一种烟气冷却装置

技术领域

本发明涉及油田烟气增压注入辅助采油技术领域，具体地说是一种油田烟气增压用冷却装置。

背景技术

烟道气是含碳燃料燃烧时所产生从烟道或烟囱出来的气体，含有75％的N

现有技术采用的锅炉烟气增压装置设计压力等级35MPa，根据烟气CO

其不足之处为：现有散热器每级管数量固定，在散热器中分布位置固定；散热器进出口为敞口式，仅靠散热风扇进行散热，各级散热量不能调整；各级散热管按顺序排列，级间温度差异造成交叉加热，温度控制难度大；烟气成分中含有少量气态水，为确保增压装置安全稳定运行，需分级进行温度参数调整，避开不利工作区间，现有散热器单级温度调整能力确实，影响整体运行稳定性。

当前，随着烟气注入开发效果逐渐凸显，烟气增压注入装置散热装置需要从源头改进，满足不同增压体系下压力露点调整需求，使增压设备工作在最佳工况，进一步提高生产效率。

发明内容

针对现有技术存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种烟气冷却装置，克服目前散热器调节能力差、分级控制功能缺失，存在交叉加热，无法精确控制工况的不足，实现烟气增压过程中气体参数稳定，增压装置能最佳工况运行，满足烟气连续稳定注入要求。

为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案。

一种烟气冷却装置，包括散热装置外壳及安装在散热装置外壳内的散热风机、若干相串联的螺旋翅片管排、若干可调百叶窗、压力露点监测调节系统。

各螺旋翅片管排沿散热风机气流方向阵列。

各螺旋翅片管排包括若干不同高度且平行于地面且垂直于散热风机气流方向的螺旋翅片管；各螺旋翅片管排的两端均分别设有管汇，其中一个为进口管汇，另一个为出口管汇；各螺旋翅片管的两端与距其最近的管汇相连；各螺旋翅片管排的管汇与压力露点监测调节系统相连。

相邻两螺旋翅片管排之间设有一可调百叶窗，各可调百叶窗上设有百叶窗调整装置，百叶窗调整装置与压力露点监测调节系统相连。

本发明的有益效果是：烟气经过增压后依次进入各螺旋翅片管排，在各螺旋翅片管排的螺旋翅片管内散热，通过压力露点监测调节系统、压力露点调节旁路调节各螺旋翅片管的流速，通过百叶窗调整装置调整百叶窗的散热，实现有效换热。采用进口压力、流量可调方式，避免低流量状态下每根翅片管空气流量不足造成散热装置负荷不足现象

作为优选技术方案，所述螺旋翅片管排共有四个，四个螺旋翅片管排沿散热风机气流方向由近向远依次为：二级螺旋翅片管排、三级螺旋翅片管排、一级螺旋翅片管排、四级螺旋翅片管排；一级螺旋翅片管排的出口管汇与二级螺旋翅片管排的进口管汇通过管道相连；二级螺旋翅片管排的出口管汇与三级螺旋翅片管排的进口管汇通过管道相连；三级螺旋翅片管排的出口管汇与四级螺旋翅片管排的进口管汇通过管道相连；一级螺旋翅片管排的进口管汇与烟气源通过管道相连；

一级螺旋翅片管排的进口管汇与烟气源之间的管道、一级螺旋翅片管排的出口管汇与二级螺旋翅片管排的进口管汇之间的管道、二级螺旋翅片管排的出口管汇与三级螺旋翅片管排的进口管汇之间的管道、三级螺旋翅片管排的出口管汇与四级螺旋翅片管排的进口管汇之间的管道上均设有增压装置，所述增压装置与压力露点监测调节系统相连；

各螺旋翅片管排的进口管汇上设有若干用于测量温度或压力的传感器，所述传感器与压力露点监测调节系统；

采用这一技术方案，烟气通过增压后进入一级螺旋翅片管排的进口管汇以一定的速度和流量进入一级螺旋翅片管排的各螺旋翅片管，在可调百叶窗挡板和散热风机作用下，进行强制对流换热，经螺旋翅片管换热后气体，经一级螺旋翅片管排的出口管汇上出口气体压力、温度监测，识别气体所处参数状态，结合第二级增压比参数，判断烟气在下一级增压过程中是否会导致水蒸气析出；

当满足要求时，经增压，降温后的烟气直接进入二级螺旋翅片管排，当降温后烟气参数处于压力露点范围内时，压力露点监测系统快速调整百叶窗开度，改变散热装置流道结构，对气体进行升温或降温，直到满足温度要求后进入三级螺旋翅片管排。

