ПОДОГРЕВАТЕЛЬ НЕФТИ Российский патент 2010 года по МПК F22B7/00 

Изобретение относится к подогревателям нефти и может быть использовано для нагрева нефти при их транспортировке и промысловой подготовке.

Известен трубчатый подогреватель [патент на изобретение RU №2224005], содержащий металлический теплоизолированный корпус в виде многоугольной горизонтальной призмы, внутри которого размещен вдоль стен продуктовый змеевик и расположена топка с горелочными устройствами, при этом корпус выполнен с одним выходом, который подключен к дымовой трубе, при этом он дополнительно содержит вторую дымовую трубу и коробчатый дымоход с двумя муфтами на торцах.

Известен также трубчатый подогреватель жидких или газообразных сред [авторское свидетельство на изобретение SU №1744406], содержащий заполненный жидким промежуточным теплоносителем корпус, расположенную в нем жаровую трубу и трубчатый змеевик для рабочей среды, размещенный между корпусом и жаровой трубой, при этом с целью интенсификации процесса теплообмена жаровая труба внутри имеет полую осимметрично расположенную вставку, сообщенную со стороны верхнего и нижнего торцов с полостью корпуса.

Известен также трубчатый подогреватель для нагрева жидких или газообразных сред [авторское свидетельство на изобретение SU №377604], содержащий заполненный жидким промежуточным теплоносителем корпус, расположенную внутри корпуса жаровую трубу и размещенный между корпусом и жаровой трубой трубчатый змеевик для пропуска нагреваемой среды, причем с целью интенсификации теплообмена жаровая труба выполнена в виде вертикального прямоугольного короба.

Известен также подогреватель жидких и газообразных сред [патент на изобретение RU №2182679], содержащий корпус, заполненный жидким промежуточным теплоносителем, и расположенные внутри него трубный пучок нагреваемого продукта, жаровую трубу, подключенную к горелочному устройству, и установленный над ней пучок дымогарных труб, соединенных с дымовой трубой, снабженный продуктовой камерой для ввода и вывода жидких и газообразных сред.

Известен также трубчатый подогреватель [патент на изобретение RU №2256846], который содержит корпус с размещенной в нем жаровой трубой, теплообменный элемент в виде ряда труб, прямые участки которых расположены параллельно продольной оси корпуса, промежуточный теплоноситель, газоповоротную камеру и расположенные со стороны, противоположной газоповоротной камере, горелочное устройство, газоотвод в виде дымовой трубы, конвективную камеру и рубашку вокруг жаровой трубы, в которую помещен промежуточный теплоноситель. Теплообменный элемент выполнен в виде продуктового змеевика, состоящего из двух последовательно соединенных секций, трубы которого ориентированы вокруг центральной продольной оси корпуса, причем одна секция продуктового змеевика помещена в рубашку жаровой трубы, а вторая - в конвективную камеру, образованную пространством между рубашкой и внутренней стенкой корпуса.

Наиболее близким аналогом является трубчатый подогреватель [патент на изобретение RU №2219218], содержащий металлическую цилиндрическую емкость, внутри которой в ее нижней части размещена топка с горелочным устройством, жидкий промежуточный теплоноситель и две секции продуктового змеевика, расположенные внутри емкости в ее верхней части, причем топка имеет по крайней мере один выход, который подключен к дымовой трубе, а металлическая цилиндрическая емкость с жидким теплоносителем установлена горизонтально.

Недостатком наиболее близкого аналога является недостаточная эффективность по причине неиспользования всех возможностей процесса теплообмена.

Задачей заявляемого изобретения является повышение уровня пожаробезопасности без понижения теплотехнических характеристик.

