一种防止油田加热炉火管结垢的装置.pdf

《一种防止油田加热炉火管结垢的装置.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种防止油田加热炉火管结垢的装置.pdf（8页完整版）》请在专利查询网上搜索。

1、(10)申请公布号 CN 103925700 A (43)申请公布日 2014.07.16 CN 103925700 A (21)申请号 201410150273.4 (22)申请日 2014.04.15 F24H 9/00(2006.01) (71)申请人 西安交通大学 地址 710049 陕西省西安市咸宁路 28 号 (72)发明人 赵钦新 金鑫 陈晓露 王云刚 梁志远 (74)专利代理机构 西安智大知识产权代理事务 所 61215 代理人 何会侠 (54) 发明名称 一种防止油田加热炉火管结垢的装置 (57) 摘要 一种防止油田加热炉火管结垢的装置， 包括 半圆柱状火管外壳， 半圆环形集。

2、箱， 给水装置及连 接管路 ； 半圆柱状火管外壳覆盖于油田加热炉火 管上半部分， 在火管加强圈处形成半圆环形凸起， 与火管上表面形成沿火管周向和轴向的半圆环形 连续夹套空间 ； 通过前后导流板冲刷加强圈前后 区域， 实现对整个火管上表面的无死区冲刷 ； 半 圆环形集箱均匀分配混合液， 并经喷嘴进入夹套 ； 给水装置为装置提供高压冲刷混合液 ； 本装置强 化火管换热， 避免火管局部过热， 并通过冲刷除 垢， 在提高加热炉热效率同时有效防止火管的结 垢、 鼓包， 保证了加热炉的长周期安全运行。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识。

3、产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103925700 A CN 103925700 A 1/1 页 2 1. 一种防止油田加热炉火管结垢的装置， 其特征在于 ： 包括包覆于油田加热炉火管 （4） 上半部分的半圆柱状火管外壳 （8） ， 所述半圆柱状火管外壳 （8） 与油田加热炉火管 （4） 上表面形成沿油田加热炉火管 （4） 周向和轴向的半圆环形连续夹套空间， 在半圆环形连续 夹套空间的进口侧设置半圆环形集箱 （3） ， 并沿半圆环形集箱 （3） 周向布置多个喷嘴 （5） ， 喷嘴 （5） 的喷向朝向半圆柱状火管外壳 （8） 内， 所。

4、述半圆环形集箱 （3） 和来液管道连接， 在 所述半圆柱状火管外壳 （8） 位于油田加热炉火管 （4） 的火管加强圈 （10） 处形成半圆环形凸 起 （11） ， 并在半圆环形凸起 （11） 两端向半圆柱状火管外壳 （8） 内侧、 火管加强圈 （10） 的前 后分别设置前导流板 （15） 和后导流板 （16） 。 2. 根据权利要求 1 所述的一种防止油田加热炉火管结垢的装置， 其特征在于 ： 所述半 圆柱状火管外壳 （8） 在混合液进口侧及油田加热炉火管 （4） 两侧与焊接在油田加热炉火管 （4） 表面的扁钢通过螺栓 （13） 固定， 并加以密封。 3. 根据权利要求 1 所述的一种防止油田。

5、加热炉火管结垢的装置， 其特征在于 ： 采用两 种提供高压油水混合液的方式， 一种是水泵 （6） 置于油田加热炉 （1） 之外， 抽取油田加热炉 （1） 内低压混合液， 经水泵 （6） 加压后形成高压油水混合液进入半圆环形集箱 （3） ； 另一种 是喷射泵 （7） 置于油田加热炉 （1） 内部， 浸没于油田加热炉 （1） 内的混合液内， 从进口阀门 （9） 进入油田加热炉 （1） 的高压油水混合液进入喷射泵 （7） ， 吸取油田加热炉 （1） 内的低压 液体并混合后， 进入半圆环形集箱 （3） 。 4. 根据权利要求 1 所述的一种防止油田加热炉火管结垢的装置， 其特征在于 ： 所述前 导流板。

6、 （15） 和后导流板 （16） 根据加强圈 （10） 前后流动情况， 取不同的长度 c 及安装角度 。 5. 根据权利要求 1 所述的一种防止油田加热炉火管结垢的装置， 其特征在于 ： 所述前 导流板 （15） 和后导流板 （16） 焊接在半圆柱状火管外壳 （8） 内。 权 利 要 求 书 CN 103925700 A 2 1/3 页 3 一种防止油田加热炉火管结垢的装置 技术领域 0001 本发明属于油田开采领域， 具体涉及一种防止油田加热炉火管结垢的装置。 背景技术 0002 直接式火筒加热炉， 简称火筒炉， 是油田上广泛使用的加热设备， 用以加热油田生 产中的多相混合物 （包括原油， 。

