一種雙輻射段乙烯裂解爐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于石油化工領(lǐng)域，具體涉及一種雙輻射段乙烯裂解爐，適用于石油烴類蒸汽裂解法制乙烯。
【背景技術(shù)】
[0002]乙烯技術(shù)是石油化工的龍頭技術(shù)，其技術(shù)水平的高低被看作是衡量一個(gè)國(guó)家石油化工發(fā)展水平的重要標(biāo)志。白20世紀(jì)90年代中期以來(lái)，世界乙烯裝置的大型化呈現(xiàn)加速態(tài)勢(shì)。作為乙烯裝置的核心設(shè)備，裂解爐技術(shù)的發(fā)展在乙烯技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步中起著舉足輕重的作用。隨著乙烯裝置規(guī)模的擴(kuò)大，必然要求大型化的裂解爐予以適應(yīng)和匹配。
[0003]除了傳統(tǒng)上單輻射段提高裂解爐處理能力的手段:增加輻射段爐管數(shù)量、延長(zhǎng)輻射段爐膛的長(zhǎng)度以外，另一個(gè)重要的措施是通過(guò)增加裂解爐輻射段的數(shù)量來(lái)實(shí)現(xiàn)大型化的目的。雙輻射段乙烯裂解爐具有節(jié)省投資、便于操作和維修以及容易實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制等優(yōu)點(diǎn)，得以廣泛應(yīng)用，常規(guī)設(shè)計(jì)的雙輻射段乙烯裂解爐如圖1所示。
[0004]雙輻射段乙烯裂解爐除了能大幅提高原料處理能力之外，還可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)輻射段同時(shí)裂解不同原料或一個(gè)輻射段爐膛在運(yùn)行、另一個(gè)在燒焦或熱備。常規(guī)設(shè)計(jì)的雙爐膛裂解爐，由于來(lái)自兩個(gè)輻射段的煙氣流量、溫度和壓力無(wú)法達(dá)到一樣，存在一些問(wèn)題，當(dāng)正常操作時(shí)從兩個(gè)輻射段流入的高溫?zé)煔庥捎跅l件的差異性，造成在過(guò)渡煙道區(qū)內(nèi)碰撞并形成渦流區(qū)域(如圖2所示)，使得對(duì)流段換熱管排受熱不均勻，影響操作的穩(wěn)定性；當(dāng)一側(cè)正常操作，另一側(cè)燒焦或者熱備時(shí)，兩側(cè)高溫?zé)煔獾牟町愋栽龃?，造成煙氣在過(guò)渡煙道區(qū)內(nèi)偏流現(xiàn)象產(chǎn)生(如圖3所示)，使得對(duì)流段換熱管排局部過(guò)熱，縮短設(shè)備的使用壽命，影響長(zhǎng)穩(wěn)滿運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0005]為了適應(yīng)雙輻射段乙烯裂解爐在分爐膛裂解、分爐膛燒焦時(shí)兩個(gè)輻射段的供熱負(fù)荷的差異、并實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制及長(zhǎng)、穩(wěn)、滿運(yùn)轉(zhuǎn)的實(shí)際要求，需要對(duì)包括供熱、輻射段結(jié)構(gòu)、對(duì)流段盤管布置及過(guò)渡煙道區(qū)進(jìn)行相應(yīng)的研究和優(yōu)化設(shè)計(jì)，以確保不同裂解原料、不同裂解條件下裂解爐操作性能始終處于最佳和可控狀態(tài)，從而延長(zhǎng)爐管的使用壽命，降低裝置的物耗及能耗，保持裝置技術(shù)先進(jìn)性及操作靈活性。
[0006]對(duì)于雙輻射段乙烯裂解爐，其過(guò)渡煙道區(qū)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，有利于克服從兩個(gè)輻射段流入對(duì)流段的高溫?zé)煔庵g存在的相互影響，尤其是對(duì)于在一個(gè)輻射段爐膛正常操作而另一側(cè)進(jìn)行燒焦操作時(shí)，兩側(cè)操作條件差異較大而引起明顯的渦流及偏流現(xiàn)象發(fā)生和導(dǎo)致對(duì)流段換熱管超溫現(xiàn)象，具有顯著的消除或者抑制效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的難題，提供一種雙輻射段乙烯裂解爐，降低甚至避免高溫?zé)煔庠谶^(guò)渡煙道區(qū)內(nèi)及對(duì)流段下部流動(dòng)的渦流和偏流現(xiàn)象的出現(xiàn)，提高雙輻射段乙烯裂解爐對(duì)不同操作工況差異性的適應(yīng)能力，確保裂解爐的長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，由于煙氣導(dǎo)流及過(guò)渡均為圓弧，因此導(dǎo)流作用更為自然，兩側(cè)流場(chǎng)分界面清晰。
