專利名稱：一種雙面輻射螺旋盤管加熱爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于石油煉制、石油化工與煤化工的管式加熱爐領(lǐng)域，具體的是一種 雙面輻射螺旋盤管加熱爐。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的加氫裂化反應(yīng)進(jìn)料加熱爐主流爐型均采用180°急彎彎頭連接的水平臥管 雙面輻射供熱的爐型。對(duì)于管內(nèi)介質(zhì)為高固含率、高流速、高壓的油(水)煤漿加氫裂化反應(yīng) 進(jìn)料加熱爐來說，在急彎彎頭外拱內(nèi)側(cè)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重磨損，即便是采用彎頭外拱加厚也是屬 于被動(dòng)抗磨損的作法，潛在著嚴(yán)重不安全的事故隱患。若采用螺旋盤管由于彎徑比大就可 以從根本上防止管內(nèi)磨損。但是傳統(tǒng)的螺旋盤管加熱爐被公認(rèn)為是只有在負(fù)荷非常小、對(duì) 熱效率無要求、單面輻射時(shí)才采用的爐型。由于單排爐管雙面輻射的平均熱強(qiáng)度是單面輻 射的平均熱強(qiáng)度的1. 5倍，其計(jì)算出爐管總長(zhǎng)度只有單面輻射的66%。
在國(guó)外鉻鎳合金爐管日漸漲價(jià)，國(guó)內(nèi)一般碳鋼產(chǎn)能過剩的背景下，對(duì)于高壓加氫 爐而言均采用價(jià)格昂貴的奧氏體不銹鋼，為此，設(shè)計(jì)出給螺旋盤管雙面輻射均勻供熱，使?fàn)t 管表面平均熱強(qiáng)度得以提高，進(jìn)而節(jié)省近1/3合金爐管用量，延長(zhǎng)爐管使用壽命是對(duì)加氫 裂化反應(yīng)進(jìn)料加熱爐降低運(yùn)行成本和減少設(shè)備投資最優(yōu)化設(shè)計(jì)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種供熱均勻、爐管表面平均熱強(qiáng)度高、合金鋼爐管用量少， 可提高內(nèi)介質(zhì)流速，降低管壁溫度，防止管內(nèi)結(jié)焦，又能抗管內(nèi)磨損的雙面輻射的螺旋盤管 加熱爐。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下一種雙面輻射螺旋盤管加熱爐，包括 鋼構(gòu)、外環(huán)輻射墻、螺旋盤管、內(nèi)環(huán)輻射墻和火焰燃燒器，所述外環(huán)輻射墻置于鋼構(gòu)內(nèi)部，所 述螺旋盤管置于該外環(huán)輻射墻內(nèi)側(cè)；所述內(nèi)環(huán)輻射墻置于所述螺旋盤管內(nèi)側(cè)；所述火焰燃 燒器加熱使所述內(nèi)環(huán)輻射墻和外環(huán)輻射墻達(dá)到高溫形成輻射，然后所述內(nèi)環(huán)輻射墻和外環(huán) 輻射墻向所述螺旋盤管雙面輻射供熱。
本發(fā)明的有益效果是所述的螺旋盤管與現(xiàn)有的急彎彎頭連接的水平臥管相比， 由于螺旋盤管無連接用的180°的彎頭，避免了管內(nèi)高含固率介質(zhì)對(duì)彎管內(nèi)壁的磨損，延長(zhǎng) 了爐管使用壽命，排除了由于爐管壁磨損減薄引起的不安全隱患。
所述的螺旋盤管由于采用雙面輻射墻供熱與現(xiàn)有一般底燒燃燒器相比，減小了爐 管受熱不均勻性，經(jīng)計(jì)算其表面平均熱強(qiáng)度越發(fā)接近受限的最高表面熱強(qiáng)度，減少了爐管 換熱面積，節(jié)省了昂貴的高合金爐管用量，具有降低加熱爐投資費(fèi)用的突出經(jīng)濟(jì)效益。
