ЛИПОВЫЙ Николай Максимович (ул. Терешковой, д. 6а кв. 37, Мытищи, Московская обл, 8 Mytyschi, RU)
BANIN, Viktor Nikolaevich (ul. 50-letya VLKSM, 2-95Korole, Moskovskaya obl. 0, 14107, RU)
БАНИН Виктор Никитович (ул. 50-летия ВЛКСМ, 2 кв. 95, г. Короле, Московская обл. 0 Korolev, RU)
ЛИПОВЫЙ Николай Максимович (ул. Терешковой, д. 6а кв. 37, Мытищи, Московская обл, 8 Mytyschi, RU)
BANIN, Viktor Nikolaevich (ul. 50-letya VLKSM, 2-95Korole, Moskovskaya obl. 0, 14107, RU)
БАНИН Виктор Никитович (ул. 50-летия ВЛКСМ, 2 кв. 95, г. Короле, Московская обл. 0 Korolev, RU)
ф о р м у л а и з о б р е т е н и я
1 технологический нагреватель, преимущественно, для стабилизации природного газа в газообразном состоянии, содержащий заполненную промежуточным жидким теплоносителем ёмкость с размещенными в ней конвекционным и радиационным трубчатыми теплообменниками, первый из которых сообщается с магистральным трубопроводом через коллекторы подвода и отвода подогреваемой среды, а второй соединен с дымовой трубой, и расположенную под днищем емкости камеру сгорания с, по крайней мере, одним горелочным устройством, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что он снабжен нагнетателем воздуха, турбулизато- рами потоков продуктов сгорания и нормализатором давления пара промежуточного жидкого теплоносителя, камера сгорания - корытообразным кожухом и установленными в одном уровне равномерно по периметру на её стенках кронштейнами для крепления к ним при помощи прижимов горелочного устройства, ёмкость снабжена ограничителем уровня заливки промежуточного жидкого теплоно- сителя, сливным патрубком и предохранительным клапаном и выполнена герметичной, конвекционный трубчатый теплообменник - горизонтальным и размещенным выше уровня промежуточного жидкого теплоносителя, радиационный трубчатый теплообменник - в виде погруженного в промежуточный жидкий теплоноситель ниже его уровня генератора пара из вваренных нижними концами в днище герметичной ёмкости проходных вертикальных жаровых труб, расположенных в несколько рядов в шахматном порядке и соединенных порядно верхними концами через объединяющие их коллекторы с дымовой трубой, горелочным устройством - составным из отдельных секций, подключенных через инжектор к газопроводу блока подготовки топливного газа, турбулизаторы потоков продуктов сгорания размещены в проходных жаровых трубах генератора пара упомянутого теплоносителя, причем нагнетатель воздуха сообщается посредством воздухо- вода, образованного между корытообразным кожухом и горелочным устройством, с эжектором последнего и камерой сгорания, при этом температура кипения упомянутого ранее теплоносителя составляет 80 - 200 0 C, а площадь S дт проходного сечения дымовой трубы и объём V в герметичной емкости, заполненной упомяну- тым теплоносителем превышают суммарную площадь S cyм проходного сечения жаровых труб генератора пара и объём V вe нормализатора давления пара вышеупомянутого теплоносителя, заполненный последним, соответственно в 1,05 - 3,0 и 2- 10 раз.
2.Texнoлoгичecкий нагреватель пoп.1, отл ичаю щи йся тем, что нормализатор давления пара промежуточного жидкого теплоносителя выполнен в виде вспомогательной с заливной горловиной ёмкости с размещенными в ней и соединенными друг с другом нижними концами трубчатым теплообменником и вертикальной дыхательной трубкой, причем верхний конец стабилизирующего трубчатого теплообменника соединен посредством уравнительного трубопровода с верхней частью герметичной емкости, а вспомогательная ёмкость соединена с герметичной ёмкостью при помощи возвратного трубопровода, расположен ниже уровня поверхности промежуточного жидкого теплоносителя.
