CN106197021B - 管式加热炉管内介质流型调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管式加热炉管内介质流型调节装置，属于石油炼制技术领域。所述装置包括：导流体、固定支撑架、第一滑动支撑架和第二滑动支撑架；导流体为梭柱体，导流体通过固定支撑架、第一滑动支撑架和第二滑动支撑架固定或支撑在炉管中心；固定支撑架分别与导流体、炉管的内壁静连接，位于导流体外侧一端；第一滑动支撑架与导流体静连接，且与炉管内壁接触，位于导流体外侧中部；第二滑动支撑架与导流体活动连接，且与炉管内壁静连接，位于导流体外侧另一端。本发明解决了现有炉管注汽法成本较高，燃料消耗量较高，安全性较低，且操作步骤较繁琐的问题，实现了降低成本和燃料消耗量，提高安全性，且简化操作步骤的效果，用于炼制石油。

Description

管式加热炉管内介质流型调节装置

技术领域

本发明涉及石油炼制技术领域，特别涉及一种管式加热炉管内介质流型调节装置。

背景技术

管式加热炉是一种直接受热式加热设备，主要用于加热液体或气体化工原料，是石油炼制、石油化工、煤化工、焦油加工、原油输送等工业中广泛使用的工艺加热炉。管式加热炉进料为液体单相流，在加热过程中，炉管内液体逐渐发生汽化，在加热炉的出口处为气液两相流，这种情况下，加热炉的部分炉管内存在气液两相流动，管式加热炉的炉管内的介质为气体和液体的混合物。气液两相流动时的分布状态称为流型，气液两相流的流型有多种，如分层流、波状流、长泡流、液节流、分散气泡流、泡沫流、环状流等。为了保证管式加热炉运行的稳定性与安全性，需要将流型控制为环-雾状流、环状流或分散气泡流。

现有的管式加热炉，为保证管式加热炉运行的稳定性与安全性，通常采用炉管注汽法，即通过定点向炉管内注入蒸汽来改善管内气液两相流型，使得流型为环-雾状流，注入的蒸汽量一般为炉管内介质流量的千分之五到百分之一。

由于通过炉管注汽法注入蒸汽会提高作业成本，增加管式加热炉的热负担，增加燃料消耗，同时，随着燃料消耗的增加，炉管出现局部过热的时间会较长，且炉管注汽法的操作步骤较为复杂，因此，成本较高，燃料消耗量较高，安全性较低，且操作步骤较繁琐。

发明内容

为了解决现有炉管注汽法改善加热炉管内气液两相流型的成本较高，燃料消耗量较高，安全性较低，且操作步骤较繁琐的问题，本发明提供了一种管式加热炉管内介质流型调节装置。所述技术方案如下：

提供了一种管式加热炉管内介质流型调节装置，所述装置包括：导流体、固定支撑架、第一滑动支撑架和第二滑动支撑架；

所述导流体为梭柱体，所述梭柱体中部的外径小于管式加热炉的炉管内径，所述导流体通过所述固定支撑架、所述第一滑动支撑架和所述第二滑动支撑架固定或支撑在所述炉管中心；

所述固定支撑架分别与所述导流体、所述炉管的内壁静连接，所述固定支撑架位于所述导流体外侧的一端；

所述第一滑动支撑架与所述导流体静连接，且与所述炉管的内壁接触，所述第一滑动支撑架位于所述导流体外侧的中部；

所述第二滑动支撑架与所述导流体活动连接，且与所述炉管的内壁静连接，所述第二滑动支撑架位于所述导流体外侧的另一端。

可选的，所述固定支撑架由1个第一支撑环和n个第一支撑板组成，所述n 大于或等于3；

所述第一支撑环套接在所述导流体的外侧，与所述导流体静连接；

每个所述第一支撑板沿高度方向的一端与所述第一支撑环的外壁静连接，另一端与所述炉管的内壁静连接。

可选的，所述第一滑动支撑架由m个筋板和m个滑板组成，所述m大于或等于3；

每个所述筋板沿高度方向的一端与所述导流体的外侧静连接，另一端与所述滑板的一面静连接；

所述滑板的另一面与所述炉管的内壁接触。

可选的，所述第二滑动支撑架由第二支撑环和q个第二支撑板组成，所述q 大于或等于3；

所述第二支撑环套接在所述导流体的外侧；

每个所述第二支撑板沿高度方向的一端与所述第二支撑环的外壁静连接，另一端与所述炉管的内壁静连接。

可选的，所述第一支撑板为梯形和矩形形成的结构，所述梯形的上底与所述第一支撑环的外壁静连接，所述矩形沿长度方向的一边与所述炉管的内壁静连接，所述梯形的上底的长度小于所述梯形的下底的长度，所述矩形的长度等于所述梯形的下底的长度；

