一种用于火筒式油田加热炉的内置弥散燃烧装置与方法，属于火筒式油田加热炉技术领域。所述装置和方法包括两次燃料分级和三次空气分级，在火筒的燃烧阶段，一级燃料和一级空气在一次燃烧腔体内燃烧，二级燃烧通过弥散管将燃料输送到火筒深处，并与互为错位补充的二级空气和三级空气混合后，在背向火筒壁面方向上进行缓慢弥散燃烧。本发明专利技术将燃料燃烧火焰拉长，燃烧强度降低，可以有效降低火筒局部高温造成的集中热应力，避免因高温造成的设备烧损问题，工艺结构简单，便于弥散燃烧装置更换维修，相比于传统火筒式油田加热炉燃烧装置，降低了燃烧消耗和运行成本，保证火筒式油田加热炉的高效、长周期运行。长周期运行。长周期运行。
【技术实现步骤摘要】
一种用于火筒式油田加热炉的内置弥散燃烧装置与方法
[0001]本专利技术涉及火筒式油田加热炉
，具体涉及一种用于火筒式油田加热炉的内置弥散燃烧装置与方法。
[0002]
技术介绍
[0003]作为石油炼制行业中重要的加热设备，广泛分布的油田加热炉为原油集输系统提供了可靠的热源和动力。作为典型炉型的火筒式加热炉在我国各个油田中已经取得了广泛运用，其原理是将燃料燃烧所产生的热量经过火筒管壁直接传递给压力容器内的生产介质，而被加热的生产介质是通过淹没烟管及火管的形式来吸收热量。
[0004]然而，在实际生产运行中，随着火筒式加热炉长期运行，燃烧产生的局部高温促使杂质在火筒壁上结垢、沉积，影响火筒与介质的换热效果。为保证系统所需温度需求，势必加大燃烧功率，这会导致火筒工作温度更高，越发加快火筒结垢速度，形成恶性循环，易造成火筒受热应力作用而发生鼓包变形、穿孔或烧损。另外，加热炉热负荷过大，还会导致排烟温度升高、热效率降低，加大能源消耗以及增加运行成本。火筒式油田加热炉内为含油、含伴生气等易燃易爆介质，燃烧强度过大很容易导致设备烧损，存在极大的安全生产隐患，从而严重影响油田生产平稳运行。
[0005]
技术实现思路
[0006]解决的技术问题：为了解决上述火筒式油田加热炉燃烧局部高温导致的火筒设备鼓包变形、穿孔或烧损，以及热负荷过大产生的烟气出口温度偏高、热效率低和燃料消耗增大等问题，本专利技术提供了一种用于火筒式油田加热炉的内置弥散燃烧装置与方法，所述装置和方法能够将燃料燃烧火焰拉长，燃烧强度降低，可以有效降低火筒局部高温造成的集中热应力，避免因高温造成的设备烧损问题，降低燃烧消耗和运行成本，从而保证火筒式油田加热炉的高效、长周期运行。
[0007]技术方案：一种用于火筒式油田加热炉的内置弥散燃烧方法，包括两次燃料分级方法和三次空气分级方法，其中，所述两次燃料分级方法具体为：在火筒内的燃烧阶段分为一次燃烧区和弥散燃烧区，体积占比15%~30%的一级燃料通过一次燃料管在一次燃烧腔体内进行一次燃烧，体积占比70%~85%的二级燃料通过二次燃料弥散管被输送到火筒内部的主弥散燃烧腔室进行弥散燃烧；所述三次空气分级方法具体为：一级空气通过一次空气管进入一次燃烧腔体内与一级燃料混合燃烧，二级空气从二次空气管进入弥散燃烧区实现弥散初级燃烧，三级空气通过三次空气管进入主弥散燃烧腔室补充弥散燃烧所需空气；所述一次燃料管为渐缩出口，一级燃料分别从一次燃料管出口和一次燃料分散孔流入一次燃烧腔体；
所述二次燃料弥散管的开设等距离的一排二次燃料弥散孔，两根二次燃料弥散管靠近火筒安置，二次燃料弥散孔的一侧背向火筒壁面；所述一次空气管环绕一次燃料管分别从六个空气管进入一次燃烧腔体，所述二次空气管和三次空气管均具有两个错位对称的输入管道，二次空气管为初级弥散燃烧提高空气，三次空气管为主弥散燃烧补充空气。