烟气在三级螺旋翅片管排冷却过程中与二级螺旋翅片管排相同。

烟气经四级螺旋翅片管排换热后，并经四级螺旋翅片管排的出口管汇上出口气体温度监测，当压力露点监测调节系统判断符设计要求时，排出；

当压力露点监测调节系统判断不符设计要求，出口温度需要升高时，关闭各可调百叶窗，减少散热风；

当压力露点监测调节系统判断不符设计要求，出口温度需要降低时，调整回流旁通电动阀，同时增百叶窗的通风面积，实现温度可控。

烟气虽然经过干燥，但仍含有部分水蒸气，在增压过程中，如果温度控制不当，会导致水汽凝结。采用这一技术方案，进口压力、流量可调，避免低流量状态下每根翅片管空气流量不足造成散热装置负荷不足现象。

采用出口压力、温度监测检测，根据气体结露曲线判断当前参数是否符合下一级安全增压，确保设备安全稳定运行。采用一级、二级、三级、四级散热翅片管组顺序重新排序，保证散热器整体温度场更加合理，复合逆流换热特征。即整体复合空气由冷逐渐变热，烟气由热逐渐变冷的趋势。

作为优选技术方案，管汇为整体不锈钢管且垂直于地面，所述不锈钢管上端封闭、下端设置有疏水泄放装置

作为优选技术方案，各管汇均与螺旋翅片管焊接连接，所述连接部位设置可调节开启压力、流量的调节阀。调节阀包括阀座及螺钉安装在阀座上的阀盖，阀座上设有若干气流出口、预紧力调节片，阀盖上设有若干气流进口，通过旋转阀座实现对调节阀通气量的调整。

作为优选技术方案，螺旋翅片管包括管体、沿管体的径向外周表面螺旋式设置的螺旋翅片管肋片，螺旋翅片管肋片的远离管体侧设有若干锯齿。采用这一技术方案，螺旋翅片管肋片与管体接触面积更大，螺旋翅片管肋片周围强制对流散热空气流场更佳均匀，相比与传统翅片管，散热效果更佳。

作为优选技术方案，所述可调百叶窗包括若干挡板转轴，挡板转轴上安装有百叶窗挡板；百叶窗挡板通过挡板转轴固定在散热装置外壳上；

百叶窗调整装置包括垂直向设置的挡板连杆机构；各挡板转轴的两端同轴设有调节圆盘，调节圆盘上同轴设有环状调节滑道，环状调节滑道上设有锁止机构；各挡板转轴上紧贴调节圆盘位置与一角度调节杆相连；各角度调节杆的远离挡板转轴段与挡板连杆机构铰接。

作为优选技术方案，各可调百叶窗位置最高的挡板转轴、位置最低的挡板转轴连接有柔性耐温密封；当各挡板连杆机构顶端的柔性耐温密封密封百叶窗顶部与散热装置外壳顶部之间时各百叶窗挡板与距其最近的百叶窗挡板相接触；当各挡板连杆机构底端的柔性耐温密封密封百叶窗底部与散热装置外壳底部之间时，各百叶窗挡板与距其最近的百叶窗挡板相接触。采用这一技术方案，通过散热装置壳体，散热装置壳体封闭可调百叶窗的两侧，通过调整百叶窗挡板的开合，形成气流通道可变结构。可调节风道结构设计，可调节通风量，更利于温度调控。

作为优选技术方案，压力露点监测调节系统包括根据压力监测、温度监测情况进行压力露点计算的识别控制系统及压力露点调节机构。

作为优选技术方案，压力露点调节机构包括压力露点调节旁路、压力露点调节执行电机、压力调节电动阀；

所述压力露点调节执行电机与各可调百叶窗的风量调整驱动机构相连；

所述压力露点调节旁路与各管汇相连，压力露点调节旁路上设有压力调节电动阀，调节电动阀与识别控制系统相连。

作为优选技术方案，散热风机采用变频电机。

附图说明

图1是本发明烟气冷却装置实施例1的结构示意图。

图2是图1的B部分的局部放大图。

图3是图1的C部分的局部放大图。

图4是图1沿A-A’线的剖视图。

图5是图4的D部分的局部放大图。

图6是本发明烟气冷却装置实施例2的结构示意图。

图7是螺旋翅片管的结构示意图。

图8是图7的E部分的局部放大图。

图9是可调百叶窗的机构示意图。

图10是图9的I部分的局部放大图。

图11是图9的F部分的局部放大图。

图12是可调百叶窗与散热装置外壳形成可变风道的示意图。

图13是图12的G部分的局部放大图。

图14是实施例2的一个通风状态图。

图15是实施例2的一个通风状态图。

图16是调节阀的结构示意图。

图17是图16的H部分的局部放大图。

图18是实施例2的出口管汇压力、温度监测及调节动作示意图。

其中：散热装置外壳-1；

散热风机-2；

螺旋翅片管排-3；管汇-30；螺旋翅片管-31；管体-32；螺旋翅片管肋片-33；锯齿-34；

百叶窗-4；百叶窗挡板-41；挡板转轴-42；挡板连杆机构-43；调节圆盘-44；环状调节滑道-45；锁止机构-46；角度调节杆-47；柔性耐温密封-48；压力露点调节执行电机-49；

