CN103090671B - 管式加热炉及其节能方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种管式加热炉，所述管式加热炉包括耐火纤维炉衬；进一步包括：容纳空间，所述容纳空间设置在所述耐火纤维炉衬上；黑体元件，所述黑体元件的内部中空，指向炉膛中央的一端为开口，所述黑体元件的一端嵌入所述容纳空间内；连接部件，所述连接部件插入所述黑体元件和耐火纤维炉衬中。本发明具有安装可靠、节能效果好、成本低、施工高效等优点。

Description

管式加热炉及其节能方法

技术领域

本发明涉及加热炉，特别涉及管式加热炉及其节能方法。

背景技术

石化行业的石油炼制、石油化工、化纤工业等使用的连续管式加热炉消耗着大量能源。在制造乙烯、氢气、氨等工艺过程中，完成裂解和转化反应的管式加热炉，是石化企业的心脏设施，支配着整个工厂或装置的产品质量、产品收率、能耗和操作周期。

管式加热炉的炉膛中，成排设置有被加热的反应管，即炉管，管内由进到出，流动着待加热进行化学反应的工质(液态或气态的烃类原料)。

管式加热炉炉底和炉墙上设置的烧嘴，对炉管提供热量，保证满足炉管内的工质升温并进行化学反应的能量需求。

传热理论及大量的工程案例证明，黑体技术能够提高炉膛的发射率和强化炉墙的辐射传热，是高效的炉窑节能技术。耐火纤维炉衬可以有效地降低炉壁的散热和蓄热损失，被越来越多地用作现代炉窑内衬。

目前，只能把黑体元件安装在耐火砖砌筑的或耐火浇注料浇注的炉墙上。在设置耐火纤维炉衬的炉窑内，黑体元件的安装遇到了巨大的技术障碍：

一般的粘接剂只能对极轻的薄片状纤维实施粘接，稍有重量的被粘接物，就会连同干硬成壳的粘接剂从炉衬上剥落。可见，采用粘结安装的方式是行不通的。

基于上述原因，现有技术是无法把黑体元件长时间可靠地安装到耐火纤维炉衬上，而耐火纤维炉衬又具有诸多优点。因此，实现在耐火纤维炉衬上安装黑体元件是一个迫切需要解决的技术难题。

发明内容

为了解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种管式加热炉，解决了在较轻较软的耐火纤维炉衬上无法可靠安装众多具有一定重量的黑体元件的技术难题，从而实现了安装可靠、节能效果好、成本低、施工高效的发明目的。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种管式加热炉，所述管式加热炉包括耐火纤维炉衬；所述管式加热炉进一步包括：

容纳空间，所述容纳空间设置在所述耐火纤维炉衬上；

黑体元件，所述黑体元件的内部中空，指向炉膛中央的一端为开口，所述黑体元件的一端嵌入所述容纳空间内；

连接部件，所述连接部件插入所述黑体元件和耐火纤维炉衬中。

根据上述的管式加热炉，可选地，所述连接部件的插入所述耐火纤维炉衬内的部分上具有止回部。

根据上述的管式加热炉，优选地，所述止回部呈锥状。

根据上述的管式加热炉，优选地，所述锥状是锥台或圆锥或棱锥。

根据上述的管式加热炉，优选地，所述连接部件倾斜于所述黑体元件的中心轴线。

根据上述的管式加热炉，优选地，所述连接部件是钢钎或钉。

本发明还提供了一种管式加热炉的节能方法，解决了在较轻较软的耐火纤维炉衬上无法可靠安装众多具有一定重量的黑体元件的技术难题，从而实现了节能效果好、运行成本低、便于实现的发明目的。该发明目的是通过以下技术方案实现的：

一种管式加热炉的节能方法，所述节能方法包括以下步骤：

(A1)在所述管式加热炉的耐火纤维炉衬上加工出容纳空间；

(A2)将黑体元件的一端嵌入所述容纳空间内，所述黑体元件内部中空，指向炉膛中央的一端开口；

(A3)将连接部件插入所述黑体元件和耐火纤维炉衬。

根据上述的节能方法，优选地，所述连接部件倾斜于所述黑体元件的中心轴线。

根据上述的节能方法，可选地，所述连接部件的插入所述耐火纤维炉衬内的部分上具有止回部。

根据上述的节能方法，优选地，所述止回部呈锥状。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：

1、创造性地提出了嵌入式安装方式，解决了现有耐火纤维炉衬上不能安装黑体元件的技术难题，从而使得能够在较轻较软的耐火纤维炉衬上安装众多的具有一定重量的黑体元件，且可靠性好，长时间使用不掉落，节能效果好，也降低了节能成本；连接部件的使用则进一步地提高了安装的可靠性。

