天然气相变加热炉
专利汇可以提供天然气相变加热炉专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型涉及一种气田集输流程的配套设备，特别是一种 天然气 相变 加热炉，其特征是：炉体为卧式圆柱罐状结构，炉体右部壁板连接有高压盘管组进口和高压盘管组出口，炉体前后外 侧壁 连接有中压盘管组进口、中压盘管组出口；炉体内腔上部固定连接有高压盘管组和中压盘管组，火筒和烟 管束 依靠 支撑 和支撑板固定于 炉壳 中心线下部；火筒和烟管束呈卧式“U”形双回程结构，左部壁板连接有火嘴；炉体的外腔底部左右两端分别连接有一个排 水 口和一个排污口及支撑 鞍座 ；在炉体外腔的上部连接有烟囱、 真空 表 接口 、真空 阀 接口、补水口和漏斗、放空口。它换热效率高，加热均匀、稳定，补水量少，针对性强，有效解决现有加热炉运行过程的弊病。，下面是天然气相变加热炉专利的具体信息内容。
1、天然气相变加热炉，其特征是：炉体(21)为卧式圆柱罐状结构， 炉体(21)一端壁板连接有高压盘管组(5)进口、高压盘管组(6)出口及 入孔(7)，炉体(21)前后外侧壁连接有中压盘管组(3)进口、中压盘管 组(4)出口；炉体(21)内腔上部固定连接有高压盘管组(5)、高压盘管 组(6)和中压盘管组(3)、中压盘管组(4)，火筒(18)和烟管束(19) 固定在炉壳中心线下部；火筒(18)与烟管束(19)连接呈“U”形双回程 结构，炉体(21)另一端壁板连接有火咀(17)和防爆门口(9)；火咀(17) 与炉体火筒(18)入口端连通；炉体(21)的外腔底部分别连接有排水口(14)、 排污口(8)及支撑鞍座(22)；在炉体(21)外腔的上部连接有烟囱(20)、 真空表接口(16)、真空阀接口(1)、补水口和漏斗(2)、放空口(15)。
2、根据权利要求1所述的天然气相变加热炉，其特征是：所述的火筒 (18)为圆形粗管状耐温容器，烟管束(19)由4排并列平行烟管组成，烟 管为滚压螺纹钢管，直径是Φ57的管束，烟管束(19)与烟囱(20)管连 接。
3、根据权利要求1所述的天然气相变加热炉，其特征是：所述的烟囱 (20)上有烟囱测温孔(10)。
4、根据权利要求1所述的天然气相变加热炉，其特征是：所述的火筒 (18)和烟管束(19)与中压盘管组(3)、中压盘管组(4)、高压盘管组(5)、 高压盘管组(6)间保持距离0.45～0.5m。
5、根据权利要求1所述的天然气相变加热炉，其特征是：所述的炉体 (21)上固定有温度控制器口(11)、温度计口(12)和水位计(13)。
技术领域
本实用新型涉及一种气田集输流程的配套设备，特别是一种天然气相变 加热炉。
背景技术
常规水套加热炉应用范围广，油田气田均可应用，但造价高、热效低、 体积大和笨重、不节能、不安全、消耗水量大、盘管承压范围为低～高压。 真空加热炉主要应用于油田，造价昂贵、热效较高、体积小、节能、安全、 消耗水量小、盘管承压范围为低～中压。它们两者都有自身的不足和使用限 制，而天然气相变加热炉采用锅炉行业普遍采用的真空相变原理，有效克服 了常规炉型使用上的限制。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种天然气相变加热炉，它是针对气田应用环 境和特点而开发的加热炉。它既可应用于野外无人值守多气井集气加热输 送，又可应用于集气站多井加热节流脱水工艺，它换热效率高，加热更加均 匀、稳定，补水量少，水质要求一般，能够减轻沙漠地带和黄土塬区补水的 不便，针对性强，有效解决现有加热炉运行过程的弊病。
本实用新型的目的是这样实现的，设计一种天然气相变加热炉，其特征 是：炉体21为卧式圆柱罐状结构，炉体21一端壁板连接有高压盘管组5 进口、高压盘管组6出口及人孔7，炉体21前后外侧壁连接有中压盘管组3 进口、中压盘管组4出口；炉体21内腔上部固定连接有高压盘管组5、高 压盘管组6和中压盘管组3、中压盘管组4，火筒18和烟管束19固定在炉 壳中心线下部；火筒18与烟管束19连接呈“U”形双回程结构，炉体21 另一端壁板连接有火咀17和防爆门口9；火咀17与炉体火筒18入口端连 通；炉体21的外腔底部分别连接有排水口14、排污口8及支撑鞍座22；在 炉体21外腔的上部连接有烟囱20、真空表接口16、真空阀接口1、补水口 和漏斗2、放空口15。
所述的火筒18为圆形粗管状耐温容器，烟管束19由4排并列平行烟管 组成，烟管为滚压螺纹钢管，直径是Φ57的管束，烟管束19与烟囱20管 连接。
