CN103673603A - 有交错排布衬里的加热炉辐射炉管 - Google Patents

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王娟
毛羽
王江云
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Abstract

一种有交错排布衬里的加热炉辐射炉管，可以用于石油化工领域的管式加热炉，强化传热过程，减少管内结焦。本发明的有交错排布衬里的加热炉辐射炉管包括光管(1)和衬里(2)，且在炉管入口(3)至炉管出口(4)之间的直管段上沿流体流动方向至少设置一组衬里(2)，且衬里(2)沿炉管横截面周向上分段不连续分布。本发明的辐射炉管可以使炉管内的流速呈现周期性交替脉动变化规律，并破坏炉管内原有的平推流流型，在径向上产生流体流动，从而破坏边界层，达到强化传热、减少管内结焦的目的。本发明可以用于石油化工领域的管式加热炉，也适用于其它行业采用辐射炉管加热管内介质的加热炉。

Description

有交错排布衬里的加热炉辐射炉管
技术领域
本发明涉及一种用于采用辐射炉管加热管内介质的加热炉内的有交错排布衬里的加热炉辐射炉管，尤其适用于石油化工领域的管式加热炉。
背景技术
管式加热炉是石油炼制和化工生产过程中常用的加热装置，与其它行业的工业炉(如冶金炉、热处理炉、焚烧炉等)相比，具有如下的特殊性：被加热介质通常为易燃易爆的烃类气体或液相油品；炉管内的被加热介质可能发生相变和结焦过程；只能加热气体和液体；只能燃烧气体或液体燃料；需要长周期连续运转满足工艺要求。因此，管式加热炉的危险性大，操作条件苛刻，容易结焦影响长周期运转。
炉管是管式加热炉进行热量传递的重要设备。炉管需要在高温、高压和腐蚀性介质等苛刻的条件下长期运行，比其它设备和部件更容易损坏。如果炉管传热效率较高、结焦少，则可以实现企业的节能降耗目标，也为企业带来巨大地经济收益。目前解决炉管高效传热、减少结焦的措施主要是在炉管内增加扰流件、提高炉管内壁粗糙度、采用逆流流动提高温差等，都有一定的局限性。比如增加扰流件和提高内壁粗糙度在一定程度上增加了流动阻力，增加了管路系统的动力消耗。
发明内容
本发明提出一种有交错排布衬里的加热炉辐射炉管。这种炉管的结构比较简单，加工制造比较容易。由于横截面交错变化，流速也会呈现交错脉动变化规律，流体湍动增强，有利于加强混合和强化传热，同时流动阻力增加不会太大。同时，由于横截面发生交错变化，破坏了炉管内原有的平推流流型，在径向上产生流体流动，这有利于减小边界层，进而防止炉管内的结焦。因此，本发明的有交错排布衬里的加热炉辐射炉管可以很好地实现高效传热、减少结焦的目标，从而提高加热炉的热效率，减少燃料消耗，延长运行周期，提高经济收益。
本发明提出的有交错排布衬里的加热炉辐射炉管，包括光管(1)和衬里(2)，且在炉管入口(3)至炉管出口(4)之间的直管段上沿流体流动方向至少设置一组衬里(2)。
所述的有交错排布衬里的加热炉辐射炉管中，衬里(2)沿炉管横截面周向上分段不连续分布，可以划分的段数为2～12。
所述的有交错排布衬里的加热炉辐射炉管中，衬里(2)沿炉管内流体流动方向的纵截面形状为半圆形、三角形、矩形、多边形、弧形或其他不规则形状。
所述的有交错排布衬里的加热炉辐射炉管中，衬里(2)沿炉管内流体流动方向的高度为炉管内径的0.01～20倍。
所述的有交错排布衬里的加热炉辐射炉管中，衬里(2)沿炉管径向的厚度为炉管内径的0.001～0.3倍。
所述的有交错排布衬里的加热炉辐射炉管中，衬里(2)在炉管入口(3)至炉管出口(4)之间的直管段上沿流体流动方向设置多组，相邻两组衬里之间的间距为炉管内径的0～40倍。
所述的有交错排布衬里的加热炉辐射炉管中，衬里(2)在炉管入口(3)至炉管出口(4)之间的直管段上沿流体流动方向设置多组，相邻两组衬里在炉管横截面周向上交错分布。
所述的有交错排布衬里的加热炉辐射炉管适用于所有采用辐射炉管加热管内介质的加热炉。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
附图说明
图1是本发明提出的有交错排布衬里的加热炉辐射炉管的一种实施例示意图。
图2是本发明提出的有交错排布衬里的加热炉辐射炉管的另一种实施例示意图。
图1中，1.光管，2.衬里，3.炉管入口，4.炉管出口。
具体实施方式
参考图1和图2，本发明提出的有交错排布衬里的加热炉辐射炉管，包括光管(1)和衬里(2)，且在炉管入口(3)至炉管出口(4)之间的直管段上沿流体流动方向至少设置一组衬里(2)。
参考图1和图2，衬里(2)沿炉管横截面周向上分段不连续分布，可以划分的段数为2～12。
参考图1和图2，衬里(2)沿炉管内流体流动方向的纵截面形状为半圆形、三角形、矩形、多边形、弧形或其他不规则形状。
参考图1和图2，衬里(2)沿炉管内流体流动方向的高度为炉管内径的0.01～20倍。
参考图1和图2，衬里(2)沿炉管径向的厚度为炉管内径的0.001～0.3倍。
参考图1和图2，衬里(2)在炉管入口(3)至炉管出口(4)之间的直管段上沿流体流动方向设置多组，相邻两组衬里之间的间距为炉管内径的0～40倍。
参考图1和图2，衬里(2)在炉管入口(3)至炉管出口(4)之间的直管段上沿流体流动方向设置多组，相邻两组衬里在炉管横截面周向上交错分布。
本发明提出的有交错排布衬里的加热炉辐射炉管适用于所有采用辐射炉管加热管内介质的加热炉。
本发明提出的有交错排布衬里的加热炉辐射炉管的使用过程，例如可以是：被加热介质从炉管入口(3)进入炉管光管(1)，然后经过至少一个衬里(2)，从炉管出口(4)流出。其中流经衬里(2)时，由于炉管横截面积发生交错变化，而流量保持不变，因此截面流速也呈现出周期性的交替脉动变化规律，进而强化混合和传热过程；由于衬里(2)对于流体流动方向的约束，使得炉管内流体原有的平推流流型受到了破坏，因此破坏了边界层附近的流动规律，从而增加了流体流动的湍动强度，有利于强化传热，并较少结焦。
本发明提出的有交错排布衬里的加热炉辐射炉管中，沿炉管内流体流动方向上设置多组衬里时，每组衬里的结构参数可以相同，也可以不同。
本发明提出的有交错排布衬里的加热炉辐射炉管中的衬里(2)的材料与炉管的材料相同。可以采用一体式的铸造、锻造等方法，也可以单独铸造、锻造等成型后再焊接在光管上。

