有交錯(cuò)排布襯里的加熱爐輻射爐管的制作方法
【專利摘要】一種有交錯(cuò)排布襯里的加熱爐輻射爐管，可以用于石油化工領(lǐng)域的管式加熱爐，強(qiáng)化傳熱過程，減少管內(nèi)結(jié)焦。本發(fā)明的有交錯(cuò)排布襯里的加熱爐輻射爐管包括光管(1)和襯里(2)，且在爐管入口(3)至爐管出口(4)之間的直管段上沿流體流動(dòng)方向至少設(shè)置一組襯里(2)，且襯里(2)沿爐管橫截面周向上分段不連續(xù)分布。本發(fā)明的輻射爐管可以使?fàn)t管內(nèi)的流速呈現(xiàn)周期性交替脈動(dòng)變化規(guī)律，并破壞爐管內(nèi)原有的平推流流型，在徑向上產(chǎn)生流體流動(dòng)，從而破壞邊界層，達(dá)到強(qiáng)化傳熱、減少管內(nèi)結(jié)焦的目的。本發(fā)明可以用于石油化工領(lǐng)域的管式加熱爐，也適用于其它行業(yè)采用輻射爐管加熱管內(nèi)介質(zhì)的加熱爐。
【專利說(shuō)明】有交錯(cuò)排布襯里的加熱爐輻射爐管
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于采用輻射爐管加熱管內(nèi)介質(zhì)的加熱爐內(nèi)的有交錯(cuò)排布襯里的加熱爐輻射爐管，尤其適用于石油化工領(lǐng)域的管式加熱爐。
【背景技術(shù)】
[0002]管式加熱爐是石油煉制和化工生產(chǎn)過程中常用的加熱裝置，與其它行業(yè)的工業(yè)爐(如冶金爐、熱處理爐、焚燒爐等)相比，具有如下的特殊性:被加熱介質(zhì)通常為易燃易爆的烴類氣體或液相油品；爐管內(nèi)的被加熱介質(zhì)可能發(fā)生相變和結(jié)焦過程；只能加熱氣體和液體；只能燃燒氣體或液體燃料；需要長(zhǎng)周期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)滿足工藝要求。因此，管式加熱爐的危險(xiǎn)性大，操作條件苛刻，容易結(jié)焦影響長(zhǎng)周期運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0003]爐管是管式加熱爐進(jìn)行熱量傳遞的重要設(shè)備。爐管需要在高溫、高壓和腐蝕性介質(zhì)等苛刻的條件下長(zhǎng)期運(yùn)行，比其它設(shè)備和部件更容易損壞。如果爐管傳熱效率較高、結(jié)焦少，則可以實(shí)現(xiàn)企業(yè)的節(jié)能降耗目標(biāo)，也為企業(yè)帶來(lái)巨大地經(jīng)濟(jì)收益。目前解決爐管高效傳熱、減少結(jié)焦的措施主要是在爐管內(nèi)增加擾流件、提高爐管內(nèi)壁粗糙度、采用逆流流動(dòng)提高溫差等，都有一定的局限性。比如增加擾流件和提高內(nèi)壁粗糙度在一定程度上增加了流動(dòng)阻力，增加了管路系統(tǒng)的動(dòng)力消耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提出一種有交錯(cuò)排布襯里的加熱爐輻射爐管。這種爐管的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，加工制造比較容易。由于橫截面交錯(cuò)變化，流速也會(huì)呈現(xiàn)交錯(cuò)脈動(dòng)變化規(guī)律，流體湍動(dòng)增強(qiáng)，有利于加強(qiáng)混合和強(qiáng)化傳熱，同時(shí)流動(dòng)阻力增加不會(huì)太大。同時(shí)，由于橫截面發(fā)生交錯(cuò)變化，破壞了爐管內(nèi)原有的平推流流型，在徑向上產(chǎn)生流體流動(dòng)，這有利于減小邊界層，進(jìn)而防止?fàn)t管內(nèi)的結(jié)焦。因此，本發(fā)明的有交錯(cuò)排布襯里的加熱爐輻射爐管可以很好地實(shí)現(xiàn)聞效傳熱、減少結(jié)焦的目標(biāo)，從而提聞加熱爐的熱效率，減少燃料消耗，延長(zhǎng)運(yùn)行周期，提聞經(jīng)濟(jì)收益。
