CN103968411B - 一种门型工业炉的防烟气偏流装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种门型工业炉的防烟气偏流装置，其设置在门型工业炉的炉膛中，所述炉膛包括辐射段、过渡段和对流段，所述对流段内排布有炉管，所述过渡段位于所述对流段的炉管以下并将所述辐射段与所述对流段相连接；在所述辐射段内包括至少两个辐射室，且在各个辐射室的初步烟气汇集区域，即所述过渡段内设置有所述的防烟气偏流装置，所述装置包括隔离单元，所述隔离单元用于隔离门型工业炉各个辐射室内的烟气汇合，减少烟气扰动，防止任一侧的烟气偏流。

Description

一种门型工业炉的防烟气偏流装置

技术领域

本发明涉及一种石油化工装置中的防止烟气偏流的结构，具体而言，本发明涉及一种门型工业炉的防烟气偏流装置。

背景技术

在门型工业炉结构中，辐射段由两个或两个以上相对独立的辐射室组成，以提供不同的烟气量，从而提供不同的热负荷，对流段通常只设置一个对流室。由于辐射段位于对流段下部并通过过渡段与对流段相连接，对流段内排布有多层炉管，每相邻上下两排的炉管交错排布。在设置两个辐射室的门型工业炉中，对流段设置的炉管，以沿炉子长度方向的中心线为界，可分为两部分，其中每一部分的管内介质和流量并不相同，需要的换热量也不相同，每一部分炉管对应一个辐射室，每一部分炉管的换热量通过其所对应的辐射室实现。由于各辐射室所提供的烟气量不同，而各辐射室的烟气穿过对流段下部过渡段处时，除了流向其所对应部分的炉管，还会流向其他部分炉管，即发生烟气偏流现象。由于烟气量较多的地方，温度较高，而烟气量较少的地方，温度较低，因此烟气偏流使炉管内介质的换热量不符合工艺要求，甚至导致温度过高而损坏炉管和衬里。此外，烟气偏流可能导致流向各部分炉管的烟气量不稳定，产生紊流或湍流，给对流段炉管产生不良影响，容易产生局部过热，局部结焦，同时烟气的湍流容易对衬里结构造成冲刷。

目前对门型工业炉炉膛内烟气偏流现象的主要解决办法为：1、燃烧器对称布置；2、完善炉膛结构，如炉膛内拐角部分采用圆弧结构平稳过渡等，但上述解决办法防止烟气偏流的效果不明显。

发明内容

为了解决现有技术中门型工业炉炉膛烟气偏流问题，申请人研发了切实解决烟气偏流的技术方案，并对炉膛内的过渡段进行结构调整，使经过燃烧室燃烧后的各部分烟气，尤其是实施例中针对两个辐射室，解决了烟气偏流导致的种种技术问题。

本发明提供了一种门型工业炉的防烟气偏流装置，其设置在门型工业炉的炉膛中，所述炉膛包括辐射段、过渡段7和对流段，所述对流段内排布有炉管8，所述过渡段位于7所述对流段的炉管8以下并将所述辐射段与所述对流段相连接；

在所述辐射段内包括至少两个辐射室6，且在各个辐射室6的初步烟气汇集区域，即在所述过渡段7内设置有所述的防烟气偏流装置，所述装置包括隔离单元，所述隔离单元用于隔离门型工业炉各个辐射室内的烟气汇合，减少烟气扰动，防止任一侧的烟气偏流；所述隔离单元沿工业炉长度方向设置在所述炉膛内的过渡段内。

为了解决技术问题，本发明第一种解决方案是：所述隔离单元为设置在各个辐射室之间的过渡段7炉底内，且沿工业炉长度方向的烟气隔离带3；所述烟气隔离带3设置在过渡段炉底在宽度方向任意处。

优选的，所述各个烟气隔离带3布置在所述各个辐射室6之间的过渡段中心位置处。

具体中，针对辐射段包括两个辐射室6，即两个辐射室6对称布置，所述烟气隔离带3设置在两个辐射室6之间的过渡段7中，炉底宽度的中心位置处；

所述烟气隔离带3的长度等于所述过渡段炉底的长度，所述烟气隔离带的高度不大于所述对流段最下部一排炉管8的中心与其过渡段炉底之间的距离的0.8倍。烟气是从两个辐射室6分别通过过渡段进入对流段，在上述过渡段沿炉子长度方向中心位置设置烟气隔离带3，最能有效的防止两个炉膛的烟气混合。

优选的，所述烟气隔离带3的高度为所述对流段最下部一排炉管8的中心与其过渡段炉底之间的距离的0.3倍。

本发明第二种解决方案是：所述隔离单元为一组引射器2，所述一组引射器至少包含一排引射器2，所述一排引射器2沿所述工业炉长度方向等间距布置；所述每个引射器2的底部通过管道4与所述炉膛的辐射段相连以将该辐射段的烟气引入引射器2，通过所述的引射器2将烟气引射，形成烟气阻隔。

具体的，当辐射段包括两个辐射室6，一排所述引射器2沿所述工业炉长度方向等间距布置，其间距等于所述各个引射器所喷射的烟气宽度，每个引射器的烟气高度不大于所述对流段最下部一排炉管8的中心与其过渡段炉底之间的距离的0.8倍；

