1.本发明涉及油井生产技术领域，具体为一种油田专用太阳能真空水套加热炉及原油加热方法。
背景技术：2.目前，大多油田水套加热炉采用天然气作为燃料，因天然气具有热值高、环保性好的优点，获得了广泛应用。但是近年来天然气价格越来越昂贵，造成水套加热炉运行成本居高不下。
3.此外，目前传统水套炉结构简单，传统水套炉结构详见说明书附图1。传统水套炉结构是通过燃烧器燃烧天然气形成的高温火焰，经过烟管和烟室，把热量放给水套炉中的热水并将热水加热到95℃。同时含水率为90％的20℃的冷油经过u型管被u型管外的95℃的热水加热到80度后排出水套炉，热油的含水量仍为90％，无任何浓缩作用。还需在后续工艺中加入大量热量来蒸发水分并浓缩形成原油。由于烟管和烟时面积较小，因此目前传统的水套炉的热效率较低，排烟温度高达550℃以上。导致燃料消耗巨大，亟待解决。
技术实现要素：4.为了解决上述背景技术提出的水套炉能耗大，无浓缩作用的问题，本方案提供一种油田专用太阳能真空水套加热炉，可有效提高原油加热炉的热效率及整个系统的能源综合利用效率。
5.本发明解决其技术问题所采用技术方案为：一种油田专用太阳能真空水套加热炉，包括真空加热系统和水套炉加热系统；所述真空加热系统包括蒸汽发生器、真空加热器和喷射器，所述真空加热器和喷射器相互连通；所述水套炉加热系统包括水套炉、燃烧器、烟室、油盘管和烟囱，所述烟室和油盘管设置于所述水套炉内部，所述烟室的入口和出口分别连接所述燃烧器和烟囱；所述真空加热器上设置有原油入口和原油出口，所述原油出口连接所述油盘管的入口，所述蒸汽发生器连接所述烟囱并吸收所述烟囱的排烟热量，所述蒸汽发生器上设置有第一输出口，所述第一输出口通过管道连接所述喷射器，所述蒸汽发生器产生的蒸汽通过第一输出口输入喷射器中，喷射器产生抽吸作用不断将真空加热器中的水蒸气抽出，从而在真空加热器中形成真空，由于真空加热器处于真空状态，因而真空加热器中的液体沸点将会降低，使得真空加热器中原油含有的水分可以在较低温度蒸发变成水蒸气，通过喷射器的抽吸作用排出。
6.进一步的，所述蒸汽发生器上还设置有补燃燃烧机，以便为所述真空系统进一步提供能量。
7.进一步的，所述真空加热系统还包括有换热器和加热水套，所述换热器上设置有进气管、排气管、进水管和排水管，所述真空加热器置于所述加热水套内进行加热，所述蒸汽发生器上设置有第二输出口，所述第二输出口通过管道连接所述进气管，所述排气管连接所述烟囱，所述排水管通过管道连接所述加热水套的入水口，换热器利用蒸汽发生器所
吸收的烟气热量产生的热水，进入加热水套来加热真空加热器中的原油。其中，所述加热水套的出水口通过管道连接所述进水管，实现水循环，环保节能。
8.进一步的，所述加热水套上还设置有补水口。
9.进一步的，所述真空加热系统还包括有引风机，所述引风机设置于所述第二输出口和所述进气管之间，通过引风机的作用将高温排烟送入蒸发器中回收余热。
10.进一步的，所述排水管上安装有三通阀，所述三通阀的第一出口连接所述加热水套的入水口，所述三通阀的第二出口连接所述蒸汽发生器，方便对蒸汽发生器进行补水，使得整个系统更加环保节能。
11.进一步的，所述烟囱上安装有排气阀，方便控制排烟。
12.进一步的，还包括有太阳能加热系统，所述太阳能加热系统包括太阳能黑体锅炉和加热管，所述加热管置于所述太阳能黑体锅炉内，所述加热管连接所述油盘管的出口，利用太阳能再一次对原油加热，无需消耗其他能源，实现了系统的节能减排。
13.进一步的，所述太阳能加热系统还包括有太阳能反射镜，所述太阳能黑体锅炉上开设有小孔，所述太阳能反射镜对准所述小孔，所述加热管上设置有太阳能吸热涂层。太阳能反射镜将太阳光从小孔射入太阳能黑体锅炉中，太阳光在太阳能黑体锅炉中经过多次漫反射，其能量全部被安装在太阳能黑体锅炉内的加热管所吸收，原油温度进一步加热，无需消耗其他能源，实现了系统的节能减排。其中，所述太阳能黑体锅炉呈正方体形，所述太阳能黑体锅炉的内壁设有反射层。
14.进一步的，所述太阳能加热系统还包括有追光装置，所述追光装置连接并驱动所述太阳能反射镜运动，使得其能更好的聚光。
