一種防結(jié)焦加熱爐管及其防結(jié)焦方法及應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明為一種防結(jié)焦加熱爐管及其防結(jié)焦方法及應(yīng)用；防結(jié)焦加熱爐管包括爐管、防護(hù)配件以及測(cè)溫儀；防護(hù)配件沿爐管外壁周向連續(xù)分布；防護(hù)配件用于防止?fàn)t管壁局部受高溫輻射結(jié)焦；測(cè)溫儀與爐管外壁相連接，測(cè)溫儀用于測(cè)量爐管壁的金屬溫度；本方法在不改變爐管構(gòu)型、爐管材質(zhì)、燃燒器布置以及爐膛結(jié)構(gòu)的前提下，通過(guò)在爐管局部外壁上設(shè)置耐火材質(zhì)的防護(hù)配件，通過(guò)所述防護(hù)配件局部降低所述爐管管壁的金屬溫度，從而起到避免爐管內(nèi)部結(jié)焦；本發(fā)明減少了爐管局部過(guò)熱情況的出現(xiàn)，避免管內(nèi)局部過(guò)熱導(dǎo)致結(jié)焦，延長(zhǎng)了爐管使用壽命。
【專利說(shuō)明】一種防結(jié)焦加熱爐管及其防結(jié)焦方法及應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油化工領(lǐng)域中的設(shè)備，具體涉及一種防結(jié)焦加熱爐管及其防結(jié)焦方法及應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)爐，包括各種加熱爐、制氫轉(zhuǎn)化爐和乙烯裂解爐，是石油化工裝置中重要的設(shè)備，爐子的運(yùn)行狀態(tài)直接影響到整個(gè)裝置。爐管在爐膛內(nèi)進(jìn)行輻射及對(duì)流傳熱，并完成一系列物理和化學(xué)變化，進(jìn)而達(dá)到滿足裝置中下游工藝要求的溫度和壓力。
[0003]由于爐管與煙氣的熱交換存在各向不均勻性，不同爐管以及同一爐管的不同部位承受著不同的表面熱強(qiáng)度，進(jìn)而形成不同的最高管壁溫度。這一差異不但影響不同部位的爐管選材，也容易于高溫處形成管內(nèi)結(jié)焦，從而影響爐管使用壽命和裝置的運(yùn)行安全。
[0004]如圖1所示，中國(guó)專利CN202081012U公開(kāi)了一種加熱爐中加熱元件的防護(hù)裝置；該防護(hù)裝置覆蓋整個(gè)加熱元件，其作用是防止加熱元件的機(jī)械損壞。
[0005]而爐管則屬于加熱設(shè)備中的受熱元件，受熱元件處于工作狀態(tài)時(shí)，會(huì)因局部溫度過(guò)高而引起超溫?fù)p傷，從而引發(fā)嚴(yán)重的安全事故；
[0006]因此，加熱元件的防護(hù)裝置以及防護(hù)方法不適用于受熱元件，如何確定受熱元件的超溫部位以及如何防止受熱元件局部過(guò)熱受損是本領(lǐng)域中亟待解決的問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)中的加熱爐內(nèi)的局部溫度過(guò)高，導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)易結(jié)焦的問(wèn)題，提供了一種防結(jié)焦加熱爐管及其防結(jié)焦方法及應(yīng)用。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案如下；
[0009]一種防結(jié)焦加熱爐管，所述防結(jié)焦加熱爐管包括防護(hù)配件2和測(cè)溫儀4 ;所述加熱爐管為了防結(jié)焦，將所述防護(hù)配件2設(shè)置在加熱爐管I的管壁金屬與煙氣間的熱交換量最大處；所述防護(hù)配件2沿所述加熱爐管I外壁周向連續(xù)分布在管壁金屬與煙氣間的熱交換量最大處；所述測(cè)溫儀4與所述加熱爐管I外壁相連接，用于測(cè)量所述加熱爐管I管壁溫度。
[0010]所述防護(hù)配件2為至少一個(gè)防護(hù)屏，其形狀為套筒狀或片狀結(jié)構(gòu)，至少一個(gè)所述防護(hù)屏套在所述加熱爐管I管壁金屬與煙氣間的熱交換量最大處，用于減少所述加熱爐管I管壁與高溫?zé)煔獾臒彷椛浣粨Q，防止結(jié)焦。
[0011]所述防護(hù)配件2的外表面為連續(xù)平面結(jié)構(gòu)、內(nèi)表面為網(wǎng)狀鏤空結(jié)構(gòu)。
