油气田智能加热系统论文和设计-唐诗奇

全文摘要

本实用新型实施例公开了一种油气田智能加热系统，包括带有水泵的进水管路，进水管路连接冷凝式热水锅炉，冷凝式热水锅炉的出水口连接出水管路；冷凝式热水锅炉的顶部进气端设有风机及电磁阀，风机的进气端连接燃气管，风机、电磁阀及水泵均电连接电控箱；冷凝式热水锅炉包括炉体，炉体内设有燃烧室与冷凝管，燃烧室内设有炉头，燃烧室分别连接进气端与冷凝管，燃烧室与冷凝管的外侧设有热水室，热水室不连通燃烧室与冷凝管，炉体上设有连接热水室的进水口与出水口。本实用新型实施例公开的油气田智能加热系统具有热效率高、节能降耗的有点，相对于传统水套炉60％‑80％的热效率而言，本技术能达到98％以上，可节约燃气量40％以上。

主设计要求

1.一种油气田智能加热系统，其特征在于：包括带有水泵的进水管路，所述进水管路连接冷凝式热水锅炉，所述冷凝式热水锅炉的出水口连接出水管路；所述冷凝式热水锅炉的顶部进气端设有风机及电磁阀，所述风机的进气端连接燃气管，所述风机、电磁阀及水泵均电连接电控箱；所述冷凝式热水锅炉包括炉体，所述炉体内设有燃烧室与冷凝管，所述燃烧室内设有炉头，所述燃烧室分别连接进气端与冷凝管，所述燃烧室与冷凝管的外侧设有热水室，所述热水室不连通燃烧室与冷凝管，所述炉体上设有连接热水室的进水口与出水口。

设计方案

1.一种油气田智能加热系统，其特征在于：包括带有水泵的进水管路，所述进水管路连接冷凝式热水锅炉，所述冷凝式热水锅炉的出水口连接出水管路；

所述冷凝式热水锅炉的顶部进气端设有风机及电磁阀，所述风机的进气端连接燃气管，所述风机、电磁阀及水泵均电连接电控箱；

所述冷凝式热水锅炉包括炉体，所述炉体内设有燃烧室与冷凝管，所述燃烧室内设有炉头，所述燃烧室分别连接进气端与冷凝管，所述燃烧室与冷凝管的外侧设有热水室，所述热水室不连通燃烧室与冷凝管，所述炉体上设有连接热水室的进水口与出水口。

2.根据权利要求1所述的油气田智能加热系统，其特征在于：还包括机架，所述机架的左右两侧分别为热水锅炉架与电控箱，所述热水锅炉架与电控箱之间设有纵向挡板。

3.根据权利要求2所述的油气田智能加热系统，其特征在于：所述电控箱的底部设有水泵，所述电控箱与水泵之间设有横向隔板。

4.根据权利要求1所述的油气田智能加热系统，其特征在于：所述炉头由柱状燃烧网与封底组成的圆柱体炉头。

5.根据权利要求1所述的油气田智能加热系统，其特征在于：所述冷凝管的进气端设有文丘里结构。

6.根据权利要求1所述的油气田智能加热系统，其特征在于：所述冷凝管内设有均匀分布的散热片。

7.根据权利要求1所述的油气田智能加热系统，其特征在于：所述冷凝管的出液口连接集液室，所述集液室的底部连接冷凝液出液口。

8.根据权利要求1所述的油气田智能加热系统，其特征在于：所述电控箱内设有互为并联连接的总电源电路、PLC控制器、水泵控制电路、热水炉控制电路。

设计说明书

技术领域

本实用新型实施例涉及油气田加热技术领域，具体涉及一种油气田智能加热系统。

背景技术

目前国内油气田使用的加热锅炉是普通燃煤或燃气燃烧器(炉)+换热体(水箱)的简单结构形式，它存在以下不足：

1.燃烧方式粗犷，导致热效率低下(通常不到70％)，能源消耗量大；

2.排放烟气无有效回收系统，对环境污染严重；

3.功率利用率低，普遍存在“大马拉小车”的现象；

4.结构简单，一旦故障维修，必须停掉整台设备，影响现场工作效率；

5.加热方式直接，介质水流失时可能导致直接加热盘管内原油，现场操作存在较多安全隐患。

实用新型内容

为此，本实用新型实施例提供一种油气田智能加热系统，以解决现有技术中热效率低下耗能高、烟气污染环境严重、功率利用不充分、维修保养影响现场工作效率等问题，并且可以达到现场操作安全方便。

