一种双面辐射螺旋盘管加热炉.pdf

本发明涉及用于石油炼制、石油化工与煤化工的管式加热炉领域，具体是一种双面辐射螺旋盘管加热炉，包括钢构、外环辐射墙、螺旋盘管、内环辐射墙和火焰燃烧器，所述外环辐射墙附于钢构内部，所述螺旋盘管置于该外环辐射墙内侧；所述内环辐射墙置于所述螺旋盘管内侧；所述火焰燃烧器加热使所述内环辐射墙和外环辐射墙达到高温形成辐射，然后所述内环辐射墙和外环辐射墙向所述螺旋盘管双面辐射供热。本发明能使炉管受热均匀，提高炉管的辐射平均热强度，节省成本，缩短炉管水力长度，提高管内介质流速，防止管内结焦，同时本发明能够避免管内高含固率介质对弯管内壁的磨损，排除了由于炉管壁磨损引起的不安全隐患。

权利要求书一种双面辐射螺旋盘管加热炉，包括钢构，其特征在于，其还包括外环辐射墙、螺旋盘管、内环辐射墙和火焰燃烧器，所述外环辐射墙置于钢构内部，所述螺旋盘管置于该外环辐射墙内侧；所述内环辐射墙置于所述螺旋盘管内侧；所述火焰燃烧器加热使所述内环辐射墙和外环辐射墙达到高温形成辐射，然后所述内环辐射墙和外环辐射墙向所述螺旋盘管双面辐射供热。
根据权利要求1所述的双面辐射螺旋盘管加热炉，其特征在于，所述外环辐射墙的内表面和所述内环辐射墙的外表面都为圆筒状；所述火焰燃烧器至少为两个，且分别设置在内环辐射墙附近和外环辐射墙附近的炉底上或分别设置在所述外环辐射墙和内环辐射墙侧壁上。
根据权利要求1所述的双面辐射螺旋盘管加热炉，其特征在于，所述火焰燃烧器为扁平附墙火焰燃烧器和/或辐射墙式无焰燃烧器。
根据权利要求1所述的双面辐射螺旋盘管加热炉，其特征在于，所述内环辐射墙、外环辐射墙都为两层以上阶梯状，每层内、外环辐射墙底部分别设有扁平附墙火焰燃烧器。

说明书一种双面辐射螺旋盘管加热炉
技术领域
本发明涉及用于石油炼制、石油化工与煤化工的管式加热炉领域，具体的是一种双面辐射螺旋盘管加热炉。
背景技术
现有的加氢裂化反应进料加热炉主流炉型均采用1800急弯弯头连接的水平卧管双面辐射供热的炉型。对于管内介质为高固含率、高流速、高压的油（水）煤浆加氢裂化反应进料加热炉来说，在急弯弯头外拱内侧会产生严重磨损，即便是采用弯头外拱加厚也是属于被动抗磨损的作法，潜在着严重不安全的事故隐患。若采用螺旋盘管由于弯径比大就可以从根本上防止管内磨损。但是传统的螺旋盘管加热炉被公认为是只有在负荷非常小、对热效率无要求、单面辐射时才采用的炉型。由于单排炉管双面辐射的平均热强度是单面辐射的平均热强度的1.5倍，其计算出炉管总长度只有单面辐射的66%。
在国外铬镍合金炉管日渐涨价，国内一般碳钢产能过剩的背景下，对于高压加氢炉而言均采用价格昂贵的奥氏体不锈钢，为此，设计出给螺旋盘管双面辐射均匀供热，使炉管表面平均热强度得以提高，进而节省近1/3合金炉管用量，延长炉管使用寿命是对加氢裂化反应进料加热炉降低运行成本和减少设备投资最优化设计。
发明内容
本发明的目的是提供一种供热均匀、炉管表面平均热强度高、合金钢炉管用量少，可提高内介质流速，降低管壁温度，防止管内结焦，又能抗管内磨损的双面辐射的螺旋盘管加热炉。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种双面辐射螺旋盘管加热炉，包括钢构、外环辐射墙、螺旋盘管、内环辐射墙和火焰燃烧器，所述外环辐射墙置于钢构内部，所述螺旋盘管置于该外环辐射墙内侧；所述内环辐射墙置于所述螺旋盘管内侧；所述火焰燃烧器加热使所述内环辐射墙和外环辐射墙达到高温形成辐射，然后所述内环辐射墙和外环辐射墙向所述螺旋盘管双面辐射供热。
本发明的有益效果是：所述的螺旋盘管与现有的急弯弯头连接的水平卧管相比，由于螺旋盘管无连接用的180°的弯头，避免了管内高含固率介质对弯管内壁的磨损，延长了炉管使用寿命，排除了由于炉管壁磨损减薄引起的不安全隐患。
所述的螺旋盘管由于采用双面辐射墙供热与现有一般底烧燃烧器相比，减小了炉管受热不均匀性，经计算其表面平均热强度越发接近受限的最高表面热强度，减少了炉管换热面积，节省了昂贵的高合金炉管用量，具有降低加热炉投资费用的突出经济效益。
