CN104180390B - 一种防结焦加热炉管及其防结焦方法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明为一种防结焦加热炉管及其防结焦方法及应用；防结焦加热炉管包括炉管、防护配件以及测温仪；防护配件沿炉管外壁周向连续分布；防护配件用于防止炉管壁局部受高温辐射结焦；测温仪与炉管外壁相连接，测温仪用于测量炉管壁的金属温度；本方法在不改变炉管构型、炉管材质、燃烧器布置以及炉膛结构的前提下，通过在炉管局部外壁上设置耐火材质的防护配件，通过所述防护配件局部降低所述炉管管壁的金属温度，从而起到避免炉管内部结焦；本发明减少了炉管局部过热情况的出现，避免管内局部过热导致结焦，延长了炉管使用寿命。

Description

一种防结焦加热炉管及其防结焦方法及应用

技术领域

本发明涉及石油化工领域中的设备，具体涉及一种防结焦加热炉管及其防结焦方法及应用。

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，是石油化工装置中重要的设备，炉子的运行状态直接影响到整个装置。炉管在炉膛内进行辐射及对流传热，并完成一系列物理和化学变化，进而达到满足装置中下游工艺要求的温度和压力。

由于炉管与烟气的热交换存在各向不均匀性，不同炉管以及同一炉管的不同部位承受着不同的表面热强度，进而形成不同的最高管壁温度。这一差异不但影响不同部位的炉管选材，也容易于高温处形成管内结焦，从而影响炉管使用寿命和装置的运行安全。

如图1所示，中国专利CN202081012U公开了一种加热炉中加热元件的防护装置；该防护装置覆盖整个加热元件，其作用是防止加热元件的机械损坏。

而炉管则属于加热设备中的受热元件，受热元件处于工作状态时，会因局部温度过高而引起超温损伤，从而引发严重的安全事故；

因此，加热元件的防护装置以及防护方法不适用于受热元件，如何确定受热元件的超温部位以及如何防止受热元件局部过热受损是本领域中亟待解决的问题。

发明内容

本发明为解决现有技术中的加热炉内的局部温度过高，导致炉内易结焦的问题，提供了一种防结焦加热炉管及其防结焦方法及应用。

本发明的技术方案如下；

一种防结焦加热炉管，所述防结焦加热炉管包括防护配件2和测温仪4；所述加热炉管为了防结焦，将所述防护配件2设置在加热炉管1的管壁金属与烟气间的热交换量最大处；所述防护配件2沿所述加热炉管1外壁周向连续分布在管壁金属与烟气间的热交换量最大处；所述测温仪4与所述加热炉管1外壁相连接，用于测量所述加热炉管1管壁温度。

所述防护配件2为至少一个防护屏，其形状为套筒状或片状结构，至少一个所述防护屏套在所述加热炉管1管壁金属与烟气间的热交换量最大处，用于减少所述加热炉管1管壁与高温烟气的热辐射交换，防止结焦。

所述防护配件2的外表面为连续平面结构、内表面为网状镂空结构。

所述防护配件2固定在所述加热炉管1的外表面；即所述防护配件2通过固定件与所述加热炉管1固定套接，所述防护配件2和所述加热炉管1之间无相对位置运动；所述固定件为卡座结构或提拉结构中的一种，用于将所述防护配件2固定。

所述固定件为卡座结构，即在所述加热炉管1指定位置外壁上设置有支撑块组件3-1，其包括一组支撑块，各所述支撑块沿所述加热炉管1外壁周向连续分布或间隔分布。

所述支撑块组件3-1沿所述炉管1外壁周向间隔分布；

所述支撑块组件3-1包括3～5个所述支撑块；

所述防护屏为耐热陶瓷或耐高温合金，如镍基合金、耐热不锈钢；且在防护屏外表面设置抗热辐射材料的防护层。

本发明的另一种固定防护配件2的实施方式是：

所述防护配件2活动设置在所述加热炉管1外，用于根据管壁温度变化调整防护配件2的位置；

所述防护配件2通过提拉或滑轨方式与所述加热炉管1产生相对位置运动，实时调整防护加热炉管1。

所述防结焦加热炉管还包括机械传动模块；所述机械传动模块包括至少2根钢丝3-2、传动元件5以及支撑梁6；所述支撑梁6固定在加热炉管上方，所述传动元件5固定在所述支撑梁6下端；

所述防护屏固定在所述钢丝3-2的长度方向上；所述钢丝3-2一端与所述传动元件5相连接，所述传动元件5控制所述钢丝3-2升降和/或旋转，进而使所述防护配件2沿所述加热炉管1管壁上下或/和周向运动。

