CN102313449A - 一种火焰加热炉管架 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种火焰加热炉管架，含有U形吊杆、立柱吊轴、管托支座、立柱导向筒、支撑管托，特征在于：支撑管托由弧形托板、导向支耳和支撑板组成，支撑板连接在弧形托板的弧顶或者弧底，导向支耳与弧形托板相连。炉出入口管的垂直位移量仅相当于采用直梯型辐射管架的50％左右。

Description

一种火焰加热炉管架
技术领域
本发明属于石油化工行业火焰加热炉领域，涉及一种火焰加热炉管架。
背景技术
石油化工行业一般炼油装置广泛采用火焰加热炉，其中单排卧管双面辐射炉型是其中的炉型之一，在许多装置中采用，如渣油加氢炉、加氢裂化炉、润滑油加氢炉和减压炉等。单排卧管双面辐射炉的最大优点，就是可以在最高热强度不超限的情况下，得到较高的平均热强度，缩短炉管总长度和减少弯头数量，从而得到最小的压降。单排卧管双面辐射炉型中的卧管由辐射管架支撑。
中国专利ZL 00813513.4公开了双燃烧室卧管式加热炉，提出了一种管支撑物，每个管支撑物包括至少一个垂直的支柱，该支柱上伸出许多支撑管子的支撑臂，这些支撑臂固定在支柱上并可拆卸。从专利附图看，类似于“直梯”，是一种直梯型辐射管架。
钱家麟主编，中国石化出版社2003出版的《管式加热炉》第二版，P389～390页介绍，二十世纪六十年代初设计的单排卧管双面辐射炉，其卧管支撑采用的是弹簧悬吊式管板，操作中变形十分严重。新提出一种管架，采用HK40离心铸造管加支耳、支梁结构，支撑在炉底上，管架刚度比较好，有使用10年无变形的经验。从插图看，这也是一种直梯型辐射管架。
直梯型辐射管架的支撑臂或支梁固定在垂直立柱上，随立柱的膨胀而上下移动，从而带动炉管上下移动。立柱的膨胀量越大，炉出入口管的位移量就越大。在单排卧管双面辐射炉型中，辐射管架处在高温的辐射室内干烧，其金属温度一般在800℃左右，而作为管架立柱的HK-40材料的线膨胀系数又比一般钢材大，因此，立柱的膨胀量很大，造成炉出入口管的位移量也很大。当辐射管架为下支撑时，位于下部的出口管向上位移15～30mm，位于上部的入口管向上位移80～100mm。当辐射管为上吊式时，情况则相反，位于下部的出口管一般向下位移80～100mm，而位于上部的入口管，一般向下位移15～30mm。
炉出入口管的位移量越大，炉管及其出入口管配管管系应力越大，管系的危险性就越高，还可能引起管系的振动，这些都是不利因素。另外，炉出入口管的位移量越大，炉出入口管的密封结构可靠性越差，越容易散热、漏风，降低加热炉热效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种火焰加热炉管架，采用立柱与支撑分离方法，使进出辐射室的出入口管的位移与立柱的膨胀量无关，从而达到减少炉出入口管位移量的目的。
本发明一种火焰加热炉管架，含有U形吊杆、立柱吊轴、U形吊杆挡圈、拉紧件、瓦楞芯纸、管托支座、立柱导向筒、立柱、支撑管托，特征在于：支撑管托沿立柱滑动，支撑管托由弧形托板、导向支耳和支撑板组成，支撑板连接在弧形托板的弧顶或者弧底，导向支耳与弧形托板相连。
所述的拉紧件为拉环，拉环用于立柱间的拉紧。
所述的导向支耳连接在弧形托板弧的端点，向外延伸，在弦的延长线上。
所述的弧形托板为圆弧形托板，特别是半圆形托板。
本发明一种火焰加热炉管架，特征在于：导向支耳带有凹槽，优选是圆弧形凹槽，特别半圆形凹槽。