所述的螺旋盤管由于供熱均勻，縮短了爐管水力長(zhǎng)度減少爐管的沿程阻力又不存 在局部阻力降，由此在壓降允許的限度內(nèi)，盡可能提高的流速，足夠高的流速能給提供尚未 固著的初期疏松焦層排出的動(dòng)能，又增大內(nèi)膜傳熱系數(shù)使管壁溫度降低，有效避免爐管結(jié) 焦，延長(zhǎng)爐管的使用壽命，保證長(zhǎng)周期安全運(yùn)行。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)
進(jìn)一步，所述外環(huán)輻射墻的內(nèi)表面和所述內(nèi)環(huán)輻射墻的外表面都為圓筒狀；所述 火焰燃燒器至少為兩個(gè)，且分別設(shè)置在內(nèi)環(huán)輻射墻附近和外環(huán)輻射墻附近的爐底上或分別 設(shè)置在所述外環(huán)輻射墻和內(nèi)環(huán)輻射墻側(cè)壁上。
采用進(jìn)一步的技術(shù)效果是螺旋盤管結(jié)合內(nèi)外環(huán)套式雙面輻射墻的加熱的爐型，可 使螺旋盤管兩面都受熱均勻，可大幅提高爐管表面平均熱強(qiáng)度，進(jìn)而減少爐管用鋼量。
進(jìn)一步，所述火焰燃燒器為扁平附墻火焰燃燒器和/或輻射墻式無焰燃燒器。
采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是該扁平附墻火焰燃燒器和/或輻射墻式無焰 氣體燃燒器，扁平附墻的火焰氣體燃燒器的火焰直接附墻，高溫火焰緊貼爐墻向上燃燒，將 爐墻加熱成為高溫輻射體，再由爐墻間接將熱量輻射給爐管，同時(shí)，也減少了火焰直接沖擊 爐管的幾率。側(cè)燒輻射墻式無焰氣體燃燒器并無明火，因而不會(huì)沖擊爐管，且具有優(yōu)越的 供熱均勻性，可分區(qū)調(diào)節(jié)供熱溫度，使用上述兩種火焰燃燒器的雙面輻射墻供熱的效果如 下①使螺旋盤管在高度、長(zhǎng)度、圓周三向幾乎不存在火焰局部高溫區(qū)，可提高爐管表面熱 強(qiáng)度；減少爐管水力長(zhǎng)度，節(jié)省昂貴爐管用量；②爐管總長(zhǎng)度減少后，可在限定的壓降范圍 內(nèi)盡可能提高流速，能對(duì)管內(nèi)初期疏松焦焦層提供剝離的動(dòng)能，利于防止結(jié)焦；④增加流速 可提高內(nèi)膜傳熱系數(shù)，能降低爐管金屬壁溫，更低于介質(zhì)結(jié)焦臨界溫度，也有利于防止管內(nèi) 結(jié)焦分區(qū)調(diào)節(jié)各區(qū)溫度。
進(jìn)一步，所述內(nèi)環(huán)輻射墻、外環(huán)輻射墻都為兩層以上階梯狀，每層內(nèi)、外環(huán)輻射墻 底部分別設(shè)有扁平附墻火焰燃燒器。
采用進(jìn)一步方案的有益效果是可以采用階梯爐型將該加熱爐布置成兩層以上的 階梯爐，既保證沿爐膛高度方向供熱均勻，又節(jié)省了占地面積，更有利于工廠模塊化供貨。


圖1、本發(fā)明的扁平附墻火焰燃燒器供熱螺旋盤管二階梯爐型；
圖2、本發(fā)明的扁平附墻火焰燃燒器與輻射墻式無焰燃燒器組合供熱螺旋盤管爐 型；
圖3、本發(fā)明的輻射墻式無焰燃燒器供熱雙面輻射螺旋盤管爐型。
附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下
