專利名稱：一種管式加熱爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于石油煉制與化工設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種用于石油煉制與化工裝置中加熱原料的管式加熱爐。
背景技術(shù)：
目前臥管式雙面輻射加熱爐為單室和多輻射室，輻射室爐墻為直墻或直墻+斜墻結(jié)構(gòu)，且燃燒器均排布在爐墻與爐管之間，遠離爐墻。這些傳統(tǒng)的管式加熱爐型，雖各有特點，但由于其輻射室爐墻均為直墻結(jié)構(gòu)，高溫?zé)煔庵黧w沿爐膛高度方向上升過程中左右擺動明顯，使得沿爐膛高度方向傳熱不均勻。除此之外，由于受到構(gòu)造等方面因素的限制，大多采用爐底燒燃燒器，燃燒器距爐墻有一段距離，燃燒器的周圍存在高速回流區(qū)，煙氣在爐膛內(nèi)及燃燒器周圍的擾動，存在熱量不均勻現(xiàn)象，使得沿高度方向和長度方向爐管吸熱不 均，局部過熱現(xiàn)象明顯，易造成管內(nèi)結(jié)焦現(xiàn)象的發(fā)生，減短了管式加熱爐的操作周期。由于輻射室的下部采用的是直墻結(jié)構(gòu)，在高溫火焰的直接沖擊下，撞墻容易斷裂，嚴(yán)重時磚墻將向爐內(nèi)傾倒坍塌?，F(xiàn)有技術(shù)臥管加熱爐基本特征見圖2，主要包括底燒燃燒器I、輻射室端墻4和輻射室側(cè)墻8、爐管6、輻射室頂部煙道7、對流室，目前主要有3種常見爐型(I)單面輻射箱式爐，輻射室爐墻為直墻結(jié)構(gòu)，爐管靠爐墻布置，底燒燃燒器位于爐膛中間，火焰及熱煙氣對爐管呈單面輻射傳熱方式。單面輻射容易導(dǎo)致爐管周向不均勻系數(shù)增大，受熱不均。(2)雙面輻射單室單管程箱式爐，輻射室爐墻為直墻結(jié)構(gòu)，爐管布置在爐膛中間，管排兩側(cè)布置燃燒器，底燒燃燒器位于爐墻與爐管中間位置，火焰及熱煙氣對爐管呈雙面輻射傳熱方式，與單面輻射管式加熱爐相比，雙面輻射管式加熱爐爐管周向均勻系數(shù)減小，單根爐管周向受熱均勻性提高。(3)雙面輻射單室單管程箱式爐，輻射室爐墻為直墻+斜墻結(jié)構(gòu)，爐管布置在爐膛中間，管排兩側(cè)布置底燒燃燒器，底燒燃燒器位于爐墻與爐管中間位置，火焰及熱煙氣對爐管呈雙面輻射傳熱方式，與單面輻射管式加熱爐相比，雙面輻射管式加熱爐爐管周向均勻系數(shù)減小，單根爐管周向受熱均勻性提高，本發(fā)明的輻射室為斜墻加斜墻結(jié)構(gòu)組合截面的爐型借助于煙氣在爐膛內(nèi)擾動可以使?fàn)t膛內(nèi)沿高度方向煙氣傳熱趨于均勻。以上(I) (2)種傳統(tǒng)的管式加熱爐型，雖各有特點，但由于其輻射室爐墻均為直墻結(jié)構(gòu)，且底燒燃燒器均排布在爐墻與爐管之間，高溫?zé)煔庵黧w沿爐膛高度方向上升過程中左右擺動明顯，使得沿爐膛高度方向傳熱不均勻。同時由于受到構(gòu)造等方面因素的限制，大多采用底燒燃燒器，燃燒器距爐墻有一段距離，燃燒器的周圍存在高速回流區(qū)，煙氣在爐膛內(nèi)及燃燒器周圍的擾動，存在熱量不均勻的現(xiàn)象，影響體積熱強度的均勻性，使得沿高度方向和長度方向爐管吸熱不均，局部過熱現(xiàn)象明顯，局部管內(nèi)結(jié)焦趨勢明顯，減短了管式加熱爐的操作周期。