CN103727791A

CN103727791A - 一种工业炉辐射段的模块化结构

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Publication number: CN103727791A
Application number: CN201210388448.6A
Authority: CN
Inventors: 袁慕军; 李森; 孙宝平; 黄钟喜; 刘敬坤; 高景芬; 李光; 姜炳阳
Original assignee: Sinopec Engineering Inc; China Petrochemical Corp
Current assignee: Sinopec Engineering Inc; China Petrochemical Corp
Priority date: 2012-10-12
Filing date: 2012-10-12
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2032-10-12
Also published as: CN103727791B

Abstract

本发明公开了一种工业炉辐射段的模块化结构，沿辐射段高度方向将辐射段分成若干个多面体模块，每个模块至少由四个立面组成，根据结构和需要不同，有的模块还会有底面或顶面，有的模块还会是一个带有拐角的多面体。每个模块均有钢结构、焊接于钢结构壁板上的耐火衬里锚固件和耐火衬里组成，根据结构和需要不同，有的模块还会有炉附件，如底部燃烧器、侧壁燃烧器、看火门和作业门。本发明所述的辐射段的模块化结构具有制造安全、进度较快、节省费用、质量稳定、不受天气影响和现场吊装方便等优点。

Description

一种工业炉辐射段的模块化结构

技术领域

本发明涉及石油化工设备领域，尤其涉及一种工业炉辐射段模块化的结构型式。

背景技术

工业炉（包括各种加热炉、制氢转化炉和乙烯裂解炉，下同）是石油化工装置中最重要的设备之一，而辐射段又是工业炉最核心的部分，其结构较为庞大、复杂，在运行状态时温度较高。辐射段施工周期直接影响到整台炉子的施工周期，辐射段施工质量也直接影响到整台炉子的使用性能指标。

目前，工业炉对流段大部分都实现了模块化设计、模块化车间制造和模块化现场吊装。而目前由于辐射段结构较为复杂、庞大，且所受载荷较大等因素，目前辐射段仍在现场作业施工，现场施工顺序如下：1、施工安装钢结构。1）先将承载立柱立起来；2）将炉壁板与立柱焊接；3）将加强型钢焊接在炉壁板上。2、在炉壁板上焊接衬里锚固钉。3、施工衬里。4、安装炉附件，如底部燃烧器、侧壁燃烧器、看火门和作业门等。

现有技术中CN101893230A公开了一种锅炉卧式辐射段结构，包括外护层，外护层内设置有截面为方形的膜式壁，所述膜式壁包含蛇形连接的多根炉管和连接在炉管之间的封闭板，其特征在于，所述炉管中的出口炉管和入口炉管之间的封闭板为两块具有自由边和固定边的连接板；所述两块连接板的固定边分别连接出口炉管和入口炉管，自由边相互交错。

CN2615573Y公开了一种新型加热炉辐射段结构，其特征是由用于并列分流的立式辐射段进口集合管，辐射段炉管，立式中间集管，和顶棚管以及出口集管依次组成。

CN201104097Y公开了一种多边形截面炉管连续式回转炉。它包括进料系统、密封装置、排气系统、回转体、加热运转的控制系统、出料系统、气体管路系统、炉管、测温系统等。

上述现有技术，与本发明从构思、结构上、所达到的目的与效果与本专利相比都不同。现有技术中辐射段现场施工存在如下缺点：1、现场高空作业较多，危险性和安全措施费较大。2、所用到的大型机具台班数较多，施工费用较大。3、受现场条件和施工设备的限制，施工质量不稳定。4、现场交叉作业较多，施工进度较慢。5、由于现场为露天施工，焊接和衬里施工受天气影响如大风、大雨影响较大，给施工带来很大的不便，施工质量有时很难保证。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的技术问题，研发了一种工业炉辐射段的模块化结构，对辐射段采用模块化设计、模块化制造和现场模块化吊装，其具有制造安全、进度较快、节省费用、质量稳定、不受天气影响和现场吊装方便等优点。

本发明所采用的技术方案为，一种工业炉辐射段的模块化结构，所述结构沿辐射段高度方向包含一组多面体模块，所述每个多面体模块至少包含四个立面式炉壁板7；每个所述多面体模块至少包括一组支撑部件；所述支撑部件包括承载立柱6；每个所述多面体模块的立面式炉壁板7内包括衬里结构；