15.本发明还公开一种原油加热方法，利用上述的一种油田专用太阳能真空水套加热炉，其步骤如下：
16.首先将含水率为90％、温度为20℃的原油输进所述真空加热系统进行加热，所述真空加热器，蒸汽发生器吸收烟囱约550℃的排烟热量，产生10公斤的蒸汽进入喷射器，通过喷射器产生抽吸作用，不断将真空加热器中的水蒸气抽出进入污水池，使真空加热器中形成真空状态，真空加热器中的液体沸点降低；换热器吸收蒸汽发生器和烟囱的热量，产生90℃的热水进入加热水套来加热真空加热器中的原油，使原油中的水分蒸发变成水蒸气通过喷射器进入污水池，90℃的热水在加热水套中放热后降温到75℃后流回换热器，含水率为90％、温度为20℃的原油在所述真空加热器中被加热浓缩为含水率为60％、温度为70℃的原油；接着将含水率为60％、温度为70℃的原油输进水套炉加热系统进一步加热，含水率为60％、温度为70℃的原油经过所述油盘管，在水套炉中加热到85℃后流出水套炉进入所述太阳能加热系统再进一步被加热，含水率为60％、温度为85℃的原油进入太阳能黑体锅炉后被太阳能进一步加热到95℃，无需消耗天然气，提高了整个系统的能源综合利用效率。
17.本发明的有益效果是：
18.1、本发明的真空加热系统采用真空法在加热原油的同时脱除其水分，无需消耗天然气，能耗大幅度降低。
19.2、本发明的太阳能加热系统采用黑体式太阳能加热炉将原油温度由85℃被太阳能进一步加热到95℃，无需消耗其他能源，实现了系统的节能减排。
20.3、本发明采用多级余热回收方式，利用水套炉的烟气余热产生蒸汽和热水，同时
利用太阳能黑体锅炉来加热原油，能源利用率高，节能环保。
21.4、本发明的喷射器(利用抽吸引射原理)利用余热所产生的高压蒸汽来产生真空，无需消耗天然气，能耗低。
22.5、本发明利用烟囱余热所产生的高温热水为真空加热器提供热源，无需消耗天然气，能耗低。
附图说明
23.图1为传统水套炉结构原理框图；
24.图2为本发明的油田专用太阳能真空水套加热炉的结构原理框图。
具体实施方式
25.下面结合附图对本发明进行进一步的说明。值得注意的是，这些具体实施例仅为本发明代表性之具体实施例，其中所举例之特定方法、装置、条件、材质等并非用以限定本发明或对应之具体实施例。此为，图中各装置仅用于表达其相对位置且未按其实际比例绘述，合先叙明。
26.如图2所示，一种油田专用太阳能真空水套加热炉，包括真空加热系统和水套炉加热系统；所述真空加热系统包括蒸汽发生器11、真空加热器12、喷射器13和污水池16，所述真空加热器12上端开口，所述喷射器13置于所述真空加热器12的上方，并且所述真空加热器12和喷射器13相互连通；所述水套炉加热系统包括水套炉21、燃烧器22、烟室23、烟管27、油盘管24和烟囱25，所述烟室23和油盘管24设置于所述水套炉21内部，所述烟室23的入口和出口分别通过烟管27连接所述燃烧器22和烟囱25；所述真空加热器12上设置有原油入口和原油出口，所述原油出口连接所述油盘管24的入口，所述蒸汽发生器11连接所述烟囱25并吸收所述烟囱25的排烟热量，所述蒸汽发生器11上设置有第一输出口，所述第一输出口通过管道连接所述喷射器13，所述蒸汽发生器11产生的蒸汽通过第一输出口输入喷射器13中，喷射器13产生抽吸作用不断将真空加热器12中的水蒸气抽出并排放至污水池16中，从而在真空加热器12中形成真空，由于真空加热器12处于真空状态，因而真空加热器12中的液体沸点将会降低，使得真空加热器12中原油含有的水分可以在较低温度蒸发变成水蒸气，通过喷射器13的抽吸作用排出。
27.进一步的，所述真空加热系统还包括有换热器14、加热水套15，所述换热器14上设置有进气管、排气管、进水管和排水管，所述真空加热器12置于所述加热水套15内进行加热，所述蒸汽发生器11上设置有第二输出口，所述第二输出口通过管道连接所述进气管，所述排气管连接所述烟囱25，所述排水管通过管道连接所述加热水套15的入水口，换热器14利用蒸汽发生器的热量产生的热水进入加热水套来加热真空加热器12中的原油。其中，所述加热水套15的出水口通过管道连接所述进水管，实现水循环，环保节能。
28.进一步的，所述加热水套15上设置有补水口151。
