變徑式加熱爐輻射爐管的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種變徑式加熱爐輻射爐管，可以用于石油化工領(lǐng)域的管式加熱爐，強(qiáng)化傳熱過(guò)程，減少管內(nèi)結(jié)焦。本發(fā)明的變徑式加熱爐輻射爐管包括光管段(1)和由漸縮段(3)、變徑段(4)、漸擴(kuò)段(5)組成的變徑單元(2)。變徑單元(2)自爐管入口(6)沿流體流動(dòng)方向至少設(shè)置一組。本發(fā)明的變徑式加熱爐輻射爐管可以使管內(nèi)流動(dòng)速度產(chǎn)生脈動(dòng)變化，從而破壞邊界層，達(dá)到強(qiáng)化傳熱、降低管內(nèi)結(jié)焦的可能性。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(zhuān)利說(shuō)明】變徑式加熱爐輻射爐管
【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)的變徑式加熱爐輻射爐管，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、石油化工和化學(xué)、化纖工業(yè)中使用的工藝加熱爐，其作用是通過(guò)氣體或液體燃料燃燒釋放的熱量加熱爐管中的易燃易爆的烴類(lèi)氣體或液相油品，以達(dá)到工藝要求。與一般的工業(yè)爐相比，管式加熱爐危險(xiǎn)性大，操作條件苛刻，容易結(jié)焦影響長(zhǎng)周期運(yùn)轉(zhuǎn)。這都給管式加熱爐的操作和優(yōu)化運(yùn)行帶來(lái)了困難。
[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，不能很好地實(shí)現(xiàn)高效傳熱、減少結(jié)焦的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提出一種變徑式加熱爐輻射爐管。這種爐管的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，由于流動(dòng)截面積周期性變化，流速也會(huì)隨之發(fā)生交替周期性脈動(dòng)變化，流體湍動(dòng)增強(qiáng)，有利于混合和減小邊界層，進(jìn)而防止結(jié)焦，強(qiáng)化傳熱，同時(shí)流動(dòng)阻力增加不會(huì)太大。因此，本發(fā)明的變徑式加熱爐輻射爐管可以很好地實(shí)現(xiàn)高效傳熱、減少結(jié)焦的目標(biāo)，從而提高加熱爐的熱效率，減少燃料消耗，延長(zhǎng)運(yùn)行周期，提高經(jīng)濟(jì)收益。
[0005]本發(fā)明提出的變徑式加熱爐輻射爐管，包括光管段(I)和變徑單元(2)，其中變徑單元(2)由漸縮段(3)、變徑段(4)、漸擴(kuò)段(5)組成，且在爐管直管段上沿流體流動(dòng)方向至少設(shè)置一組。
[0006]所述的變徑式加熱爐輻射爐管中，漸縮段(3)的長(zhǎng)度LI為光管段(I)內(nèi)徑D的
0.1?10倍。
[0007]所述的變徑式加熱爐輻射爐管中，變徑段⑷的內(nèi)徑Dl為光管段(I)內(nèi)徑D的
0.75?1.25倍，長(zhǎng)度L2為光管段(I)內(nèi)徑D的0.1?20倍。
[0008]所述的變徑式加熱爐輻射爐管中，漸擴(kuò)段(5)的長(zhǎng)度L3為光管段(I)內(nèi)徑D的
0.1?10倍。
[0009]所述的變徑式加熱爐輻射爐管，變徑單元(2)自爐管入口(6)沿流體流動(dòng)方向設(shè)置多組，相鄰兩組變徑單元(2)之間的間距L為光管段(I)內(nèi)徑D的0.1?40倍。
[0010]所述的變徑式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。
[0011]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(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1和圖2是本發(fā)明提出的變徑式加熱爐輻射爐管實(shí)施例示意圖。
[0013]圖3和圖4是本發(fā)明提出的變徑式加熱爐輻射爐管的變徑單元放大示意圖。
[0014]圖1至圖4中，1.光管段，2.變徑單元，3.漸縮段，4.變徑段，5.漸擴(kuò)段，6.爐管入口，7.爐管出口。