з.технологический нагреватель пoп.1, отличающийся тем, что камера сгорания выполнена охлаждаемой. 4.Texнoлoгичecкий нагреватель пo п.1, отл и ч аю щи йся тем, что снабжен. δ.технологический нагреватель пoп.1, отл ичающийся тем, что снабжен многослойной теплоизоляцией. б.технологический нагреватель пoп.1, отл ичающийся тем, что снабжен съёмной теплоизоляцией.
7.Texнoлoгичecкий нагреватель пoп.1, отличающийся тем, что на наружной поверхности труб конвекционного трубчатого теплообменника выполнены с радиационными ребрами. δ.технологический нагреватель пoп.1, отличающийся тем, что на наружных поверхностях стабилизирующего трубчатого теплообменника и вертикальной дыхательной трубки выполнены с радиационными ребрами.
э.технологический нагреватель пo п.1, отли ч а ю щ и йся тем, что предохранительный клапан выполнен съемным.
11 технологический нагреватель пoп.1, отличающийся тем, что горел очное устройство снабжено системой охлаждения, подключенной через подводящий и отводящий штуцера к герметичной емкости.
12.Texнoлoгичecкий нагреватель пoп.1, отл ичаю щийся тем, что стенки камеры сгорания выполнены полыми,
Iз.технологический нагреватель пoп.1, отличающийся тем, что герметичная ёмкость сообщается с образованными в стенках камеры сгорания полостями. |
технологический нагреватель, преимущественно,
для стабилизации природного газа в
газообразном состоянии
о б л а с т ь т е х н и к и
изобретение относятся к области трубопроводного транспорта и предназначено для обеспечения стабильного режима транспортировки в газообразном состоянии углеводородов, и может быть использовано для подогрева жидких нефтепродуктов, газообразных и жидких сред, контакт которых с пламенем и го- рячими продуктами горения не желателен.
п р едш е ствую щи й ур о в е н ь тех н и ки известен технологический нагреватель из патента российской федерации N22140045, кл. 7 F 24 H 3/00, 1998 г., содержащий источник, греющий среды в ви- де горелочного устройства, кожухотрубный теплообменник с радиационной секцией, экранированной теплообменными трубами, равнорасположенными относительно внутренней стенки кожуха, дымовую трубу, коллекторы входа и выхода нагреваемой среды.
недостатками вышеуказанного технического решения является его низкий ко-эффициент полезного действия, повышенный удельный расход топлива, воздействие факела пламени и горячих продуктов горения на поверхность внутреннего конвективного пучка теплообменных труб.
наиболее близким по своей технической сути решением к предложенному технологическому нагревателю, преимущественно, для стабилизации природного газа в газообразном состоянии, является известный из статьи в. рачук и др., «Kocмичecкиe технологии - нефтяной и газовой промышленности®, рис. 2, «Heфть газ промышленность®, Na 1, 2003 г., технологический нагреватель, преимущественно, для стабилизации при-родного газа в газообразном состоянии, со-
держащий заполненную промежуточным жидким теплоносителем ёмкость с размещенными в ней конвекционным и радиационным трубчатыми теплообменниками, первый из которых сообщается с магистральным трубопроводом через коллекторы подвода и отвода подогреваемой среды, а второй соединен с дымо- вой трубой, и расположенную под днищем емкости камеру сгорания с, по крайней мере, одним горелочным устройством.
недостатками вышеуказанного наиболее близкого технического решения является: низкая эффективность теплопередачи от источника тепла нагреваемому рабочему телу, низкий коэффициент полезного действия, недостаточно высо- кие экологические показатели, большая металлоемкость, неудовлетворительные весовые и габаритные характеристики, и экономические показатели.
рас к р ы ти е и з о б р ет е н и я
задачами предполагаемого изобретения является интенсификация про- цессов теплопередачи, повышение надежности и коэффициента полезного действия, снижения теплопотерь и уменьшение габаритов и металлоемкости..