[0005]本發(fā)明提出的有交錯(cuò)排布襯里的加熱爐輻射爐管，包括光管(I)和襯里(2)，且在爐管入口(3)至爐管出口(4)之間的直管段上沿流體流動(dòng)方向至少設(shè)置一組襯里(2)。
[0006]所述的有交錯(cuò)排布襯里的加熱爐輻射爐管中，襯里(2)沿爐管橫截面周向上分段不連續(xù)分布，可以劃分的段數(shù)為2?12。
[0007]所述的有交錯(cuò)排布襯里的加熱爐輻射爐管中，襯里(2)沿爐管內(nèi)流體流動(dòng)方向的縱截面形狀為半圓形、三角形、矩形、多邊形、弧形或其他不規(guī)則形狀。
[0008]所述的有交錯(cuò)排布襯里的加熱爐輻射爐管中，襯里(2)沿爐管內(nèi)流體流動(dòng)方向的高度為爐管內(nèi)徑的0.01?20倍。
[0009]所述的有交錯(cuò)排布襯里的加熱爐輻射爐管中，襯里(2)沿爐管徑向的厚度為爐管內(nèi)徑的0.001?0.3倍。
[0010]所述的有交錯(cuò)排布襯里的加熱爐輻射爐管中，襯里(2)在爐管入口(3)至爐管出口(4)之間的直管段上沿流體流動(dòng)方向設(shè)置多組，相鄰兩組襯里之間的間距為爐管內(nèi)徑的O?40倍。
[0011]所述的有交錯(cuò)排布襯里的加熱爐輻射爐管中，襯里(2)在爐管入口(3)至爐管出口(4)之間的直管段上沿流體流動(dòng)方向設(shè)置多組，相鄰兩組襯里在爐管橫截面周向上交錯(cuò)分布。
[0012]所述的有交錯(cuò)排布襯里的加熱爐輻射爐管適用于所有采用輻射爐管加熱管內(nèi)介質(zhì)的加熱爐。
[0013]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明提出的有交錯(cuò)排布襯里的加熱爐輻射爐管的一種實(shí)施例示意圖。
[0015]圖2是本發(fā)明提出的有交錯(cuò)排布襯里的加熱爐輻射爐管的另一種實(shí)施例示意圖。
[0016]圖1中，1.光管，2.襯里，3.爐管入口，4.爐管出口。
【具體實(shí)施方式】
[0017]參考圖1和圖2，本發(fā)明提出的有交錯(cuò)排布襯里的加熱爐輻射爐管，包括光管(I)和襯里(2)，且在爐管入口(3)至爐管出口(4)之間的直管段上沿流體流動(dòng)方向至少設(shè)置一組襯里⑵。
[0018]參考圖1和圖2，襯里(2)沿爐管橫截面周向上分段不連續(xù)分布，可以劃分的段數(shù)為2?12。
[0019]參考圖1和圖2，襯里(2)沿爐管內(nèi)流體流動(dòng)方向的縱截面形狀為半圓形、三角形、矩形、多邊形、弧形或其他不規(guī)則形狀。
[0020]參考圖1和圖2，襯里⑵沿爐管內(nèi)流體流動(dòng)方向的高度為爐管內(nèi)徑的0.01?20倍。
[0021]參考圖1和圖2，襯里⑵沿爐管徑向的厚度為爐管內(nèi)徑的0.001?0.3倍。
[0022]參考圖1和圖2，襯里⑵在爐管入口(3)至爐管出口⑷之間的直管段上沿流體流動(dòng)方向設(shè)置多組，相鄰兩組襯里之間的間距為爐管內(nèi)徑的O?40倍。
[0023]參考圖1和圖2，襯里⑵在爐管入口(3)至爐管出口⑷之間的直管段上沿流體流動(dòng)方向設(shè)置多組，相鄰兩組襯里在爐管橫截面周向上交錯(cuò)分布。
[0024]本發(fā)明提出的有交錯(cuò)排布襯里的加熱爐輻射爐管適用于所有采用輻射爐管加熱管內(nèi)介質(zhì)的加熱爐。