所述模块化结构还包括一组多面体模块间的连接部件和一组炉壁板加强型钢8；所述各个多面体模块之间通过所述的连接部件固定连接；且通过所述炉壁板加强型钢8加强炉壁板7的强度。

在所述每个多面体模块的承载立柱6上下两端设置有适配的柱接头5；所述各个多面体模块之间的承载立柱6通过所述柱接头5连接为一体。

所述一组炉壁板加强型钢8固定设在所述炉壁板7的外表面，所述炉壁板加强型钢8与炉壁板7焊接起加强作用。

所述的连接部件为一组连接型钢，其为扁钢、角钢或槽钢中的一种；所述连接型钢分别设置在各个所述多面体模块的连接处，所述连接型钢与所述炉壁板7之间焊接。

在具体中，连接型钢之间的连接实施例1为，每个所述连接型钢的连接面设有单排或双排螺栓孔，双排螺栓孔可平行布置也可交错布置；在所述各个相邻多面体模块间的连接型钢之间采用螺栓连接，且在连接型钢连接面上铺设密封垫，其厚度为2-4mm。

每个所述连接型钢的连接面设有单排或双排螺栓孔，双排螺栓孔可平行布置也可交错布置；在所述各个相邻多面体模块间的连接型钢之间采用螺栓连接，且在所述连接型钢的连接面的外侧进行一圈密封焊。

在具体的实施中，在一组所述多面体模块中至少包括一个顶端模块和底端模块；所述顶端模块包含四个立面式炉壁板7和一个炉顶面21；所述底端模块包含四个立面式炉壁板7和一个辐射炉底19；所述各个炉壁板7和炉顶面21和辐射炉底19之间固定连接。

所述模块化结构沿辐射段水平方向还包含至少一个横向多面体模块，所述横向多面体模块包括四个立面式炉壁板7和一个横跨段炉底2；所述各个炉壁板7和横跨段炉底2之间固定连接；

所述横向多面体模块与纵向的所述多面体模块之间通过承载梁3和承载立柱6连接承载。

各个所述多面体模块的立面式炉壁板7以及辐射炉底19和炉顶面21包括衬里结构；所述衬里结构由焊接于炉壁板7以及辐射炉底19和炉顶面21的内壁表面的耐火衬里锚固件和耐火材料组成；所述多面体模块的每个面的衬里结构为三种结构中的一种或它们的组合：

a,所述衬里为隔热耐火砖背衬13和隔热耐火砖17或浇注料；所述隔热耐火砖背衬13铺覆在所述多面体模块每个壁板的内壁表面；所述隔热耐火砖17或浇注料通过隔热耐火砖锚固钉16与所述的隔热耐火砖背衬13和壁板固定；

b，所述衬里为陶瓷纤维模块背衬9和陶瓷纤维模块14；所述陶瓷纤维模块背衬9铺覆在所述多面体模块每个壁板的内壁表面；所述陶瓷纤维模块14通过陶瓷纤维模块锚固钉10与所述的陶瓷纤维模块背衬9和壁板；

c，所述衬里为层铺陶瓷纤维制品。

在具体的实施中，所述衬里结构第一种实施例为，隔热耐火砖背衬13和隔热耐火砖17或浇注料；所述隔热耐火砖背衬13固定铺覆在所述炉壁板7以及辐射炉底19和炉顶面21的内壁表面；所述隔热耐火砖17或浇注料通过隔热耐火砖锚固钉16与所述的隔热耐火砖背衬13和炉壁板7以及辐射炉底19和炉顶面21固定。

所述衬里结构第二种实施例为，各个所述多面体模块的立面式炉壁板7以及辐射炉底19和炉顶面21包括衬里结构；所述辐射段的下段衬里结构为隔热耐火砖背衬13和隔热耐火砖17或浇注料；所述隔热耐火砖背衬13固定铺覆在所述炉壁板7以及辐射炉底19的内壁表面；所述隔热耐火砖17或浇注料通过隔热耐火砖锚固钉16与所述的隔热耐火砖背衬13和炉壁板7以及辐射炉底19固定；

