專利名稱：圓筒形管式加熱爐中間爐管座吊組合結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本技術(shù)用于石油化工圓筒形管式加熱爐，屬于石油化工設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
圓筒形管式加熱爐是煉油、石油化工和化學(xué)工業(yè)中廣泛使用的工藝加熱爐，加熱方式為直接受火式，以燃料燃燒所產(chǎn)生的高溫火焰與煙氣作為熱源，通過(guò)爐管管壁來(lái)加熱在爐管中流動(dòng)的原油、餾分油、渣油或氣體烴類(lèi)等工藝流體。圓筒形管式加熱爐是管式爐中最常用的爐型，其結(jié)構(gòu)一般由輻射室、位于在輻射室上部的對(duì)流室及余熱回收系統(tǒng)組成。
熱負(fù)荷大于20MW的圓筒形管式加熱爐，輻射室爐管多數(shù)為吊管結(jié)構(gòu)，沿圓筒側(cè)壁襯里附墻布置，燃燒器布置在輻射室底部的中心區(qū)域，火焰和煙氣形成圓柱狀高溫區(qū)，主要以輻射方式向附墻的輻射室爐管傳熱，為單排管單面輻射傳熱。為了達(dá)到高熱效率(＞90％)，在輻射室上部的對(duì)流室設(shè)計(jì)尺寸一般較大。隨著熱負(fù)荷的增加，特別在熱負(fù)荷超過(guò)30MW時(shí)，圓筒形管式加熱爐直徑及高度明顯增加，使輻射室頂部高合金鋼結(jié)構(gòu)明顯變化，設(shè)備體積和設(shè)備造價(jià)大幅提高。增設(shè)中間爐管是提高熱負(fù)荷的最好方案，為了與附墻爐管協(xié)調(diào)一致也采用吊管結(jié)構(gòu)，由于中間爐管在對(duì)流室的投影內(nèi)，其爐管高合金鋼吊架結(jié)構(gòu)龐大復(fù)雜，導(dǎo)致設(shè)備成本顯著增高。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有圓筒形管式加熱爐的技術(shù)缺陷，在不改變圓筒爐通常的直徑和高度的前提下，使熱負(fù)荷大幅提高，即用較小的投資費(fèi)用取得較大的熱負(fù)荷提高。本實(shí)用新型在圓筒形管式加熱爐輻射室中間增加的中間爐管采用座管為主，吊管為輔的座吊組合新技術(shù)，中間爐管布置在對(duì)流室箱形投影內(nèi)，解決了中間爐管高合金鋼吊架結(jié)構(gòu)復(fù)雜及輻射頂鋼結(jié)構(gòu)龐大的問(wèn)題。使中間爐管為雙面輻射，從而大幅提高傳熱量。使熱負(fù)荷由22-30MW提高到33-48MW。并突破排管高徑比2.75的限制，最高達(dá)4.0。
一般圓筒形管式爐熱負(fù)荷大于20MW時(shí)，為了提高熱效率(＞90％)，輻射室與對(duì)流室的熱負(fù)荷分配比例為66∶33以下，這樣座落在輻射室頂部的對(duì)流室尺寸較大，輻射室中間爐管將在對(duì)流室爐管的方框投影之內(nèi)，(熱負(fù)荷大于20MW圓筒爐輻射室爐管，按直徑及長(zhǎng)度，根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范要求絕大多數(shù)都是吊管)，這為吊管帶來(lái)難度。如果采用全吊管結(jié)構(gòu)，爐管及管內(nèi)工藝物流的重量全部由輻射頂部鋼結(jié)構(gòu)承擔(dān)，爐頂鋼結(jié)構(gòu)及中間爐管頂部的高合金鋼吊架結(jié)構(gòu)將十分龐大，使投資大幅增加。本實(shí)用新型采用座吊組合式技術(shù)，以座管為主，與傳統(tǒng)方法相反，使中間爐管重量的3/4到4/5由爐底鋼結(jié)構(gòu)承擔(dān)，突破輻射爐管座管長(zhǎng)細(xì)比225的限制，最大可達(dá)320。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是圓筒形管式加熱爐中間爐管座吊組合結(jié)構(gòu)由輻射室中間爐管、輻射室中間爐管支座結(jié)構(gòu)、輻射室中間爐管聯(lián)排結(jié)構(gòu)、輻射室中間爐管吊架結(jié)構(gòu)構(gòu)成，其特征是中間爐管是固定在輻射室中間爐管支座結(jié)構(gòu)上，輻射室中間爐管支座結(jié)構(gòu)作為中間爐管的主支撐，輻射室中間爐管吊架結(jié)構(gòu)、輻射室中間爐管聯(lián)排結(jié)構(gòu)作為中間爐管輔助支撐的以座為主座吊組合結(jié)構(gòu)。