由于輻射室的下部采用的是直墻結(jié)構(gòu)，在高溫火焰的直接沖擊下，磚墻容易斷裂，嚴(yán)重時磚墻將向爐內(nèi)傾倒坍塌。第(3)種傳統(tǒng)的管式加熱爐型，燃燒器距爐墻依然還有一段距離，燃燒器的周圍存在高速回流區(qū)，煙氣在爐膛內(nèi)及燃燒器周圍存在的擾動。中國專利申請CN201688694 U公開了一種管式加熱爐的實用新型專利，該實用新型中的輻射室由直墻和斜墻組成，斜墻緊接直墻，且在直墻上方。直墻高度為O. 5 5m，斜墻與直墻間的夾角為I 45°。爐底燒燃燒器靠近直墻，為附墻扁平火焰燃燒器。它的特點在于由于輻射室的下部采用的是直墻結(jié)構(gòu)，在高溫火焰的直接沖擊下，當(dāng)磚墻斷裂倒塌時，將向爐內(nèi)傾倒坍塌；由于受到構(gòu)造等方面因素的限制，雖采用附墻扁平火焰燃燒器，但燃燒器距爐墻有一段距離，燃燒器的周圍存在高速回流區(qū)，煙氣在爐膛內(nèi)及燃燒器周圍存在擾動，出現(xiàn)熱量不均勻的現(xiàn)象，影響體積熱強度的均勻性，使得沿高度方向和長度方向爐管吸熱不均，有局部過熱現(xiàn)象。

實用新型內(nèi)容為了加強對爐管進行均勻定向熱輻射，本實用新型提供了一種管式加熱爐。—種管式加熱爐，包括爐底燃燒器I、輻射室、爐管6、輻射室頂部煙道7所述輻射 室的爐墻為斜墻，即所述爐墻由至少一段斜墻構(gòu)成；所述爐底燃燒器I為緊貼輻射室固定設(shè)置的底燒燃燒器。在具體的實踐中，所述爐底燃燒器緊貼輻射室底或者固定設(shè)置在下斜墻外表面下部。本實用新型包括兩種實施例，所述輻射室爐墻包括兩段斜墻，即包括下斜墻2和上斜墻3 ;所述兩段斜墻之間連接；第一種，所述下斜墻2墻上端及所述上斜墻3下端向爐身外傾斜，所述下斜墻2的高度H為O. 5 5m，且所述下斜墻2的內(nèi)表面與輻射室底的夾角β為91° 150° ;所述上斜墻3的高度H為I. 5 6m，且所述上斜墻3的內(nèi)表面與輻射室頂?shù)膴A角α為91 170;形成加熱爐底部的收縮區(qū)、中下部為擴張區(qū)和中上部的收縮區(qū)。第二種所述下斜墻2墻下端及所述上斜墻3上端向爐身內(nèi)傾斜，所述上斜墻3的高度H為I. 5 6m，且所述上斜墻3的內(nèi)表面與輻射室頂?shù)膴A角α為91° 170° ;形成加熱爐底部的收縮區(qū)、中下部為擴張區(qū)和中上部的收縮區(qū)。所述下斜墻2的高度H為O. 5 5m，且所述下斜墻2的內(nèi)表面與輻射室底的夾角β為91° 150° ;形成加熱爐底部的擴張區(qū)、中下部為收縮區(qū)和中上部的擴張區(qū)。所述加熱爐墻體的向火面為高溫耐火磚，爐墻磚的重心在墻體的外側(cè)，墻體自成穩(wěn)定體系，墻體不易向爐內(nèi)坍塌。具體的應(yīng)用中，所述爐底燃燒器I為附墻扁平焰爐底燃燒器，所述爐底燃燒器I是采用貼壁附墻燃燒的結(jié)構(gòu)，所述附墻扁平焰爐底燒燃燒器火焰緊貼爐壁，燃燒器安裝在爐底板或安裝在下斜墻(2)下部。爐底燒燃燒器噴孔截面的中心線與所述下斜墻2之間的夾角Y為O 10°，爐底燒燃燒器I的中心線與下斜墻2之間的距離D為O O. 5m ;燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔赓N著墻壁流動。