一種防止油田加熱爐火管結垢的裝置制造方法
【專利摘要】一種防止油田加熱爐火管結垢的裝置，包括半圓柱狀火管外殼，半圓環(huán)形集箱，給水裝置及連接管路；半圓柱狀火管外殼覆蓋于油田加熱爐火管上半部分，在火管加強圈處形成半圓環(huán)形凸起，與火管上表面形成沿火管周向和軸向的半圓環(huán)形連續(xù)夾套空間；通過前后導流板沖刷加強圈前后區(qū)域，實現(xiàn)對整個火管上表面的無死區(qū)沖刷；半圓環(huán)形集箱均勻分配混合液，并經(jīng)噴嘴進入夾套；給水裝置為裝置提供高壓沖刷混合液；本裝置強化火管換熱，避免火管局部過熱，并通過沖刷除垢，在提高加熱爐熱效率同時有效防止火管的結垢、鼓包，保證了加熱爐的長周期安全運行。
【專利說明】一種防止油田加熱爐火管結垢的裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于油田開采領域，具體涉及一種防止油田加熱爐火管結垢的裝置。
【背景技術】
[0002]直接式火筒加熱爐，簡稱火筒爐，是油田上廣泛使用的加熱設備，用以加熱油田生產(chǎn)中的多相混合物(包括原油，水，固體泥沙及其他雜質，以下簡稱混合液)，其中火管是加熱爐的主要加熱裝置，燃料在火管內(nèi)部由一側的燃燒器點燃、燃燒，管外混合液與火管外壁對流換熱。這種加熱爐具有以下缺點:首先，火管表面混合液流動速度較慢，熱量傳遞不及時；火管沿軸向的受熱極不均勻，靠近燃燒器側的火管壁溫較高。其次，由于混合液直接接觸火管外壁，泥沙會堆積在火管上表面，混合液中的鈣、鎂無機鹽也會受熱析出，聚集在火管表面形成硬垢。此外，隨著油田開發(fā)程度的深入，三次采油技術的應用，尤其是油田注聚、注三元后，油田采出液的成分和性質變化較大，粘度增加，極易結成污垢，進一步惡化了火管的工作環(huán)境。實際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，結垢燒損的最嚴重部位發(fā)生在火管耐火磚出口 300?500mm的上部，污垢厚度可達50mm。這是因為此處火管壁面溫度較高，混合液中的泥沙、有機物雜質等易于受熱析出，造成結垢，進一步惡化傳熱，最終使得此處的鋼制避免始終承受高溫，機械強度下降，易發(fā)生變形、鼓包。
[0003]為解決以上問題，專利CN201416415Y提出“一種油田加熱爐的節(jié)能防垢裝置”，在
火管表面安裝一體化套筒與噴射器，通過在火管表面建立流動避免結垢。但該裝置不適用于帶有外加強圈的火管，且一體化結構無法拆卸，難于清理和維修。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提供一種防止油田加熱爐火管結垢的裝置，該裝置能夠在具有外加強圈的火管表面形成強烈沖刷，強化換熱，同時防止污垢沉積，且能夠拆卸，可實現(xiàn)定期清理維修。
[0005]為達到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術方案:
[0006]一種防止油田加熱爐火管結垢的裝置，包括包覆于油田加熱爐火管4上半部分的半圓柱狀火管外殼8，所述半圓柱狀火管外殼8與油田加熱爐火管4上表面形成沿油田加熱爐火管4周向和軸向的半圓環(huán)形連續(xù)夾套空間，在半圓環(huán)形連續(xù)夾套空間的進口側設置半圓環(huán)形集箱3，并沿半圓環(huán)形集箱3周向布置多個噴嘴5，噴嘴5的噴向朝向半圓柱狀火管外殼8內(nèi)，所述半圓環(huán)形集箱3和來液管道連接，在所述半圓柱狀火管外殼8位于油田加熱爐火管4的火管加強圈10處形成半圓環(huán)形凸起11，并在半圓環(huán)形凸起11兩端向半圓柱狀火管外殼8內(nèi)側、火管加強圈10的前后分別設置前導流板15和后導流板16。
[0007]所述半圓柱狀火管外殼8在混合液進口側及油田加熱爐火管4兩側與焊接在油田加熱爐火管4表面的扁鋼通過螺栓13固定，并加以密封。