所述引射器2的布置数量取过渡段炉底的长度除以引射器的布置间距所得商的整数部分。

第三种解决方案的结构为：所述隔离单元为一组燃烧器1，每个所述燃烧器1沿工业炉的长度方向等间距布置，其间距等于所述燃烧器所喷射的火焰宽度，且每个燃烧器1的火焰高度不大于所述对流段最下部一排炉管8的中心与其过渡段炉底之间的距离的0.8倍；

一组所述燃烧器1的布置数量取过渡段炉底的长度除以燃烧器的布置间距所得商的整数部分。

具体的，辐射段包括两个辐射室6，一排所述燃烧器1沿工业炉的长度方向等间距布置，且所述燃烧器1的火焰高度为所述对流段最下部一排炉管8的中心与其过渡段炉底之间的距离的0.6倍；且所述的燃烧器为扁平火焰燃烧器。

每个扁平火焰燃烧器，根据过渡段到对流段最底层炉管的距离，设计火焰的长度。若为了避免火焰冲刷对流段最底层炉管，应选择无焰或短焰燃烧器。

扁平火焰燃烧器目的是达到隔绝两侧烟气的效果的同时使隔离带的厚度最小。而无焰燃烧器是一种火焰极其短的短焰燃烧器

现有技术中隔离墙和燃烧器在工业炉中均有涉及，但其应用的位置和用途以及解决的技术问题和技术方案均不同，现有技术中一般隔离墙是设置在燃烧室中。而本发明的隔离墙不是设置在工业炉的燃烧室中，而是设置在门型工业炉中的过渡段，过渡段是由辐射段到对流段的连接部分，烟气在辐射段已经完成了辐射传热，在过渡段中的烟气与在燃烧室中的烟气是不同的。且作用不同，燃烧室内的隔离墙，其作用是增加烟气在燃烧室内的扰动，使燃烧充分，提高了焚烧炉的燃烧效率。本发明中隔离墙的目的是阻挡门型炉两侧烟气汇合，减少烟气的扰动。

另外，现有技术中采用扁平火焰燃烧器主要作用是提供燃烧的热量，并利用扁平火焰的特点，形成比较良好的炉膛热分布。本发明的扁平火焰燃烧器，主要的作用是隔离燃烧器两侧的烟气，使燃烧器两侧的烟气被扁平火焰燃烧器形成的气流分开，避免发生烟气混合和扰动。

本发明所采用的门型工业炉的防烟气偏流装置，通过在所述门型工业炉炉膛的过渡段炉底沿炉子长度方向布置包括防烟气隔离单元（引射器、燃烧器和隔离带），有效解决门型工业炉炉膛的烟气在过渡段处的偏流问题，避免了因烟气偏流所产生的局部温度过高和过低现象，有效保证了烟气的平稳流动。当门型炉两个炉膛操作条件不一样的时候，增加门型炉的操作稳定性和操作弹性。

附图说明

图1为本发明的门型工业炉的防烟气偏流装置的实施例1的示意图。

图2为本发明的门型工业炉的防烟气偏流装置的实施例2的示意图。

图3为本发明的门型工业炉的防烟气偏流装置的实施例3的示意图。

图4为本发明的门型工业炉的防烟气偏流装置的工作示意图。

图5为现有技术中门型工业炉没有设置防烟气偏流装置的烟气走向对比图

附图标记说明：

1－燃烧器、2－引射器、3和5均为－隔离带、4－管道、6-辐射室、7-过渡段、8-对流段炉管；

H－对流段最下部一排炉管的中心与其过渡段炉底之间的距离、L－过渡段炉底的长度、a－燃烧器的布置间距或其火焰宽度、b－引射器的布置间距或其所喷射的烟气宽度、h1－燃烧器的火焰高度、h2－引射器的烟气高度、h3－隔离带的高度。

具体实施方式

下面结合实施例，进一步说明本发明。

实施例1

如图1所示，辐射段由两个相对独立的辐射室6组成，对流段只有一个对流室。过渡段炉底的长度为L，对流段最下部一排炉管的中心与其过渡段炉底之间的距离为H。所述烟气隔离单元布置在所述过渡段炉底内并使其沿炉子长度方向的中心线与所述过渡段炉底沿炉子长度方向的中心线重合，所述烟气隔离单元内沿炉子长度方向布置一排引射器2，每个引射器2通过管道4将炉膛内的部分烟气喷射出去，每个引射器2之间的间距为b，每个引射器2所喷射的烟气宽度也为b，每个引射器2所喷射的烟气高度h2取0.8×H。为保证隔离带为一个无明显间隙的区域，引射器的布置数量n与每相邻两个引射器的距离b相互关联，引射器2的布置数量n=L/b=7，在一定长度的过渡段炉底，n增大，则b减小。