2、在较轻的耐火纤维炉衬上加工出容纳空间，并将黑体元件的一端嵌入容纳空间内，安装过程简捷、方便，实现了高效安装。

附图说明

参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：

图1是根据本发明实施例1的管式加热炉的局部结构剖视简图；

图2是根据本发明实施例1的节能方法的流程图；

图3是根据本发明实施例2的管式加热炉的局部结构剖视简图；

图4是根据本发明实施例3的管式加热炉的局部结构剖视简图；

图5是根据本发明实施例4的管式加热炉的局部结构剖视简图。

具体实施方式

图1-5和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。

实施例1：

图1示意性地给出了本发明实施例的管式加热炉的局部结构剖视简图，如图1所示，所述管式加热炉包括：

保温层41，所述保温层41围成炉膛，所述保温层41的结构、材料是本领域的现有技术，在此不再赘述。

耐火纤维炉衬31，所述保温层41的至少部分上设置所述耐火纤维炉衬31；

容纳空间，所述容纳空间设置在所述耐火纤维炉衬31上，具体形状与黑体元件11的安装端匹配；优选地，所述容纳空间是孔或槽，如盲孔、圆柱状孔、棱柱状孔、环形槽；为了更可靠地安装黑体元件，优选地，所述容纳空间的深度为5-80mm。

黑体元件11，所述黑体元件11的内部中空，指向炉膛中央的一端为开口，黑体元件11的一端嵌入所述容纳空间内，从而可靠性安装黑体元件11。所述黑体元件的材质是本领域的现有技术，在此不再赘述；

连接部件51，如钢钎或钉，所述连接部件51倾斜(于黑体元件中心轴线)地插入所述黑体元件11及耐火纤维炉衬31，从而将所述黑体元件11可靠地固定在耐火纤维炉衬31上。

为了更可靠地安装黑体元件，可选地，所述炉衬和所述黑体元件之间通过高温粘结剂21连接，所述耐火纤维炉衬经过强化剂的渗透，从而提高所述耐火纤维炉衬的硬度，抗击炉膛内火焰的侵蚀、冲刷。所述强化剂在现有多种强化剂中选择使用。

图2示意性地给出了本发明实施例的管式加热炉的节能方法的流程图，如图2所示，所述节能方法包括以下步骤：

(A1)在所述管式加热炉的耐火纤维炉衬上加工出容纳空间；

(A2)将黑体元件的一端嵌入所述容纳空间内，所述黑体元件内部中空，指向炉膛中央的一端开口；

(A3)将连接部件51插入所述黑体元件11及耐火纤维炉衬31，从而将所述黑体元件11可靠地固定在耐火纤维炉衬31上。

为了更可靠地安装黑体元件，可选地，所述节能方法进一步包括：

在加工出容纳空间前和/或加工出容纳空间后，强化剂渗透进所述炉衬，从而提高所述耐火纤维炉衬的硬度，抗击炉膛内火焰的侵蚀、冲刷。

为了更可靠地安装黑体元件，可选地，所述节能方法进一步包括处于步骤(A1)、(A2)之间的以下步骤：

(C1)清理容纳空间内的碎屑。

根据本实施例1的管式加热炉及节能方法达到的益处在于：将黑体元件的一端嵌入耐火纤维炉衬上开设的容纳空间内，有效地解决了在较轻较软的耐火纤维炉衬上无法可靠安装众多具有一定重量的黑体元件的技术难题，使得黑体节能技术能真正应用于具有耐火纤维炉衬的管式加热炉内。连接部件、强化剂和粘结剂的使用则更进一步地增加了安装的可靠性。

实施例2：

根据本发明实施例1的管式加热炉和节能方法的应用例。

图3示意性地给出了本发明实施例的管式加热炉的局部结构剖视简图，如图3所示，黑体元件11为两端开口的圆筒状部件，在其中一端还具有沿径向的凸缘。利用工具在耐火纤维炉衬31上开出与黑体元件11的具有凸缘的一端匹配的盲孔，深度为20mm，盲孔深处的孔径与凸缘的外径匹配，浅处的孔径与所述圆筒状部件的外径匹配，并清理盲孔内的碎屑。在嵌入所述黑体元件11之前，向所述盲孔内及附近的耐火纤维炉衬31喷洒强化剂，从而提高炉衬硬度。之后在众多的黑体元件11(如2000个)的具有凸缘的一端涂抹高温粘结剂21，将所述凸缘嵌入所述盲孔，从而可靠地固定了所述黑体元件11。钢钎51平行(于黑体元件)地插入所述黑体元件11、耐火纤维炉衬31及保温层41内，其中，在插入耐火纤维炉衬部分的钢钎的中部还具有止回部61，如锥台状，在插入保温层41部分的钢钎的端部还具有止回部62，如棱锥状的止回部。由于耐火纤维炉衬31较轻较软，因此所述止回部61能够插入所述耐火纤维炉衬31中，但难以退回，很好地固定了黑体元件11。