решение указанных задач достигается тем, что технологический нагреватель, преимущественно, для стабилизации природного газа в газообразном состоянии, содержащий заполненную промежуточным жидким теплоносителем ём- кость с размещенными в ней конвекционным и радиационным трубчатыми теплообменниками, первый из которых сообщается с магистральным трубопроводом через коллекторы подвода и отвода подогреваемой среды, а второй соединен с дымовой трубой, и расположенную под днищем емкости камеру сгорания с, по крайней мере, одним горелочным устройством, снабжен нагнетателем воздуха, турбулизаторами потоков продуктов сгорания и нормализатором давления пара промежуточного жидкого теплоносителя, камера сгорания - корытобразным ко-
жухом и установленными в одном уровне равномерно по периметру на её стенках кронштейнами для крепления к ним при помощи прижимов горелочного устройства, ёмкость снабжена ограничителем уровня заливки промежуточного жидкого теплоносителя, сливным патрубком и предохранительным клапаном и выполнена герметичной, конвекционный трубчатый теплообменник - горизонтальным и размещенным выше уровня промежуточного жидкого теплоносителя, радиационный трубчатый теплообменник - в виде погруженного в упомянутый теплоноситель ниже его уровня генератора пара последнего из вваренных нижними концами в днище герметичной ёмкости проходных вертикальных жаровых труб, располо- женных в несколько рядов в шахматном порядке и соединенных порядно верхними концами через объединяющие их коллекторы с дымовой трубой, тарелочное устройством выполнено составным из отдельных секций, подключенных через эжектор к газопроводу блока подготовки топливного газа, турбулизаторы потоков продуктов сгорания размещены в проходных жаровых трубах генератора пара упомянутого теплоносителя, причем нагнетатель воздуха сообщается посредством воздуховода, образованного между корытообразным кожухом и горелочным устройством с эжектором, с последним и камерой сгорания, при этом температура кипения промежуточного жидкого теплоносителя составляет 80 - 200 0 C, а площадь S дт проходного сечения дымовой трубы и объём V в герметичной емко- сти, заполненной жидким промежуточным теплоносителем превышают суммарную площадь S cyω проходного сечения жаровых труб генератора пара и объём V вe нормализатора давления пара вышеупомянутого теплоносителя, заполненный последним, соответственно в 1,05 - 3,0 и 2 - 10 раз.
кроме того технологический нагреватель, преимущественно, для стаби- лизации природного газа в газообразном состоянии, может быть снабжен теплоизоляцией, которая может быть выполнена съёмной и многослойной, камера его-
рания - охлаждаемой, предохранительный клапан - съемным, горелочное устройство - с системой охлаждения, подключенной через подводящий и отводящий штуцера к заполненной жидким промежуточным теплоносителем герметичной емкости, нормализатор давления пара упомянутого теплоносителя может быть выполнен в виде вспомогательной с заливной горловиной ёмкости с размещенными в ней и соединенными друг с другом нижними концами стабилизирующим трубчатым теплообменником и вертикальной дыхательной трубкой, причем верхний конец стабилизирующего трубчатого теплообменника соединен посредством уравнительного трубопровода с верхней частью герметичной емкости, а вспомо- гательная ёмкость связана с герметичной ёмкостью при помощи возвратного трубопровода, расположенного ниже уровня поверхности упомянутого ранее теплоносителя, при этом наружные поверхности труб конвекционного трубчатого теплообменника, стабилизирующего трубчатого теплообменника и вертикальной дыхательной трубки могут быть выполнены с радиационными ребрами. . в технологическом нагревателе, преимущественно, для стабилизации природного газа в газообразном состоянии нагнетатель воздуха может быть так же установлен на горелочном устройстве, которое может быть снабжено системой охлаждения, подключенной через подводящий и отводящий штуцера к герметичной емкости, при этом стенки камеры сгорания стенки могут быть выполнены полыми, а герметичная ёмкость может сообщаться с образованными в стенках камеры сгорания полостями.
луч ш и й вар иант о существл е н и я и зо б р ете н и я
сущность изобретения поясняется чертежами: где на фиг.1 схематично изображен общий вид технологического .нагревателя, преимущественно, для стабилизации природного газа в газообразном состоянии, в разрезе; на фиг.2 - схе-
матично изображен продольный разрез камеры сгорания с нагнетателем атмосферного воздуха и сменным горелочным устройством и на фиг.з - поперечный разрез камеры сгорания с горелочным устройством.
