介质中；锅壳出口设在顶部；烟管采用螺纹烟管；一级换热器位于二级换热器的顶部，其顶部与锅壳等高；一级换热器的管程进口设在顶部，并且通过烟道与烟气接管连接；一级换热器管程外侧下部设被加热介质进口，管程上部炉侧设被加热介质出口，该被加热介质出口与工质换热器被加热介质进口相连；二级换热器的助燃空气出中设在其壳程炉上部炉侧，该助燃空气出口与燃烧器连接，二级换热器底部设有冷凝水出口。与现有技术相比，本技术的有益效果是：该加热炉采用立式结构，减小了占地面积，特别是在大功率加热炉的结构设计中更加明显。炉体竖立布置后优化了结构和流程，经过两级烟气换热后将介质以最短路径输送回炉体再利用，将烟气中的热量充分利用，显著提高了加热炉的热效率。本技术的优先方案是：燃烧器设在加热炉本体底部中心或者加热炉本体底部侧壁上。工质换热器环绕于烟管的外围。进一步的，工质换热器为螺旋盘管结构，自烟管底部螺旋向上布置。再进一步的，螺旋盘管为单层或多层。附图说明图1是燃烧器位于锅壳侧面的本技术实施例的结构示意图；图2是图1的俯视图；图3是燃烧器位于锅壳底部的本技术实施例的结构示意图。图中：1-锅壳，2-炉胆，3-烟管，4-工质换热器，5-液位计，6-真空阀，7-烟气接管，8-工质换热器被加热介质出口，9-工质换热器被加热介质进口，10-炉体支座，11-一级换热器，12-二级换热器，13-被加热介质出口，14-被加热介质进口，15-助燃空气出口，16-助燃空气进口，17-燃烧器，18-烟囱，19-烟道，20-风机，21-冷凝水出口，22-风道，23-撬座。具体实施方式以下结合附图及实施例对本技术进行详细说明，目的仅在于更好的理解本
技术实现思路
，各实例并非对本
技术实现思路
的限制，仅是本技术较优的一种选择。如图1-3所示，一种烟气冷凝加热炉，包括加热炉本体、管程串联连通的一级换热器11和二级换热器12、燃烧器17、烟囱18、风机20、烟道19、风道22、撬座23，其中加热炉本体安装在炉体支座10上；风机20与二级换热器12下部外侧的助燃空气进口16相连。加热炉本体又包括锅壳1、炉胆2、烟管3、工质换热器4、烟气接管7、液位计5、真空阀6，其中炉胆2、烟管3、工质换热器4设在锅壳1内部；液位计5设在锅壳1侧面；真空阀6设在锅壳1顶部；烟气接管7设在锅壳1出口上；所述一级换热器11和二级换热器12为立式装配结构，一级换热器11为烟气与被加热工质的换热器；二级换热器为烟气与助燃空气的换热器。其中锅壳1由平置结构改为竖立结构。在其内部：炉胆2采用直径大、高度低的结构，炉胆2、烟管3设在锅壳1下部；工质换热器4优选环绕于烟管3的外围，炉胆2和烟管3浸没于传热介质水中；工质换热器4设置于蒸汽空间和传热介质中。炉胆2采用直径大、高度低的结构，具体地它的直径可以是锅壳1内的最大适配直径，其高度设置三分之一锅壳1高度内。这种结构有利于燃烧器17的燃烧，并降低加热炉的整体高度。烟管3采用螺纹烟管。一级换热器11为烟气与被加热工质的换热器，一级换热器11位于二级换热器12的顶部，其顶部与锅壳1等高；其管程进口通过烟道19连接炉体的烟气接管7，一级换热器11管程外侧下部设被加热介质进口14，管程上部炉侧设被加热介质出口13，该被加热介质出口13与工质换热器被加热介质进口9相连；被加热介质与进入一级换热器11管程中的高温烟气进行换热，再通过被加热介质出口13进入工质换热器，被加热好的介质再经过工质换热器被加热介质出口8排至外输流程。二级换热器12为烟气与加热炉助燃空气的换热器，其壳程上设有助燃空气进口16、助燃空气出口15，助燃空气进口16上安装风机20，助燃空气出口15通过风道22连接加热炉的燃烧器17，二级换热器12底部设有冷凝水出口21。