【具體實(shí)施方式】
[0015]參考圖1至圖4，本發(fā)明提出的變徑式加熱爐輻射爐管，包括光管段(I)和變徑單元(2)，其中變徑單元(2)由漸縮段(3)、變徑段(4)、漸擴(kuò)段(5)組成，且在爐管直管段上沿流體流動(dòng)方向至少設(shè)置一組。
[0016]參考圖1至圖4，漸縮段(3)的長(zhǎng)度LI為光管段⑴內(nèi)徑D的0.1?10倍。
[0017]參考圖1至圖4，變徑段(4)的內(nèi)徑Dl為光管段⑴內(nèi)徑D的0.75?1.25倍，長(zhǎng)度L2為光管段(I)內(nèi)徑D的0.1?20倍。
[0018]參考圖1至圖4，漸擴(kuò)段(5)的長(zhǎng)度L3為光管段⑴內(nèi)徑D的0.1?10倍。
[0019]參考圖1至圖4，變徑單元(2)自爐管入口(6)沿流體流動(dòng)方向設(shè)置多組，相鄰兩組變徑單元⑵之間的間距L為光管段⑴內(nèi)徑D的I?40倍。
[0020]本發(fā)明提出的變徑式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。
[0021]本發(fā)明提出的變徑式加熱爐輻射爐管的使用過(guò)程，例如可以是:被加熱介質(zhì)從爐管入口(6)進(jìn)入爐管光管段(I)，然后流經(jīng)至少一個(gè)變徑單元(2)，從爐管出口(7)流出。其中流經(jīng)變徑單元(2)時(shí)，由于爐管橫截面積發(fā)生周期性變化，而流量保持不變，因此截面流速也呈現(xiàn)出周期性的脈動(dòng)變化規(guī)律，進(jìn)而強(qiáng)化混合和傳熱過(guò)程；由于漸縮段和漸擴(kuò)段對(duì)于流體流動(dòng)方向的約束，使得流體在原本沿爐管軸向方向流動(dòng)的基礎(chǔ)上，增加了與軸向流動(dòng)方向呈一定角度的徑向流動(dòng)，因此破壞了邊界層附近的流動(dòng)規(guī)律，從而強(qiáng)化傳熱，并較少結(jié)焦。
[0022]本發(fā)明提出的變徑式加熱爐輻射爐管中的變徑段(4)的直徑可以大于光管段(I)的內(nèi)徑，也可以小于光管段(I)的內(nèi)徑。沿爐管內(nèi)流體流動(dòng)方向上設(shè)置多組變徑單元時(shí)，每個(gè)變徑單元的結(jié)構(gòu)參數(shù)可以相同，也可以不同。
[0023]本發(fā)明提出的變徑式加熱爐輻射爐管中的變徑單元的材料與光管段的材料相同。可以采用一體式的鑄造、鍛造等方法，也可以經(jīng)過(guò)鑄造、鍛造等成型后再焊接在光管上。
【權(quán)利要求】
1.一種變徑式加熱爐輻射爐管，包括光管段(I)和變徑單元(2)，其特征是:變徑單元(2)由漸縮段(3)、變徑段(4)、漸擴(kuò)段(5)組成，且在爐管直管段上沿流體流動(dòng)方向至少設(shè)置一組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變徑式加熱爐輻射爐管，其特征是:漸縮段(3)的長(zhǎng)度LI為光管段(I)內(nèi)徑D的0.1?10倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變徑式加熱爐輻射爐管，其特征是:變徑段⑷的內(nèi)徑Dl為光管段(I)內(nèi)徑D的0.75?1.25倍，長(zhǎng)度L2為光管段(I)內(nèi)徑D的0.1?20倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變徑式加熱爐輻射爐管，其特征是:漸擴(kuò)段(5)的長(zhǎng)度L3為光管段(I)內(nèi)徑D的0.1?10倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變徑式加熱爐輻射爐管，其特征是:變徑單元(2)自爐管入口(6)沿流體流動(dòng)方向設(shè)置多組，相鄰兩組變徑單元⑵之間的間距L為光管段⑴內(nèi)徑D的I?80倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變徑式加熱爐輻射爐管，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)】F27B17/00GK103673604SQ201210361896
【公開(kāi)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)