[0008]采用兩種提供高壓油水混合液的方式，一種是水泵6置于油田加熱爐I之外，抽取油田加熱爐I內(nèi)低壓混合液，經(jīng)水泵6加壓后形成高壓油水混合液進入半圓環(huán)形集箱3 ;另一種是噴射泵7置于油田加熱爐I內(nèi)部，浸沒于油田加熱爐I內(nèi)的混合液內(nèi)，從進口閥門9進入油田加熱爐I的高壓油水混合液進入噴射泵7，吸取油田加熱爐I內(nèi)的低壓液體并混合后，進入半圓環(huán)形集箱3。
[0009]所述前導流板15和后導流板16根據(jù)加強圈10前后流動情況，取不同的長度c及安裝角度α。
[0010]所述前導流板15和后導流板16焊接在半圓柱狀火管外殼8內(nèi)。
[0011]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點:
[0012](I)本發(fā)明適合于帶有外加強圈的油田加熱爐火管，有效的防止火管結垢、鼓包，延長油田加熱爐的安全工作周期。
[0013](2)本發(fā)明通過在火管加強圈前、后安裝導流板，有效沖刷火管加強圈前后區(qū)域，避免雜質沉積與結垢。
[0014](3)本發(fā)明火管加強圈前、后導流板的長度及安裝角度根據(jù)流動情況計算確定，可確?；鸸芗訌娙η昂鬅o沖刷死區(qū)。
[0015](4)本發(fā)明安裝在油田加熱爐火管表面，安裝后可拆卸，可定期清理、維修，保證油田加熱爐的長期安全工作。
[0016](5)本發(fā)明根據(jù)油田加熱爐實際工作情況采用不同的給水裝置，保證對油田加熱爐火管的有效沖刷，避免過冷沸騰，保證裝置工作的穩(wěn)定可靠。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0017]圖1為本發(fā)明一種防止油田加熱爐火管結垢的裝置示意圖。
[0018]圖2為本發(fā)明一種防止油田加熱爐火管結垢裝置進口側局部剖視圖。
[0019]圖3為本發(fā)明一種防止油田加熱爐火管結垢的裝置火管加強圈處剖視圖。
[0020]圖4為本發(fā)明一種防止油田加熱爐火管結垢的裝置整體示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步說明:
[0022]如圖1所示，I為油田加熱爐，4為油田加熱爐火管，其表面均勻分布有火管加強圈10，起到穩(wěn)定火管結構作用。半圓柱狀火管外殼8包覆于油田加熱爐火管4上半部分，在火管加強圈10處,半圓柱狀火管外殼8形成半圓環(huán)形凸起11，與油田加熱爐火管4上表面形成沿油田加熱爐火管4周向和軸向的半圓環(huán)形連續(xù)夾套空間(以下簡稱夾套空間)，保證沖刷的混合液(以下簡稱沖刷液)可以從火管外殼一側順利沖刷至另一側。
[0023]由于油田加熱爐進口混合液量較小，直接引入半圓環(huán)形集箱不能形成有效沖刷，或雖能形成沖刷，但流速不大于發(fā)生過冷沸騰的最小流速。因此，需要結合油田加熱爐的實際工作情況采用給水裝置，為夾套的沖刷提供足夠的混合液流量，以形成有效沖刷(夾套空間內(nèi)的有效沖刷，是指混合液流速必須大于在加熱爐表面不發(fā)生過冷沸騰的最小流速)，保證夾套內(nèi)不發(fā)生過冷沸騰。
[0024]噴射泵是一種利用高壓流體噴射作用輸送流體的泵，工作時，高壓流體經(jīng)噴嘴以高速噴出，在混合室內(nèi)產(chǎn)生負壓，將低壓流體吸入，混合后進入擴大管，提高壓力排出。
[0025]為保證在夾套空間內(nèi)形成有效沖刷，必須提供充足的沖刷液流量。考慮油田加熱爐的實際工作情況，可采用不同的沖刷液方案。
[0026]油田加熱爐I的進口混合液經(jīng)進口閥門9進入油田加熱爐I，當該進口液流量較大且保持連續(xù)時，可將該進口液弓丨至噴射泵7，噴射泵7被油田加熱爐I內(nèi)混合液浸沒，進口液經(jīng)噴射泵7噴射，部分爐內(nèi)低壓液體被吸入噴射泵7，混合后引入半圓環(huán)形集箱3，經(jīng)噴嘴5噴入夾套空間，進行沖刷。
[0027]當進口液量經(jīng)噴射泵噴射后仍不足形成足夠流量時，需采用水泵6置于油田加熱爐I外，抽取油田加熱爐I內(nèi)的混合液，經(jīng)管路進入油田加熱爐I內(nèi)半圓環(huán)形集箱3。