29.进一步的，所述蒸汽发生器11上还可以设置有补燃燃烧机(图中未示出)，以便为所述真空系统进一步提供能量。
30.进一步的，所述真空加热系统还包括有引风机17，所述引风机17设置于所述第二输出口和所述进气管之间，通过引风机17的作用将高温排烟送入蒸发器中回收余热。
31.进一步的，所述排水管上安装有三通阀18，所述三通阀18的入口连接所述换热器14的排水管，所述三通阀18的第一出口连接所述加热水套15的入水口，所述三通阀18的第二出口连接所述蒸汽发生器11，方便对蒸汽发生器11进行补水，使得整个系统更加环保节能。
32.进一步的，所述烟囱25上安装有排气阀26，方便控制排烟。
33.进一步的，还包括有太阳能加热系统，所述太阳能加热系统包括太阳能黑体锅炉31和加热管32，所述加热管32置于所述太阳能黑体锅炉31内，所述加热管32连接所述油盘管24的出口，利用太阳能再一次对原油加热，无需消耗其他能源，实现了系统的节能减排。
34.进一步的，所述太阳能加热系统还包括有太阳能反射镜34，所述太阳能黑体锅炉上开设有小孔33，所述太阳能反射镜34对准所述小孔33，所述加热管32上设置有太阳能吸热涂层。太阳能反射镜34将太阳光从小孔射入太阳能黑体锅炉31中，太阳光在太阳能黑体锅炉31中经过多次漫反射，其能量全部被安装在太阳能黑体锅炉31内的加热管32所吸收，原油温度进一步加热，无需消耗其他能源，实现了系统的节能减排。其中，所述太阳能黑体锅炉31呈正方体形，所述太阳能黑体锅炉31的内壁设有反射层。
35.本发明还公开一种原油加热方法，利用上述的一种油田专用太阳能真空水套加热炉，其步骤如下：
36.首先将含水率为90％、温度为20℃的原油输进所述真空加热系统进行加热，所述真空加热器，蒸汽发生器吸收烟囱约550℃的排烟热量，产生10公斤的蒸汽进入喷射器，通过喷射器产生抽吸作用，不断将真空加热器中的水蒸气抽出进入污水池，使真空加热器中形成真空状态，真空加热器中的液体沸点降低；换热器吸收蒸汽发生器和烟囱的热量，产生90℃的热水进入加热水套来加热真空加热器中的原油，使原油中的水分蒸发变成水蒸气通过喷射器进入污水池，90℃的热水在加热水套中放热后降温到75℃后流回换热器，含水率为90％、温度为20℃的原油在所述真空加热器中被加热浓缩为含水率为60％、温度为70℃的原油；接着将含水率为60％、温度为70℃的原油输进水套炉加热系统进一步加热，含水率为60％、温度为70℃的原油经过所述油盘管，在水套炉中加热到85℃后流出水套炉进入所述太阳能加热系统再进一步被加热，含水率为60％、温度为85℃的原油进入太阳能黑体锅炉后被太阳能进一步加热到95℃，无需消耗天然气，提高了整个系统的能源综合利用效率。
37.本发明具有如下特点：
38.1.本发明采用多级余热回收方式：利用水套炉的烟气余热产生10公斤的蒸汽和90℃的热水，同时利用太阳能黑体锅炉来加热原油，能源利用率高，节能环保。
39.2.本发明采用真空法在加热原油的同时脱除其水分：利用10公斤的蒸汽的抽吸作用在真空加热器中产生真空，利用90℃的热水将原油沸腾加热，在加热的同事脱除部分水分，为后续脱水工艺节约大量能源。
40.3.本发明采用黑体式太阳能加热炉，在炉体上部开设若干个小孔，通过可以旋转移动的太阳能反射镜将太阳光从小孔射入太阳能加热炉中，太阳光在方形太阳能加热炉中经过多次漫反射，其能量全部被安装在太阳能加热炉前后壁面和底部的原油加热管所吸收，原油温度由85℃被太阳能进一步加热到95℃，无需消耗其他能源，实现了系统的节能减排。
41.4.本发明的喷射器(利用抽吸引射原理)利用余热所产生的高压蒸汽来产生真空，
无需消耗天然气。
42.5.本发明利用余热所产生的高温热水为真空加热器提供热源，无需消耗天然气。
43.以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明申请专利范围及发明说明内容所作的简单等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。