为了实现上述目的，本实用新型的实施方式提供如下技术方案：

一种油气田智能加热系统，包括带有水泵的进水管路，所述进水管路连接冷凝式热水锅炉，所述冷凝式热水锅炉的出水口连接出水管路；所述冷凝式热水锅炉的顶部进气端设有风机及电磁阀，所述风机的进气端连接燃气管，所述风机、电磁阀及水泵均电连接电控箱；所述冷凝式热水锅炉包括炉体，所述炉体内设有燃烧室与冷凝管，所述燃烧室内设有炉头，所述燃烧室分别连接进气端与冷凝管，所述燃烧室与冷凝管的外侧设有热水室，所述热水室不连通燃烧室与冷凝管，所述炉体上设有连接热水室的进水口与出水口。

在本实用新型的再一个实施例中，还包括机架，所述机架的左右两侧分别为热水锅炉架与电控箱，所述热水锅炉架与电控箱之间设有纵向挡板。

在本实用新型的再一个实施例中，所述电控箱的底部设有水泵，所述电控箱与水泵之间设有横向隔板。

在本实用新型的再一个实施例中，所述炉头由柱状燃烧网与封底组成的圆柱体炉头。

在本实用新型的再一个实施例中，所述冷凝管的进气端设有文丘里结构。

在本实用新型的再一个实施例中，所述冷凝管内设有均匀分布的散热片。

在本实用新型的再一个实施例中，所述冷凝管的出液口连接集液室，所述集液室的底部连接冷凝液出液口。

在本实用新型的再一个实施例中，所述电控箱内设有互为并联连接的总电源电路、PLC控制器、水泵控制电路、热水炉控制电路。

根据本实用新型的实施方式，具有如下优点：

1、本实用新型实施例公开的油气田智能加热系统具有热效率高、节能降耗的有点，相对于传统水套炉60％-80％的热效率而言，本技术能达到98％以上，可节约燃气量40％以上。

2、本实用新型实施例公开的油气田智能加热系统对环境污染小，传统锅炉、水套炉烟气排放中含有大量CO和NOX等酸性有害气体，而我们的新产品采用的换热技术，吸热效果好，有效控制了燃烧室内温度(1400℃内)，减少NOX产生，还有预混燃气搭配燃烧网的密闭室内正压燃烧方式，保证了燃气充分燃烧(基本没有浪费)，减少了CO的产生。

3、本实用新型实施例公开的油气田智能加热系统故障时维修方便，且对现场生产影响小，出现故障后可快速更换；且燃烧器采用多台炉并联的方式，当其中一台故障，可针对性维修，不用停掉整台设备。

4、本实用新型实施例公开的油气田智能加热系统使用功率区间调整灵活方便，根据现场需求增减冷凝炉个数即可完成。

5、本实用新型实施例公开的油气田智能加热系统智能化程度高，整套设备人性化程序丰富：可自动调节功率大小、设定参数简单易操作、超出设定温度可自动开关机、可互为备炉自行切换、可自行分析故障原因、报警程序完善安全性高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本实用新型的一实施例提供的一种油气田智能加热系统的整体结构图；

图2为图1中冷凝式热水锅炉的内部结构图；

图3为图1中电控箱的内部电路简图；

图4为图3的电路展开图。

图中：

1、进水管路；2、冷凝式热水锅炉；3、出水管路；4、水泵；5、电控箱；6、炉体；7、进气端；8、燃烧室；9、燃烧网；10、封底；11、冷凝管；12、文丘里结构；13、热水室；14、集液室；15、冷凝液出液口；16、进水口；17、出水口；18、总电源电路；19、PLC控制器；20、水泵控制电路；21、热水炉控制电路。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图1、2所示，一种油气田智能加热系统，包括带有水泵4的进水管路1，所述进水管路1连接冷凝式热水锅炉2，所述冷凝式热水锅炉2的出水口17连接出水管路3。冷凝式热水锅炉2通过进水管路1与出水管路3与传统水套炉相连接，形成水循环换热系统，其中水泵4为整个水循环提供动力。