所述辐射段的上段衬里结构为陶瓷纤维模块背衬9和陶瓷纤维模块14；所述陶瓷纤维模块背衬9固定铺覆在所述炉壁板7和炉顶面21的内壁表面；所述陶瓷纤维模块14通过陶瓷纤维模块锚固钉10与所述的陶瓷纤维模块背衬9和炉壁板7和炉顶面21固定。

所述衬里结构第三种实施例为，所述横向多面体模块的四个立面式炉壁板7以及横跨段炉底2包括衬里结构为三种结构中的一种：a,所述衬里为隔热耐火砖背衬13和隔热耐火砖17或浇注料；所述隔热耐火砖背衬13固定铺覆在所述炉壁板7以及横跨段炉底2的内壁表面；所述隔热耐火砖17或浇注料通过隔热耐火砖锚固钉16与所述的隔热耐火砖背衬13和炉壁板7以及横跨段炉底2固定；

b，所述衬里为陶瓷纤维模块背衬9和陶瓷纤维模块14；所述陶瓷纤维模块背衬9固定铺覆在所述炉壁板7以及横跨段炉底2的内壁表面；所述陶瓷纤维模块14通过陶瓷纤维模块锚固钉10与所述的陶瓷纤维模块背衬9和炉壁板7以及横跨段炉底2固定；

c，所述衬里为陶瓷纤维背衬9。

在各个所述多面体模块间，所述各个衬里的连接面之间设置连接缝15，其厚度范围为10-50mm；用于防止两模块衬里连接面出现缝隙；且在所述连接缝15处铺设陶瓷纤维毯。

在每个模块的上下衬里连接面处各留出一定尺寸的空间，所留出的空间在车间不施工衬里，等各模块现场安装完成后，在各模块的上下衬里连接面所留空间处再现场施工衬里。

在所述模块化结构中，在所述的炉壁板7上设置有看火门4和作业门1和侧壁燃烧器；在辐射段炉底19下设置有底部燃烧器20.

所述模块化结构还包括珩架结构22，即在每个多面体模块的底面或顶面设置珩架结构22，所述珩架结构22与所述底面或者顶面采用可拆式连接方式，且顶面上的珩架结构22上设置有吊耳。

与现有的辐射段结构相比，本发明的一种工业炉辐射段模块化的结构具有以下优点：

1、由于辐射段模块在车间制造完成，大大减少了高空作业量、降低了高空作业危险性和减少了安全措施费。

2、由于辐射段模块在车间制造完成，大大减少了大型机具台班数，施工费用相应减少。

3、由于辐射段模块在车间制造完成，天气情况对模块制造不产生影响，且车间施工条件比现场好很多，故施工质量稳定。

4、由于辐射段模块在车间制造完成，大大减少了现场交叉作业，进一步保证了施工进度和质量。

5、辐射段模块运到施工现场后，只需搭积木式的现场安装，安装方便，且安装速度较快，进一步保证了施工进度。

附图说明

图1为本发明的总体结构示意图，包含6个多面体模块的辐射段；

图2为本发明中图1的A-A剖面视图；

图3为本发明中图1的B-B剖面视图。

将结合具体的实施方式对各幅附图进行详细说明。

附图标记说明：

a－模块a；b－模块b；c－模块c；d－模块d；e－模块e；f－模块f。

1－作业门；2－横跨段炉底；3－承载梁；4－看火门；5－柱接头；6－承载立柱；7－炉壁板；8－炉壁板加强型钢；9－陶瓷纤维模块背衬；10－陶瓷纤维模块锚固钉；11－模块连接角钢；12－模块连接槽钢；13－隔热耐火砖背衬；14－陶瓷纤维模块；15－连接缝；16－隔热耐火砖锚固钉；17－隔热耐火砖；18－螺栓、螺母；19－辐射段炉底；20－底部燃烧器；21－辐射段炉顶；22－珩架结构。