1-1、扁平附墻火焰燃燒器，1-2、輻射墻式無焰燃燒器，2、螺旋盤管，3、管架，4-1、 內(nèi)環(huán)輻射墻，4-2、外環(huán)輻射墻，5-1、內(nèi)環(huán)爐壁板，5-2、外環(huán)爐壁板，6、排煙道。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并 非用于限定本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例一
如圖1所示，本實(shí)施例提供一種扁平附墻火焰燃燒器供熱二階梯爐型雙面輻螺旋 盤管加熱爐，該加熱爐呈兩層階梯形，在每層任意徑向截面上形成上部分為正梯形下部分 為矩形的組合截面，包括鋼構(gòu)、扁平附墻火焰燃燒器1-1、螺旋盤管2、管架3、內(nèi)環(huán)輻射墻 4-1、外環(huán)輻射墻4-2、內(nèi)環(huán)爐壁板5-1、外環(huán)爐壁板5-2、排煙道6。
所述的外環(huán)爐壁板5-2設(shè)置于該加熱爐鋼構(gòu)內(nèi)側(cè)。所述內(nèi)環(huán)輻射墻4-1附于內(nèi)環(huán) 爐壁板5-1外側(cè)面，外環(huán)輻射墻4-2附于外環(huán)爐壁板5-2內(nèi)側(cè)面，所述螺旋盤管2由管架3 固定設(shè)置于內(nèi)環(huán)輻射墻4-1與外環(huán)輻射墻4-2之間；所述的內(nèi)環(huán)輻射墻4-1和外環(huán)輻射墻4-2被扁平附墻火焰燃燒器1-1加熱，使內(nèi)外兩整面?zhèn)葔_(dá)到高溫，對(duì)加熱爐所要加熱的流 經(jīng)受雙面輻射的螺旋盤管2內(nèi)的介質(zhì)進(jìn)行加熱。
所述每層的內(nèi)環(huán)輻射墻4-1下部分豎直設(shè)立，且每層內(nèi)環(huán)輻射墻4-1上部分向外 傾斜；所述每層的外環(huán)輻射墻4-2下部分豎直設(shè)立；每層外環(huán)輻射墻4-2上部分向內(nèi)傾斜 設(shè)置，并與內(nèi)環(huán)輻射墻4-1相對(duì)應(yīng)的對(duì)稱設(shè)置。所述扁平附墻火焰燃燒器1-1分別置于接 近每層內(nèi)外環(huán)輻射墻豎直段的底部位置；所述設(shè)置在內(nèi)環(huán)輻射墻4-1的扁平附墻火焰燃燒 器的數(shù)量明顯少于或者僅是設(shè)置在外環(huán)輻射墻4-2燃燒器數(shù)量的1/2，但只要將設(shè)置在內(nèi) 環(huán)輻射墻4-1燃燒器的供熱量總負(fù)荷等于設(shè)置在外環(huán)輻射墻4-2燃燒器供熱量總負(fù)荷，在 操作過程中再作進(jìn)一步調(diào)整，就可以做到螺旋盤管內(nèi)外兩側(cè)供熱對(duì)稱。該加熱爐燃燒產(chǎn)生 的煙氣隨著排煙道6排出。
所述的扁平附墻火焰燃燒器1-1加熱內(nèi)、外環(huán)輻射墻形成高溫輻射體對(duì)螺旋盤 管2供熱，考慮沿爐膛高度縱向熱流強(qiáng)度不均勻因素，通常如果爐管沿爐膛高度方向受到 5飛m限制，若爐管高度在5飛m范圍內(nèi)，所述的扁平附墻火焰燃燒器1_1供熱的螺旋盤管加 熱爐應(yīng)該只設(shè)置為一層階梯。
實(shí)施例二
如圖2所示，本實(shí)施例又提供一種扁平附墻火焰燃燒器與輻射墻式無焰燃燒器組 合供熱雙面爐墻螺旋盤管加熱爐，該加熱爐為內(nèi)外兩圓筒狀在任意徑向截面上為矩形截 面，包括扁平附墻火焰燃燒器1-1、輻射墻式無焰燃燒器1-2、螺旋盤管2、管架3、內(nèi)環(huán)輻射 墻4-1、外環(huán)輻射墻4-2、內(nèi)環(huán)爐壁板5-1、外環(huán)爐壁板5-2、排煙道6。