所述的螺旋盘管由于供热均匀，缩短了炉管水力长度减少炉管的沿程阻力又不存在局部阻力降，由此在压降允许的限度内，尽可能提高的流速，足够高的流速能给提供尚未固着的初期疏松焦层排出的动能，又增大内膜传热系数使管壁温度降低，有效避免炉管结焦，延长炉管的使用寿命，保证长周期安全运行。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：
进一步，所述外环辐射墙的内表面和所述内环辐射墙的外表面都为圆筒状；所述火焰燃烧器至少为两个，且分别设置在内环辐射墙附近和外环辐射墙附近的炉底上或分别设置在所述外环辐射墙和内环辐射墙侧壁上。
采用进一步的技术效果是螺旋盘管结合内外环套式双面辐射墙的加热的炉型，可使螺旋盘管两面都受热均匀，可大幅提高炉管表面平均热强度，进而减少炉管用钢量。
进一步，所述火焰燃烧器为扁平附墙火焰燃烧器和/或辐射墙式无焰燃烧器。
采用上述进一步方案的有益效果是：该扁平附墙火焰燃烧器和/或辐射墙式无焰气体燃烧器，扁平附墙的火焰气体燃烧器的火焰直接附墙，高温火焰紧贴炉墙向上燃烧，将炉墙加热成为高温辐射体，再由炉墙间接将热量辐射给炉管，同时，也减少了火焰直接冲击炉管的几率。侧烧辐射墙式无焰气体燃烧器并无明火，因而不会冲击炉管，且具有优越的供热均匀性，可分区调节供热温度，使用上述两种火焰燃烧器的双面辐射墙供热的效果如下：①使螺旋盘管在高度、长度、圆周三向几乎不存在火焰局部高温区，可提高炉管表面热强度；减少炉管水力长度，节省昂贵炉管用量；②炉管总长度减少后，可在限定的压降范围内尽可能提高流速，能对管内初期疏松焦焦层提供剥离的动能，利于防止结焦；④增加流速可提高内膜传热系数，能降低炉管金属壁温，更低于介质结焦临界温度，也有利于防止管内结焦；⑤分区调节各区温度。
进一步，所述内环辐射墙、外环辐射墙都为两层以上阶梯状，每层内、外环辐射墙底部分别设有扁平附墙火焰燃烧器。
采用进一步方案的有益效果是：可以采用阶梯炉型将该加热炉布置成两层以上的阶梯炉，既保证沿炉膛高度方向供热均匀，又节省了占地面积，更有利于工厂模块化供货。
附图说明
图1、本发明的扁平附墙火焰燃烧器供热螺旋盘管二阶梯炉型；
图2、本发明的扁平附墙火焰燃烧器与辐射墙式无焰燃烧器组合供热螺旋盘管炉型；
图3、本发明的辐射墙式无焰燃烧器供热双面辐射螺旋盘管炉型。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1‑1、扁平附墙火焰燃烧器，1‑2、辐射墙式无焰燃烧器，2、螺旋盘管，3、管架，4‑1、内环辐射墙，4‑2、外环辐射墙，5‑1、内环炉壁板，5‑2、外环炉壁板，6、排烟道。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例一
如图1所示，本实施例提供一种扁平附墙火焰燃烧器供热二阶梯炉型双面辐螺旋盘管加热炉，该加热炉呈两层阶梯形，在每层任意径向截面上形成上部分为正梯形下部分为矩形的组合截面，包括钢构、扁平附墙火焰燃烧器1‑1、螺旋盘管2、管架3、内环辐射墙4‑1、外环辐射墙4‑2、内环炉壁板5‑1、外环炉壁板5‑2、排烟道6。
所述的外环炉壁板5‑2设置于该加热炉钢构内侧。所述内环辐射墙4‑1附于内环炉壁板5‑1外侧面，外环辐射墙4‑2附于外环炉壁板5‑2内侧面，所述螺旋盘管2由管架3固定设置于内环辐射墙4‑1与外环辐射墙4‑2之间；所述的内环辐射墙4‑1和外环辐射墙4‑2被扁平附墙火焰燃烧器1‑1加热，使内外两整面侧墙达到高温，对加热炉所要加热的流经受双面辐射的螺旋盘管2内的介质进行加热。