所述的烟囱20上有烟囱测温孔10。
所述的火筒18和烟管束19与中压盘管组3、中压盘管组4、高压盘管 组5、高压盘管组6间保持距离0.45～0.5m。
所述的炉体21上固定有温度控制器口11、温度计口12和水位计13。
本实用新型的特点是：
天然气相变加热炉完全针对气田，配套气田现有开发技术。它与现用炉 型的主要区别和优缺点说明如下：
相变加热炉应用于气田，造价低、热效高、体积中等、节能、安全、消 耗水量小、盘管承压范围为低～高压。
三种加热炉主要特点对比如下：
可以看出，相变加热炉完全立足于气田生产，结合现有气田生产工艺而 开发的炉型。它的火咀、真空阀、自力式温度——燃气调节系统等部件的选 用为市场上常见的通用产品，为气田开发的推广和普及提供了便利。相变加 热炉能随着负荷的变化自动调节供热量，尤其野外安装方式和无人值守井场 更能突出其优点。
①可满足4口高压气井同时加热二级节流的需要，又可供8口气井的加 热一级节流需要。加热盘管分高压组、中压组两部分，按用途组合搭配方便， 缩短了定货供货周期。
高压盘管组采用直管(或翅板)冷凝换热，换热效率低于中压盘管组； 中压盘管组采用螺纹管冷凝换热，换热效率高。相变传热使介质加热更加均 匀、稳定。
②补水量少，水质要求一般，能够减轻沙漠地带和黄土塬区补水不便的 困难。
③由于被加热介质不受火焰和烟气的直接加热，受热面上不存在结焦， 结垢等问题。另外，水的热容量大，这就保证了被加热介质始终处于一个相 对稳定的温度场，不会由于被加热介质的流量的波动，而引起水套温度的明 显变化，从而提高了其安全可靠性。
④微正压密闭系统提高了系统的可靠性、适用性。
气井一般间距都大，位置偏远，井口无人值守。因此相变加热炉必须 安全可靠性高，负荷适应性强，补水量较小。负压密闭系统保证了水套内的 水分基本不散失，每1～2个月补水一次，消除了缺水爆炸的危险，提高了 设备的实用性，降低了工人的劳动强度。
⑤大气式燃烧系统。
考虑到气井现场大多在野外无人区块，电力短缺，因此配套有大气式 燃烧器。通风方式为自然通风，点火方式为手动。大气式燃烧器在一定的燃 气压力范围内，其一次空气系数是常数，即具有自动调节性，且负荷调节范 围大、噪音小、不易回火。
⑥多组盘管中间节流加热技术，提高了传热效率。
气井天然气进加热炉压力为25MPa，温度为5～20℃，而外输天然气压 力为3～6MPa，温度为70℃。天然气在节流降压的过程中将吸收大量的热量， 如果采用一级加热后再节流外输，则天然气出加热炉的温度将在130℃左 右，才能保证节流后的外输温度，这样就要提高炉内水浴温度，增大换热面 积，而这对炉子的安全可靠以及炉子的效率都不利，这也是选择二次节流工 艺的技术原因。
设计采用了多组盘管中间节流加热技术，即先将天然气加热到一定温 度(保证节流后温度20℃左右)，然后节流降压，再二次加热到70℃，这就 大大降低了炉内水浴温度，提高了传热温差，从而提高了加热炉的安全可靠 性和传热效率。
⑦多种安全设计，保证了加热炉的安全高效运行。
加热炉设置了熄火保护，烟温检测，水位检测等，还可增加超压超温 保护等多种安全保护措施，彻底消除了意外熄火、缺水、超压超温等引起的 危险，保证了加热炉的安全高效运行。
附图说明
下面结合实施例附图对本实用新型作进一步说明。
图1是实施例结构示意图；
图2是图1的C-C向俯视剖面图；
图3是图1的A向图；
图4是图1的B向图。
图中：1、真空阀接口；2、补水口和漏斗；3、中压盘管组；4、中压盘 管组；5、高压盘管组；6、高压盘管组；7、人孔；8、排污口；9、防爆门 口；10、烟囱测温孔；11、温度控制器口；12、温度计口；13、水位计；14、 排水口；15、放空口；16、真空表接口；17、火咀；18、火筒；19、烟管束； 20、烟囱；21、炉体；22、支撑鞍座。
具体实施方式