调节阀-5；疏水泄放装置-50；阀座-51；阀盖-52；气流出口-53；预紧力调节片-54；气流进口-55；

增压装置-6；烟气源-61；

识别控制系统-7；温度传感器-71；压力传感器-72；

管道-8；压力露点调节旁路-81。

具体实施方式

实施例1。如图1-5所示，一种烟气冷却装置，包括散热风机2、三个通过管道8相串联的螺旋翅片管排3、两个可调百叶窗4、压力露点监测调节系统。

各螺旋翅片管排3沿散热风机2气流方向阵列。

各螺旋翅片管排3包括十个不同高度且平行于地面且垂直于散热风机2气流方向的螺旋翅片管31，螺旋翅片管31之间间距相等。

各螺旋翅片管排3的两端均分别设有管汇30，其中一个为进口管汇，另一个为出口管汇；各螺旋翅片管31的两端与距其最近的管汇30相连。

各螺旋翅片管排3的管汇30与压力露点监测调节系统相连；

相邻两螺旋翅片管排3之间设有一可调百叶窗4，各可调百叶窗4上设有百叶窗调整装置，百叶窗调整装置与压力露点监测调节系统相连。

三个螺旋翅片管排3沿散热风机2气流方向由近向远依次为：三级螺旋翅片管排、二级螺旋翅片管排、一级螺旋翅片管排；一级螺旋翅片管排的出口管汇与二级螺旋翅片管排的进口管汇通过管道8相连；二级螺旋翅片管排的出口管汇与三级螺旋翅片管排的进口管汇通过管道8相连；一级螺旋翅片管排的进口管汇与烟气源61通过管道8相连。

一级螺旋翅片管排的进口管汇与烟气源61之间的管道8、一级螺旋翅片管排的出口管汇与二级螺旋翅片管排的进口管汇之间的管道8、二级螺旋翅片管排的出口管汇与三级螺旋翅片管排的进口管汇之间的管道8上均设有增压装置6，所述增压装置6与压力露点监测调节系统相连。

各螺旋翅片管排3的进口管汇上设有若干用于测量温度的温度传感器71、若干用于测量压力的压力传感器72，各温度传感器71、各压力传感器72与压力露点监测调节系统相连。

实施例2。如图6-18所示，本实施例与实施例1的不同在于：包括四个通过管道8相串联的螺旋翅片管排3、三个可调百叶窗4。

将四个螺旋翅片管排3沿散热风机2气流方向由近向远依次命名为：二级螺旋翅片管排、三级螺旋翅片管排、一级螺旋翅片管排、四级螺旋翅片管排。一级螺旋翅片管排的出口管汇与二级螺旋翅片管排的进口管汇通过管道8相连；二级螺旋翅片管排的出口管汇与三级螺旋翅片管排的进口管汇通过管道8相连；三级螺旋翅片管排的出口管汇与四级螺旋翅片管排的进口管汇通过管道8相连；一级螺旋翅片管排的进口管汇与烟气源61通过管道8相连。

一级螺旋翅片管排的进口管汇与烟气源61之间的管道8、一级螺旋翅片管排的出口管汇与二级螺旋翅片管排的进口管汇之间的管道8、二级螺旋翅片管排的出口管汇与三级螺旋翅片管排的进口管汇之间的管道8、三级螺旋翅片管排的出口管汇与四级螺旋翅片管排的进口管汇之间的管道8上均设有增压装置6，所述增压装置6与压力露点监测调节系统相连；

各螺旋翅片管排3的进口管汇上设有若干用于测量温度或压力的传感器，所述传感器与压力露点监测调节系统；

烟气通过增压后进入一级螺旋翅片管排的进口管汇以一定的速度和流量进入一级螺旋翅片管排的各螺旋翅片管31，在可调百叶窗挡板和散热风机作用下，进行强制对流换热，经螺旋翅片管换热后气体，经一级螺旋翅片管排的出口管汇上出口气体压力、温度监测，识别气体所处参数状态，结合第二级增压比参数，判断烟气在下一级增压过程中是否会导致水蒸气析出。

