[发明专利]一种油田微波加热水套炉装置

说明书

本发明公开了一种油田微波加热水套炉装置，由微波源13、波导管14、环形器15、双定向耦合器17、微波反应腔体1、加热盘管5组成，所述微波源13产生微波，通过波导管14、环形器15、双定向耦合器17传输进入微波反应腔体1，该腔体呈圆柱形，腔体顶部有安全阀2、压力表3、加水口4，底部有排水口11，所述加热盘管5呈螺旋状设置在腔体1内部，加热盘管上端通过保温套8与加热介质进口6连接，加热盘管下端与加热介质出口7连接；腔体内的左右两侧分布电极19，腔体内装有水，并设有液位计20。本发明利用微波加热的即时快捷、整体升温、无需传导以及无污染等优势，改进传统加热装置热效率低、升温速度慢的问题，具有广阔的市场应用前景。

技术领域

本发明涉及石油天然气勘探过程中一种利用微波加热气体的水套炉装置。

背景技术

目前油田现场加热气体的装置主要是水套炉。水套炉主要由壳体、加热盘管及加热系统三部分组成，其中加热系统主要是以辐射换热为主的火筒、以对流换热为主的烟管和烟囱三部分组成。其中水套炉的热效率问题一直是研究的主要方向。水套炉的工作方式是由火筒燃烧燃料对水套炉里面的水进行加热，由于燃料的无法充分燃烧，产生降低热效率的第一种作用。由于传导加热的特点，以辐射、对流等传热形式将热量传给水套中的水，使水的温度升高，并部分汽化，热量从外部向内部逐步传递，产生降低热效率的第二种作用。当加热盘管周围的水温上升后，通过盘管给里面的气体加热，产生降低热效率的第三种作用。目前虽然水套炉的热效率达到83%~90%，但通过改进装置的研究还是必不可少的。研究较多的是侧重于改进水套炉的加热盘管和火筒的结构等方面，始终没有从根本上解决上述的三种作用。因此，本发明引入微波加热系统替换传统的火筒加热，微波加热的原理就是微波在电场里作用于极性分子使分子发生频繁转向（约每秒10⁸次）而相互摩擦，使电磁能转化为热能。因此，微波加热具有即时特征；再有，微波是作用于水分子内部均匀产生，且速度极快和无需热传导过程；其次微波加热具有热惯性，微波源切断后加热即停止；最后，由于采用金属制成的微波传输通道对微波具有完全反射，微波能量完全限制于空间内，可以减少热量向外界流失。由于微波加热的特有性质，决定了这样设计的合理性和存在的必要性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种油田微波加热水套炉装置，该装置原理可靠，操作简便，利用微波加热的即时快捷、整体升温、无需传导以及无污染等优势，改进传统加热装置热效率低、升温速度慢的问题，具有广阔的市场应用前景。

为达到以上技术目的，本发明采用以下技术方案。

一种油田微波加热水套炉装置，主要由微波源、波导管、环形器、双定向耦合器、微波反应腔体、加热盘管组成。

所述微波源把普通交流电整合成直流高压与灯丝低压，通过磁控管在高压电磁场的震荡下产生所需频率的微波。

所述波导管、环形器和双定向耦合器作为微波传输系统，波导管在传输微波的同时，可以避免微波的辐射损耗。环形器连接负载，可以接受反射的微波，避免反射回来的微波损坏微波源。双定向耦合器连接微波功率计，能够对入射和反射的微波进行功率检测。

所述微波反应腔体是微波加热的关键部件，腔体内表面光滑、无突出或螺丝。

所述微波反应腔体连接温度场检测仪，用来检测反应腔内液体的升温情况。

所述腔体呈圆柱形，腔体顶部有安全阀、压力表、加水口，所述加热盘管呈螺旋结构，设置在腔体内部，加热盘管出口有温度测量计，用于检测加热气体的效果，腔体位于两个对称的鞍座上。

所述腔体内设有液位计，便于了解腔体内液位变化情况。

本发明改进了油田传统水套炉的加热方式，能量利用率大大提升。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：