[0008]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0009]一種雙輻射段乙烯裂解爐，包括兩個(gè)平行且對(duì)稱布置的輻射段，在兩個(gè)輻射段上方中間布置一個(gè)共用的對(duì)流段，在對(duì)流段內(nèi)設(shè)有多段與煙氣換熱的對(duì)流盤管；兩個(gè)輻射段和對(duì)流段之間設(shè)有過(guò)渡煙道區(qū)；
[0010]所述過(guò)渡煙道區(qū)煙氣流道的的上部和底部均采用弧形結(jié)構(gòu)，所述過(guò)渡煙道區(qū)是由上部弧形結(jié)構(gòu)的腰和底部弧形結(jié)構(gòu)的腰以及兩個(gè)弧形結(jié)構(gòu)的頂部連線圍合而成的，所述的過(guò)渡煙道區(qū)內(nèi)相鄰邊采用圓弧過(guò)渡加以連接。在兩個(gè)輻射段與對(duì)流段間以弧形過(guò)渡煙道區(qū)連接，在兩側(cè)輻射段均正常運(yùn)行時(shí)確保高溫?zé)煔鉀](méi)有渦流、偏流現(xiàn)象的出現(xiàn)；在一側(cè)正常運(yùn)行、另一側(cè)燒焦時(shí)確保高溫?zé)煔鉀](méi)有混合或延緩混合。
[0011]所述過(guò)渡煙道區(qū)的上部弧形結(jié)構(gòu)為兩個(gè)輻射段的爐頂與對(duì)流段的連接部分，該連接部分的縱截面為等腰弧形，該弧形結(jié)構(gòu)的確定原則是保證來(lái)自兩個(gè)輻射段的煙氣流動(dòng)盡量少的相互影響，等腰弧形的兩個(gè)腰為兩個(gè)對(duì)稱且長(zhǎng)度相等的弧形，等腰弧形的頂邊和底邊平行；連接輻射段的爐頂與對(duì)流段的側(cè)墻的連接面的正面投影為等腰弧形的兩個(gè)腰，與輻射段的爐頂連接的兩個(gè)點(diǎn)的連線為等腰弧形的底邊、與對(duì)流段的側(cè)墻連接的兩個(gè)點(diǎn)的連線為等腰弧形的頂邊；
[0012]所述頂邊的長(zhǎng)度為L(zhǎng)6 (該等腰弧形下底的長(zhǎng)和高是根據(jù)夾角以及L6和L3來(lái)確定的)；
[0013]該等腰弧形的底邊距對(duì)流段內(nèi)最下一排對(duì)流盤管的下表面的距離為L(zhǎng)3，其確定原則為一側(cè)的煙氣盡量少的進(jìn)入另一側(cè)、同時(shí)對(duì)流段最下一排不受到輻射段的火焰或煙氣的熱輻射。
[0014]所述過(guò)渡煙道區(qū)的底部弧形結(jié)構(gòu)為兩個(gè)輻射段的連接部分，該連接部分的縱截面為等腰弧形，等腰弧形的一個(gè)腰的下端連接一個(gè)輻射段，另一個(gè)腰的下端連接另外一個(gè)輻射段，與輻射段連接的兩個(gè)點(diǎn)的連線為等腰弧形的底邊，兩個(gè)腰的頂部連線為該等腰弧形的頂邊，該等腰弧形的頂邊長(zhǎng)為L(zhǎng)I,底邊長(zhǎng)為L(zhǎng)5,高為L(zhǎng)2。
[0015]上部等腰弧形和底部等腰弧形的中點(diǎn)處的切線與水平面的夾角均為18°?62° ;所述夾角的具體值由L1、L2、L5這三個(gè)值即可確定，以保證來(lái)自兩個(gè)輻射段的煙氣流動(dòng)相互影響降低到最小程度。
[0016]所述上部等腰弧形的兩腰的弧半徑均為R1，所述底部等腰弧形的兩腰的弧半徑均為R2，上部等腰弧形的左側(cè)腰與底部等腰弧形的左側(cè)腰為同心弧，上部等腰弧形的右側(cè)腰與底部等腰弧形的右側(cè)腰為同心??；且Rl和R2由所述夾角以及LI來(lái)確定，也就是說(shuō)只要LI和夾角定了，該弧形的弧半徑就是唯一值。
[0017]上部等腰弧形的底邊和底部等腰弧形的底邊之間的距離為L(zhǎng)4 ；