[0025]本發(fā)明提出的有交錯(cuò)排布襯里的加熱爐輻射爐管的使用過程，例如可以是:被加熱介質(zhì)從爐管入口(3)進(jìn)入爐管光管(I)，然后經(jīng)過至少一個(gè)襯里(2)，從爐管出口(4)流出。其中流經(jīng)襯里(2)時(shí)，由于爐管橫截面積發(fā)生交錯(cuò)變化，而流量保持不變，因此截面流速也呈現(xiàn)出周期性的交替脈動(dòng)變化規(guī)律，進(jìn)而強(qiáng)化混合和傳熱過程；由于襯里(2)對(duì)于流體流動(dòng)方向的約束，使得爐管內(nèi)流體原有的平推流流型受到了破壞，因此破壞了邊界層附近的流動(dòng)規(guī)律，從而增加了流體流動(dòng)的湍動(dòng)強(qiáng)度，有利于強(qiáng)化傳熱，并較少結(jié)焦。
[0026]本發(fā)明提出的有交錯(cuò)排布襯里的加熱爐輻射爐管中，沿爐管內(nèi)流體流動(dòng)方向上設(shè)置多組襯里時(shí)，每組襯里的結(jié)構(gòu)參數(shù)可以相同，也可以不同。[0027]本發(fā)明提出的有交錯(cuò)排布襯里的加熱爐輻射爐管中的襯里(2)的材料與爐管的材料相同。可以采用一體式的鑄造、鍛造等方法，也可以單獨(dú)鑄造、鍛造等成型后再焊接在光管上。
【權(quán)利要求】
1.一種有交錯(cuò)排布襯里的加熱爐輻射爐管，包括光管(I)和襯里(2)，且在爐管入口(3)至爐管出口(4)之間的直管段上沿流體流動(dòng)方向至少設(shè)置一組襯里(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有交錯(cuò)排布襯里的加熱爐輻射爐管，其特征是:襯里(2)沿爐管橫截面周向上分段不連續(xù)分布，可以劃分的段數(shù)為2?12。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有交錯(cuò)排布襯里的加熱爐輻射爐管，其特征是:襯里⑵沿爐管內(nèi)流體流動(dòng)方向的縱截面形狀為半圓形、三角形、矩形、多邊形、弧形或其他不規(guī)則形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有交錯(cuò)排布襯里的加熱爐輻射爐管，其特征是:襯里(2)沿爐管內(nèi)流體流動(dòng)方向的高度為爐管內(nèi)徑的0.0l?20倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有交錯(cuò)排布襯里的加熱爐輻射爐管，其特征是:襯里(2)沿爐管徑向的厚度為爐管內(nèi)徑的0.001?0.3倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有交錯(cuò)排布襯里的加熱爐輻射爐管，其特征是:襯里(2)在爐管入口(3)至爐管出口(4)之間的直管段上沿流體流動(dòng)方向設(shè)置多組，相鄰兩組襯里之間的間距為爐管內(nèi)徑的O?40倍。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有交錯(cuò)排布襯里的加熱爐輻射爐管，其特征是:襯里(2)在爐管入口(3)至爐管出口(4)之間的直管段上沿流體流動(dòng)方向設(shè)置多組，相鄰兩組襯里在爐管橫截面周向上交錯(cuò)分布。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有交錯(cuò)排布襯里的加熱爐輻射爐管，其特征是:適用于所有采用輻射爐管加熱管內(nèi)介質(zhì)的加熱爐。
【文檔編號(hào)】F27B17/00GK103673603SQ201210361885
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月26日
【發(fā)明者】王娟, 毛羽, 王江云 申請(qǐng)人:中國(guó)石油大學(xué)(北京)