n个所述第一支撑板等间距分布在所述第一支撑环的外壁，所述n大于等于 3，且小于等于6。

可选的，所述筋板和所述滑板为矩形，所述筋板的长度等于所述滑板的长度；

m个所述筋板等间距分布在所述导流体的外侧，所述m大于等于3，且小于等于6。

可选的，所述第一滑动支撑架共p个，p个所述第一滑动支撑架等间距分布在所述导流体外侧的中部，所述p大于或等于1。

可选的，所述第二支撑板为梯形和矩形形成的结构，所述梯形的上底与所述第二支撑环的外壁静连接，所述矩形沿长度方向的一边与所述炉管的内壁静连接，所述梯形的上底的长度小于所述梯形的下底的长度，所述矩形的长度等于所述梯形的下底的长度；

q个所述第二支撑板等间距分布在所述第二支撑环的外壁，所述q大于等于 3，且小于等于6。

可选的，所述梭柱体的长度为所述炉管长度的95％～100％；

所述梭柱体中部的外径为所述炉管内径的1％～80％；

所述梭柱体两端的外径为所述炉管内径的1％～70％。

可选的，所述导流体为内设有空腔的梭柱体。

本发明提供了一种管式加热炉管内介质流型调节装置，通过固定支撑架、第一滑动支撑架和第二滑动支撑架将导流体固定或支撑在炉管中心，使炉管内的气液两相流型为环-雾状流，相较于现有的炉管注汽法，无需注入蒸汽，加热炉的热负担更低，炉管出现局部过热的时间更少，因此，降低了成本和燃料消耗量，提高了安全性，且简化了操作步骤。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种管式加热炉管内介质流型调节装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种管式加热炉管内介质流型调节装置的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种固定支撑架的侧视图；

图4是本发明实施例提供的一种固定支撑架的剖视图；

图5是本发明实施例提供的一种第一滑动支撑架的侧视图；

图6是本发明实施例提供的一种第一滑动支撑架的剖视图。

通过上述附图，已示出本发明明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本发明构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明实施例提供了一种管式加热炉管内介质流型调节装置，安装在管式加热炉的炉管100中心，如图1所示，该装置包括：导流体101、固定支撑架 102、第一滑动支撑架103和第二滑动支撑架104；其中，导流体101为梭柱体，梭柱体中部的外径小于管式加热炉的炉管100内径，导流体101通过固定支撑架102、第一滑动支撑架103和第二滑动支撑架104固定或支撑在炉管100中心；固定支撑架102分别与导流体101、炉管100的内壁静连接，固定支撑架102位于导流体101外侧的一端；第一滑动支撑架103与导流体101静连接，且与炉管100的内壁接触，第一滑动支撑架103位于导流体101外侧的中部；第二滑动支撑架104与导流体101活动连接，且与炉管100的内壁静连接，第二滑动支撑架104位于导流体外侧的另一端。

综上所述，本发明实施例提供的管式加热炉管内介质流型调节装置，通过固定支撑架、第一滑动支撑架和第二滑动支撑架将导流体固定或支撑在炉管中心，使炉管内的气液两相流型为环-雾状流，相较于现有的炉管注汽法，无需注入蒸汽，加热炉的热负担更低，炉管出现局部过热的时间更少，因此，降低了成本和燃料消耗量，提高了安全性，且简化了操作步骤。

进一步的，如图2所示，固定支撑架102由1个第一支撑环1021和n个第一支撑板1022组成，且n大于或等于3；第一支撑环1021套接在导流体101的外侧，与导流体101静连接；每个第一支撑板1022沿高度方向的一端与第一支撑环1021的外壁静连接，另一端与炉管100的内壁静连接。

为了将导流体固定在炉管中心，如图3所示，第一支撑板1022为梯形和矩形形成的结构，该梯形的上底a1与第一支撑环1021的外壁静连接，该矩形沿长度方向的一边b与炉管的内壁静连接，梯形的上底a1的长度l1小于梯形的下底a2的长度l2，且矩形的长度l3等于梯形的下底a2的长度l2。