所述防护配件2包括一组防护屏，一组防护屏沿所述炉管1轴向间隔分布；所述传动元件5为滑轮；

所述钢丝3-2的材质为耐高温合金，在所述钢丝3-2外表面铺设耐火陶瓷纤维毯；

所述防护屏外表面设置抗热辐射材料的防护层，其抗热辐射防护层采用热喷涂技术附着在防护屏表面的钴基、镍基等合金粉末。

所述防护配件2为防护屏，所述防护屏为整体连续实体表面或者一侧为连续实体表面，另一侧为网状镂空结构中的一种；

其中，防护屏为连续实体表面结构用于整体对所述加热炉管进行热量阻隔和防护；当防护屏为一侧连续实体，另一侧为网状镂空结构用于所述加热炉管1面向火焰一侧为完全阻隔，而背向火焰一侧采用镂空结构，以保证炉管一定位置处整个周长范围内的受热相对均匀。

在具体实施中：

为减少辐射传热，防护配件2离炉管1外壁有一定距离。

本发明的第二个保护主题是：利用一种防结焦加热炉管的防结焦方法；

所述方法通过在所述加热炉管1局部外壁上设置耐火材质的防护配件2，所述防护配件2将高温烟气与加热炉管屏蔽，减少管壁与高温烟气的热辐射交换，降低加热炉管1管壁的金属温度，防止结焦；所述方法不改变炉管构型、炉管材质、燃烧器布置以及炉膛结构，根据测温仪的测量温度调整防护配件的位置，从而防止加热炉管1内部结焦。

本发明的第三个保护主题，是利用一种防结焦加热炉管进行防结焦处理的应用方法，所述防护配件2及其设置位置和方式应用在工业炉各个部分的炉管处：辐射盘管、对流盘管。

本发明在不改变炉管构型、炉管材质、燃烧器布置及炉膛结构的条件下，利用防护配件减少炉管特定部位与烟气的热交换，局部降低炉管管壁金属温度，从而减少炉管局部过热情况的出现，避免管内局部过热导致结焦，延长了炉管使用寿命。

综上所述，本发明具有以下优点：

1）简单易行，适应性强。

2）节省建设投资。

3）提高炉管使用寿命。

4）避免结焦，有利于炉子安全运行。

5）提高热效率。

附图说明

图1为现有技术中一种加热元件的防护装置结构示意图；

图2为本发明实施例1的一种防结焦加热炉管结构示意图；

图3为图2的A-A向示意图；

图4为本发明实施例2的一种防结焦加热炉管结构示意图；

附图标号说明：

1-加热炉管；2-防护配件；3-1支撑块；3-2钢丝；4-测温仪；

5-传动元件；6-支撑梁；

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地说明，本发明的保护范围不局限于下述的具体实施方式。

具体实施方式

一种防结焦加热炉管，所述防结焦加热炉管包括防护配件2和测温仪4；所述防护配件2设置在加热炉管1的管壁金属与烟气间的热交换量最大处；所述防护配件2沿所述加热炉管1外壁周向连续分布在管壁金属与烟气间的热交换量最大处；所述测温仪4与所述加热炉管1外壁相连接，用于测量所述加热炉管1管壁温度。

所述防护配件2包括两个防护屏，其形状为套筒状，两个所述防护屏沿所述加热炉管1轴向间隔分布，且两个所述防护屏套在所述加热炉管1管壁金属与烟气间的热交换量最大处；

所述防护屏一侧为连续实体表面，另一侧为网状镂空结构；

加热炉管靠近火焰一侧受热辐射较强，故靠近火焰一侧的防护屏为连续实体表面的防护罩；远离火焰一侧受热辐射较弱，故远离火焰一侧的防护屏为网状镂空结构，以保证加热炉管一定位置处整个周长范围内的受热相对均匀。

所述防护屏为耐热陶瓷，且在防护屏外表面设置热喷涂钴基、镍基等合金粉末的防护层。

利用一种防结焦加热炉管的防结焦方法；

所述方法通过在所述加热炉管1局部外壁上设置耐火材质的防护配件2，所述防护配件2将高温烟气与加热炉管屏蔽，减少管壁与高温烟气的热辐射交换，降低加热炉管1管壁的金属温度，防止结焦；所述方法不改变炉管构型、炉管材质、燃烧器布置以及炉膛结构，根据测温仪的测量温度调整防护配件的位置，从而防止加热炉管1内部结焦。

实施例1

如图2、图3所示，由工艺计算及流体力学分析，或由工业炉现场运行情况发现某根炉管的高度H1及H2处出现过热点。在炉管构型、炉管材质、燃烧器布置、炉膛结构等参数不变的情况下，分别在高度H1、H2处的炉管表面各预焊4个耐热合金支撑块，相邻所述支撑块间隔90°。套筒式防护屏固定在支撑块上方，长度分别为L1、L2，其材质采用耐热合金，并在其表面涂刷抗热辐射涂料。

实施例2

如图4所示，由工艺计算及流体力学分析，或由工业炉现场运行情况发现某根炉管的高度H1及H2处出现过热点。在炉管构型、炉管材质、燃烧器布置、炉膛结构等参数不变的情况下，分别在炉管高度H1、H2处设置长L1、L2的套筒式防护屏，各套筒间采用耐高温合金连接后整体与固定在炉膛外的滑轮进行连接，并在合金连接件表面缠绕陶瓷纤维毯。所述滑轮控制所述钢丝3-2升降和/或旋转，进而使所述防护配件2沿所述加热炉管1管壁上下或/和周向运动。