具体实施方式

一种工业炉辐射段模块化结构，如图1、图2和图3所示，沿辐射段水平和垂直方向将辐射段分成模块a、模块b、模块c、模块d、模块e、模块f共六个模块。

模块a由四个立面墙和一个水平辐射段炉底19共五个面组成。其钢结构由十根承载立柱6、四根承载梁3、上模块分界面处连接槽钢12、炉壁板7和炉壁板加强型钢8组成。其立面墙和水平辐射段炉底衬里结构均为：隔热耐火砖背衬13+隔热耐火砖17。隔热耐火砖背衬13为陶瓷纤维制品。隔热耐火砖锚固钉16焊接于炉壁板7上。底部燃烧器安装在水平辐射段炉底19上。

模块b由四个立面墙组成。其钢结构由十根承载立柱6、上模块分界面处连接槽钢12、下模块分界面处连接角钢11、炉壁板7和炉壁板加强型钢8组成。其立面墙衬里结构为：隔热耐火砖背衬13+隔热耐火砖17。隔热耐火砖锚固钉16焊接于炉壁板7上。看火门4安装在立面墙上。隔热耐火砖背衬13为陶瓷纤维制品。

模块c、模块d均由四个立面墙组成。其钢结构均由十根承载立柱6、上模块分界面处连接槽钢12、下模块分界面处连接角钢11、炉壁板7和炉壁板加强型钢8组成。其立面墙衬里结构为：陶瓷纤维模块背衬9+陶瓷纤维模块14。陶瓷纤维模块锚固钉10焊接于炉壁板7上。看火门4安装在立面墙上。

模块e由四个立面墙和一个水平辐射段炉顶21共5个面组成。其钢结构由十根承载立柱6、下模块分界面处连接角钢11、炉壁板7和炉壁板加强型钢8组成。其立面墙和水平辐射段炉顶衬里结构均为：陶瓷纤维模块背衬9+陶瓷纤维模块14。陶瓷纤维模块锚固钉10焊接于炉壁板7上。看火门4安装在立面墙上。

模块f由四个立面墙和一个水平横跨段炉底共5个面组成。其钢结构由十根承载立柱6、四根承载梁3、上模块分界面处连接槽钢12、炉壁板7和炉壁板加强型钢8组成。其立面墙衬里结构均为：陶瓷纤维模块背衬9+陶瓷纤维模块14；水平横跨段炉底衬里结构为：隔热耐火砖背衬13+隔热耐火砖17。陶瓷纤维模块锚固钉10焊接于炉壁板7上。作业门1和看火门4安装在立面墙上。

为防止模块在运输、吊装过程中变形，在每个模块的底面或顶面或者底面和顶面均设置临时性的可拆除的珩架结构22，且在每个模块的顶面珩架结构22上应设置一定数量的满足吊装要求的吊耳。

两模块间耐火衬里连接面处的衬里结构为：在模块连接面处设置一定尺寸的连接缝15，即在安装上面模块前，先在下面模块耐火衬里连接面处铺设一定尺寸的连接缝15。

每个模块面钢结构承载立柱6的两端均设有满足载荷要求的合适的柱接头5，现场安装时，各模块间承载立柱6是通过柱接头5连接成为一个整体的。每个模块的连接面角钢11和槽钢12均设有两排平行布置螺栓孔，现场安装时，各模块间连接面通过螺栓、螺母18连接在一起，同时，两连接面的结合处需进行一圈密封焊。

上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的结构，因此前面描述的方式只是优选地，而并不具有限制性的意义。

Claims

1.一种工业炉辐射段的模块化结构，其特征在于，所述结构沿辐射段高度方向包含一组多面体模块，所述每个多面体模块至少包含四个立面式炉壁板（7）；每个所述多面体模块至少包括一组支撑部件；所述支撑部件包括承载立柱（6）；每个所述多面体模块的立面式炉壁板（7）内包括衬里结构；