技术特征：1.一种油田专用太阳能真空水套加热炉，其特征在于，包括真空加热系统和水套炉加热系统；所述真空加热系统包括蒸汽发生器、真空加热器和喷射器，所述真空加热器和喷射器相互连通；所述水套炉加热系统包括水套炉、燃烧器、烟室、油盘管和烟囱，所述烟室和油盘管设置于所述水套炉内部，所述烟室的入口和出口分别连接所述燃烧器和烟囱；所述真空加热器上设置有原油入口和原油出口，所述原油出口连接所述油盘管的入口，所述蒸汽发生器连接所述烟囱并吸收所述烟囱的排烟热量，所述蒸汽发生器上设置有第一输出口，所述第一输出口连接所述喷射器。2.根据权利要求1所述的一种油田专用太阳能真空水套加热炉，其特征在于，所述真空加热系统还包括有换热器和加热水套，所述换热器上设置有进气管、排气管、进水管和排水管，所述真空加热器置于所述加热水套内，所述蒸汽发生器上设置有第二输出口，所述第二输出口连接所述进气管。3.根据权利要求2所述的一种油田专用太阳能真空水套加热炉，其特征在于，所述加热水套的出水口连接所述进水管。4.根据权利要求2所述的一种油田专用太阳能真空水套加热炉，其特征在于，所述真空加热系统还包括有引风机，所述引风机设置于所述第二输出口和所述进气管之间。5.根据权利要求2所述的一种油田专用太阳能真空水套加热炉，其特征在于，所述排水管上安装有三通阀，所述三通阀的第一出口连接所述加热水套的入水口，所述三通阀的第二出口连接所述蒸汽发生器。6.根据权利要求1所述的一种油田专用太阳能真空水套加热炉，其特征在于，所述烟囱上安装有排气阀。7.根据权利要求1所述的一种油田专用太阳能真空水套加热炉，其特征在于，还包括有太阳能加热系统，所述太阳能加热系统包括太阳能黑体锅炉和加热管，所述加热管置于所述太阳能黑体锅炉内，所述加热管的入口连接所述油盘管的出口。8.根据权利要求7所述的一种油田专用太阳能真空水套加热炉，其特征在于，所述太阳能加热系统还包括有太阳能反射镜，所述太阳能黑体锅炉上开设有小孔，所述太阳能反射镜对准所述小孔，所述加热管上设置有太阳能吸热涂层。9.根据权利要求8所述的一种油田专用太阳能真空水套加热炉，其特征在于，所述太阳能黑体锅炉呈正方体，所述太阳能黑体锅炉的内壁设有反射层。10.一种原油加热方法，其特征在于，利用权利要求7所述的一种油田专用太阳能真空水套加热炉，执行如下步骤：首先将含水率为90％、温度为20℃的原油输进所述真空加热系统进行加热，所述蒸汽发生器吸收烟囱的排烟热量，产生蒸汽进入喷射器，通过喷射器产生抽吸作用，不断将真空加热器中的水蒸气抽出进入污水池，使真空加热器中形成真空状态，换热器吸收蒸汽发生器和烟囱的热量，产生90℃的热水进入加热水套来加热真空加热器中的原油，使原油中的水分蒸发变成水蒸气通过喷射器抽出进入污水池，90℃的热水在加热水套中放热后降温到75℃后流回换热器，含水率为90％、温度为20℃的原油在所述真空加热器中被加热浓缩为含水率为60％、温度为70℃的原油；接着将含水率为60％、温度为70℃的原油输进水套炉加热系统进一步加热，含水率为60％、温度为70℃的原油经过所述油盘管，在水套炉中加热到85℃后流出水套炉进入所述太阳能加热系统再进一步被加热，含水率为60％、温度为85℃
的原油进入太阳能黑体锅炉后被太阳能进一步加热到95℃。
技术总结本发明公开一种油田专用太阳能真空水套加热炉，包括真空加热系统和水套炉加热系统；所述真空加热系统包括蒸汽发生器、真空加热器和喷射器，所述真空加热器和喷射器相互连通；所述水套炉加热系统包括水套炉、燃烧器、烟室、油盘管和烟囱，所述烟室和油盘管设置于所述水套炉内部，所述烟室的入口和出口分别通过烟管连接所述燃烧器和烟囱；所述真空加热器上设置有原油入口和原油出口，所述原油出口连接所述油盘管的入口，所述蒸汽发生器连接所述烟囱并吸收所述烟囱的排烟热量，所述蒸汽发生器上设置有第一输出口，所述第一输出口连接所述喷射器，该装置能源利用率高，节能环保。本发明还公开利用该加热炉的一种原油加热方法。开利用该加热炉的一种原油加热方法。开利用该加热炉的一种原油加热方法。
技术研发人员：刘效洲 黎海沂 李旺
受保护的技术使用者：广东工业大学
技术研发日：2022.06.09
技术公布日：2022/11/1