如图4所示，n个第一支撑板1022等间距分布在第一支撑环1021的外壁，可选的，n大于等于3，且小于等于6。示例的，图4示出的是设置有3个第一支撑板1022的固定支撑架的剖视图。每个第一支撑板1022沿高度方向(图4 中u所指示的方向)的一端m1与第一支撑环1021的外壁A静连接，另一端n1 与炉管的内壁静连接。

如图2所示，第一滑动支撑架103由m个筋板1031和m个滑板1032组成， m大于或等于3；每个筋板1031沿高度方向的一端与导流体101的外侧静连接，另一端与滑板1032的一面静连接；滑板1032的另一面与炉管100的内壁接触。当炉管100处于热态或冷态时，滑板1032可以在炉管100内壁上自由滑动。

如图5所示，筋板1031和滑板1032为矩形，筋板1031的长度l4等于滑板 1032的长度l5。如图6所示，m个筋板1031等间距分布在导流体101的外侧， m大于等于3，且小于等于6。示例的，图6示出的是设置有3个筋板的第一滑动支撑架的剖视图，每个筋板1031沿高度方向(图6中y所指示的方向)的一端d与导流体101的外侧静连接，图6中的1032为滑板。

为了将导流体支撑在炉管中心，可选的，第一滑动支撑架共p个，p个第一滑动支撑架等间距分布在导流体外侧的中部，p大于或等于1。第一滑动支撑架的数目即p的取值可以根据管式加热炉的相关结构和应力计算结果来确定。

为了进一步将导流体支撑在炉管中心，如图2所示，第二滑动支撑架104 由第二支撑环1041和q个第二支撑板1042组成，q大于或等于3；第二支撑环 1041套接在导流体101的外侧；每个第二支撑板1042沿高度方向的一端与第二支撑环1041的外壁静连接，另一端与炉管100的内壁静连接。

进一步的，第二支撑板为梯形和矩形形成的结构，梯形的上底与第二支撑环的外壁静连接，矩形沿长度方向的一边与炉管的内壁静连接，梯形的上底的长度小于梯形的下底的长度，矩形的长度等于梯形的下底的长度；q个第二支撑板等间距分布在第二支撑环的外壁，q大于等于3，且小于等于6。第二滑动支撑架的结构示意图可以参考图3和图4示出的固定支撑架的结构示意图，在此不再赘述。需要说明的是，第二滑动支撑架和固定支撑架在导流体外侧的位置可以如图2所示的位置，即固定支撑架102位于导流体101外侧的左端，第二滑动支撑架104位于导流体101外侧的右端，也可以为图2中的相反位置，即固定支撑架102位于导流体101外侧的右端，第二滑动支撑104架位于导流体 101外侧的左端。图2中的105为固定支撑架与导流体外侧的静连接点。

导流体为梭柱体，可选的，梭柱体的长度为所在炉管长度的95％～100％；梭柱体中部的外径为炉管内径的1％～80％；梭柱体两端的外径为炉管内径的 1％～70％。此外，为了降低成本，导流体可以为内设有空腔的梭柱体。

需要补充说明的是，本发明实施例所涉及到的静连接可以通过焊接来完成。如上述每个第一支撑板沿高度方向的一端可焊接在第一支撑环的外壁上，另一端可焊接在炉管的内壁上。

本发明实施例提供的管式加热炉管内介质流型调节装置位于管式加热炉的炉管中心，安装在炉管出口部位的油品气泡产生的炉管内。当被加热油品开始汽化时，产生的气泡逐渐由炉管内壁向导流体迁移聚集，并发生气泡聚并。随着油品不断汽化，油气分压逐渐降低，油品气化率逐渐提高，气相分率逐渐增加，在导流体的导流作用下，气相包裹在导流体周围形成环-雾状流流型，避免了液节流流型的出现。

该装置适用于多种类型的管式加热炉，如减压炉、减粘炉、延迟焦化炉等，通过该装置，炉管内油品气液两相流型呈环-雾状流型，避免出现液节流等其他不应出现的流型，减少了蒸汽量和燃料的消耗量；同时避免了液节流等其他流型出现后导致的炉管局部过热、油品在炉管内停留时间过长、引起噪声及管排振动等不良现象，有效防止了炉管结焦，提高了加热炉运行的稳定性和安全性，从而延长了加热炉的运行周期。该装置可以独立用于改善加热炉管内气液两相流型以满足设计要求，也可以与炉管注汽法等其他流型优化技术配合试用。

