Подогреватель нефти

(51) 22 7/00 (2009.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ-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 2.93.1 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 образное изогнутое цилиндрическое тело. Подогреватель нефти и нефтяной эмульсии повышает уровень пожаробезопасности без понижения теплотехнических характеристик.(72) Третьяков Валерий ВасильевичКочегаров Николай НиколаевичТершин Сергей Аркадьевич(73) Открытое акционерное общество Саратовский завод энергетического машиностроения ОАО САРЭНЕРГОМАШ(74) Шабалина Галина Ивановна Шабалин Владимир Иванович Кучаева Ирина Гафиятовна(57) Полезная модель относится к подогревателям нефти и может быть использована для нагрева нефти и нефтяной эмульсии при их транспортировке и промысловой подготовке. Подогреватель нефти и нефтяной эмульсии имеет горизонтально вытянутый цилиндрический корпус, заполненный промежуточным теплоносителем, горелочное устройство, дымовую трубу и расширительный бак. В среде промежуточного теплоносителя размещены прикрепленные к корпусу с помощью фланцев топочная камера 545 Полезная модель относится к подогревателям нефти и может быть использована для нагрева нефти и нефтяной эмульсии при их транспортировке и промысловой подготовке. Известны подогреватели нефти, нефтяных смесей, газов, жидкостей авторские свидетельства на изобретения 1744406,377604, патенты на полезную модель 42298,37988,43057,патенты на изобретения 2182679,2219218,2182679. Все они характеризуются наличием дымовой трубы, корпуса, заполненного промежуточным теплоносителем, в котором установлены жаровая труба и продуктовый трубчатый змеевик. Известен трубчатый подогреватель патент на изобретение 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 патент на изобретение 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 к заявляемой полезной модели является подогреватель жидких и газообразных сред патент на полезную модель 43056, содержащий корпус, заполненный жидким промежуточным теплоносителем, и расположенные внутри корпуса, по меньшей мере один продуктовый змеевик, топочная камера -образной формы, подключенное к ней горелочное устройство,а также дымовая труба, при этом над топочной камерой по всей ее длине установлены наклонно друг к другу две направляющие пластины, причем угол между направляющими пластинами составляет 120150. Назначение пластин состоит в обеспечении направленного конвективного движения теплоносителя внутри корпуса для повышения эффективности теплообмена. Недостатком прототипа является ограниченная производительность, связанная с недостаточно высокими показателями теплообмена. Задачей заявляемой полезной модели является повышение производительности устройства, повышение уровня безопасности его работы, более полное использование тепла топочных газов. Техническим результатом заявленной полезной модели является интенсификация теплообмена между топочными газами и промежуточным теплоносителем, а также между промежуточным теплоносителем и нагреваемой нефтью или нефтяной эмульсией. Указанный технический результат достигается в конструкции подогревателя нефти, включающего горизонтально вытянутый цилиндрический корпус,заполненный жидким промежуточным теплоносителем, горелочное устройство, закрепленную в корпусе топочную камеру -образной формы, расположенный над ней в среде промежуточного теплоносителя по меньшей мере один продуктовый трубчатый змеевик, а также дымовую трубу, в котором над корпусом дополнительно размещен расширительный бак, соединенный с внутренним пространством корпуса, а в топочную камеру введены поперечные переточные трубы. Продуктовый трубчатый змеевик выполнен в виде ряда секций, смещенных относительно друг друга,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. Расстояние между соседними тру(2,93,), о соотношению бами подчинен где- расстояние между соседними трубами в месте наибольшего изгиба на поворотном участке, - 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 -образное изогнутое цилиндрическое тело. Частным случаем выполнения подогревателя является то, что в каждом следующем ряду по высоте продуктового змеевика внутри секции трубы размещены в пространстве над зазором, образованным между трубами предыдущего ряда. Использование промежуточного жидкого теплоносителя, в качестве которого, например, может быть использована вода, повышает уровень пожаробезопасности устройства, поскольку в случае повреждения металлоконструкций наличие воды значительно снижает возможность возникновения пожара. Дополнительный расширительный бак, соединенный с внутренним пространством корпуса,позволяет поддерживать корпус полностью заполненным промежуточным теплоносителем и избежать проблем, связанных с тепловым расширением теплоносителя. 