所述爐管6設(shè)置在爐膛中間；所述輻射室頂部煙道7安置在輻射室頂部，煙氣經(jīng)所述的輻射室頂部煙道7進入對流室或其他取熱源。本實用型的所述雙面輻射管式加熱爐至少包括一個輻射室，各輻射室內(nèi)有輻射爐管，各輻射室間獨立運行，互不影響。[0019]進一步地說，所述的管式加熱爐輻射室側(cè)墻是一段由輻射室下斜墻2和一段輻射室上斜墻3組合而成的結(jié)構(gòu)。由于輻射室側(cè)墻采用上下斜墻相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，使得沿爐膛高度方向輻射室截面積逐漸擴大然后再逐漸減小，提高了輻射室上部區(qū)域煙氣的體積熱強度。爐墻輻射面積的增加加強了輻射傳熱，減少了爐管頂部和底部與水平方向的差距，使得沿圓周方向區(qū)域傳熱均勻，強化傳熱并減少爐管因局部過熱結(jié)焦的傾向。同時，下斜墻墻體為重質(zhì)磚墻結(jié)構(gòu)，其向火面為高溫耐火磚，上斜墻為輕質(zhì)磚墻結(jié)構(gòu)。下斜墻的墻體向外傾斜，利用自身的重力構(gòu)成穩(wěn)定體系，即使磚墻斷裂也不會向爐內(nèi)傾倒。輻射室上部的收縮結(jié)構(gòu)，爐墻漸漸靠近爐管，爐墻的輻射距離變短，且高溫?zé)煔飧綁α鲃樱纬蓮娏业耐牧?。這種結(jié)構(gòu)加強了上部煙氣向爐管高溫區(qū)域的回流和擾動，高速氣流增強了高溫?zé)煔馀c爐管之間的對流換熱，提高了輻射室內(nèi)部上部爐管的吸熱強度，同時強化了對流傳熱；輻射室的中下部，上下斜墻相交處有一個明顯的折角，該轉(zhuǎn)折點限制了火焰自由爬升的高度，使火焰呈現(xiàn)短火焰齊火苗的狀態(tài)，避免火焰沖擊加熱爐的對流段爐管 并且為爐管提供均勻加熱。附墻扁平焰爐底燒燃燒器采用貼壁附墻布置，沿爐膛徑向橫向以爐管為中心對稱安裝。燃?xì)鈴莫M長的縫隙呈扇形噴出，擴散在墻面上形成扁平火焰，高溫的墻面對爐管進行定向均勻熱輻射。同時，燃燒器緊貼墻壁，消除了燃燒器與爐墻之間的空隙，減少了燃燒器與爐墻之間的回流，燃燒的火焰更加穩(wěn)定。燃燒器與爐管之間有較大的距離，燃燒產(chǎn)生的高速氣流在爐墻與爐管之間產(chǎn)生了穩(wěn)定的煙氣回流區(qū)域，將火苗誘導(dǎo)在爐墻的墻面上，避免明火燒到爐管。本實用新型的有益效果在于本實用新型的結(jié)構(gòu)有效地引導(dǎo)了氣流的流動方向，增大了爐墻輻射面積，對爐管進行定向熱輻射，提高輻射室傳熱效率；上下墻相交處有一個明顯的折角，該轉(zhuǎn)折點限制了火焰自由爬升的高度，使火焰呈現(xiàn)短火焰齊火苗的狀態(tài)，避免火焰沖擊加熱爐的對流段爐管；此結(jié)構(gòu)與煙氣的回流流型相匹配，不產(chǎn)生次生回流的死角，所形成的主回流熱煙氣增加了這個區(qū)域爐管的對流傳熱，降低了沿爐膛高度方向煙氣傳熱的不均勻性；此結(jié)構(gòu)重心始終在爐體垂直中心線的外側(cè)，依靠在爐墻板上，自成穩(wěn)定體系，不會向爐中心坍塌。

圖I為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為斜墻+斜墻組合示意圖；圖4為爐墻結(jié)構(gòu)及爐底燒燃燒器結(jié)構(gòu)示意圖。附圖編號說明I-爐底燃燒器；2_下斜墻；3_上斜墻；4_輻射室端墻；5_輻射室底墻；6_爐管；7-輻射室頂部煙道；α -輻射室上斜墻3與水平面夾角；β -輻射室下斜墻2與水平面夾角；Y _爐底燒燃燒器I與輻射室下斜墻2的夾角。圖3中，A-直墻；Β-斜墻