图2是图1的C-C向俯视剖面图，如图2所示，炉体21内腔下部前后 内壁焊接两道槽钢，将火筒18和烟管束19固定其上，火筒18和烟管与炉 体21构成的下部空间，作为锅水的沉淀环境；火筒18和烟管束19依靠支 撑和支撑板固定于炉壳中心线下部。火筒18和烟管束19呈卧式“U”形双 回程结构，火筒18的“U”形口端与烟管束19连接，火筒18为圆形粗管状 耐温容器，烟管束19由4排并列平行烟管组成，烟管为滚压螺纹钢管，直 径是Φ57的管束，烟管束19与烟囱20管连接。火筒18可容纳火焰和高温 烟气，并将燃烧后的高温烟气热量充分传递给火筒18外炉内水体。烟管为 滚压螺纹钢管，采用直径Φ57的管束，烟气在其中充分紊流换热后排出。 火咀17依靠螺栓固定于炉体火筒18入口端，主要控制燃料天然气的流量、 与空气的预先混合、对燃烧供风量的调节。如图1所示，炉体21上部前后 内壁焊接两道槽钢，槽钢上再焊有竖向带孔钢板，作为高压盘管组5、高压 盘管组6和中压盘管组3、中压盘管组4的支撑构件，盘管组上方和炉体21 顶部保持一定空间，使炉内水汽对流循环。火筒18和烟管束19与中压盘管 组3、中压盘管组4、高压盘管组5、高压盘管组6之间保持距离0.45～0.5m， 作为炉内循环水位的浮动范围。
如图1、图3、图4所示，中压盘管组3、中压盘管组4、高压盘管组5、 高压盘管组6为系列构件，两种盘管组依靠支撑板固定于炉体21中心线上 部，烟管束19底端与火筒18间净距离保持0.45～0.5m，水位允许浮动范 围约0.30m，该位置为浮动高度对应水体积变化量最大段。作为被加热天然 气的载体，根据一次节流、二次节流工艺需要组配。按加热炉的不同用途设 高压盘管组5、高压盘管组6和中压盘管组3、中压盘管组4；通常二次节 流高压盘管组5、高压盘管组6与中压盘管组3、中压盘管组4一一对应。 高压盘管组5、高压盘管组6承受压力在10～25MPa间，盘管壁厚较大，采 用直管，可装2～6套。中压盘管组3、中压盘管组4承受压力在3.0～6.0MPa 间，采用滚压后的螺纹钢管利于换热，可装4～8套。
炉内真空度的形成和维持依靠真空阀实现。真空阀接口1安装于炉顶的 真空接口上。真空阀接口1可选用真空安全阀或真空负压安全阀，主要作用 是单向排气，反向密封截止。当炉内水体沸腾产生微正压时，真空阀开始向 外排气；当天然气盘管有介质流过吸热时，微正压开始转为负压，这时的真 空度靠真空阀保持，用真空表检测显示。真空度的维持不宜过高和过低，维 持-0.04～0.03MPa适宜。当真空度过高时，炉腔水温过低，蒸汽温度与被 加热气体出口温度差过小，不利于冷凝换热，加热盘管面积过大；反之，真 空度过低时，则炉体水温过高，受被加热介质来量波动所引起的负荷波动大， 水损失大，不易控制。同时，炉内水体低温运行有利于降低烟气温度，提高 加热炉热效率。
烟囱20负责烟气(废气)的排出，具备一定大气压差起抽排作用，安 装于火咀17左上方的烟囱接口上。烟囱顶端设3条绷绳，绷绳入地端锚固， 用来固定自然状态下烟囱的垂度。
相变加热炉的安全可靠性，取决于控制系统本身对炉腔水位变化的检测 和燃烧的控制。由火咀17、烟囱测温孔10、温度控制器口11、温度计口12、 水位计13、真空表接口16组成的检测和保护系统，负责检测炉腔压力、水 体温度、火咀17燃气供应量控制的联锁。相变加热炉的水位计13选用就地 液位显示，安装于火咀17端前面板侧，人工操作动力补水(也可根据需要 加设炉腔水位检测和远传)。
火咀17控制设电子控制、燃气控制两种。电子控制火咀17根据炉内温 度变化信号远传，满足站内电脑监控和自动调节；燃气控制火咀17依靠炉 内温度变化引起膨胀性介质胀缩做动力，自力调节火咀17燃气供应量大小， 一次调好后固定不变，适合野外无人值守的工况。两种控制方式的火咀17 均有熄火保护系统，火焰分主火和母火，母火用来点火和保证主火不熄火。 炉腔压力检测依靠真空表接口16，可选就地显示或二次远传式真空表两种。
相变加热炉的工作原理：火咀17将火焰喷入火筒18，火焰和烟气初始 温度约1350℃，经过火筒18、烟管束19向烟囱20排出的过程中，将热量 不断地传递给炉腔水体后，烟气温度逐步降低至约200℃后排入大气。
炉腔水体在被火焰和烟气加热的过程中，水体吸收热量沸腾产生蒸汽， 将加热炉内空气与水汽混合物替换排出。经过约一段时间运行后，炉腔内空 气剩余量已经很少，打开天然气中压盘管组3、中压盘管组4、高压盘管组5、高 压盘管组6令被加热介质——天然气通过吸收热量，井口所产的低温天然气 经过高压盘管组5、高压盘管组6被加热升温，节流降温后再次被中压盘管 组3、中压盘管组4加热后外输，两组盘管所吸收的热量，和炉腔水体被火 筒18加热传递的热量形成动态平衡。炉腔上部水蒸汽不断冷凝回落，将热 量传递给盘管内流过的介质，这样形成炉腔内水体的不断循环，水损失量非 常少，热效率较高。
相变加热炉的工作流程
燃料及烟气流程：
被加热天然气流程：
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