Claims (8)

1.一种有交错排布衬里的加热炉辐射炉管，包括光管(1)和衬里(2)，且在炉管入口(3)至炉管出口(4)之间的直管段上沿流体流动方向至少设置一组衬里(2)。
2.根据权利要求1所述的有交错排布衬里的加热炉辐射炉管，其特征是：衬里(2)沿炉管横截面周向上分段不连续分布，可以划分的段数为2～12。
3.根据权利要求1所述的有交错排布衬里的加热炉辐射炉管，其特征是：衬里(2)沿炉管内流体流动方向的纵截面形状为半圆形、三角形、矩形、多边形、弧形或其他不规则形状。
4.根据权利要求1所述的有交错排布衬里的加热炉辐射炉管，其特征是：衬里(2)沿炉管内流体流动方向的高度为炉管内径的0.01～20倍。
5.根据权利要求1所述的有交错排布衬里的加热炉辐射炉管，其特征是：衬里(2)沿炉管径向的厚度为炉管内径的0.001～0.3倍。
6.根据权利要求1所述的有交错排布衬里的加热炉辐射炉管，其特征是：衬里(2)在炉管入口(3)至炉管出口(4)之间的直管段上沿流体流动方向设置多组，相邻两组衬里之间的间距为炉管内径的0～40倍。
7.根据权利要求1所述的有交错排布衬里的加热炉辐射炉管，其特征是：衬里(2)在炉管入口(3)至炉管出口(4)之间的直管段上沿流体流动方向设置多组，相邻两组衬里在炉管横截面周向上交错分布。
8.根据权利要求1所述的有交错排布衬里的加热炉辐射炉管，其特征是：适用于所有采用辐射炉管加热管内介质的加热炉。
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