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 (12)

1.一种防结焦加热炉管；其特征在于：

所述防结焦加热炉管包括防护配件(2)和测温仪(4)；所述防结焦加热炉管为了防结焦，将所述防护配件(2)设置在加热炉管(1)的管壁金属与烟气间的热交换量最大处；所述防护配件(2)沿所述加热炉管(1)外壁周向连续分布在管壁金属与烟气间的热交换量最大处；所述测温仪(4)与所述加热炉管(1)外壁相连接，用于测量所述加热炉管(1)管壁温度。

2.根据权利要求1所述的一种防结焦加热炉管，其特征在于：

所述防护配件(2)为至少一个防护屏，其形状为套筒状或片状结构，至少一个所述防护屏套在所述加热炉管(1)的管壁金属与烟气间的热交换量最大处，用于减少所述加热炉管(1)管壁与高温烟气的热辐射交换，防止结焦。

3.根据权利要求1或2所述的一种防结焦加热炉管，其特征在于：

所述防护配件(2)固定在所述加热炉管(1)的外表面；所述防护配件(2)通过固定件与所述加热炉管(1)固定套接，所述防护配件(2)和所述加热炉管(1)之间无相对位置运动；所述固定件为卡座结构或提拉结构中的一种，用于将所述防护配件(2)固定。

4.根据权利要求3所述的一种防结焦加热炉管，其特征在于：

所述固定件为卡座结构，在所述加热炉管(1)指定位置外壁上设置有支撑块组件(3-1)，其包括一组支撑块，各所述支撑块沿所述加热炉管(1)外壁周向连续分布或间隔分布。

5.根据权利要求4所述的一种防结焦加热炉管，其特征在于：

所述支撑块组件(3-1)沿所述加热炉管(1)外壁周向间隔分布；

所述支撑块组件(3-1)包括3～5个所述支撑块；

所述防护屏为耐热陶瓷或耐高温合金；且在防护屏外表面设置抗热辐射材料的防护层。

6.根据权利要求1或2所述的一种防结焦加热炉管，其特征在于：

所述防护配件(2)活动设置在所述加热炉管(1)外，用于根据管壁温度变化调整防护配件(2)的位置；

所述防护配件(2)通过提拉或滑轨方式与所述加热炉管(1)产生相对位置运动，实时调整防护加热炉管(1)。

7.根据权利要求6所述的一种防结焦加热炉管，其特征在于：

所述防结焦加热炉管还包括机械传动模块；所述机械传动模块包括至少2根钢丝(3-2)、传动元件(5)以及支撑梁(6)；所述支撑梁(6)固定在加热炉管(1)上方，所述传动元件(5)固定在所述支撑梁(6)下端；

所述防护屏固定在所述钢丝(3-2)的长度方向上；所述钢丝(3-2)一端与所述传动元件(5)相连接，所述传动元件(5)控制所述钢丝(3-2)升降和/或旋转，进而使所述防护配件(2)沿所述加热炉管(1)管壁上下或/和周向运动。

8.根据权利要求7所述的一种防结焦加热炉管，其特征在于：

所述防护配件(2)包括一组防护屏，一组防护屏沿所述加热炉管(1)轴向间隔分布；所述传动元件(5)为滑轮；

在所述钢丝(3-2)外表面铺设耐火陶瓷纤维毯；

所述防护屏外表面设置抗热辐射材料的防护层，其抗热辐射防护层采用热喷涂技术附着在防护屏表面的钴基、镍基合金粉末。

9.根据权利要求2或8所述的一种防结焦加热炉管，其特征在于：

所述防护配件(2)为防护屏，所述防护屏为整体连续实体表面或者一侧为连续实体表面，另一侧为网状镂空结构；

其中，防护屏为连续实体表面结构用于整体对所述加热炉管(1)进行热量阻隔和防护；当防护屏为一侧连续实体，另一侧为网状镂空结构用于所述加热炉管(1)面向火焰一侧为完全阻隔，而背向火焰一侧采用镂空结构，以保证炉管一定位置处整个周长范围内的受热相对均匀。

10.利用权利要求1～9之一所述的一种防结焦加热炉管进行防结焦处理的方法，其特征在于：

所述方法通过在加热炉管(1)局部外壁上设置耐火材质的防护配件(2)，所述防护配件(2)将高温烟气与加热炉管(1)屏蔽，减少管壁与高温烟气的热辐射交换，降低加热炉管(1)管壁的金属温度，防止结焦；所述方法不改变炉管构型、炉管材质、燃烧器布置以及炉膛结构，根据测温仪的测量温度调整防护配件的位置，从而防止加热炉管(1)内部结焦。

11.利用权利要求1～10之一所述一种防结焦加热炉管进行防结焦处理的应用方法，其特征在于：

所述防护配件(2)及其设置位置和方式应用在工业炉各个部分的炉管处。

12.根据权利要求11所述的一种防结焦加热炉管进行防结焦处理的应用方法，其特征在于：

所述防护配件(2)及其设置位置和方式应用在辐射盘管或对流盘管。