[0008]基于上述方法的一种用于火筒式油田加热炉的内置弥散燃烧装置，包括壳体、火筒、烟囱、介质输入管、封头、管束和介质出口，封头开口端下部与火筒连通，上部与管束的一端连通，管束的另一端与烟囱连通，管束和火筒紧密连接，火筒、管束和封头设于壳体内部一侧，且与壳体上下两端不接触，介质输入管水平放置，一端从底部伸入壳体内部，另一端穿出壳体，介质输入管上分布介质输入孔，介质出口设于壳体顶部靠近烟囱的一侧，所述火筒包括火筒壁和设于火筒壁内部且相互连通的一次燃烧区和弥散燃烧区，火筒壁为一端开口、另一端密闭的圆柱形空腔，火筒壁开口端与封头连通，火筒壁包括若干组环形肋片，若干组环形肋片设于火筒壁外侧，用于传递热量；一次燃烧区包括一次燃料管、六个一次空气管和一次燃烧腔体，一次燃烧腔体为一端开口、另一端密闭的圆柱形空腔，一次燃烧腔体沿中轴线设于火筒内部且与火筒壁密闭端共用一个外壁，一次燃料管出口端与一次燃烧腔体连通，六个一次空气管出口端与一次燃烧腔体连通，且六个一次空气管均匀分布于一次燃料管外侧；弥散燃烧区包括两个二次空气管、两个三次空气管、两个二次燃料弥散管、二次燃料弥散孔和主弥散燃烧腔室，主弥散燃烧腔室为火筒壁内部除一次燃烧腔体的剩余部分，两个二次燃料弥散管均匀分布于火筒内部且靠近火筒壁，二次燃料弥散管上设有二次燃料弥散孔，二次燃料弥散孔设于二次燃料弥散管背向火筒壁的一侧，两个二次空气管沿中心对称分布于一次燃烧腔体外侧，两个三次空气管沿中心对称分布于一次燃烧腔体外侧且与两个二次空气管错位分布，三次空气管的出口端长于二次空气管。
[0009]作为优选，所述二次空气管为三次空气管长度的一半。
[0010]本专利技术将体积占比15~30%的一级燃料通过一次燃料管送入一次燃烧腔体，一级空气通过一次空气管进入一次燃烧腔体与一级燃料混合进行一次燃烧；体积占比70~85%的二级燃料通过二次燃料弥散管输送至主弥散燃烧腔室，二级空气通过二次空气管进入弥散燃烧区和二级燃料混合实现弥散初级燃烧，三级空气通过三次空气管进入主弥散燃烧腔室补充弥散燃烧所需空气，火筒内燃烧产生的高温烟气通过火筒壁面将热量传递给介质后，随后经过封头进入管束与介质再次热交换，最后烟气从烟囱排出。相比较于传统火筒式油田加热炉的直接燃烧方法，将燃烧火焰拉长，燃烧强度降低，有效减少燃烧器附近的局部高温。燃料燃烧所需空气分多级输入，可以降低燃烧的剧烈程度，使得燃料较为均匀的在整个火筒内缓慢燃烧，有效增加火筒壁面与介质的传热效率，降低过多的燃料消耗。
[0011]本专利技术所述用于火筒式油田加热炉的内置弥散燃烧装置，分为一次燃烧、弥散燃烧，火筒加热、管束加热和烟气排放等五个过程，包括一次燃料管、一次空气管、一次燃料分散孔、一次燃烧腔体、二次空气管、三次空气管、二次燃料弥散管、二次燃料弥散孔、主弥散燃烧腔室，封头、管束、环形肋片、烟囱，一级燃料和一级空气在一次燃烧腔体实现一次燃烧释放热量，二级燃料通过二次燃料弥散孔向主弥散燃烧腔室内扩散，与来自二次空气管和三次空气管的空气混合实现弥散燃烧，火筒内燃烧产生的高温烟气通过火筒壁面或环形肋
片将热量传递给介质后，随后经过封头进入管束与介质再次热交换，最后烟气从烟囱排出。