所述的凹槽用于与立柱相连，立柱作为导轨用于固定管托。
本发明一种火焰加热炉管架，特征在于：支撑管托间设置垫片，特别是纸垫片，优选瓦楞芯纸。
所述的垫片，垫片材料具有高温减薄特点，本发明用于抵消一部分支撑管托的热胀量。
本发明一种火焰加热炉管架，支撑管托与立柱分离，以立柱为导轨滑动，立柱不承重。
本发明一种火焰加热炉管架，支撑管托和立柱分别继续热胀冷缩互不干扰，克服了炉出入口管的位移量大，炉管及其出入口管配管管系应力大的缺陷。
与现有技术相比，本发明一种火焰加热炉管架，由于立柱不承重，仅充当支撑管托的导轨，安全性、可靠性提高，立柱的管径和壁厚可适当减小，降低投资。
加热炉入口管位移量很小，仅相当于采用直梯型辐射管架的50％左右。
附图及附图说明
下面的附图示意说明了本发明的一种结构形式。
图1为本发明的火焰加热炉管架立体装配图；
图2为图1的主视图；
图3为图1局部节点I的详图；
图4为管托支座示意图；
图5为支撑管托示意图；
图6为立柱拉环示意图；
图7为图1所示辐射管架在火焰加热炉辐射室安装后正面效果图；
图8为图1所示辐射管架在火焰加热炉辐射室安装后立体效果图；
图中：
1.U形吊杆螺母，2.U形吊杆，3.立柱吊轴，4.U形吊杆挡圈，5.立柱，6.立柱拉环，7.支撑管托，8.瓦楞芯纸，9.管托支座，10.管托支座连接件，11.立柱导向筒，12.炉底横梁，13.炉底板，14.炉底耐火材料，15.管架底部隔热材料，16.炉顶耐火材料，17.炉顶板，18.炉顶横梁，19.炉管，20.回弯头，21.炉入口管，22.炉出口管，23.弧形托板，24.导向支耳，25支撑板。
具体实施方式
如图1，本发明火焰加热炉管架，U形吊杆螺母1、U形吊杆2、立柱吊轴3、U形吊杆挡圈4、立柱5、立柱拉环6、支撑管托7、瓦楞芯纸8、管托支座9、管托支座连接件10和立柱导向筒11组成。立柱5与立柱吊轴3相连接，U形吊杆螺母1、U形吊杆2用于将立柱吊轴3连接在加热炉炉顶钢结构连接，U形吊杆挡圈4用于将U形吊杆2固定在立柱吊轴3上，瓦楞芯纸8放置在两个支撑管托7之间，管托支座9用于连接支撑管托7和。管托支座连接件10，立柱导向筒11固定在炉底横梁上，立柱导向筒11固定立柱的位置，使其不会产生错位。
图2～图6为本发明的火焰加热炉炉管管架，导轨型辐射管架及部件详图。如图5所示本发明一种火焰加热炉管架支撑管托7的组成图，支撑管托7由弧形托板23、导向支耳24和支撑板25组成。
如图7、图8所示，详细说明了本发明在火焰加热炉辐射室安装后的效果。立柱吊轴3由U形吊杆2悬挂，U形吊杆2穿过炉顶耐火材料16、炉顶板17、炉顶横梁18，通过U形吊杆螺母1固定在炉顶横梁18上。为防止立柱吊轴3滑脱，在立柱吊轴3上设置U形吊杆挡圈4，将U形吊杆2夹在U形吊杆挡圈4内。立柱5直立在辐射室内，上端与立柱吊轴3连接，立柱5下端伸入立柱导向筒11内，立柱导向筒11焊接在炉底板13上。立柱5热胀冷缩时可以在立柱导向筒11内自由伸缩。以立柱5为导轨，支撑管托7按一正一反的顺序在两根立柱5之间一个个叠起来。最下面的支撑管托7由管托支座9支撑，管托支座9通过管托支座连接件10连接在炉底板13和炉底横梁12上。每两个一正一反的支撑管托7形成一个圆孔，炉管19、炉入口管21、炉出口管22从圆孔中穿过，并由支撑管托7支撑，多个回弯头20将多根炉管19、炉入口管21、炉出口管22连接起来。每两个形成圆孔的支撑管托7接触面夹间一层瓦楞芯纸8，瓦楞芯纸8厚度2～5mm，起预支撑作用，当支撑管托温度达到一定温度后，瓦楞芯纸8碳化后厚度减薄，抵消一部分支撑管托7的膨胀量。为防止立柱5变形，采用立柱拉环6将两根立柱5拉在一起，立柱拉环6由两个半圆环现场焊接后构成一个长圆环，立柱拉环6可以随支撑管托7的热胀冷缩在立柱5上滑动。为降低管托支座9、立柱导向筒11的温度，除炉底耐火材料14外，用管架底部隔热材料15将管托支座9、立柱导向筒11包裹起来。