[0012]所述防護(hù)配件2固定在所述加熱爐管I的外表面；即所述防護(hù)配件2通過(guò)固定件與所述加熱爐管I固定套接，所述防護(hù)配件2和所述加熱爐管I之間無(wú)相對(duì)位置運(yùn)動(dòng)；所述固定件為卡座結(jié)構(gòu)或提拉結(jié)構(gòu)中的一種，用于將所述防護(hù)配件2固定。
[0013]所述固定件為卡座結(jié)構(gòu)，即在所述加熱爐管I指定位置外壁上設(shè)置有支撐塊組件3-1，其包括一組支撐塊，各所述支撐塊沿所述加熱爐管I外壁周向連續(xù)分布或間隔分布。
[0014]所述支撐塊組件3-1沿所述爐管I外壁周向間隔分布；
[0015]所述支撐塊組件3-1包括3?5個(gè)所述支撐塊；
[0016]所述防護(hù)屏為耐熱陶瓷或耐高溫合金，如鎳基合金、耐熱不銹鋼；且在防護(hù)屏外表面設(shè)置抗熱輻射材料的防護(hù)層。
[0017]本發(fā)明的另一種固定防護(hù)配件2的實(shí)施方式是:
[0018]所述防護(hù)配件2活動(dòng)設(shè)置在所述加熱爐管I外，用于根據(jù)管壁溫度變化調(diào)整防護(hù)配件2的位置；
[0019]所述防護(hù)配件2通過(guò)提拉或滑軌方式與所述加熱爐管I產(chǎn)生相對(duì)位置運(yùn)動(dòng)，實(shí)時(shí)調(diào)整防護(hù)加熱爐管I。
[0020]所述防結(jié)焦加熱爐管還包括機(jī)械傳動(dòng)模塊；所述機(jī)械傳動(dòng)模塊包括至少2根鋼絲3-2、傳動(dòng)元件5以及支撐梁6 ;所述支撐梁6固定在加熱爐管上方，所述傳動(dòng)元件5固定在所述支撐梁6下端；
[0021]所述防護(hù)屏固定在所述鋼絲3-2的長(zhǎng)度方向上；所述鋼絲3-2 —端與所述傳動(dòng)元件5相連接，所述傳動(dòng)元件5控制所述鋼絲3-2升降和/或旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而使所述防護(hù)配件2沿所述加熱爐管I管壁上下或/和周向運(yùn)動(dòng)。
[0022]所述防護(hù)配件2包括一組防護(hù)屏，一組防護(hù)屏沿所述爐管I軸向間隔分布；所述傳動(dòng)元件5為滑輪；
[0023]所述鋼絲3-2的材質(zhì)為耐高溫合金，在所述鋼絲3-2外表面鋪設(shè)耐火陶瓷纖維經(jīng);
[0024]所述防護(hù)屏外表面設(shè)置抗熱輻射材料的防護(hù)層，其抗熱輻射防護(hù)層采用熱噴涂技術(shù)附著在防護(hù)屏表面的鈷基、鎳基等合金粉末。
[0025]所述防護(hù)配件2為防護(hù)屏，所述防護(hù)屏為整體連續(xù)實(shí)體表面或者一側(cè)為連續(xù)實(shí)體表面，另一側(cè)為網(wǎng)狀鏤空結(jié)構(gòu)中的一種；
[0026]其中，防護(hù)屏為連續(xù)實(shí)體表面結(jié)構(gòu)用于整體對(duì)所述加熱爐管進(jìn)行熱量阻隔和防護(hù)；當(dāng)防護(hù)屏為一側(cè)連續(xù)實(shí)體，另一側(cè)為網(wǎng)狀鏤空結(jié)構(gòu)用于所述加熱爐管I面向火焰一側(cè)為完全阻隔，而背向火焰一側(cè)采用鏤空結(jié)構(gòu)，以保證爐管一定位置處整個(gè)周長(zhǎng)范圍內(nèi)的受熱相對(duì)均勻。
[0027]在具體實(shí)施中:
[0028]為減少輻射傳熱，防護(hù)配件2離爐管I外壁有一定距離。
[0029]本發(fā)明的第二個(gè)保護(hù)主題是:利用一種防結(jié)焦加熱爐管的防結(jié)焦方法；
[0030]所述方法通過(guò)在所述加熱爐管I局部外壁上設(shè)置耐火材質(zhì)的防護(hù)配件2，所述防護(hù)配件2將高溫?zé)煔馀c加熱爐管屏蔽，減少管壁與高溫?zé)煔獾臒彷椛浣粨Q，降低加熱爐管I管壁的金屬溫度，防止結(jié)焦；所述方法不改變爐管構(gòu)型、爐管材質(zhì)、燃燒器布置以及爐膛結(jié)構(gòu)，根據(jù)測(cè)溫儀的測(cè)量溫度調(diào)整防護(hù)配件的位置，從而防止加熱爐管I內(nèi)部結(jié)焦。
[0031]本發(fā)明的第三個(gè)保護(hù)主題，是利用一種防結(jié)焦加熱爐管進(jìn)行防結(jié)焦處理的應(yīng)用方法，所述防護(hù)配件2及其設(shè)置位置和方式應(yīng)用在工業(yè)爐各個(gè)部分的爐管處:輻射盤管、對(duì)流盤管。
