CN115615192A - 热迁移式工业炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热迁移式工业炉，包括：炉体及热迁移烟道；炉体的内部由下至上依次包括辐射段、对流段及烟囱，辐射段中包括燃烧室及辐射吸热组件，对流段中包括多个对流吸热组件，多个对流吸热组件沿对流段中的烟气流动方向依次排列；热迁移烟道，热迁移烟道的进烟口和出烟口分别与炉体的内部连通，进烟口与出烟口之间至少跨越一个对流吸热组件，热迁移烟道上设有流量调节阀。本发明的热迁移式工业炉使同一台工业炉内的各种工艺介质的热负荷，实现在设计范围内单独的、可增可减的双向调节，最大限度地满足工程需要并节省能量。

Description

热迁移式工业炉

技术领域

本发明属于石油化工技术领域，更具体地，涉及一种热迁移式工业炉。

背景技术

工业炉是石油化工行业中最重要的设备之一，它为石油化工装置的生产提供了绝大部分的热源。工业炉的基本运行方式为：火焰在工业炉的辐射段里燃烧，以热辐射的方式对流经辐射段的工艺介质加热，燃烧后的高温烟气进入对流段，以对流传热的方式对流经对流段的工艺介质加热。

在石油化工装置运行过程中，各种工艺介质所需热负荷往往随着操作工况的变化而改变。但工业炉一旦按照给定的设计参数设计制造完毕，就成为了固定设备，无法改变，在操作中不可调节，也就是说，无法通过改变传热设备的办法来调节各工艺介质的热负荷变化。

如图1所示，该图展示的就是现行的传统工业炉，该工业炉的对流段有n个对流吸热组件，每个对流吸热组件的名称及热负荷分别表示为Q1～Qn，正常操作下，来自辐射段的高温烟气依次流经每个对流吸热组件的壳程，与该对流吸热组件中的介质换热。流经过程中，既给每种介质提供了热量Q1～Qn，使烟气温度沿流向逐渐降低，同时每段盘管对烟气也产生了阻力降f1～fn。它仅能通过调节燃烧火焰的大小，来改变各个介质的热负荷，但调节燃烧火焰只适用于调节全炉总体热负荷的增减，对各个工艺介质而言，其各自的热负荷变化虽然不同，但趋势是相同的，也就是“工艺介质受热同增同减”。

然而，在实际操作中，有时各介质的热负荷变化是有不同趋势要求的，比如，在要求某一种介质增加热负荷的同时，却要求另一种介质减少热负荷，现有的工业炉技术无法做到。若增大燃烧火焰，则要求减少热负荷的工艺介质会被迫受热，需要在出炉以后再采取降温办法将热量散掉，造成了巨大的能量浪费，同时，也会抬高了汇集到烟囱中烟气的温度和流量，增大了余热回收系统的负担和投资，形成了燃料先燃烧再回收余热的结局，而且，烟气余热有一定损耗，并不会百分之百被回收，浪费了能源。

因此期待研发一种热迁移式工业炉，能够实现各个介质热负荷的单独的、可增可减的双向调节，最大限度地满足工程需要，同时最大限度地合理利用能量，从而节约资源。

发明内容

本发明的目的是提供一种热迁移式工业炉，使同一台工业炉内的各种工艺介质的热负荷，可以在设计范围内实现单独的、可增可减的双向调节，最大限度地满足工程需要并节省能量。

为了实现上述目的，本发明提供一种热迁移式工业炉，包括：炉体及热迁移烟道；

所述炉体的内部由下至上依次包括辐射段、对流段及烟囱，所述辐射段中包括燃烧室及辐射吸热组件，所述对流段中包括多个对流吸热组件，所述多个对流吸热组件沿所述对流段中的烟气流动方向依次排列；

热迁移烟道，所述热迁移烟道的进烟口和出烟口分别与所述炉体的内部连通，所述进烟口与所述出烟口之间至少跨越一个所述对流吸热组件，所述热迁移烟道上设有流量调节阀。

可选地，所述热迁移烟道的进烟口与所述炉体的辐射段连通，所述出烟口与所述对流段连通。

可选地，所述热迁移烟道的进烟口与所述炉体的对流段连通，所述出烟口与所述烟囱连通。

可选地，所述热迁移烟道的进烟口和出烟口分别与所述炉体的对流段连通，所述进烟口位于所述出烟口的下方。

可选地，所述热迁移烟道的进烟口与所述炉体的辐射段连通，所述出烟口与所述烟囱连通。

可选地，所述热迁移烟道包括主干烟道和多个分支烟道，所述多个分支烟道的一端连接于所述主烟道上，另一端分别与所述炉体的不同部位连通，所述主烟道及所述多个分支烟道上分别设有所述流量调节阀。