[0018]為了確保來(lái)自兩個(gè)輻射段爐膛的高溫?zé)煔庠谶^(guò)渡煙道區(qū)中各自流道內(nèi)部不出現(xiàn)漩渦流動(dòng)，應(yīng)確保上部和底部弧形的四個(gè)弧邊分別與其相應(yīng)的輻射段爐頂和對(duì)流段煙道銜接面是平行的，其間距取決于流道的流速，流道內(nèi)的流速小于等于7.5m / s，即所述L4的取值應(yīng)確保流道內(nèi)煙氣線速度小于等于7.5m / s，優(yōu)選值在0.9 / s到5.8m / s的范圍內(nèi)，此外根據(jù)實(shí)際的爐膛尺寸和優(yōu)化的過(guò)渡區(qū)結(jié)構(gòu)來(lái)確定最優(yōu)的速度以確保兩側(cè)的煙氣減少混合，尤其是避免在一側(cè)正常運(yùn)行而另一側(cè)燒焦時(shí)，正常一側(cè)的煙氣盡量少進(jìn)入燒焦側(cè)即避免偏流出現(xiàn)。
[0019]為防止出現(xiàn)偏流和渦流，上部等腰弧形的兩個(gè)腰與輻射段的爐頂和對(duì)流段的側(cè)墻的連接以及下部等腰弧形的兩個(gè)腰與輻射段側(cè)墻的連接均為圓滑過(guò)渡連接，以防止煙氣流動(dòng)的突變，圓滑過(guò)渡的結(jié)構(gòu)與過(guò)渡區(qū)的結(jié)構(gòu)和梯形的腰與底邊的角度有關(guān)。
[0020]為便于現(xiàn)場(chǎng)施工及維護(hù)保養(yǎng)時(shí)的人員安全，同時(shí)也不致影響弧形的導(dǎo)流作用，對(duì)于弧形結(jié)構(gòu)過(guò)渡煙道區(qū)，O < LI <L6，優(yōu)選值為ImSLl <L6，且LI:L5 < 1，優(yōu)選值為L(zhǎng)I:L5 ( 0.85。
[0021]為確保一側(cè)輻射段爐膛正常運(yùn)行、另一側(cè)處于燒焦?fàn)顟B(tài)時(shí)，高溫?zé)煔饨佑|對(duì)流段最下部盤管前盡量少的混合，尺寸L2應(yīng)根據(jù)實(shí)際工況進(jìn)行核算，不能超過(guò)核算的臨界值。
[0022]在所述輻射段內(nèi)布置有燃燒器，在輻射段內(nèi)垂直排布有多組輻射盤管。
[0023]所述雙輻射段乙烯裂解爐進(jìn)一步包括急冷鍋爐、高壓汽包和引風(fēng)機(jī)。
[0024]為確保一側(cè)輻射段爐膛正常運(yùn)行、另一側(cè)處于燒焦?fàn)顟B(tài)時(shí)，高溫?zé)煔饨佑|對(duì)流段最下部盤管前盡量少的混合，尺寸L2應(yīng)根據(jù)實(shí)際工況進(jìn)行核算，不能超過(guò)核算的臨界值。
[0025]在所述輻射段內(nèi)布置有燃燒器，在輻射段內(nèi)垂直排布有多組輻射盤管。
[0026]所述雙輻射段乙烯裂解爐進(jìn)一步包括急冷鍋爐、高壓汽包和引風(fēng)機(jī)。
[0027]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0028]I)本發(fā)明提供的雙輻射段乙烯裂解爐，通過(guò)優(yōu)化過(guò)渡煙道區(qū)尺寸，及與輻射段和對(duì)流段的銜接角度，對(duì)來(lái)自兩個(gè)輻射段的煙氣進(jìn)行導(dǎo)流，可以確保在兩個(gè)輻射段正常運(yùn)行時(shí)，白兩個(gè)輻射段流入的煙氣進(jìn)入對(duì)流段后無(wú)漩渦流動(dòng)現(xiàn)象出現(xiàn)，避免煙氣的相互影響，從而使兩個(gè)輻射段的操作不相互干擾。
[0029]2)所述的弧形過(guò)渡煙道區(qū)結(jié)構(gòu)，結(jié)果如圖5和圖6所示，與現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)果如圖
2、3相比，可以確保在一側(cè)輻射段正常運(yùn)行、另一側(cè)燒焦或熱備時(shí)，白兩個(gè)輻射段流入的煙氣經(jīng)過(guò)過(guò)渡區(qū)進(jìn)入對(duì)流段時(shí)無(wú)漩渦流動(dòng)出現(xiàn)。
[0030]3)所述的過(guò)渡煙道區(qū)結(jié)構(gòu)，可以確保在一側(cè)輻射段正常運(yùn)行、另一側(cè)燒焦或熱備時(shí)，可以避免或減少操作側(cè)的