所述內(nèi)環(huán)輻射墻4-1附于內(nèi)環(huán)爐壁板5-1外側(cè)面，所述的外環(huán)輻射墻4-2附于外 環(huán)爐壁板5-2內(nèi)側(cè)面，所述螺旋盤管2由管架3固定置于內(nèi)環(huán)輻射墻4-1與外環(huán)輻射墻4-2 之間；所述的螺旋盤管爐管高度在5飛m以上時(shí)，除扁平附墻火焰燃燒器1-1加熱內(nèi)、外環(huán)輻 射墻4，從而形成高溫輻射體對(duì)螺旋盤管2供熱外，還在5飛m以上的內(nèi)、外環(huán)輻射墻設(shè)置輻 射墻式無焰燃燒器1-2輔助供熱。該加熱爐燃燒產(chǎn)生的煙氣隨著排煙道6排出。
內(nèi)環(huán)輻射墻4-1和外環(huán)輻射墻4-2被扁平附墻火焰燃燒器1-1與輻射墻式無焰燃 燒器1-2組合供熱，使內(nèi)外環(huán)輻射墻都達(dá)到高溫，對(duì)加熱爐所要加熱的流經(jīng)受雙面輻射的 螺旋盤管2內(nèi)的介質(zhì)進(jìn)行加熱。
在加熱爐內(nèi)環(huán)輻射墻4-1底部和外環(huán)輻射墻4-2底部分別設(shè)有至少一個(gè)扁平附墻 火焰燃燒器1-1，所述的內(nèi)環(huán)輻射墻4-1底部和外環(huán)輻射墻4-2上部設(shè)置有輻射墻式無焰燃 燒器1-2 ;在內(nèi)環(huán)輻射墻4-1側(cè)壁和外環(huán)輻射墻4-2側(cè)壁分別設(shè)有至少一個(gè)輻射墻式無焰 燃燒器。在布置所述的爐底扁平附墻火焰燃燒器1-1和輻射墻式無焰燃燒器1-2時(shí)，盡量 應(yīng)均勻分布在內(nèi)環(huán)輻射墻4-1外表面和外爐墻4-2的內(nèi)表面，只要將內(nèi)環(huán)輻射墻4-1上的 火焰燃燒器的總負(fù)荷與外環(huán)輻射墻4-2上的火焰燃燒器的總負(fù)荷做到相等，再在操作過程 中作進(jìn)一步調(diào)整，就可保證兩側(cè)爐墻壁的輻射供熱均勻。
實(shí)施例三
如圖3所示，本實(shí)施例還提供一種輻射墻式無焰燃燒器供熱雙面輻射螺旋盤管加熱爐，該加熱爐為內(nèi)外兩圓筒狀在任意徑向截面上為矩形截面，包括輻射墻式無焰燃燒 器1-2、螺旋盤管2、管架3、外環(huán)輻射墻4-1、內(nèi)環(huán)輻射墻4-2、內(nèi)環(huán)爐壁板5_1、外環(huán)爐壁板5-2、排煙道6。
所述內(nèi)環(huán)輻射墻4-1附于內(nèi)環(huán)爐壁板5-1外側(cè)面，所述的外環(huán)輻射墻4-2附于外 環(huán)爐壁板5-2內(nèi)側(cè)面，所述螺旋盤管2由管架3固定置于內(nèi)環(huán)輻射墻4-1與外環(huán)輻射墻4-2 之間；所述的內(nèi)環(huán)輻射墻4-1和外環(huán)輻射墻4-2被輻射墻式無焰燃燒器1-2加熱，使內(nèi)外環(huán) 輻射墻達(dá)到高溫，對(duì)加熱爐所要加熱的介質(zhì)流經(jīng)受雙面輻射的螺旋盤管2內(nèi)進(jìn)行加熱。在 內(nèi)環(huán)輻射墻4-1側(cè)壁上和外環(huán)輻射墻4-2側(cè)壁上分別設(shè)有至少一個(gè)輻射墻式無焰燃燒器 1-2。在布置所述輻射墻式無焰燃燒器1-2時(shí)，應(yīng)均勻分布在內(nèi)環(huán)輻射墻4-1外側(cè)和外環(huán)輻 射墻4-2的內(nèi)側(cè)，所述設(shè)置在內(nèi)環(huán)輻射墻4-1上的輻射墻式無焰燃燒器1-2的數(shù)量明顯少 于或者僅是設(shè)置在外環(huán)輻射墻4-2燃燒器數(shù)量的1/2，只要將內(nèi)環(huán)輻射墻4-1上的火焰燃燒 器的總負(fù)荷與外環(huán)輻射墻4-2上的火焰燃燒器的總負(fù)荷做到相等，再在操作過程中作進(jìn)一 步調(diào)整，就可保證兩側(cè)爐墻壁的輻射供熱均勻。