所述每层的内环辐射墙4‑1下部分竖直设立，且每层内环辐射墙4‑1上部分向外倾斜；所述每层的外环辐射墙4‑2下部分竖直设立；每层外环辐射墙4‑2上部分向内倾斜设置，并与内环辐射墙4‑1相对应的对称设置。所述扁平附墙火焰燃烧器1‑1分别置于接近每层内外环辐射墙竖直段的底部位置；所述设置在内环辐射墙4‑1的扁平附墙火焰燃烧器的数量明显少于或者仅是设置在外环辐射墙4‑2燃烧器数量的1/2，但只要将设置在内环辐射墙4‑1燃烧器的供热量总负荷等于设置在外环辐射墙4‑2燃烧器供热量总负荷，在操作过程中再作进一步调整，就可以做到螺旋盘管内外两侧供热对称。该加热炉燃烧产生的烟气随着排烟道6排出。
所述的扁平附墙火焰燃烧器1‑1加热内、外环辐射墙形成高温辐射体对螺旋盘管2供热，考虑沿炉膛高度纵向热流强度不均匀因素，通常如果炉管沿炉膛高度方向受到5~6m限制，若炉管高度在5~6m范围内，所述的扁平附墙火焰燃烧器1‑1供热的螺旋盘管加热炉应该只设置为一层阶梯。
实施例二
如图2所示，本实施例又提供一种扁平附墙火焰燃烧器与辐射墙式无焰燃烧器组合供热双面炉墙螺旋盘管加热炉，该加热炉为内外两圆筒状在任意径向截面上为矩形截面，包括扁平附墙火焰燃烧器1‑1、辐射墙式无焰燃烧器1‑2、螺旋盘管2、管架3、内环辐射墙4‑1、外环辐射墙4‑2、内环炉壁板5‑1、外环炉壁板5‑2、排烟道6。
所述内环辐射墙4‑1附于内环炉壁板5‑1外侧面，所述的外环辐射墙4‑2附于外环炉壁板5‑2内侧面，所述螺旋盘管2由管架3固定置于内环辐射墙4‑1与外环辐射墙4‑2之间；所述的螺旋盘管炉管高度在5~6m以上时，除扁平附墙火焰燃烧器1‑1加热内、外环辐射墙4，从而形成高温辐射体对螺旋盘管2供热外，还在5~6m以上的内、外环辐射墙设置辐射墙式无焰燃烧器1‑2辅助供热。该加热炉燃烧产生的烟气随着排烟道6排出。
内环辐射墙4‑1和外环辐射墙4‑2被扁平附墙火焰燃烧器1‑1与辐射墙式无焰燃烧器1‑2组合供热，使内外环辐射墙都达到高温，对加热炉所要加热的流经受双面辐射的螺旋盘管2内的介质进行加热。
在加热炉内环辐射墙4‑1底部和外环辐射墙4‑2底部分别设有至少一个扁平附墙火焰燃烧器1‑1，所述的内环辐射墙4‑1底部和外环辐射墙4‑2上部设置有辐射墙式无焰燃烧器1‑2；在内环辐射墙4‑1侧壁和外环辐射墙4‑2侧壁分别设有至少一个辐射墙式无焰燃烧器。在布置所述的炉底扁平附墙火焰燃烧器1‑1和辐射墙式无焰燃烧器1‑2时，尽量应均匀分布在内环辐射墙4‑1外表面和外炉墙4‑2的内表面，只要将内环辐射墙4‑1上的火焰燃烧器的总负荷与外环辐射墙4‑2上的火焰燃烧器的总负荷做到相等，再在操作过程中作进一步调整，就可保证两侧炉墙壁的辐射供热均匀。
实施例三
如图3所示，本实施例还提供一种辐射墙式无焰燃烧器供热双面辐射螺旋盘管加热炉，该加热炉为内外两圆筒状在任意径向截面上为矩形截面，包括辐射墙式无焰燃烧器1‑2、螺旋盘管2、管架3、外环辐射墙4‑1、内环辐射墙4‑2、内环炉壁板5‑1、外环炉壁板5‑2、排烟道6。
所述内环辐射墙4‑1附于内环炉壁板5‑1外侧面，所述的外环辐射墙4‑2附于外环炉壁板5‑2内侧面，所述螺旋盘管2由管架3固定置于内环辐射墙4‑1与外环辐射墙4‑2之间；所述的内环辐射墙4‑1和外环辐射墙4‑2被辐射墙式无焰燃烧器1‑2加热，使内外环辐射墙达到高温，对加热炉所要加热的介质流经受双面辐射的螺旋盘管2内进行加热。在内环辐射墙4‑1侧壁上和外环辐射墙4‑2侧壁上分别设有至少一个辐射墙式无焰燃烧器1‑2。在布置所述辐射墙式无焰燃烧器1‑2时，应均匀分布在内环辐射墙4‑1外侧和外环辐射墙4‑2的内侧，所述设置在内环辐射墙4‑1上的辐射墙式无焰燃烧器1‑2的数量明显少于或者仅是设置在外环辐射墙4‑2燃烧器数量的1/2，只要将内环辐射墙4‑1上的火焰燃烧器的总负荷与外环辐射墙4‑2上的火焰燃烧器的总负荷做到相等，再在操作过程中作进一步调整，就可保证两侧炉墙壁的辐射供热均匀。该加热炉燃烧产生的烟气随着排烟道6排出。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。