[0032]本發(fā)明在不改變爐管構(gòu)型、爐管材質(zhì)、燃燒器布置及爐膛結(jié)構(gòu)的條件下，利用防護(hù)配件減少爐管特定部位與煙氣的熱交換，局部降低爐管管壁金屬溫度，從而減少爐管局部過(guò)熱情況的出現(xiàn)，避免管內(nèi)局部過(guò)熱導(dǎo)致結(jié)焦，延長(zhǎng)了爐管使用壽命。
[0033]綜上所述，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0034]I)簡(jiǎn)單易行，適應(yīng)性強(qiáng)。
[0035]2)節(jié)省建設(shè)投資。
[0036]3)提高爐管使用壽命。
[0037]4)避免結(jié)焦，有利于爐子安全運(yùn)行。
[0038]5)提高熱效率。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0039]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中一種加熱元件的防護(hù)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1的一種防結(jié)焦加熱爐管結(jié)構(gòu)示意圖；
[0041]圖3為圖2的A-A向示意圖；
[0042]圖4為本發(fā)明實(shí)施例2的一種防結(jié)焦加熱爐管結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043]附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明:
[0044]1-加熱爐管；2_防護(hù)配件；3_1支撐塊；3_2鋼絲；4_測(cè)溫儀；
[0045]5-傳動(dòng)元件；6_支撐梁；
[0046]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)地說(shuō)明，本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于下述的【具體實(shí)施方式】。

【具體實(shí)施方式】
[0047]一種防結(jié)焦加熱爐管，所述防結(jié)焦加熱爐管包括防護(hù)配件2和測(cè)溫儀4 ;所述防護(hù)配件2設(shè)置在加熱爐管I的管壁金屬與煙氣間的熱交換量最大處；所述防護(hù)配件2沿所述加熱爐管I外壁周向連續(xù)分布在管壁金屬與煙氣間的熱交換量最大處；所述測(cè)溫儀4與所述加熱爐管I外壁相連接，用于測(cè)量所述加熱爐管I管壁溫度。
[0048]所述防護(hù)配件2包括兩個(gè)防護(hù)屏，其形狀為套筒狀，兩個(gè)所述防護(hù)屏沿所述加熱爐管I軸向間隔分布，且兩個(gè)所述防護(hù)屏套在所述加熱爐管I管壁金屬與煙氣間的熱交換量最大處；
[0049]所述防護(hù)屏一側(cè)為連續(xù)實(shí)體表面，另一側(cè)為網(wǎng)狀鏤空結(jié)構(gòu)；
[0050]加熱爐管靠近火焰一側(cè)受熱輻射較強(qiáng)，故靠近火焰一側(cè)的防護(hù)屏為連續(xù)實(shí)體表面的防護(hù)罩；遠(yuǎn)離火焰一側(cè)受熱輻射較弱，故遠(yuǎn)離火焰一側(cè)的防護(hù)屏為網(wǎng)狀鏤空結(jié)構(gòu)，以保證加熱爐管一定位置處整個(gè)周長(zhǎng)范圍內(nèi)的受熱相對(duì)均勻。
[0051]所述防護(hù)屏為耐熱陶瓷，且在防護(hù)屏外表面設(shè)置熱噴涂鈷基、鎳基等合金粉末的防護(hù)層。
[0052]利用一種防結(jié)焦加熱爐管的防結(jié)焦方法；
[0053]所述方法通過(guò)在所述加熱爐管I局部外壁上設(shè)置耐火材質(zhì)的防護(hù)配件2，所述防護(hù)配件2將高溫?zé)煔馀c加熱爐管屏蔽，減少管壁與高溫?zé)煔獾臒彷椛浣粨Q，降低加熱爐管I管壁的金屬溫度，防止結(jié)焦；所述方法不改變爐管構(gòu)型、爐管材質(zhì)、燃燒器布置以及爐膛結(jié)構(gòu)，根據(jù)測(cè)溫儀的測(cè)量溫度調(diào)整防護(hù)配件的位置，從而防止加熱爐管I內(nèi)部結(jié)焦。
[0054]實(shí)施例1