545 Размещение поперечных переточных труб внутри топочной камеры позволяет повысить турбулентность потока дымовых газов внутри топочной камеры, а также увеличивает поверхность теплообмена между газами и промежуточным теплоносителем, что обеспечивает интенсификацию теплообмена, кроме того, наличие переточных труб, установленных преимущественно вертикально, создает направленный поток теплоносителя снизу вверх в центральной части корпуса при нисходящем движении теплоносителя вдоль стенок корпуса. Повышенная скорость циркуляции теплоносителя способствует теплообмену между ним и поверхностью продуктового трубчатого змеевика. Повышению интенсивности теплообмена также способствует заявленная конфигурация трубчатого змеевика в виде двухзаходной плоской спирали, что позволяет наиболее эффективно использовать полезный объем внутри подогревателя, создавая наибольшую поверхность теплообмена. Заявленная полезная модель представлена на 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 - расширительный бак 4 - клапан 5 - штуцер для заливки теплоносителя 6 - труба для отвода дымовых газов 7 - горелочное устройство 8 - фланцы 9 - поперечные переточные трубы 10 - корпус 11 - ролики, установленные в корпусе 12 - выходной патрубок для нефти 13 - входной патрубок для нефти Подогреватель нефти выполнен в виде горизонтально расположенного корпуса 10, заполненного промежуточным теплоносителем. На верхней части корпуса расположен расширительный бак 3, внутреннее пространство которого сообщается с внутренним пространством корпуса 10. Расширительный бак снабжен штуцером 5 для заливки теплоносителя и клапаном 4. Топочная камера 2 размещена в нижней части корпуса 10 и имеет -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 двух-заходные 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, 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, топочная камера 2 и продуктовый змеевик 1 свободно выкатываются, что делает подогреватели максимально доступными для осмотра и технического обслуживания. Подогреватель нефти работает следующим образом. Перед запуском корпус 10 подогревателя заполняется жидким промежуточным теплоносителем через штуцер 5 таким образом, что некоторое количество избыточного теплоносителя находится в расширительном баке 3, что обеспечивает полное заполнение корпуса 10. Топливо сжигается в горелочном устройстве 7, продукты горения омывают внутреннюю поверхность топочной камеры 2 и поверхность переточных труб 9 и отводятся через дымовую трубу 6. Нефть из промысловой сети через штуцер 13 подается в продуктовый змеевик 1, нагревается от промежуточного теплоносителя, после чего выводится из подогревателя через штуцер 12. Наличие нагретых переточных труб 9 обеспечивает интенсивное конвективное движение промежуточного теплоносителя снизу вверх и направление потока нагретого теплоносителя к поверхности продуктового змеевика 1, где происходит передача тепла от теплоносителя к нефти, проходящей через змеевик 1. Охлажденный теплоноситель возвращается вдоль стенок корпуса 10 вниз к топочной камере 2. Тепловое расширение теплоносителя не приводит к возрастанию давления в корпусе 10, так как избыточный объем теплоносителя выдавливается в расширительный бак 3. Клапан 4 предотвращает возможное повышение давления внутри корпуса 10. Описанный подогреватель нефти является апробируемым устройством организации - заявителя, надежно зарекомендовавшим себя во время испытаний. Для интенсификации теплообмена секции змеевика смещены относительно друг друга на расстояние порядка 75 мм для труб диаметра 108 мм. Габаритные размеры подогревателя нефти и нефтяной эмульсии длина - 10512 мм, ширина - 3764 мм, высота - 15040 мм. Вес изделия при данных габаритах может быть, например, 17470 кг. ФОРМУЛА ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ 1. Подогреватель нефти, включающий горизонтально вытянутый цилиндрический корпус, заполненный жидким промежуточным теплоносителем,горелочное устройство, закрепленную в корпусе топочную камеру -образной формы, расположенный над ней в среде промежуточного теплоносителя по меньшей мере один продуктовый трубчатый змеевик, а также дымовую трубу, отличающийся тем, что над корпусом размещен расширительный 3 545 бак, соединенный с внутренним пространством корпуса, в топочную камеру введены поперечные переточные трубы, продуктовый трубчатый змеевик выполнен в виде ряда секций, смешанных относительно друг друга, 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 где- расстояние между соседними трубами в месте наибольшего изгиба на поворотном участке,1 - 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 -образное изогнутое цилиндрическое тело. 2. Подогреватель нефти по п.1, отличающийся тем, что в каждом следующем ряду по высоте продуктового змеевика внутри секции трубы размещены в пространстве над зазором, образованным между трубами предыдущего ряда.