本實(shí)用新型具備以下有益效果以一臺(tái)圓筒爐改造為例改造前，原爐熱負(fù)荷為22MW，經(jīng)采用中間爐管座吊組合技術(shù)及與使用高強(qiáng)燃燒器配合，使熱負(fù)荷達(dá)到38MW，提高72％(其中高強(qiáng)燃燒器對(duì)熱負(fù)荷提高部分的貢獻(xiàn)≯20％)，投資僅增加39％；對(duì)于一臺(tái)38MW采用此項(xiàng)技術(shù)的新圓筒爐，與同樣熱負(fù)荷的立式爐(因在國(guó)內(nèi)沒(méi)有類(lèi)似38MW的圓筒爐可比)比較節(jié)省投資23％，對(duì)于熱負(fù)荷30-48MW的爐子可節(jié)省投資20-31％。
本技術(shù)可解決擴(kuò)能改造中時(shí)間緊、大幅提高熱負(fù)荷難度大、造價(jià)高的問(wèn)題。如300萬(wàn)噸/年處理量的圓筒爐，采用本技術(shù)可改造成500萬(wàn)噸/年處理量，并在檢修期35-45天內(nèi)完成爐子的改造，大幅提高效益。


附圖1為圓筒形管式加熱爐中間爐管座吊組合結(jié)構(gòu)的構(gòu)造圖，圖中1-中央燃燒器、2-環(huán)形燃燒器、3-爐底鋼結(jié)構(gòu)、4-輻射室中間爐管支座結(jié)構(gòu)、5-輻射室中間爐管、6-輻射室中間爐管聯(lián)排結(jié)構(gòu)、7-輻射室附墻爐管、8-輻射室中間爐管吊架結(jié)構(gòu)、9-輻射室頂鋼結(jié)構(gòu)、10-對(duì)流室。
附圖2-7為圓筒形管式加熱爐中間爐管座吊組合結(jié)構(gòu)輻射室中間爐管排管截面形狀圖。其中圖2為單排管圓形節(jié)圓線、圖3為雙排管小三角形節(jié)圓線、圖4為三排管大三角形節(jié)圓線、圖5為單排管多邊形節(jié)圓線、圖6為雙排管小鋸齒形節(jié)圓線、圖7為三排管大鋸齒形節(jié)圓線。
附圖8-13為圓筒形管式加熱爐中間爐管座吊組合結(jié)構(gòu)輻射室中間爐管吊架結(jié)構(gòu)形狀圖。其中圖8為整體式圓形吊架、圖9為整體式多邊形吊架、圖10為分體式多邊形吊架、圖11為工字型吊架截面、圖12為T(mén)型吊架截面、圖13為倒T型吊架截面。
具體實(shí)施方案在圓筒形管式加爐輻射室的中間布置一圈立管作為輻射室中間爐管(5)，由輻射室中間爐管支座結(jié)構(gòu)(4)、輻射室中間爐管聯(lián)排結(jié)構(gòu)(6)、輻射室中間爐管吊架結(jié)構(gòu)(8)固定，附墻布置一圈立管作為輻射室附墻爐管(7)。附墻立管為吊管，與已有圓筒爐相同。輻射室中間爐管為下座上吊組合結(jié)構(gòu)，爐管頂部為吊管結(jié)構(gòu)，中部為聯(lián)排結(jié)構(gòu)，爐管下部為支座結(jié)構(gòu)。
圓筒形管式加熱爐輻射室中間爐管排管截面可采用如附圖2-7所示多種形狀。諸如單排管圓形節(jié)圓線(圖2)、雙排管小三角形節(jié)圓線(圖3)、三排管大三角形節(jié)圓線(圖4)、單排管多邊形節(jié)圓線(圖5)、雙排管小鋸齒形節(jié)圓線(圖6)、三排管大鋸齒形節(jié)圓線(圖7)。
輻射室中間爐管吊架結(jié)構(gòu)(8)應(yīng)保證爐管向上受熱膨脹及徑向膨脹后吊架仍然承受爐管的少部分重量。輻射室中間爐管聯(lián)排結(jié)構(gòu)(6)可增加爐管穩(wěn)定性，并適應(yīng)各管程之間的受熱膨脹需要。輻射室中間爐管支座結(jié)構(gòu)(4)保證中間爐管排管在運(yùn)行過(guò)程中既起到支撐作用又使排管不脫離，同時(shí)可使排管自由徑向位移并適當(dāng)限位，并應(yīng)與爐底鋼結(jié)構(gòu)合理連接，既考慮把排管重力傳遞給爐底，又考慮排管自身的受熱膨脹。
輻射室中間爐管吊架結(jié)構(gòu)(8)根據(jù)中間爐管的管程數(shù)可采用附圖8-13所示的整體式圓形吊架(圖8)、整體式多邊形吊架(圖9)、分體式多邊形吊架(圖10)。吊架截面形狀可采用工字型吊架截面(圖11)、T型吊架截面(圖12)、倒T型吊架截面(圖13)。吊架結(jié)構(gòu)水平截面形狀應(yīng)以輻射室垂直軸線為對(duì)稱軸。應(yīng)承擔(dān)爐管重量的1/5～2/5重力，并把重力傳遞給爐頂結(jié)構(gòu)，還要考慮自身的膨脹變形。在最高溫度及最苛刻受力條件下滿足強(qiáng)度要求。