[0055]如圖2、圖3所示，由工藝計(jì)算及流體力學(xué)分析，或由工業(yè)爐現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況發(fā)現(xiàn)某根爐管的高度Hl及H2處出現(xiàn)過(guò)熱點(diǎn)。在爐管構(gòu)型、爐管材質(zhì)、燃燒器布置、爐膛結(jié)構(gòu)等參數(shù)不變的情況下，分別在高度Hl、H2處的爐管表面各預(yù)焊4個(gè)耐熱合金支撐塊，相鄰所述支撐塊間隔90°。套筒式防護(hù)屏固定在支撐塊上方，長(zhǎng)度分別為L(zhǎng)1、L2，其材質(zhì)采用耐熱合金，并在其表面涂刷抗熱輻射涂料。
[0056]實(shí)施例2
[0057]如圖4所示，由工藝計(jì)算及流體力學(xué)分析，或由工業(yè)爐現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況發(fā)現(xiàn)某根爐管的高度Hl及H2處出現(xiàn)過(guò)熱點(diǎn)。在爐管構(gòu)型、爐管材質(zhì)、燃燒器布置、爐膛結(jié)構(gòu)等參數(shù)不變的情況下，分別在爐管高度H1、H2處設(shè)置長(zhǎng)L1、L2的套筒式防護(hù)屏，各套筒間采用耐高溫合金連接后整體與固定在爐膛外的滑輪進(jìn)行連接，并在合金連接件表面纏繞陶瓷纖維毯。所述滑輪控制所述鋼絲3-2升降和/或旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而使所述防護(hù)配件2沿所述加熱爐管I管壁上下或/和周向運(yùn)動(dòng)。
[0058]上述技術(shù)方案只是本發(fā)明的一種實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員而言，在本發(fā)明公開(kāi)了應(yīng)用方法和原理的基礎(chǔ)上，很容易做出各種類型的改進(jìn)或變形，而不僅限于本發(fā)明上述【具體實(shí)施方式】所描述的結(jié)構(gòu)，因此前面描述的方式只是優(yōu)選地，而并不具有限制性的意義。
【權(quán)利要求】
1.一種防結(jié)焦加熱爐管；其特征在于: 所述防結(jié)焦加熱爐管包括防護(hù)配件(2)和測(cè)溫儀(4);所述加熱爐管為了防結(jié)焦，將所述防護(hù)配件(2)設(shè)置在加熱爐管(I)的管壁金屬與煙氣間的熱交換量最大處；所述防護(hù)配件(2)沿所述加熱爐管(I)外壁周向連續(xù)分布在管壁金屬與煙氣間的熱交換量最大處；所述測(cè)溫儀(4)與所述加熱爐管(I)外壁相連接，用于測(cè)量所述加熱爐管(I)管壁溫度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防結(jié)焦加熱爐管，其特征在于: 所述防護(hù)配件(2)為至少一個(gè)防護(hù)屏，其形狀為套筒狀或片狀結(jié)構(gòu)，至少一個(gè)所述防護(hù)屏套在所述加熱爐管(I)的管壁金屬與煙氣間的熱交換量最大處，用于減少所述加熱爐管(O管壁與高溫?zé)煔獾臒彷椛浣粨Q，防止結(jié)焦。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種防結(jié)焦加熱爐管，其特征在于: 所述防護(hù)配件(2)固定在所述加熱爐管(I)的外表面；即所述防護(hù)配件(2)通過(guò)固定件與所述加熱爐管(I)固定套接，所述防護(hù)配件(2)和所述加熱爐管(I)之間無(wú)相對(duì)位置運(yùn)動(dòng)；所述固定件為卡座結(jié)構(gòu)或提拉結(jié)構(gòu)中的一種，用于將所述防護(hù)配件(2)固定。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種防結(jié)焦加熱爐管，其特征在于: 所述固定件為卡座結(jié)構(gòu)，即在所述加熱爐管(I)指定位置外壁上設(shè)置有支撐塊組件(3-1 )，其包括一組支撐塊，各所述支撐塊沿所述加熱爐管(I)外壁周向連續(xù)分布或間隔分布。