当满足要求时，经增压，降温后的烟气直接进入二级螺旋翅片管排，当降温后烟气参数处于压力露点范围内时，压力露点监测系统快速调整百叶窗开度，改变散热装置流道结构，对气体进行升温或降温，直到满足温度要求后进入三级螺旋翅片管排。

烟气在三级螺旋翅片管排冷却过程中与二级螺旋翅片管排相同。

烟气经四级螺旋翅片管排换热后，并经四级螺旋翅片管排的出口管汇上出口气体温度监测，当压力露点监测调节系统判断符设计要求时，排出；

当压力露点监测调节系统判断不符设计要求，出口温度需要升高时，关闭各可调百叶窗4，减少散热风；

当压力露点监测调节系统判断不符设计要求，出口温度需要降低时，调整回流旁通电动阀，同时增百叶窗4的通风面积，实现温度可控。

进口压力、流量可调，避免低流量状态下每根翅片管空气流量不足造成散热装置负荷不足现象。

采用出口压力、温度监测检测，根据气体结露曲线判断当前参数是否符合下一级安全增压，确保设备安全稳定运行。采用一级、二级、三级、四级散热翅片管组顺序重新排序，保证散热器整体温度场更加合理，复合逆流换热特征。即整体复合空气由冷逐渐变热，烟气由热逐渐变冷的趋势。

管汇30为整体不锈钢管且垂直于地面，所述不锈钢管上端封闭、下端设置有疏水泄放装置50

如图16-17所示，各管汇30均与螺旋翅片管31焊接连接，所述连接部位设置可调节开启压力、流量的调节阀5。箭头出示了气流方向。调节阀5包括阀座51及螺钉安装在阀座51上的阀盖52，阀座51上设有若干气流出口53、预紧力调节片54，阀盖52上设有若干气流进口55，通过旋转阀座51实现对调节阀5通气量的调整。箭头出示气流方向。

如图7-8所示，螺旋翅片管31包括管体32、沿管体32的径向外周表面螺旋式设置的螺旋翅片管肋片33，螺旋翅片管肋片33的远离管体32侧设有若干锯齿34。采用这一技术方案，螺旋翅片管肋片33与管体32接触面积更大，螺旋翅片管肋片33周围强制对流散热空气流场更佳均匀，相比与传统翅片管，散热效果更佳。

如图9-11所示，所述可调百叶窗4包括若干挡板转轴42，挡板转轴42上安装有百叶窗挡板41；百叶窗挡板41通过挡板转轴42固定在散热装置外壳1上。

百叶窗调整装置包括垂直向设置的挡板连杆机构43；各挡板转轴42的两端同轴设有调节圆盘44，调节圆盘44上同轴设有环状调节滑道45，环状调节滑道45上设有锁止机构46；各挡板转轴42上紧贴调节圆盘44位置与一角度调节杆47相连；各角度调节杆47的远离挡板转轴42段与挡板连杆机构43铰接。

如图12-13所示，各可调百叶窗4位置最高的挡板转轴42、位置最低的挡板转轴42连接有柔性耐温密封48；当各挡板连杆机构43顶端的柔性耐温密封48密封百叶窗顶部与散热装置外壳1顶部之间时各百叶窗挡板41与距其最近的百叶窗挡板41相接触；当各挡板连杆机构43底端的柔性耐温密封48密封百叶窗底部与散热装置外壳1底部之间时，各百叶窗挡板41与距其最近的百叶窗挡板41相接触。采用这一技术方案，通过散热装置壳体，散热装置壳体封闭可调百叶窗4的两侧，通过调整百叶窗挡板的开合，形成气流通道可变结构。可调节风道结构设计，可调节通风量，更利于温度调控。如图15所示，通过间隔密封百叶窗顶部与散热装置外壳1顶部、底部之间，实现气流沿箭头方向运动，减缓气流运动速度。如图14所示，当百叶窗挡板41平行于地面时，可调百叶窗4通风量最大。

压力露点监测调节系统包括根据压力监测、温度监测情况进行压力露点计算的识别控制系统7及压力露点调节机构。

如图18所示，压力露点调节机构包括压力露点调节旁路81、压力露点调节执行电机49、压力调节电动阀82。

所述压力露点调节执行电机49与各可调百叶窗4的风量调整驱动机构相连。

所述压力露点调节旁路81与各管汇30相连，压力露点调节旁路81上设有压力调节电动阀82，调节电动阀与识别控制系统7相连。

散热风机2采用变频电机。