[0028]如圖2所示，沖刷液經(jīng)進口法蘭12進入半圓環(huán)形集箱3，再經(jīng)噴嘴5形成射流進入夾套空間，半圓環(huán)形集箱3和噴嘴5焊接在火管表面形成一體化結構，并用螺栓13與半圓柱狀火管外殼8連接。
[0029]如圖3所示，當混合液流經(jīng)火管加強圈10位置時，前導流板15和后導流板16可以引導流體沖刷火管加強圈10與火管上表面形成的直角形區(qū)域14，避免污垢在此沉積析出。
[0030]在混合液進口側及火管兩側，半圓柱狀火管外殼8與焊接在油田加熱爐火管4表面的扁鋼通過螺栓13固定，并加以密封，在夾套空間需要清理和維修時，可方便將半圓柱狀火管外殼8拆下。
[0031]如圖4所示，為本發(fā)明一種防止油田加熱爐火管結垢的裝置整體示意圖，從圖中能夠更清楚的看出本發(fā)明的結構。
[0032]混合液沿高溫煙氣流動方向從前向后流經(jīng)整個夾套空間，均勻分配沖刷火管上表面，一方面強化火管表面換熱，帶走熱量，降低火管壁溫，減少混合液中雜質在火管表面的高溫析出；同時較快的工質流動速度沖刷火管，起到除垢作用。從而避免了火管表面的結垢與燒損。
【權利要求】
1.一種防止油田加熱爐火管結垢的裝置，其特征在于:包括包覆于油田加熱爐火管(4)上半部分的半圓柱狀火管外殼(8),所述半圓柱狀火管外殼(8)與油田加熱爐火管(4)上表面形成沿油田加熱爐火管(4)周向和軸向的半圓環(huán)形連續(xù)夾套空間，在半圓環(huán)形連續(xù)夾套空間的進口側設置半圓環(huán)形集箱(3)，并沿半圓環(huán)形集箱(3)周向布置多個噴嘴(5)，噴嘴(5)的噴向朝向半圓柱狀火管外殼(8)內(nèi)，所述半圓環(huán)形集箱(3)和來液管道連接,在所述半圓柱狀火管外殼(8)位于油田加熱爐火管(4)的火管加強圈(10)處形成半圓環(huán)形凸起(11)，并在半圓環(huán)形凸起(11)兩端向半圓柱狀火管外殼(8)內(nèi)側、火管加強圈(10)的前后分別設置前導流板(15)和后導流板(16)。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種防止油田加熱爐火管結垢的裝置，其特征在于:所述半圓柱狀火管外殼(8)在混合液進口側及油田加熱爐火管(4)兩側與焊接在油田加熱爐火管(4)表面的扁鋼通過螺栓(13)固定，并加以密封。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種防止油田加熱爐火管結垢的裝置，其特征在于:采用兩種提供高壓油水混合液的方式，一種是水泵(6)置于油田加熱爐(I)之外，抽取油田加熱爐(O內(nèi)低壓混合液，經(jīng)水泵(6)加壓后形成高壓油水混合液進入半圓環(huán)形集箱(3);另一種是噴射泵(7)置于油田加熱爐(I)內(nèi)部，浸沒于油田加熱爐(I)內(nèi)的混合液內(nèi)，從進口閥門(9)進入油田加熱爐(I)的高壓油水混合液進入噴射泵(7)，吸取油田加熱爐(I)內(nèi)的低壓液體并混合后，進入半圓環(huán)形集箱(3)。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種防止油田加熱爐火管結垢的裝置，其特征在于:所述前導流板(15)和后導流板(16)根據(jù)加強圈(10)前后流動情況，取不同的長度c及安裝角度α ο
5.根據(jù)權利要求1所述的一種防止油田加熱爐火管結垢的裝置，其特征在于:所述前導流板(15)和后導流板(16)焊接在半圓柱狀火管外殼(8)內(nèi)。
【文檔編號】F24H9/00GK103925700SQ201410150273
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月15日 優(yōu)先權日:2014年4月15日
【發(fā)明者】趙欽新, 金鑫, 陳曉露, 王云剛, 梁志遠 申請人:西安交通大學