Сущность изобретения. Заявляемый подогреватель нефти характеризуется тем, что имеет горизонтально вытянутый цилиндрический корпус, заполненный промежуточным теплоносителем, в среде которого размещены прикрепленные к корпусу с помощью фланцев топочная камера U-образной формы, в которую введены поперечные переточные трубы, и расположенный над ней, по меньшей мере, один продуктовый трубчатый змеевик в виде ряда секций, смещенных относительно друг друга, горелочное устройство, дымовую трубу и расширительный бак, при этом трубы продуктового змеевика плотно уложены в каждой из секций по типу двухзаходной спирали в виде ряда горизонтально вытянутых параллельных участков труб в направлении протяженности подогревателя с изогнутыми участками труб в местах поворота и перехода с уровня на уровень, причем расстояние между соседними трубами подчинено соотношению:

h≈(2,9÷3,1)·l,

где h - расстояние между соседними трубами в месте наибольшего изгиба на поворотном участке, l - расстояние между соседними трубами продуктового змеевика на прямолинейном горизонтально вытянутом участке, и в центре продуктового змеевика сформирован участок из двух симметричных частей, зеркально отображенных относительно друг друга и сдвинутых по высоте, образуя S-образное изогнутое цилиндрическое тело.

Технический результат заявляемого изобретения. Решение проблемы повышения уровня пожаробезопасности без понижения теплотехнических характеристик выражается такими техническими результатами, как вваривание поперечных переточных труб для интенсификации теплообмена и турбулизации потоков дымовых газов. Тем самым обеспечивается равномерный нагрев всего объема промежуточного теплоносителя. Также для интенсификации теплообмена секции змеевика смещены относительно друг друга, например, порядка 75 мм для труб диаметра 108 мм. Важным техническим результатом является также то, что продуктовый змеевик выполнен в виде двухзаходной плоской спирали, что позволяет наиболее эффективно использовать полезный объем внутри подогревателя, создавая наибольшую поверхность теплообмена змеевика. В данной конструкции по роликам, установленным в корпусе блока нагрева, топочная камера и продуктовый змеевик свободно выкатываются, что делает подогреватель максимально доступным для осмотра и технического обслуживания.

Заявляемое изобретение поясняется с помощью фиг.1-3, на которых представлены: на фиг.1 - продольный разрез подогревателя нефти, на фиг.2 - продуктовый змеевик, на фиг.3 - расположение труб в секциях, где позициями 1-13 обозначены:

1 - продуктовый змеевик;

2 - топочная камера;

3 - расширитель;

4 - дыхательный клапан;

5 - штуцер для заливки теплоносителя;

6 - труба для отвода дымовых газов;

7 - горелочное устройство;

8 - фланцы;

9 - поперечные переточные трубы;

10 - корпус блока нагрева;

11 - ролики, установленные в корпусе блока нагрева;

12 - выходной патрубок для нефти с фланцами;

13 - входной патрубок для нефти с фланцами.

Подогреватель нефти выполнен в виде горизонтально расположенного корпуса 10, заполненного промежуточным теплоносителем. К верхней части корпуса приварен расширитель 3, снабженный штуцером для заливки теплоносителя 5 и дыхательным клапаном 4. Топочная камера 2 размещена в нижней части корпуса 10 и имеет U-образную форму. Для интенсификации теплообмена и увеличения поверхности нагрева в топочной камере 2 установлены поперечные переточные трубы 9. На одном из фланцев 8 топочной камеры 2 установлено горелочное устройство 7, а на другом - труба для отвода дымовых газов 6. Над топочной камерой 2 расположен продуктовый змеевик 1, который выполнен в виде пакета соединенных между собой секций, представляющих собой двухзаходные плоские спирали, позволяющие наиболее эффективно использовать полезный объем корпуса 10, размещая в нем продуктовый змеевик 1 с наибольшей поверхностью теплообмена. Это позволяет изготавливать оптимально компактные подогреватели нефти и нефтяной эмульсии. Для интенсификации теплообмена, секции смещены относительно друг друга. Продуктовый змеевик 1 закреплен в трубных досках, имеет входной 13 и выходной 12 патрубки с фланцами 8, оснащен строповыми устройствами. К корпусу 10 топочная камера 2 и продуктовый змеевик 1 крепятся с помощью фланцев 8. По роликам 11, установленным в корпусе 10 блока нагрева, топочная камера 2 и продуктовый змеевик 1 свободно выкатываются, что делает подогреватели максимально доступными для осмотра и технического обслуживания.