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種防結(jié)焦加熱爐管，其特征在于: 所述支撐塊組件(3-1)沿所述爐管(I)外壁周向間隔分布； 所述支撐塊組件(3-1)包括3?5個(gè)所述支撐塊； 所述防護(hù)屏為耐熱陶瓷或耐高溫合金；且在防護(hù)屏外表面設(shè)置抗熱輻射材料的防護(hù)層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種防結(jié)焦加熱爐管，其特征在于: 所述防護(hù)配件(2)活動(dòng)設(shè)置在所述加熱爐管(I)外，用于根據(jù)管壁溫度變化調(diào)整防護(hù)配件(2)的位置； 所述防護(hù)配件(2)通過(guò)提拉或滑軌方式與所述加熱爐管(I)產(chǎn)生相對(duì)位置運(yùn)動(dòng)，實(shí)時(shí)調(diào)整防護(hù)加熱爐管(I)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種防結(jié)焦加熱爐管，其特征在于: 所述防結(jié)焦加熱爐管還包括機(jī)械傳動(dòng)模塊；所述機(jī)械傳動(dòng)模塊包括至少2根鋼絲(3-2)、傳動(dòng)元件(5)以及支撐梁(6);所述支撐梁(6)固定在加熱爐管上方，所述傳動(dòng)元件(5)固定在所述支撐梁(6)下端； 所述防護(hù)屏固定在所述鋼絲(3-2)的長(zhǎng)度方向上；所述鋼絲(3-2) —端與所述傳動(dòng)元件(5)相連接，所述傳動(dòng)元件(5)控制所述鋼絲(3-2)升降和/或旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而使所述防護(hù)配件(2 )沿所述加熱爐管(I)管壁上下或/和周向運(yùn)動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種防結(jié)焦加熱爐管，其特征在于: 所述防護(hù)配件(2 )包括一組防護(hù)屏，一組防護(hù)屏沿所述爐管(I)軸向間隔分布；所述傳動(dòng)元件(5)為滑輪； 在所述鋼絲(3-2)外表面鋪設(shè)耐火陶瓷纖維毯； 所述防護(hù)屏外表面設(shè)置抗熱輻射材料的防護(hù)層，其抗熱輻射防護(hù)層采用熱噴涂技術(shù)附著在防護(hù)屏表面的鈷基、鎳基等合金粉末。
9.根據(jù)權(quán)利要求2或8所述的一種防結(jié)焦加熱爐管，其特征在于: 所述防護(hù)配件(2)為防護(hù)屏，所述防護(hù)屏為整體連續(xù)實(shí)體表面或者一側(cè)為連續(xù)實(shí)體表面，另一側(cè)為網(wǎng)狀鏤空結(jié)構(gòu)中的一種； 其中，防護(hù)屏為連續(xù)實(shí)體表面結(jié)構(gòu)用于整體對(duì)所述加熱爐管進(jìn)行熱量阻隔和防護(hù)；當(dāng)防護(hù)屏為一側(cè)連續(xù)實(shí)體，另一側(cè)為網(wǎng)狀鏤空結(jié)構(gòu)用于所述加熱爐管(I)面向火焰一側(cè)為完全阻隔，而背向火焰一側(cè)采用鏤空結(jié)構(gòu)，以保證爐管一定位置處整個(gè)周長(zhǎng)范圍內(nèi)的受熱相對(duì)均勻。
10.利用權(quán)利要求1?9之一所述的一種防結(jié)焦加熱爐管進(jìn)行防結(jié)焦處理的方法，其特征在于: 所述方法通過(guò)在加熱爐管(I)局部外壁上設(shè)置耐火材質(zhì)的防護(hù)配件(2)，所述防護(hù)配件(2)將高溫?zé)煔馀c加熱爐管屏蔽，減少管壁與高溫?zé)煔獾臒彷椛浣粨Q，降低加熱爐管(I)管壁的金屬溫度，防止結(jié)焦；所述方法不改變爐管構(gòu)型、爐管材質(zhì)、燃燒器布置以及爐膛結(jié)構(gòu)，根據(jù)測(cè)溫儀的測(cè)量溫度調(diào)整防護(hù)配件的位置，從而防止加熱爐管(I)內(nèi)部結(jié)焦。
11.利用權(quán)利要求1?10之一所述一種防結(jié)焦加熱爐管進(jìn)行防結(jié)焦處理的應(yīng)用方法，其特征在于: 所述防護(hù)配件(2)及其設(shè)置位置和方式應(yīng)用在工業(yè)爐各個(gè)部分的爐管處:輻射盤管、對(duì)流盤管。
【文檔編號(hào)】F23M9/10GK104180390SQ201310190224
【公開(kāi)日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2013年5月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月21日
【發(fā)明者】李森, 劉敬坤, 高景芬, 門寬亮, 張艷, 薛磊, 劉克剛, 李光 申請(qǐng)人:中國(guó)石化工程建設(shè)有限公司, 中石化煉化工程（集團(tuán)）股份有限公司