[0012]有益效果：本专利技术火筒式油田加热炉的内置弥散燃烧方法与装置可以用于为原油集输系统提供可靠的热源和动力。该方法将两次燃料分级和三次空气分级相结合，工艺结构简单，便于弥散燃烧装置更换维修，能够使得燃料燃烧火焰拉长，燃烧强度降低，可以有效降低火筒局部高温造成的集中热应力，避免因高温造成的设备烧损问题，降低燃烧消耗和运行成本，从而保证火筒式油田加热炉的高效、长周期运行。
[0013]附图说明
[0014]图1是内置弥散燃烧方法的火筒式油田加热炉结构示意图；图2是两次燃料分级和三次空气分级结构示意图。
[0015]图中，（1）一次燃料管；（2）一次空气管；（3）一次燃料分散孔；（4）一次燃烧腔体；（5）二次空气管；（5
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a）、（5
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b）二次空气入口；（6）三次空气管；（6
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a）、（6
‑...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于火筒式油田加热炉的内置弥散燃烧方法，其特征在于，包括两次燃料分级方法和三次空气分级方法，其中，所述两次燃料分级方法具体为：在火筒内的燃烧阶段分为一次燃烧区和弥散燃烧区，体积占比15%~30%的一级燃料通过一次燃料管（1）在一次燃烧腔体（4）内进行一次燃烧，体积占比70%~85%的二级燃料通过二次燃料弥散管（7）被输送到火筒内部的主弥散燃烧腔室（10）进行弥散燃烧；所述三次空气分级方法具体为：一级空气通过一次空气管（2）进入一次燃烧腔体（4）内与一级燃料混合燃烧，二级空气从二次空气管（5）进入弥散燃烧区实现弥散初级燃烧，三级空气通过三次空气管（6）进入主弥散燃烧腔室（10）补充弥散燃烧所需空气；所述一次燃料管（1）为渐缩出口，一级燃料分别从一次燃料管（1）出口和一次燃料分散孔（3）流入一次燃烧腔体（4）；所述二次燃料弥散管（7）的开设等距离的一排二次燃料弥散孔（8），两根二次燃料弥散管（7）靠近火筒安置，二次燃料弥散孔（8）的一侧背向火筒壁面；所述一次空气管（2）环绕一次燃料管（1）分别从六个空气管进入一次燃烧腔体（4），所述二次空气管（5）和三次空气管（6）均具有两个错位对称的输入管道，二次空气管（5）为初级弥散燃烧提高空气，三次空气管（6）为主弥散燃烧补充空气。2.基于权利要求1所述方法的一种用于火筒式油田加热炉的内置弥散燃烧装置，所述内置弥散燃烧装置的火筒式油田加热炉分为一次燃烧、弥散燃烧、火筒加热、管束加热和烟气排放五个过程，包括壳体、火筒、烟囱（16）、介质输入管（11）、封头（12）、管束（13）和介质出口（15），封头（12）开口端下部与火筒连通，上部与管束（13）的一端连通，管束（13）的另一端与烟囱（16）连通，管束（13）和火筒紧密连接，火筒、管束（13）和封头...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵玉杰，刘麟，柳林，陶卉，朱文胜，李京，潘海军，季敏，王志坚，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：
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