該加熱爐燃燒產(chǎn)生的煙氣隨著排煙道6排 出。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和 原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種雙面輻射螺旋盤管加熱爐，包括鋼構(gòu)，其特征在于，其還包括外環(huán)輻射墻、螺旋盤管、內(nèi)環(huán)輻射墻和火焰燃燒器，所述外環(huán)輻射墻置于鋼構(gòu)內(nèi)部，所述螺旋盤管置于該外環(huán)輻射墻內(nèi)側(cè)；所述內(nèi)環(huán)輻射墻置于所述螺旋盤管內(nèi)側(cè)；所述火焰燃燒器加熱使所述內(nèi)環(huán)輻射墻和外環(huán)輻射墻達(dá)到高溫形成輻射，然后所述內(nèi)環(huán)輻射墻和外環(huán)輻射墻向所述螺旋盤管雙面輻射供熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙面輻射螺旋盤管加熱爐，其特征在于，所述外環(huán)輻射墻的內(nèi)表面和所述內(nèi)環(huán)輻射墻的外表面都為圓筒狀；所述火焰燃燒器至少為兩個(gè)，且分別設(shè)置在內(nèi)環(huán)輻射墻附近和外環(huán)輻射墻附近的爐底上或分別設(shè)置在所述外環(huán)輻射墻和內(nèi)環(huán)輻射墻側(cè)壁上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙面輻射螺旋盤管加熱爐，其特征在于，所述火焰燃燒器為扁平附墻火焰燃燒器和/或輻射墻式無焰燃燒器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙面輻射螺旋盤管加熱爐，其特征在于，所述內(nèi)環(huán)輻射墻、外環(huán)輻射墻都為兩層以上階梯狀，每層內(nèi)、外環(huán)輻射墻底部分別設(shè)有扁平附墻火焰燃燒器。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于石油煉制、石油化工與煤化工的管式加熱爐領(lǐng)域，具體是一種雙面輻射螺旋盤管加熱爐，包括鋼構(gòu)、外環(huán)輻射墻、螺旋盤管、內(nèi)環(huán)輻射墻和火焰燃燒器，所述外環(huán)輻射墻附于鋼構(gòu)內(nèi)部，所述螺旋盤管置于該外環(huán)輻射墻內(nèi)側(cè)；所述內(nèi)環(huán)輻射墻置于所述螺旋盤管內(nèi)側(cè)；所述火焰燃燒器加熱使所述內(nèi)環(huán)輻射墻和外環(huán)輻射墻達(dá)到高溫形成輻射，然后所述內(nèi)環(huán)輻射墻和外環(huán)輻射墻向所述螺旋盤管雙面輻射供熱。本發(fā)明能使?fàn)t管受熱均勻，提高爐管的輻射平均熱強(qiáng)度，節(jié)省成本，縮短爐管水力長(zhǎng)度，提高管內(nèi)介質(zhì)流速，防止管內(nèi)結(jié)焦，同時(shí)本發(fā)明能夠避免管內(nèi)高含固率介質(zhì)對(duì)彎管內(nèi)壁的磨損，排除了由于爐管壁磨損引起的不安全隱患。
文檔編號(hào)F27B17/00GK103063028SQ201210548108
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月17日
發(fā)明者劉清林, 劉純權(quán), 李林, 李文輝, 盧群 申請(qǐng)人:北京石油化工工程有限公司