实施例2

如图2所示，辐射段由两个相对独立的辐射室组成，对流段只有一个对流室。过渡段炉底的长度为L，对流段最下部一排炉管的中心与其过渡段炉底之间的距离为H。所述烟气隔离单元布置在所述过渡段炉底内并使其沿炉子长度方向的中心线与所述过渡段炉底沿炉子长度方向的中心线重合，所述烟气隔离单元内沿炉子长度方向布置一排燃烧器1，每个燃烧器1之间的间距为a，每个燃烧器1的火焰宽度也为a，每个燃烧器1的火焰高度h1为0.6×H，燃烧器1的布置数量n=L/a=7。除了保证隔离单元为一个无明显间隙的区域之外，在使用燃烧器1时，火焰太高较易损坏炉管，火焰太低无法形成一道有效的隔离单元，因此对于燃烧器式的隔离单元而言，0.6H是一个比较合理的高度。

实施例3

如图3所示，辐射段由两个相对独立的辐射室组成，对流段只有一个对流室。过渡段炉底的长度为L，对流段最下部一排炉管的中心与其过渡段炉底之间的距离为H。所述烟气隔离单元布置在所述过渡段炉底内并使其沿炉子长度方向的中心线与所述过渡段炉底沿炉子长度方向的中心线重合，所述烟气隔离单元内沿炉子长度方向布置一道隔离带3，隔离带3的高度h3取0.3×H，隔离带3的长度为L。隔离带形成一个无明显间隙的隔离屏障，由于墙体相比燃烧器和引射器而言，更加致密，隔离效果明显，如果隔离带太高，容易被两侧烟气推倒，如果隔离带太矮，无法实现隔离的作用。因此对于隔离带式的隔离单元而言，0.3H是一个比较合理的高度。图中只表示了从一个辐射室引烟气，实际情况有可能从一个，或者两个。根据不同的工业炉，在设计过程中确定如何引烟气。形成风墙的烟气没有具体要求，在不影响整个工业炉操作的情况下，任一种均可。引射器喷射出的烟气会形成一道风墙。

图4和图5的烟气流向比较，可明显看出，没有设置隔离单元的炉膛易发生烟气偏流现象。且烟气量较多的地方，温度较高，而烟气量较少的地方，温度较低，因此烟气偏流使炉管内介质的换热量不符合工艺要求，甚至导致温度过高而损坏炉管和衬里。同时烟气偏流可能导致流向各部分炉管的烟气量不稳定，产生紊流或湍流，给对流段炉管产生不良影响，容易产生局部过热，局部结焦，同时烟气的湍流容易对衬里结构造成冲刷。本发明由于研发了偏流装置很好的解决了现有技术中的技术问题。

Claims (4)

1.一种门型工业炉的防烟气偏流装置，其设置在门型工业炉的炉膛中，所述炉膛包括辐射段、过渡段(7)和对流段，所述对流段内排布有炉管(8)，所述过渡段(7)位于所述对流段的炉管(8)以下并将所述辐射段与所述对流段相连接；

其特征在于：在所述辐射段内包括至少两个辐射室(6)，且在各个辐射室(6)的初步烟气汇集区域，即在所述过渡段(7)内设置有所述的防烟气偏流装置，所述装置包括隔离单元，所述隔离单元用于隔离门型工业炉各个辐射室内的烟气汇合，减少烟气扰动，防止任一侧的烟气偏流；所述隔离单元沿工业炉长度方向设置在所述炉膛内的过渡段内；

所述隔离单元为一组引射器(2)，所述一组引射器至少包含一排引射器(2)，所述一排引射器(2)沿所述工业炉长度方向等间距布置；所述每个引射器(2)的底部通过管道(4)与所述炉膛的辐射段相连以将该辐射段的烟气引入引射器(2)，通过所述的引射器(2)将烟气引射，形成烟气阻隔。

2.根据权利要求1所述的一种门型工业炉的防烟气偏流装置，其特征在于：

辐射段包括两个辐射室(6)，一排所述引射器(2)沿所述工业炉长度方向等间距布置，其间距等于所述各个引射器所喷射的烟气宽度，每个引射器的烟气高度不大于所述对流段最下部一排炉管(8)的中心与其过渡段炉底之间的距离的0.8倍；

所述引射器(2)的布置数量取过渡段炉底的长度除以引射器的布置间距所得商的整数部分。

3.根据权利要求1所述的一种门型工业炉的防烟气偏流装置，其特征在于：

所述隔离单元为一组燃烧器(1)，每个所述燃烧器(1)沿工业炉的长度方向等间距布置，其间距等于所述燃烧器所喷射的火焰宽度，且每个燃烧器(1)的火焰高度不大于所述对流段最下部一排炉管(8)的中心与其过渡段炉底之间的距离的0.8倍；

一组所述燃烧器(1)的布置数量取过渡段炉底的长度除以燃烧器的布置间距所得商的整数部分。

4.根据权利要求3所述的一种门型工业炉的防烟气偏流装置，其特征在于：

辐射段包括两个辐射室(6)，一排所述燃烧器(1)沿工业炉的长度方向等间距布置，且所述燃烧器(1)的火焰高度为所述对流段最下部一排炉管(8)的中心与其过渡段炉底之间的距离的0.6倍；且所述的燃烧器为扁平火焰燃烧器。