технологический нагреватель, преимущественно для стабилизации при- родного газа в газообразном состоянии состоит из герметичной емкости 1 с горловиной 2, ограничителем 3 уровня заливки промежуточного жидкого теплоносителя 4, сливным патрубком 5 и установленном на горловине 2 предохранительным клапаном 6. герметичной емкости 1 заполнена упомянутым ранее теплоносителем 4. в верхней части герметичной емкости 1 установлен горизонтально над поверхностью вышеуказанного теплоносителя 4 сообщающийся с магистральным трубопроводом (на рисунках условно не показан) через коллекторы подвода 7 и отвода 8 подогреваемой среды конвекционный трубчатый теплообменник 9. под конвекционным трубчатым теплообменником 9 размещен полностью погруженного в упомянутый теплоноситель 4 генератор пара этого теплоно- сителя 4, выполненный из вертикальных проходных жаровых труб 10, расположенных в шахматном порядке в несколько рядов. внутри каждой жаровой трубы 10 размещен турбулизатор 11 потока газового продуктов сгорания. верхние концы проходных жаровых труб 10 объединены порядно коллекторами 12, сообщающимися с дымовой трубой 13 через шиберную заслонку 14. нижние концы проходных жаровых труб 10 герметично вварены в днище 15 герметичной емкости 1 и сообщаются с камерой 16 сгорания. камера 16 сгорания снабжена корытообразным кожухом 17, запальной свечей 18, электродами 19 контроля горения и кронштейнами 20, установленными на стенках камеры 16 сгорания равномерно по её периметру на одном уровне. на кронштейнах 20 посредством прижимов 21 закреплено горелочное устройство 22, выполненное из подключенных через эжектор 23 к газопроводу 24 блока подготовки топливного газа. камера 16 сгора-
ния и эжектор 23 соединены посредством образованного между поверхностями корытообразного кожуха 17 и горелочного устройства 22 напорного воздуховода 26 с нагнетателем 27 атмосферного воздуха. с герметичной емкостью 1 соединен нормализатор давления пара упомянутого ранее теплоносителя 4, выпол- ненный в виде вспомогательной емкости 28 с горловиной 29 для заливки этого теплоносителя 4 и связи вспомогательной емкости 28 с атмосферой, размещенных в ней и соединенных друг с другом нижними концами стабилизирующего трубчатого теплообменника 30 и вертикальной дыхательной трубкой 31. стабилизирующий трубчатый теплообменник 30 верхним концом соединен посредст- вом уравнительным трубопроводом 32 с верхней частью герметичной емкости 1. вспомогательная емкость 28 заполнена промежуточным жидким теплоносителем 4 до уровня соответствующему его уровню в герметичной емкости 1 и сообщается посредством возвратного трубопровода 33 с нижней частью герметичной емкости 1 , поверхность которой может быть покрыта теплоизоляцией 34. темпера- тура кипения промежуточного жидкого теплоносителя 4 составляет 80 - 200 0 C. площадь S дт проходного сечения дымовой трубы 13 и объём V в герметичной емкости 1 , заполненной промежуточноым жидим теплоносителем 4 превышают суммарную площадь Scy M проходного сечения жаровых труб 13 генератора пара и объём V вe нормализатора давления пара вышеупомянутого теплоносителя 4, за- полненный последним, соответственно в 1,05 - 3,0 и 2 - 10 раз.
работает технологический нагреватель, преимущественно, для стабилизации природного газа в газообразном состоянии следующим образом.