助燃空气与经过一级换热器11换热后的烟气再次进行热交换，低温烟气通过烟囱18排入大气。所述立式烟气冷凝加热炉以天然气为燃料，燃烧器17将天然气燃烧，产生的热量通过锅壳内的炉胆2和烟管3传递给锅壳1内的中间介质水，因遇热向上的规律，加热点设在底部可使中间介质水形成更好的对流，中间介质水吸收热量后，逐渐达到沸腾，当锅壳1内压力大于外界大气压时，加热炉顶部真空阀6自动开启，将锅壳1内的空气排出，保持锅壳1内为无氧负压状态，通过水蒸汽的冷凝传热和热水温差传热的方式，将热量传递给位于锅壳1内的工质换热器4的介质，实现热交换。烟管3内的烟气经过与锅壳1内的水充分换热后，仍具有较高的温度，高温烟气经过炉体顶部烟气接管7和烟道19直接进入一级换热器11的管程，与进入壳程的低温被加热介质进行换热，吸收烟气热量后的介质通过管道进入炉体的工质换热器4，被加热炉继续加热，被加热后的介质再经过工质换热器4被加热介质出口13排至外输流程。经过一级换热器11换热后的烟气进入二级换热器12管程，与风机20送入二级换热器12壳程的助燃空气再次换热，使烟气温度进一步降低，当温度低于烟气冷凝温度时，烟气中的部分水蒸汽由汽态冷凝为液态，释放出大量汽化潜热。低温烟气和冷凝水经二级换热器12底部排出，冷凝水由本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种烟气冷凝加热炉，包括加热炉本体、管程串联连通的一级换热器和二级换热器、燃烧器、烟囱、风机、烟道、风道、撬座，其中加热炉本体安装在炉体支座上；风机设在二级换热器外侧，并且与二级换热器下部的助燃空气进口相连；加热炉本体又包括锅壳、炉胆、烟管、工质换热器、烟气接管、液位计、真空阀，其中炉胆、烟管、工质换热器设在锅壳内部；液位计设在锅壳侧面；真空阀设在锅壳顶部；烟气接管设在锅壳出口上；所述一级冷凝换热器和二级冷凝换热器为立式装配结构，一级换热器为烟气与被加热工质的换热器；二级换热器为烟气与助燃空气的换热器，其特征在于：锅壳竖立设置，在其内部的炉胆采用直径大、高度低的结构；炉胆、烟管设在锅壳下部，炉胆和烟管浸没于传热介质水中；工质换热器设置于蒸汽空间和传热介质中；锅壳出口设在顶部；烟管采用螺纹烟管；一级换热器位于二级换热器的顶部，其顶部与锅壳等高；一级换热器的管程进口设在顶部，并且通过烟道与烟气接管连接；一级换热器管程外侧下部设被加热介质进口，管程上部炉侧设被加热介质出口，该被加热介质出口与工质换热器被加热介质进口相连；二级换热器的助燃空气出中设在其壳程炉上部炉侧，该助燃空气出口与燃烧器连接，二级换热器底部设有冷凝水出口。...

【技术特征摘要】
1.一种烟气冷凝加热炉，包括加热炉本体、管程串联连通的一级换热器和二级换热器、燃烧器、烟囱、风机、烟道、风道、撬座，其中加热炉本体安装在炉体支座上；风机设在二级换热器外侧，并且与二级换热器下部的助燃空气进口相连；加热炉本体又包括锅壳、炉胆、烟管、工质换热器、烟气接管、液位计、真空阀，其中炉胆、烟管、工质换热器设在锅壳内部；液位计设在锅壳侧面；真空阀设在锅壳顶部；烟气接管设在锅壳出口上；所述一级冷凝换热器和二级冷凝换热器为立式装配结构，一级换热器为烟气与被加热工质的换热器；二级换热器为烟气与助燃空气的换热器，其特征在于：锅壳竖立设置，在其内部的炉胆采用直径大、高度低的结构；炉胆、烟管设在锅壳下部，炉胆和烟管浸没于传热介质水中；工质换热器设置于蒸汽空间和传热介质中；锅壳出口设在顶部；烟管采用螺...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘兆海，侯金龙，李月梅，祁红卫，历丽，王锋，刘洪章，李小松，
申请(专利权)人：唐山冀东石油机械有限责任公司，
类型：新型
国别省市：河北,13