所述模块化结构还包括一组多面体模块间的连接部件；所述各个多面体模块之间通过所述的连接部件固定连接。

2.根据权利要求1所述一种工业炉辐射段的模块化结构，其特征在于，

在所述每个多面体模块的承载立柱（6）上下两端设置有适配的柱接头（5）；所述各个多面体模块之间的承载立柱（6）通过所述柱接头（5）连接为一体。

3.根据权利要求1所述一种工业炉辐射段的模块化结构，其特征在于，

所述的连接部件为一组连接型钢，其为扁钢、角钢或槽钢中的一种；所述连接型钢分别设置在各个所述多面体模块的连接处，所述连接型钢与所述炉壁板（7）之间焊接。

4.根据权利要求3所述一种工业炉辐射段的模块化结构，其特征在于，

每个所述连接型钢的连接面设有单排或双排螺栓孔，双排螺栓孔可平行布置也可交错布置；在所述各个相邻多面体模块间的连接型钢之间采用螺栓连接，且在连接型钢连接面上铺设密封垫，其厚度为2-4mm。

5.根据权利要求3所述一种工业炉辐射段的模块化结构，其特征在于

6.根据权利要求1所述一种工业炉辐射段的模块化结构，其特征在于，

在一组所述多面体模块中至少包括一个顶端模块和底端模块；所述顶端模块包含四个立面式炉壁板（7）和一个炉顶面（21）；所述底端模块包含四个立面式炉壁板（7）和一个辐射炉底（19）；所述各个炉壁板（7）和炉顶面（21）和辐射炉底（19）之间固定连接。

7.根据权利要求1所述一种工业炉辐射段的模块化结构，其特征在于，

所述炉壁板（7）的外表面通过炉壁板加强型钢（8）进行加强，所述炉壁板加强型钢（8）焊接于炉壁板（7）的外表面。

8.根据权利要求1所述一种工业炉辐射段的模块化结构，其特征在于，

所述模块化结构沿辐射段水平方向还包含至少一个横向多面体模块，所述横向多面体模块包括四个立面式炉壁板（7）和一个横跨段炉底（2）；所述各个炉壁板（7）和横跨段炉底（2）之间固定连接；

所述横向多面体模块与纵向的所述多面体模块之间通过承载梁（3）和承载立柱（6）连接承载。

9.根据权利要求1、6或8所述一种工业炉辐射段的模块化结构，其特征在于，

各个所述多面体模块的立面式炉壁板（7）以及辐射炉底（19）和炉顶面（21）包括衬里结构；所述衬里结构由焊接于炉壁板（7）以及辐射炉底（19）和炉顶面（21）的内壁表面的耐火衬里锚固件和耐火材料组成；所述多面体模块的每个面的衬里结构为三种结构中的一种或它们的组合：

a,所述衬里为隔热耐火砖背衬（13）和隔热耐火砖（17）或浇注料；所述隔热耐火砖背衬（13）铺覆在所述多面体模块每个壁板的内壁表面；所述隔热耐火砖（17）或浇注料通过隔热耐火砖锚固钉（16）与所述的隔热耐火砖背衬（13）和壁板固定；

b，所述衬里为陶瓷纤维模块背衬（9）和陶瓷纤维模块（14）；所述陶瓷纤维模块背衬（9）铺覆在所述多面体模块每个壁板的内壁表面；所述陶瓷纤维模块（14）通过陶瓷纤维模块锚固钉（10）与所述的陶瓷纤维模块背衬（9）和壁板；

c，所述衬里为层铺陶瓷纤维制品。

10.根据权利要求9所述一种工业炉辐射段的模块化结构，其特征在于，

在各个所述多面体模块间，所述各个衬里的连接面之间设置连接缝(15)，其厚度范围为10-50mm；用于防止两模块衬里连接面出现缝隙；且在所述连接缝（15）处铺设陶瓷纤维毯；

在每个模块的上下衬里连接面处各留出一定尺寸的施工空间，用于在各模块现场安装完成后，在各模块的上下衬里连接面所留空间处再现场施工衬里。

11.根据权利要求1,8,9，10之一所述一种工业炉辐射段的模块化结构，其特征在于，

在所述模块化结构中，在所述的炉壁板（7）上设置有看火门（4）、作业门（1）和侧壁燃烧器；在辐射段炉底（19）下设置有底部燃烧器（20）。

12.根据权利要求1所述一种工业炉辐射段的模块化结构，其特征在于，

所述模块化结构还包括珩架结构（22），即在每个多面体模块的底面或顶面设置珩架结构（22），所述珩架结构（22）与所述底面或者顶面采用可拆式连接方式，且顶面上的珩架结构（22）上设置有吊耳。