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細(xì)地說明，本實用新型的保護范圍不局限于下述的具體實施方式
。
具體實施方式
如圖1、3、4所示一種輻射管式加熱爐，包括爐底燒燃燒器I、下斜墻2、上斜墻3、輻射室端墻4、輻射室底部5、爐管6、輻射室頂部煙道7。輻射室上斜墻3向爐內(nèi)傾斜，墻頂部與水平方向的夾角α為91 170°。輻射室下斜墻2向爐外傾斜，下斜墻高度H為O. 5 5m，墻底部與水平方向的夾角β為91 150°。沿爐膛徑向橫向以爐管6為中心并列布置兩排爐底燒燃燒器，燃燒器噴孔截面與下斜墻2之間的夾角為O 10°，附墻扁平焰爐底燃燒器的噴孔截面與下斜墻2之間的距離D為O O. 5m。產(chǎn)生的高溫回流煙氣沿下斜墻+上斜墻墻面爬升，兩個斜墻間的拐點抑制火焰爬升高度，使火焰呈現(xiàn)短火焰齊火苗狀態(tài)，為爐管均勻加熱。3引導(dǎo)著尾部火焰和高溫?zé)釤煔饬飨虮緺t中上部的收縮段，高溫?zé)煔庑纬蓮娏业耐牧鳎?加強了輻射熱強度同時強化了對流傳熱。這種輻射管式加熱爐為單室輻射室加熱爐，爐管6設(shè)置在爐膛中間，輻射室頂部煙道7安置在輻射室頂部，煙氣經(jīng)輻射室頂部煙道7進入到對流室8中，最后經(jīng)煙 9進入余熱回收系統(tǒng)或排入大氣。根據(jù)本實用新型具體實施方式
的管式加熱爐，減緩了爐管的局部過熱現(xiàn)象的出現(xiàn)，提高了爐管的平均熱強度，提高了裝置穩(wěn)定性，有利于減緩結(jié)焦傾向，延長了加熱爐操作周期，進而提高了裝置的經(jīng)濟效益。
權(quán)利要求1.一種管式加熱爐，包括爐底燃燒器(I)、輻射室、爐管(6)、輻射室頂部煙道(7)，其特征在于所述輻射室的爐墻包括斜墻，即所述爐墻由至少一段斜墻構(gòu)成；所述爐底燃燒器(I)緊貼輻射室固定設(shè)置底燒燃燒器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的管式加熱爐，其特征在于 所述輻射室爐墻包括兩段斜墻，即包括下斜墻(2)和上斜墻(3);所述兩段斜墻之間連接; 所述下斜墻(2)墻上端及所述上斜墻(3)下端向爐身外傾斜，所述下斜墻(2)的高度H為O. 5 5m，且所述下斜墻(2)的內(nèi)表面與輻射室底的夾角β為91 150° ； 所述上斜墻(3)的高度H為I. 5 6m，且所述上斜墻(3)的內(nèi)表面與輻射室頂?shù)膴A角α為91 170° ;形成加熱爐底部的收縮區(qū)、中下部為擴張區(qū)和中上部的收縮區(qū)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的管式加熱爐，其特征在于 所述輻射室爐墻包括兩段斜墻，即包括下斜墻(2)和上斜墻(3);所述兩段斜墻之間連接; 所述下斜墻(2)上端及所述的上斜墻(3)下端向爐身內(nèi)傾斜，所述上斜墻(3)的高度H為I. 5 6m，且所述上斜墻(3)的內(nèi)表面與輻射室頂?shù)膴A角α為91 170° ;形成加熱爐底部的收縮區(qū)、中下部為擴張區(qū)和中上部的收縮區(qū)； 所述下斜墻(2)的高度H為O. 