所述冷凝式热水锅炉2、进水管路1、出水管路3、水泵4均安装在机架上，所述机架的左右两侧分别为热水锅炉架与电控箱5，所述热水锅炉架与电控箱5之间设有纵向挡板。所述电控箱5的底部设有水泵4，所述电控箱5与水泵4之间设有横向隔板。

所述冷凝式热水锅炉2包括炉体6，所述炉体6的顶部进气端7设有风机及电磁阀，所述风机的进气端7连接燃气管，所述风机、电磁阀及水泵4均电连接电控箱5，电控箱5控制风机与电磁阀的启闭，从而实现燃气与空气预混后进入冷凝式热水锅炉2内。

所述冷凝式热水锅炉2包括炉体6，所述炉体6内设有燃烧室8与冷凝管11，所述燃烧室8内设有炉头，所述炉头由柱状燃烧网9与封底10组成的圆柱体炉头，这种圆柱体炉头可防止炸膛的问题。所述燃烧室8分别连接进气端7与冷凝管11，所述燃烧室8与冷凝管11的外侧设有热水室13，所述热水室13不连通燃烧室8与冷凝管11，所述炉体6上设有连接热水室13的进水口16与出水口17。

燃烧室8的底部连接冷凝管11，所述冷凝管11的底端出液口为冷凝液出液端，所述燃烧室8与冷凝管11之间封闭连接。冷凝管11的数量越多，换热效率越高，本实施例中冷凝管11均匀分布在燃烧室8的连接面上，如莲藕结构，实现空间相等的情况下换热效率最高。多个冷凝管11的出液口均连接集液室14，集液室14与热水室13不连通，集液室14用于收集多个冷凝管11的冷凝液，所述集液室14的底部连接冷凝液出液口15，用于排出冷凝液。

为了提高冷凝管11的烟气热量回收效率，冷凝管11内设有均匀分布的散热片，实现对燃烧后废烟热量的高效回收，炉体6中的热水高效吸收热量后，烟气温度迅速下降，烟气中的水蒸气由于温度迅速下降凝结出冷凝水，水蒸气凝结成水的过程释放的热量再次对炉体6中的热水二次加热。

所述冷凝管11的进气端7设有文丘里结构12，用于燃烧后烟气在通过缩小的过流断面时，烟气出现流速增大的现象，其流速与过流断面成反比，在高速流动的烟气附近会产生低压，从而产生吸附作用，可防止燃烧后的烟气流动慢而与燃烧气体混合而出现炸膛的问题。

具体使用时，风机和电磁阀将空气和可燃气正压预混，然后经过炉头吹入燃烧室8内进行等压燃烧，在燃烧室8内释放的高温烟气进入冷凝管11，由冷凝管11及燃烧室8的侧壁传递给热水室13中的热水，热水室13中的热水高效吸收后，使烟气温度迅速下降，烟气中的水蒸气由于温度迅速下降而冷凝为冷凝水，二次为热水加热。

如图3所示，所述电控箱5内设有互为并联连接的总电源电路18、PLC控制器19、水泵控制电路20、热水炉控制电路21。热水炉控制电路21根据热水炉的数量设置并联连接的热水炉控制子电路，热水炉控制子电路与热水炉一一对应，并通过继电器模组控制启闭，每个热水炉控制子电路中均设有热水炉空开开关，防止热水炉控制子电路过载损坏的问题。本实施例中设有3个冷凝式热水锅炉2，即炉1、炉2、炉3，如图4所示，需要设置3个并联连接的热水炉控制子电路，每条热水炉控制子电路单独控制，从而实现智能控制多个炉的运行。

总开关模块包括互为串联连接的24V开关电源、电源开关SA2、380V总电源输入、总电源空开QF3、总电源灯HL2，总电源空开QF3可在总电源电路18过载时断开，起到保护电路的作用，总电源灯HL2用于指示总电源电路18运行情况。

水泵控制电路20包括并联连接的水泵4运行灯HL1支路与水泵4开关支路，所述水泵4开关支路中设有并联连接的水泵4手动开关SB、水泵4自动开关SA1、热继电器FR1，其中水泵4自动开关SA1联动水泵4手动开关SB，所述水泵4运行灯HL1支路与水泵4开关支路均连接继电器模组KM1，从而实现水泵4的手动启闭与电控启闭。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

设计图

油气田智能加热系统论文和设计

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