7、水， 固体泥沙及其他杂质， 以下简称混合液） ， 其中火管是加 热炉的主要加热装置， 燃料在火管内部由一侧的燃烧器点燃、 燃烧， 管外混合液与火管外壁 对流换热。这种加热炉具有以下缺点 ： 首先， 火管表面混合液流动速度较慢， 热量传递不及 时 ； 火管沿轴向的受热极不均匀， 靠近燃烧器侧的火管壁温较高。其次， 由于混合液直接 接触火管外壁， 泥沙会堆积在火管上表面， 混合液中的钙、 镁无机盐也会受热析出， 聚集在 火管表面形成硬垢。此外， 随着油田开发程度的深入， 三次采油技术的应用， 尤其是油田注 聚、 注三元后， 油田采出液的成分和性质变化较大， 粘度增加， 极易结成污垢， 进一步恶化了。

8、 火管的工作环境。实际生产中发现， 结垢烧损的最严重部位发生在火管耐火砖出口 300 500mm 的上部， 污垢厚度可达 50mm。这是因为此处火管壁面温度较高， 混合液中的泥沙、 有 机物杂质等易于受热析出， 造成结垢， 进一步恶化传热， 最终使得此处的钢制避免始终承受 高温， 机械强度下降， 易发生变形、 鼓包。 0003 为解决以上问题， 专利 CN201416415Y 提出 “一种油田加热炉的节能防垢装置” ， 在 火管表面安装一体化套筒与喷射器， 通过在火管表面建立流动避免结垢。但该装置不适用 于带有外加强圈的火管， 且一体化结构无法拆卸， 难于清理和维修。 发明内容 0004 为解。

9、决上述现有技术存在的问题， 本发明提供一种防止油田加热炉火管结垢的装 置， 该装置能够在具有外加强圈的火管表面形成强烈冲刷， 强化换热， 同时防止污垢沉积， 且能够拆卸， 可实现定期清理维修。 0005 为达到上述目的， 本发明采用如下的技术方案 ： 0006 一种防止油田加热炉火管结垢的装置， 包括包覆于油田加热炉火管 4 上半部分的 半圆柱状火管外壳8， 所述半圆柱状火管外壳8与油田加热炉火管4上表面形成沿油田加热 炉火管 4 周向和轴向的半圆环形连续夹套空间， 在半圆环形连续夹套空间的进口侧设置半 圆环形集箱 3， 并沿半圆环形集箱 3 周向布置多个喷嘴 5， 喷嘴 5 的喷向朝向半圆柱。

10、状火管 外壳 8 内， 所述半圆环形集箱 3 和来液管道连接， 在所述半圆柱状火管外壳 8 位于油田加热 炉火管 4 的火管加强圈 10 处形成半圆环形凸起 11， 并在半圆环形凸起 11 两端向半圆柱状 火管外壳 8 内侧、 火管加强圈 10 的前后分别设置前导流板 15 和后导流板 16。 0007 所述半圆柱状火管外壳8在混合液进口侧及油田加热炉火管4两侧与焊接在油田 加热炉火管 4 表面的扁钢通过螺栓 13 固定， 并加以密封。 0008 采用两种提供高压油水混合液的方式， 一种是水泵6置于油田加热炉1之外， 抽取 油田加热炉 1 内低压混合液， 经水泵 6 加压后形成高压油水混合液进。

11、入半圆环形集箱 3 ； 另 说 明 书 CN 103925700 A 3 2/3 页 4 一种是喷射泵 7 置于油田加热炉 1 内部， 浸没于油田加热炉 1 内的混合液内， 从进口阀门 9 进入油田加热炉1的高压油水混合液进入喷射泵7， 吸取油田加热炉1内的低压液体并混合 后， 进入半圆环形集箱 3。 0009 所述前导流板 15 和后导流板 16 根据加强圈 10 前后流动情况， 取不同的长度 c 及 安装角度 。 0010 所述前导流板 15 和后导流板 16 焊接在半圆柱状火管外壳 8 内。 0011 本发明与现有技术相比， 具有以下优点 ： 0012 （1） 本发明适合于带有外加强圈的。

12、油田加热炉火管， 有效的防止火管结垢、 鼓包， 延长油田加热炉的安全工作周期。 0013 （2） 本发明通过在火管加强圈前、 后安装导流板， 有效冲刷火管加强圈前后区域， 避免杂质沉积与结垢。 0014 （3） 本发明火管加强圈前、 后导流板的长度及安装角度根据流动情况计算确定， 可 确保火管加强圈前后无冲刷死区。 0015 （4） 本发明安装在油田加热炉火管表面， 安装后可拆卸， 可定期清理、 维修， 保证油 田加热炉的长期安全工作。 0016 （5） 本发明根据油田加热炉实际工作情况采用不同的给水装置， 保证对油田加热 炉火管的有效冲刷， 避免过冷沸腾， 保证装置工作的稳定可靠。 附图说明。