5 5m，且所述下斜墻(2)的內(nèi)表面與輻射室底的夾角β為91° 150° ;形成加熱爐底部的擴張區(qū)、中下部為收縮區(qū)和中上部的擴張區(qū)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的管式加熱爐，其特征在于所述爐底燃燒器(I)為附墻扁平焰爐底燃燒器，所述爐底燃燒器(I)是采用貼壁附墻燃燒的結(jié)構(gòu)，即所述附墻扁平焰爐底燒燃燒器火焰緊貼爐壁，燃燒器火嘴的燃料噴孔截面的中心線與所述下斜墻(2)之間的夾角Y為O 10°，爐底燒燃燒器(I)的中心線與下斜墻(2)之間的距離D為O O.5m ;燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔赓N著墻壁流動。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的管式加熱爐，其特征在于所述爐底燃燒器(I)為底燒燃燒器，且固定設(shè)置在輻射室底或者固定設(shè)置在下斜墻外表面下部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的管式加熱爐，其特征在于 所述爐管(6)設(shè)置在爐膛中間； 所述輻射室頂部煙道(7)安置在輻射室頂部，煙氣經(jīng)所述的輻射室頂部煙道(7)進入對流室或其他取熱源。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的管式加熱爐，其特征在于 所述雙面輻射管式加熱爐至少包括一個輻射室，各輻射室內(nèi)有輻射爐管，各輻射室間獨立運行，互不影響。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的管式加熱爐，其特征在于 所述加熱爐墻體的向火面為高溫耐火磚，爐墻磚的重心在墻體的外側(cè)，墻體自成穩(wěn)定體系，墻體不易向爐內(nèi)坍塌。
專利摘要本實用新型提供了一種管式加熱爐。所述管式加熱爐的輻射室側(cè)墻結(jié)構(gòu)由下斜墻和上斜墻組合而成；爐底燃燒器緊貼輻射室底安置；所述輻射室上斜墻向爐內(nèi)傾斜，傾斜角度α為91-170°，輻射室下斜墻高度H為0.5-5m，向爐外傾斜，傾斜角度β為91-150°；所述的爐底燒燃燒器采用附墻扁平焰爐底燒燃燒器，燃燒器噴孔截面與輻射室下斜墻之間的夾角γ為0-10°，爐底燒燃燒器中心線與輻射室下斜墻之間的距離D為0-0.5m。這種斜墻+斜墻的結(jié)構(gòu)能夠增大爐墻輻射面積，減緩爐管局部過熱現(xiàn)象，提高爐管平均熱強度和裝置穩(wěn)定性，利于緩解結(jié)焦傾向，延長加熱爐操作周期，進而提高裝置的經(jīng)濟效益。
文檔編號F27D1/00GK202470753SQ20122006171
公開日2012年10月3日 申請日期2012年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月22日
發(fā)明者馮永生, 劉長愛, 厲亞寧, 周桂娟, 孫毅, 張偉乾, 張小筠, 徐景, 房家貴, 王海濤, 羅瑩, 艾國, 蔡建光 申請人:中國石化工程建設(shè)有限公司, 中國石油化工集團公司