实施例
下面具体实施例说明本发明，但并不限制本发明。
某一单排卧管双面辐射炉炉管管心距304mm，每排卧管包括炉出入口管在内共18根，炉管壁温平均温度350℃，辐射室内部高度7000mm。每个支撑管托7高度150mm，每两个一正一反的支撑管托7总高度300mm，加上一正一反支撑管托7间夹着4mm的瓦楞纸芯8，正好等于管心距304mm。每个管架共有36个支撑管托7，夹着18片瓦楞纸芯8。管架立柱5高度7000mm。辐射室平均温度750℃。立柱5材料为HK40，温度按750℃考虑，其线膨胀系数为17.20x10-6mm/mm.℃，则立柱热膨胀量大约为88mm，如果采用下支撑式直梯型辐射管架，则炉入口管位移量在70mm左右。采用本发明，支撑管托7采用Cr25Ni20材料，支撑管托7温度也按750℃考虑，由于管托支座9有管架底部隔热材料15保护，温度较低，则至炉入口管时全部支撑管托总位移量为65mm左右，瓦楞芯纸8高温碳化后厚度减薄至2mm，则瓦楞芯纸8总收缩34mm，支撑管托7加瓦楞芯纸8至炉入口管时的总位移量31mm左右。与17个回弯头在垂直方向的总膨胀量35mm相当。比直梯型辐射管架炉入口管垂直方向位移量减少55％左右。

Claims (14)

1.一种火焰加热炉管架，包括U形吊杆、立柱吊轴、管托支座、立柱、立柱导向筒、支撑管，特征在于：支撑管托沿立柱滑动。
2.依照权利要求1所述的一种火焰加热炉管架，其特征在于：所述支撑管托是由弧形托板、导向支耳和支撑板组成，支撑板连接在弧形托板的弧顶或者弧底，导向支耳与弧形托板相连。
3.依照权利要求2所述的一种火焰加热炉管架，其特征在于：所述导向支耳连接在弧形托板弧的端点。
4.依照权利要求1所述的一种火焰加热炉管架，其特征在于：立柱之间设有拉紧件。
5.依照权利要求4所述的一种火焰加热炉管架，其特征在于：拉紧件为拉环。
6.依照权利要求1所述的一种火焰加热炉管架，其特征在于：在立柱吊轴上还设有U形吊杆挡圈。
7.依照权利要求2所述的一种火焰加热炉管架，其特征在于：所述导向支耳连接在弧形托板弧的端点，向外延伸在弦的延长线上。
8.依照权利要求2所述的一种火焰加热炉管架，其特征在于：所述的弧形托板为圆形托板。
9.依照权利要求2所述的一种火焰加热炉管架，其特征在于：所述导向支耳带有凹槽。
10.依照权利要求2所述的一种火焰加热炉管架，其特征在于：所述导向支耳带有圆弧型凹槽。
11.依照权利要求2所述的一种火焰加热炉管架，其特征在于：所述导向支耳带有半圆型凹槽。
12.依照权利要求2所述的一种火焰加热炉管架，其特征在于：支撑管托间设置垫片。
13.依照权利要求2所述的一种火焰加热炉管架，其特征在于：支撑管托间设置纸垫片。
14.依照权利要求2所述的一种火焰加热炉管架，其特征在于：支撑管托间设置2～5mm瓦楞芯纸垫片。 
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