輻射室頂鋼結(jié)構(gòu)(9)應(yīng)考慮承受中間爐管吊架及部分輻射室爐管的重量，而輻射室中間爐管的大部分重量及管內(nèi)物流重量由爐底鋼結(jié)構(gòu)承擔(dān)，從而總的鋼結(jié)構(gòu)重量增加很少。
在輻射室附墻爐管(7)與輻射室中間爐管(5)之間的環(huán)形空間底部布置一圈環(huán)形燃燒器(2)，此環(huán)形布置的燃燒器與附墻爐管及中間爐管之間的距離、燃燒器的數(shù)量及能量應(yīng)與附墻爐管及中間爐管的管程數(shù)相匹配。
在輻射室中間爐管(5)的中央底部布置一臺(tái)大能量燃燒器或幾臺(tái)小能量燃燒器組成的中央燃燒器(1)，這樣輻射室中間爐管為雙面輻射而附墻爐管為單面輻射，中央燃燒器的能量應(yīng)與環(huán)形燃燒器相匹配，使附墻爐管與中間爐管達(dá)到所需要的熱強(qiáng)度及熱負(fù)荷。為了獲得理想的溫度分布和均勻的熱強(qiáng)度，燃燒器的能量分布應(yīng)均衡，原則是控制中間爐管(單排管時(shí))與附墻爐管平均表面熱強(qiáng)度之比在1.3-1.5之間。
對(duì)流室爐管面積應(yīng)與輻射室爐管相匹配，以得到合理的高熱效率。
權(quán)利要求1.一種圓筒形管式加熱爐中間爐管座吊組合結(jié)構(gòu)，由輻射室中間爐管、輻射室中間爐管支座結(jié)構(gòu)、輻射室中間爐管聯(lián)排結(jié)構(gòu)、輻射室中間爐管吊架結(jié)構(gòu)構(gòu)成，其特征是中間爐管是固定在輻射室中間爐管支座結(jié)構(gòu)上，輻射室中間爐管支座結(jié)構(gòu)作為中間爐管的主支撐，輻射室中間爐管吊架結(jié)構(gòu)、輻射室中間爐管聯(lián)排結(jié)構(gòu)作為中間爐管的輔助支撐的以座為主座吊組合結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓筒形管式加熱爐中間爐管座吊組合結(jié)構(gòu)其特征是輻射室中間爐管排管截面形狀可為單排管圓形節(jié)圓線、雙排管小三角形節(jié)圓線、三排管大三角形節(jié)圓線、單排管多邊形節(jié)圓線、雙排管小鋸齒形節(jié)圓線、三排管大鋸齒形節(jié)圓線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓筒形管式加熱爐中間爐管座吊組合結(jié)構(gòu)其特征是輻射室中間爐管吊架結(jié)構(gòu)根據(jù)中間爐管的管程數(shù)可采用整體式圓形吊架、整體式多邊形吊架、分體式多邊形吊架，吊架截面形狀可采用工字型吊架截面、T型吊架截面、倒T型吊架截面，吊架結(jié)構(gòu)水平截面形狀應(yīng)以輻射室垂直軸線為對(duì)稱軸。
專利摘要一種圓筒形管式加熱爐中間爐管座吊組合結(jié)構(gòu)，由輻射室中間爐管、輻射室中間爐管支座結(jié)構(gòu)、輻射室中間爐管聯(lián)排結(jié)構(gòu)、輻射室中間爐管吊架結(jié)構(gòu)組成的以座為主座吊組合結(jié)構(gòu)。解決了現(xiàn)有圓筒形管式加熱爐增設(shè)輻射室中間爐管困難的技術(shù)缺陷，可在不改變圓筒爐通常的直徑和高度的前提下，使熱負(fù)荷由原爐熱負(fù)荷為22MW提高至38MW，投資僅增加39％(高強(qiáng)燃燒器占增加投資的25％以上)。38MW采用此項(xiàng)技術(shù)的新圓筒爐，與同樣熱負(fù)荷的立式爐(因在國(guó)內(nèi)沒(méi)有類(lèi)似38MW的圓筒爐可比)比較節(jié)省投資23％，對(duì)于熱負(fù)荷30－48MW的爐子可節(jié)省投資20－31％。
文檔編號(hào)F24H1/00GK2876613SQ200520084780
公開(kāi)日2007年3月7日 申請(qǐng)日期2005年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月29日
發(fā)明者李明, 江航, 丁桂平 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣華東勘察設(shè)計(jì)研究院