предварительно перед включением запальной свечи 18 и розжигом горелочного устройства 22 производят заливку промежуточного жидкого теплоносите- ля 4 через горловину 29 вспомогательной емкости 28 нормализатора давления пара упомянутого теплоносителя 4, при этом, если предохранительный клапан 6
выполнен съёмным, заливку упомянутого теплоносителя 4 в герметичную емкость 1 произво-дят через её горловину 2 до ограничителя 3 уровня заливки промежуточного жидкого теплоносителя 4. затем, включают нагнетатель 27 атмосферного воздуха и осуществляют продувку камеры 16 сгорания атмосферным воздухом, после чего подают природный газ в горелочное устройство 22 и осуществляют его розжиг посредством запальной свечи 18. продукты горения природного газа, последовательно проходя из камеры сгорания 16 по каналам, образованным между турбулизатороми 11 потока газообразных продуктов горения и внутренними поверхностями стенок проходных жаровых труб 10, через коллекторы 12 радиа- ционного трубчатого теплообменника в дымовую трубу 13, нагревают до кипения упомянутый теплоноситель 4, а образующийся на поверхности проходных жаровых труб 10 и коллекторов 12 генератора упомянутого теплоносителя 4 пар последнего, подымаясь в верхнюю часть герметичной емкости 1 , конденсируется на наружной рабочей поверхности конвекционного трубчатого теплообменника 9, пе- редавая при этом за счет фазового перехода энергию парообразования проходящему через конвекционный трубчатый теплообменник 9 природному газу, который вследствие этого нагревается. конденсирующийся при этом упомянутый ранее теплоноситель 4 стекает обратно в нижнюю часть герметичной емкости 1, где снова нагревается и переходит в пар на поверхности стенок жаровых труб 10 и коллекторов 12.
при переходных режимах работы технологического нагревателя, преимущественно, для стабилизации природного газа в газообразном состоянии, например, в случае перепроизводства пара промежуточного жидкого теплоносителя 4, его не сконденсированные излишки по уравнительному трубопроводу 32 посту- пают в стабилизирующий трубчатый теплообменник 30, где конденсируется. полученный конденсат жидкого промежуточного теплоносителя 4, затем через вер-
тикальную дыхательную трубку 31 поступает в полость вспомогательной емкости 28, повышая в ней уровень ранее упомянутого теплоносителя 4. повышение уровня вышеуказанного теплоносителя 4 во вспомогательной ёмкости 28 в свою очередь, в соответствии с «3aкoнoм сообщающихся cocyдoв», через возвратный трубопровод 33 приводит к повышению уровня этого теплоносителя 4 в герметичной емкости 1. при форсированных режимах работы технологического нагревателя, преимущественно, для стабилизации природного газа в газообразном состоянии, количество излишков пара упомянутого теплоносителя 4 может оказаться таким, что все излишки пара не сконденсируются в стабилизирующий трубча- тый теплообменнике 30, в этом случае, они через вертикальную дыхательную трубку 31 поступают в верхнюю часть полости вспомогательной емкости 28, незаполненной упомянутым теплоносителем 4, и через горловину 29 сбрасывается в атмосферу, нормализуя величину давления пара упомянутого теплоносителя 4 в герметичной емкости 1 до уровня близкого к атмосферному. для нормализации температурного режима внутри камеры 16 сгорания, в последнюю, при помощи нагнетателя 27 подается атмосферный воздух.
при прекращении работы технологического нагревателя, преимущественно, для стабилизации природного газа в газообразном состоянии, после выключения горелочного устройства 22, давление газообразной среды внутри герме- тичной емкости 1 снижается до величины меньшей величины атмосферного давления, вследствие чего, наружный воздух всасывается через горловину 29 вспомогательной ёмкости 28 и далее через вертикальную дыхательную трубку 31 , стабилизирующий трубчатый теплообменник 30 и уравнительный трубопровод 32 поступает в герметичную емкость 1 и выравнивает давление внутри неё до атмо- сферного давления. для предотвращения аварийных ситуаций, связанных с выходом из строя нормализатора пара или разгерметизации конвекционного труб-
чатого теплообменника 9 в герметичной емкости 1 установлен предохранительный клапан 6.
п ромышленная применимость технологический нагреватель, преимущественно, для стабилизации природного газа в газообразном состоянии может быть использован в газораспределительном оборудовании при отборе природного газа в распределительные трубопроводы пониженного давления, и применен в отопительных системах и системах горячего водоснабжения.