实施例3：

根据本发明实施例1的管式加热炉和节能方法在乙烯裂解炉中的应用例。

图4示意性地给出了本发明实施例的管式加热炉的局部结构剖视简图，如图4所示，黑体元件11为两端开口的圆筒状部件，利用工具在耐火纤维炉衬31上开出与黑体元件11匹配的环形槽，深度为10mm，并清理环形槽内的碎屑。在嵌入所述黑体元件11之前，向所述环形槽内及附近的耐火纤维炉衬31喷洒强化剂，从而提高炉衬硬度。之后在众多的黑体元件(如10000个)的一端涂抹高温粘结剂21，将所述黑体元件的涂抹粘结剂21的一端嵌入所述环形槽，从而可靠地固定了所述黑体元件11。钢钎51倾斜地插入所述黑体元件11和耐火纤维炉衬31，其中，在插入耐火纤维炉衬部分的钢钎的中部还具有止回部61，如锥台状。由于耐火纤维炉衬31较轻较软，因此所述止回部61能够插入所述耐火纤维炉衬31中，但难以退回，很好地固定了黑体元件11。

实施例4：

根据本发明实施例1的管式加热炉和节能方法的应用例。

图5示意性地给出了本发明实施例的管式加热炉的局部结构剖视简图，如图5所示，黑体元件11为两端开口的圆筒状部件，分为外径较大段和外径较小段，利用工具在耐火纤维炉衬31上开出与黑体元件11孔径较小段匹配的圆形盲孔，盲孔孔径略大于所述黑体元件11的外径较小段的外径，深度为80mm，并清理盲孔内的碎屑。在嵌入所述黑体元件11之前，向所述盲孔内及附近的耐火纤维炉衬31喷洒强化剂，从而提高炉衬硬度。之后在众多的黑体元件的外径较小段的一端涂抹高温粘结剂21，将所述黑体元件11的涂抹粘结剂21的一端嵌入所述盲孔，从而可靠地固定了所述黑体元件11。钢钎51倾斜地插入所述黑体元件11和耐火纤维炉衬31，其中，在插入耐火纤维炉衬部分的钢钎的端部还具有止回部61，如圆锥状。由于耐火纤维炉衬31较轻较软，因此所述止回部61能够插入所述耐火纤维炉衬31中，但难以退回，很好地固定了黑体元件11。

实施例5：

根据本发明实施例1的管式加热炉和节能方法的应用例。

在该应用例中，黑体元件为一端开口一端封闭的矩形筒状部件，利用工具在耐火纤维炉衬上开出与黑体元件封闭端匹配的矩形盲孔，深度为8mm，并清理盲孔内的碎屑。在嵌入所述黑体元件之前，向所述盲孔内及附近的耐火纤维炉衬喷洒强化剂，从而提高炉衬硬度。之后在众多的黑体元件的封闭端涂抹高温粘结剂，将所述黑体元件的涂抹粘结剂的一端嵌入所述盲孔，从而可靠地固定了所述黑体元件。钢钎倾斜地插入所述黑体元件和耐火纤维炉衬，其中，在插入耐火纤维炉衬部分的钢钎的端部还具有止回部，如圆锥状。由于耐火纤维炉衬较轻较软，因此所述止回部能够插入所述耐火纤维炉衬中，但难以退回，很好地固定了黑体元件。

Claims (5)

1.一种管式加热炉，所述管式加热炉包括耐火纤维炉衬；其特征在于：

所述管式加热炉进一步包括：容纳空间，所述容纳空间设置在所述耐火纤维炉衬上；

黑体元件，所述黑体元件的内部中空，指向炉膛中央的一端为开口，黑体元件的另一端嵌入所述容纳空间内；

容纳空间是孔，所述容纳空间的深度为5-80mm，

连接部件，所述连接部件插入所述黑体元件和耐火纤维炉衬中，所述连接部件是钢钎或钉，所述连接部件的插入所述耐火纤维炉衬内的部分上具有止回部；在所述黑体元件和耐火纤维炉衬之间具有粘结剂；

所述黑体元件为两端开口的圆筒状部件，在其嵌入所述容纳空间的所述另一端还具有沿径向的凸缘，所述容纳空间为在耐火纤维炉衬上开出的与黑体元件的具有凸缘的所述另一端匹配的盲孔，盲孔深处的孔径与所述凸缘的外径匹配，浅处的孔径与所述圆筒状部件的外径匹配。

2.根据权利要求1所述的管式加热炉，其特征在于：所述止回部呈锥状。

3.根据权利要求2所述的管式加热炉，其特征在于：所述锥状是锥台或圆锥或棱锥。

4.一种管式加热炉的节能方法，所述节能方法包括以下步骤：

(A1)在所述管式加热炉的耐火纤维炉衬上加工出容纳空间；

(A2)黑体元件内部中空，指向炉膛中央的一端开口，将黑体元件的另一端嵌入所述容纳空间内；

所述黑体元件为两端开口的圆筒状部件，在其嵌入所述容纳空间的所述另一端还具有沿径向的凸缘，所述容纳空间为在耐火纤维炉衬上开出的与黑体元件的具有凸缘的所述另一端匹配的盲孔，盲孔深处的孔径与凸缘的外径匹配，浅处的孔径与所述圆筒状部件的外径匹配；

(A3)将连接部件插入所述黑体元件和耐火纤维炉衬，所述连接部件的插入所述耐火纤维炉衬内的部分上具有止回部。

5.根据权利要求4所述的节能方法，其特征在于：所述止回部呈锥状。