Подогреватель нефти работает следующим образом.

Нефть из промысловой сети через штуцер для заливки теплоносителя 5 поступает в продуктовый змеевик 1 подогревателя, нагревается от промежуточного теплоносителя, после чего выводится из подогревателя. Топливо сжигается в топочной камере 2 подогревателя, отдавая тепло промежуточному теплоносителю. Охлажденные продукты сгорания при помощи дымовой трубы 6 выводятся из топочной камеры 2 подогревателя в атмосферу. Блок нагрева предназначен для передачи тепла от продуктов сгорания нагреваемому продукту.

Пример

Описанный подогреватель нефти и нефтяной эмульсии является апробируемым устройством организации - заявителя, надежно зарекомендовавшим себя во время испытаний. Габаритные размеры подогревателя нефти: длина - 10512 мм, ширина - 3764 мм, высота - 15040 мм. Вес изделия при данных габаритах может быть, например, 17470 кг.

Изобретение относится к подогревателям нефти и может быть использовано для нагрева нефти при их транспортировке и промысловой подготовке. Подогреватель нефти имеет горизонтально вытянутый цилиндрический корпус, заполненный промежуточным теплоносителем, горелочное устройство, дымовую трубу и расширительный бак. В корпусе размещены топочная камера U-образной формы, в которую введены поперечные переточные трубы, и расположенный над ней, по меньшей мере, один продуктовый трубчатый змеевик в виде ряда секций, смещенных относительно друг друга. Трубы продуктового змеевика плотно уложены в каждой из секций по типу двухзаходной спирали в виде ряда горизонтально вытянутых параллельных участков труб в направлении протяженности подогревателя с изогнутыми участками труб в местах поворота и перехода с уровня на уровень. При этом расстояние между соседними трубами в месте наибольшего изгиба на поворотном участке в 2.9÷3.1 раза больше, чем расстояние между соседними трубами продуктового змеевика на прямолинейном горизонтально вытянутом участке. В центре продуктового змеевика сформирован участок трубы из двух симметричных частей, зеркально отображенных относительно друг друга, образуя S-образное изогнутое цилиндрическое тело. Подогреватель нефти повышает уровень пожаробезопасности без понижения теплотехнических характеристик. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Подогреватель нефти, характеризующийся тем, что он имеет горизонтально вытянутый цилиндрический корпус, заполненный промежуточным теплоносителем, в среде которого размещены прикрепленные к корпусу с помощью фланцев топочная камера U-образной формы, в которую введены поперечные переточные трубы, и расположенный над ней, по меньшей мере, один продуктовый трубчатый змеевик в виде ряда секций, смещенных относительно друг друга, горелочное устройство, дымовую трубу и расширительный бак, при этом трубы продуктового змеевика плотно уложены в каждой из секций по типу двухзаходной спирали в виде ряда горизонтально вытянутых параллельных участков труб в направлении протяженности подогревателя с изогнутыми участками труб в местах поворота и перехода с уровня на уровень, причем расстояние между соседними трубами подчинено соотношению:
h≈(2,9÷3,1)-l,
где h - расстояние между соседними трубами в месте наибольшего изгиба на поворотном участке, l - расстояние между соседними трубами продуктового змеевика на прямолинейном горизонтально вытянутом участке, а в центре продуктового змеевика сформирован участок трубы из двух симметричных частей, зеркально отображенных относительно друг друга, образуя S-образное изогнутое цилиндрическое тело.

2. Подогреватель нефти п.1, характеризующийся тем, что в каждом следующем ряду по высоте продуктового змеевика внутри секции трубы размещены в пространстве над зазором, образованным между трубами предыдущего ряда.