[发明专利]一种无热阻热管加热炉及加热方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种石化行业的热管加热装置及工艺，特别涉及一种无热阻热管加热炉及加热方法。 

背景技术

    目前，在我国石化行业生产中，所使用的各种加热炉，大多都采用传统和常规的加热炉结构和加热工艺原理，由此产生了以下低效换热问题： 

1. 由于高温蒸汽从换热管下部加热，造成换热面水膜较厚，降低了换热效率；

2. 由于采用普通蒸汽换热形式，换热空间存在着大量空气，相对不导热空气的存在，降低了换热器的换热效果；

3. 空气的存在，降低了相变换热时产生的压力变化量，直接影响加热器内热媒的汽化速度，降低了加热器的吸热能力；

4. 由于传热和冷凝处于同一空间，造成较大热阻，降低了整个换热系统的换热效果；

5. 对于热管技术的利用只是停留在管状热管形式上，由于管状热管结构形式的使用局限性，导致了热管技术运用大打折扣。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种无热阻热管加热炉及加热方法，消除了传统热管高温介质汽与冷凝液处于同一流道而造成热力剪切的热阻损失。 

一种无热阻热管加热炉，其技术方案是包括热管介质汽发生器、束流器、介质液回流管、热管换热器、保温层和烟囱，所述的热管介质汽发生器包括火筒、介质腔外壳、前烟箱、烟管、后烟箱，火筒的两端分别设有前烟箱和后烟箱，并且通过烟管连通，火筒、前烟箱、烟管和后烟箱安设在介质腔外壳内腔，前烟箱一侧通过烟囱短接与烟囱连通； 

所述的热管换热器包括换热盘管、热管换热器外壳、被加热介质进出口构成，热管换热器外壳内腔设有换热盘管，外侧设有被加热介质进出口；

所述的束流器采用一个或一个以上，束流器的底部连接到热管介质汽发生器，顶部连接到热管换热器，使热管介质汽发生器产生的高温蒸汽直接举升到热管换热器的腔体顶部，形成高温介质汽自上向下对换热盘管冲刷的换热状态；介质液回流管的上端与热管换热器连通，介质液回流管的下端连接热管介质汽发生器的腔体，将冷凝介质液直接送回至热管介质汽发生器。

上述的热管换热器外壳的顶部设有真空压力表、加液阀、真空节制阀和排空阀，在热管换热器外壳的内腔设有蛇形管汇管。 

上述的束流器分别与热管换热器外壳和热管介质汽发生器满焊连接，束流器的上端出口设在热管换热器外壳的腔体顶部，束流器的下端进口连接到热管介质汽发生器的顶部。 

上述的介质液回流管的上端与热管换热器的底部连通，介质液回流管的下端插到热管介质汽发生器的腔体的近底部，并将插入口满焊连接，使冷凝介质液直接送回至热管介质汽发生器。 

上述的换热盘管采用蛇形盘管。 

本发明提到的无热阻热管加热炉的加热方法，包括以下步骤： 

（a）、通过燃烧器使燃料在热管介质汽发生器的火筒内燃烧产生热辐射和高温烟气，再通过火筒和烟管加热热媒介质而产生高温介质汽，经过换热后的烟气，经烟囱排出；

（b）、高温介质汽通过束流器到达热管换热器腔体顶部，然后自上而下对换热盘管冲刷加热；由于高温介质汽对换热盘管是自上而下的进行冲刷换热，与冷凝液流向同向，推动冷凝液快速流走且提高了相变换热速度；减少了水膜对换热产生的热阻，提高了相变换热强度和效率；

（c）、经热管换热器相变换热后的冷凝液滑落至换热器的底部，在与热管介质汽发生器内液位差的重力作用下，通过介质液回流管快速回至热管介质汽发生器腔体底部，并进行再次汽化换热过程。

本发明的有益效果如下： 

1、高效节能：从介质液受热汽化到相变换热后冷凝回流，都处于各自独立的通道中，所以，消除了传统热管高温介质汽与冷凝液处于同一流道而造成热力剪切的热阻损失，节能效果显著；

2、负压运行，安全可靠：负压无热阻热管加热炉是在微负压状态下工作的，所以，生产运行极其安全；

3、热管工艺设计，启动超快：设备从点火开始十几分钟即可投入加热工作，到正常运行只需30分钟。所以，其启动运行展示了热管超快的工作属性；

4、绿色环保，节能降耗：热管的热媒采用无毒的无机水合物，热管效应的高热强度换热性能，使得无热阻热管加热炉具有节省燃料、节省材料的使用特点。即有着绿色环保和节能降耗的社会和经济效益。