[發明專利]用于液體輸送的可加熱管道

在審

• 申請號: 201410507940.X
• 申請日: 2014-09-28
• 公開（公告）號: CN104315294A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 趙耀華;楊積文
• 申請（專利權）人: 南寧市磁匯科技有限公司
• 主分類號: F16L53/00
• 分類號: F16L53/00
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產權代理有限公司 11129
• 代理人: 張濤

技術領域

本發明涉及管道加熱技術，特別涉及用于液體輸送的可加熱管道。

背景技術

開采的粘稠石油從地下輸送到地面過程中，由于地面溫度下石油會變得非常濃稠而難以有效輸送，因此需要對開采井口的輸送管道進行加熱使油溫控制在80℃～120℃。

控制輸送過程中的油溫的技術和裝置，一直在改進，近年來水套加熱爐以其可靠的安全性能，在油田地面工程中得到廣泛應用，特別是在油田井口、中轉站、聯合站內逐漸替代直接火筒加熱爐和管式加熱爐。

水套加熱爐的工作原理為：燃料(目前通常為天然氣)產生的高溫煙氣通過煙管與殼體內的中間介質水換熱，中間介質水吸收熱量后產生飽和蒸汽，蒸汽上升至加熱盤管處通過與盤管內的原油進行相變換熱加熱盤管內的介質，蒸汽相變后的冷凝水返回水浴中，繼續加熱蒸發，如此循環往復，在加熱爐的殼體內形成動態平衡。用水套爐進行加熱時存在兩個關鍵的換熱過程：煙氣與水換熱產生蒸汽、水蒸汽升至加熱盤管處通過加熱盤管向管內原油傳熱。因此，火筒煙管和加熱盤管的傳熱是影響水套爐傳熱的主要因素。加熱盤管主要浸沒在爐內蒸汽中，蒸汽熱量傳遞給盤管內原油的過程包括：蒸汽對盤管外表面的放熱過程、盤管壁的導熱過程和盤管內壁對原油的放熱過程。管內輸送的原油雖然為強制流動狀態，但由于受原油性質的限制，特別是稠油，盤管內壁的放熱系數不高，管內壁與原油的換熱，成為制約盤管換熱性能的重要瓶頸(參照李清芳，三位內肋管在水套爐上的應用.石油規劃設計，2004；15，(6)：(38-40))。

除上述其換熱性能差之外，基于水套爐本身的工作原理，還存在其它幾方面的問題.

1.由于熱量是從輸油管外向內傳輸，造成貼近管壁部分的原油受熱較好而管軸心部份的原油受熱較差，管內原油溫度不均勻，影響輸送速度。更嚴重的是，即使貼近管壁部分的原油溫度達到120℃，管中心原油的溫度可能還達不到80℃從而在中心形成蠟造成堵塞。

2.水套爐采用的燃料，目前普遍為天燃氣。天燃氣儲量有限，在開采石油過程中消耗天燃氣，于國于民既不經濟，也不是長久之計，不利于節能減排。

3.由于水套爐加熱石油管道的地點是在石油開采的地面工程點，在石油開采地面工程點，采用天燃氣為水套爐的燃料，必須采取非常嚴格的安全管理方式。管理成本高，而且無論多么嚴格的管理，仍然存在非常大的安全隱患。

目前石油輸油管采用的水套爐加熱方式的上述缺陷尚未見到確實有效可行的解決方案。

熱管換熱技術，由于相變換熱的方式傳熱效率高，在工業中得到了廣泛的應用，熱管的主要傳熱方式為蒸發和冷凝，具有傳熱能力大、溫度控制能力強、傳熱效率高的特點。而常用的振蕩型熱管雖然傳熱效率較高，但該種傳熱元件需要起振溫差；普通的毛細芯熱管其制作工藝如毛細芯材料的制備、真空的抽取、工質的封裝及維護過程非常復雜，使得其應用受到很大的限制。中國專利200910207418.9及其分案申請201110309983.3公開了一種板狀熱管及其制備工藝，熱管包括板狀熱管框架，所述板狀熱管框架內具有成組的微孔管構成的微孔管群結構，所述各微孔管側壁之間相互連接，以相互加強各微孔管的強度和強化傳熱性能，所述微孔管內灌裝有起相變換熱作用的工質。解決了振蕩型熱管以及細芯熱管存在的缺陷，且結構強度高、制作和維護簡單，用途廣泛。在使用中，所述板狀熱管的蒸發面與電子器件的發熱面相連，板狀熱管的其它部分為冷凝面；或所述板狀熱管的一端位于熱源之中，并吸熱蒸發，另一端位于換熱水管中冷凝放熱；或所述板狀熱管作為太陽能熱水器的集熱器，各微孔管群一端作為熱管吸收太陽能輻射能量蒸發，另一端在儲熱水箱中冷凝放熱以制備熱水；或所述板狀熱管的蒸發面與太陽能光伏發電電池板的背板相接觸，以吸收太陽能光伏發電電池板的熱量并蒸發，板狀熱管的冷凝面在換熱器中冷凝放熱以制備熱水。該板狀熱管一端為吸熱蒸發端，另一端放熱冷凝端。

關于熱管在石油輸送管道加熱方面的應用，在上述專利公布之前，就有人提出在熱水爐中采用熱管技術強化傳熱以解決換熱性能差的問題(尹余升，插入件強化傳熱在熱水爐中的應用，工業鍋爐，1998；1(58):21-23)。但是在熱水爐中插入熱管，并不能解決輸油管內原油受熱不均，加熱爐燃料的安全管理與短缺等問題。

綜上，目前石油輸油管道加熱技術存在上述缺陷，尚未見到有效的解決建議或方案。

發明內容

基于上述領域的需求和空白，本發明提供用于液體輸送的可加熱管道，具有傳熱均勻，換熱性能好，熱能利用率高，安全易于控制和管理等優點，該管道用于液體輸送，能夠很好地進行液體加熱，特別適合于容易凝固的液態物質的輸送。