13、 ： 0017 图 1 为本发明一种防止油田加热炉火管结垢的装置示意图。 0018 图 2 为本发明一种防止油田加热炉火管结垢装置进口侧局部剖视图。 0019 图 3 为本发明一种防止油田加热炉火管结垢的装置火管加强圈处剖视图。 0020 图 4 为本发明一种防止油田加热炉火管结垢的装置整体示意图。 具体实施方式 0021 下面结合附图对本发明作进一步说明 ： 0022 如图1所示， 1为油田加热炉， 4为油田加热炉火管， 其表面均匀分布有火管加强圈 10， 起到稳定火管结构作用。半圆柱状火管外壳 8 包覆于油田加热炉火管 4 上半部分， 在火 管加强圈 10 处， 半圆柱状火管外壳 8 形成。

14、半圆环形凸起 11， 与油田加热炉火管 4 上表面形 成沿油田加热炉火管 4 周向和轴向的半圆环形连续夹套空间 （以下简称夹套空间） ， 保证冲 刷的混合液 （以下简称冲刷液） 可以从火管外壳一侧顺利冲刷至另一侧。 0023 由于油田加热炉进口混合液量较小， 直接引入半圆环形集箱不能形成有效冲刷， 或虽能形成冲刷， 但流速不大于发生过冷沸腾的最小流速。 因此， 需要结合油田加热炉的实 际工作情况采用给水装置， 为夹套的冲刷提供足够的混合液流量， 以形成有效冲刷 （夹套空 间内的有效冲刷， 是指混合液流速必须大于在加热炉表面不发生过冷沸腾的最小流速） ， 保 证夹套内不发生过冷沸腾。 0024 。

15、喷射泵是一种利用高压流体喷射作用输送流体的泵， 工作时， 高压流体经喷嘴以 高速喷出， 在混合室内产生负压， 将低压流体吸入， 混合后进入扩大管， 提高压力排出。 0025 为保证在夹套空间内形成有效冲刷， 必须提供充足的冲刷液流量。考虑油田加热 说 明 书 CN 103925700 A 4 3/3 页 5 炉的实际工作情况， 可采用不同的冲刷液方案。 0026 油田加热炉1的进口混合液经进口阀门9进入油田加热炉1， 当该进口液流量较大 且保持连续时， 可将该进口液引至喷射泵7， 喷射泵7被油田加热炉1内混合液浸没， 进口液 经喷射泵 7 喷射， 部分炉内低压液体被吸入喷射泵 7， 混合后引入。

16、半圆环形集箱 3， 经喷嘴 5 喷入夹套空间， 进行冲刷。 0027 当进口液量经喷射泵喷射后仍不足形成足够流量时， 需采用水泵 6 置于油田加热 炉 1 外， 抽取油田加热炉 1 内的混合液， 经管路进入油田加热炉 1 内半圆环形集箱 3。 0028 如图2所示， 冲刷液经进口法兰12进入半圆环形集箱3， 再经喷嘴5形成射流进入 夹套空间， 半圆环形集箱 3 和喷嘴 5 焊接在火管表面形成一体化结构， 并用螺栓 13 与半圆 柱状火管外壳 8 连接。 0029 如图 3 所示， 当混合液流经火管加强圈 10 位置时， 前导流板 15 和后导流板 16 可 以引导流体冲刷火管加强圈 10 与火。

17、管上表面形成的直角形区域 14， 避免污垢在此沉积析 出。 0030 在混合液进口侧及火管两侧， 半圆柱状火管外壳 8 与焊接在油田加热炉火管 4 表 面的扁钢通过螺栓 13 固定， 并加以密封， 在夹套空间需要清理和维修时， 可方便将半圆柱 状火管外壳 8 拆下。 0031 如图 4 所示， 为本发明一种防止油田加热炉火管结垢的装置整体示意图， 从图中 能够更清楚的看出本发明的结构。 0032 混合液沿高温烟气流动方向从前向后流经整个夹套空间， 均匀分配冲刷火管上表 面， 一方面强化火管表面换热， 带走热量， 降低火管壁温， 减少混合液中杂质在火管表面的 高温析出 ； 同时较快的工质流动速度冲刷火管， 起到除垢作用。 从而避免了火管表面的结垢 与烧损。 说 明 书 CN 103925700 A 5 1/3 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103925700 A 6 2/3 页 7 图 3 说 明 书 附 图 CN 103925700 A 7 3/3 页 8 图 4 说 明 书 附 图 CN 103925700 A 8 。