[发明专利]一种双侧式高效涡流管加热器

说明书

本发明公开了一种双侧式高效涡流管加热器，包括金属外筒，金属外筒内设有涡流管，涡流管的一端连接有涡流室，涡流管的另一端开口并设有调节阀，涡流管的外部设有热交换器，热交换器与所述金属外筒之间设有外加热层，涡流室与所述金属外筒之间设有涡流室局部加热区；金属外筒的侧壁设有先导气入口、先导气出口、低压天然气出口、高压天然气入口，对应高压天然气入口的部位设有减压喷嘴。在提高对先导气加热效率的同时，可实现对先导气温度的调节，并具有一般工况下自身防冰堵与极端工况下自身解冰堵的功能，可长期稳定运行，保障了天然气调压设备的正常工作。

技术领域

本发明涉及一种天然气输送设备，尤其涉及一种双侧式高效涡流管加热器。

背景技术

天然气在绝热节流膨胀过程中，因焦耳-汤姆逊效应，通常会产生较大温降。由于天然气调压设备的引压管(亦称“先导气导管”)口径较小，当天然气的温度低于水露点时，极有可能在引压管中形成水合物，发生“冰堵”事故，进而造成天然气调压设备功能的失灵。因此，在先导气进入调压设备前需要对其进行加热，以保证调压设备的正常运行。

常用的提高先导气温度的方法主要有两类，一类是需要外部能源的加热法，主要有：电伴热法、指挥器局部加热法和热交换器法。电伴热法是在引压管上缠绕电伴热带，利用电能产生的热量加热管道，进而提升管道内先导气的温度。当环境温度较低时，该方法的能耗较高，加热效果不佳，维护频繁，还存在一定的安全隐患。指挥器局部加热法是直接在天然气调压设备的指挥器上安装加热器，该方法只适用于中、小型调压站内的指挥器式调压设备，由于是局部加热，加热效果受调压器前后压差的影响较大。热交换器法用循环热水作为热源对先导气进行加热，该方法存在设备复杂、投资和运行费用高、需要专人值守等问题。

另一类是不需要外部能源的涡流管加热法，即利用天然气自身压差产生的能量分离效应来实现对先导气的加热。涡流管加热器一般是由涡流管、热交换器、减压喷嘴、保温层和金属外壳组合而成。将天然气管道、引压管与涡流管加热器连接。天然气在压差作用下，通过涡流管产生高速旋流，外层气体转化为高温热气，先导气通过热交换器与高温热气发生热交换而提高温度。涡流管加热器具有不需要外部能源和运行成本等优点。目前，应用较多的是美国UVI公司生产的VPGH-SP和VPGH-DP两种产品,其热交换器只是由内而外单侧对先导气进行加热，自身没有调节装置，不便于工况发生变化时进行换热效率的调节。同时，涡流管加热器因为减压喷嘴的存在，自身也有冰堵的风险，虽然VPGH-SP和VPGH-DP都引出了热气来预防减压喷嘴发生冰堵，但是当调压器前后压比较小且天然气温度较低时，热气的温度本身就不高，所以涡流管加热器依然存在冰堵的可能，由于没有调节装置，解堵比较困难。更一般地，涡流管加热器均采用热气与先导气单侧换热，换热效率不高，当天然气温度、压力和环境温度下降时，无法保证足够的换热效率，导致对先导气的加热效果不佳，影响天然气调压设备的正常工作。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用涡流管能量分离原理对天然气调压设备的先导气进行加热和调温的双侧式高效涡流管加热器。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的双侧式高效涡流管加热器，包括金属外筒，所述金属外筒内设有涡流管，所述涡流管的一端连接有涡流室，所述涡流管的另一端开口并设有调节阀，所述涡流管的外部设有热交换器，所述热交换器与所述金属外筒之间设有外加热层，所述涡流室与所述金属外筒之间设有涡流室局部加热区；

所述金属外筒的侧壁在对应所述涡流管的部位设有先导气入口和先导气出口，所述先导气入口和先导气出口与所述热交换器分别连接；

所述金属外筒的侧壁在对应所述涡流室的部位设有一个或多个高压天然气入口，所述金属外筒的端壁在对应所述涡流室中心的部位设有低压天然气出口，所述涡流室在对应所述高压天然气入口和低压天然气出口的部位分别设有开口。