本发明实施例提供的管式加热炉管内介质流型调节装置的材质可以根据管内油品的物性确定，也可以和炉管材质相同。

综上所述，本发明实施例提供的管式加热炉管内介质流型调节装置，通过固定支撑架、第一滑动支撑架和第二滑动支撑架将导流体固定或支撑在炉管中心，使炉管内的气液两相流型为环-雾状流，相较于现有的炉管注汽法，无需注入蒸汽，加热炉的热负担更低，炉管出现局部过热的时间更少，因此，降低了成本和燃料消耗量，提高了安全性，且简化了操作步骤。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种管式加热炉管内介质流型调节装置，其特征在于，所述装置包括：导流体、固定支撑架、第一滑动支撑架和第二滑动支撑架；

所述导流体为梭柱体，所述梭柱体中部的外径小于管式加热炉的炉管内径，所述导流体通过所述固定支撑架、所述第一滑动支撑架和所述第二滑动支撑架固定或支撑在所述炉管中心；

所述固定支撑架分别与所述导流体、所述炉管的内壁静连接，所述固定支撑架位于所述导流体外侧的一端；

所述第一滑动支撑架与所述导流体静连接，且与所述炉管的内壁接触，所述第一滑动支撑架位于所述导流体外侧的中部；

所述第二滑动支撑架与所述导流体活动连接，且与所述炉管的内壁静连接，所述第二滑动支撑架位于所述导流体外侧的另一端，所述导流体的中部的直径大于所述导流体的一端和所述导流体的另一端的直径；

其中，所述第一滑动支撑架由m个筋板和m个滑板组成，所述m大于或等于3；

每个所述筋板沿高度方向的一端与所述导流体的外侧静连接，另一端与所述滑板的一面静连接；

所述滑板的另一面与所述炉管的内壁接触，并且所述滑板可相对于所述炉管滑动。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述固定支撑架由1个第一支撑环和n个第一支撑板组成，所述n大于或等于3；

所述第一支撑环套接在所述导流体的外侧，与所述导流体静连接；

每个所述第一支撑板沿高度方向的一端与所述第一支撑环的外壁静连接，另一端与所述炉管的内壁静连接。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述第二滑动支撑架由第二支撑环和q个第二支撑板组成，所述q大于或等于3；

所述第二支撑环套接在所述导流体的外侧；

每个所述第二支撑板沿高度方向的一端与所述第二支撑环的外壁静连接，另一端与所述炉管的内壁静连接。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，

所述第一支撑板为梯形和矩形形成的结构，所述梯形的上底与所述第一支撑环的外壁静连接，所述矩形沿长度方向的一边与所述炉管的内壁静连接，所述梯形的上底的长度小于所述梯形的下底的长度，所述矩形的长度等于所述梯形的下底的长度；

n个所述第一支撑板等间距分布在所述第一支撑环的外壁，所述n大于等于3，且小于等于6。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述筋板和所述滑板为矩形，所述筋板的长度等于所述滑板的长度；

m个所述筋板等间距分布在所述导流体的外侧，所述m大于等于3，且小于等于6。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，

所述第一滑动支撑架共p个，p个所述第一滑动支撑架等间距分布在所述导流体外侧的中部，所述p大于或等于1。

7.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，

所述第二支撑板为梯形和矩形形成的结构，所述梯形的上底与所述第二支撑环的外壁静连接，所述矩形沿长度方向的一边与所述炉管的内壁静连接，所述梯形的上底的长度小于所述梯形的下底的长度，所述矩形的长度等于所述梯形的下底的长度；

q个所述第二支撑板等间距分布在所述第二支撑环的外壁，所述q大于等于3，且小于等于6。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述梭柱体的长度为所述炉管长度的95％～100％；

所述梭柱体中部的外径为所述炉管内径的1％～80％；

所述梭柱体两端的外径为所述炉管内径的1％～70％。

9.根据权利要求1至8任意一项权利要求所述的装置，其特征在于，

所述导流体为内设有空腔的梭柱体。