可选地，所述辐射吸热组件包括辐射盘管，所述辐射管盘中用于流通主介质。

可选地，所述对流吸热组件包括对流盘管，每个所述对流管盘中流通的介质不同。

本发明的有益效果在于：本发明的热迁移式工业炉，能够将高温烟气通过热迁移烟道，从辐射段或对流段的某高温段直达对流段的有增加热负荷需求的某对流吸热组件或烟囱，略过中间不需要增加或需要减少热负荷的对流吸热组件，从而实现了热量跨顺序的迁移，不仅满足了工程需求，同时也避免了不需要加热的介质被迫被加热，以及燃料先燃烧再回收余热的现象，从而节省了大量的能量和设备投资。若各对流吸热组件热负荷的增减，导致工业炉总热负荷发生变化，可以采用调节火焰大小的方式来配合热迁移。

本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了现有工业炉的示意性结构图。

图2示出了根据本发明的一个实施例的热迁移式工业炉的示意性结构图。

图3示出了根据本发明的一个实施例的热迁移式工业炉的示意性结构图。

图4示出了根据本发明的一个实施例的热迁移式工业炉的示意性结构图。

图5示出了根据本发明的一个实施例的热迁移式工业炉的示意性结构图。

附图标记说明

1、辐射段；2、对流段；3、烟囱；4、热迁移烟道；5、流量调节阀；6、辐射盘管；7、对流管盘。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明公开了一种热迁移式工业炉，包括：炉体及热迁移烟道；

炉体的内部由下至上依次包括辐射段、对流段及烟囱，辐射段中包括燃烧室及辐射吸热组件，对流段中包括多个对流吸热组件，多个对流吸热组件沿对流段中的烟气流动方向依次排列；

热迁移烟道，热迁移烟道的进烟口和出烟口分别与炉体的内部连通，进烟口与出烟口之间至少跨越一个对流吸热组件，热迁移烟道上设有流量调节阀。

具体地，本发明的热迁移式工业炉，能够将高温烟气通过热迁移烟道，从辐射段或对流段的某高温段直达对流段的有增加热负荷需求的某对流吸热组件或烟囱，略过中间不需要增加热负荷的对流吸热组件，从而实现了热量跨顺序的迁移，不仅满足了工程需求，同时也避免了不需要加热的介质被迫被加热，以及燃料先燃烧再回收余热的现象，从而节省了大量的能量和设备投资。若各对流吸热组件热负荷的增减，导致工业炉总热负荷发生变化，可以采用调节火焰大小的方式来配合热迁移。

作为可选方案，热迁移烟道的进烟口与炉体的辐射段连通，出烟口与对流段连通。

作为可选方案，热迁移烟道的进烟口与炉体的对流段连通，出烟口与烟囱连通。

作为可选方案，热迁移烟道的进烟口和出烟口分别与炉体的对流段连通，进烟口位于出烟口的下方。

作为可选方案，热迁移烟道的进烟口与炉体的辐射段连通，出烟口与烟囱连通。

作为可选方案，热迁移烟道包括主干烟道和多个分支烟道，多个分支烟道的一端连接于主烟道上，另一端分别与炉体的不同部位连通，主烟道及多个分支烟道上分别设有流量调节阀。

作为可选方案，辐射吸热组件包括辐射盘管，辐射管盘中用于流通主介质。

作为可选方案，对流吸热组件包括对流盘管，每个对流管盘中流通的介质不同。

实施例1

图2示出了本实施例的热迁移式工业炉的示意性结构图。

如图2所示，热迁移式工业炉包括炉体及热迁移烟道4，炉体的内部由下至上依次包括辐射段1、对流段2及烟囱3，辐射段1中包括燃烧室及辐射管盘6，对流段2中包括n个对流管盘7，n个对流管盘7沿对流段2中的烟气流动方向依次排列；其中的第i至第n个对流管盘7的热负荷Qi～Qn需要增加，而第1至第i-1个对流管盘7的热负荷Q1～Qi-1都不需要增加或需要减少，因此，设置一条热迁移烟道4，热迁移烟道4的进烟口与炉体的辐射段1连通，出烟口与对流段2连通且位于第i个对流管盘7的前方(沿烟气流向)，热迁移烟道4上设有流量调节阀5。

本实施例的热迁移式工业炉可将辐射段1的部分高温烟气直接导入第i个对流管盘7处，既增大了该处的高温烟气量，也提高了该处烟气的温位，由此，可致使第i至第n个对流管盘7的热负荷Qi～Qn增加。

热量是由高温烟气携带的，为保证足够的热迁移量Qy，就需要足量的高温烟气量。流经热迁移烟道4的烟气的量，取决于烟气流经热迁移烟道4的阻力降fy和流经对流段2第1至第i-1段的阻力降之和fd(fd＝f1+···+fi-1)的比值，可以用设置在热迁移烟道4中的流量调节阀5来调节高温烟气的流量来实现。

实施例2

图3示出了本实施例的热迁移式工业炉的示意性结构图。

如图3所示，本实施例与实施例1的区别在于本实施例的对流段2中的第i至第n个对流管盘7的热负荷Qi～Qn需要增加，而第1至第m个对流管盘7的热负荷Q1～Qm不需要变化，但第m+1至第i-1个对流管盘7的热负荷Qm+1～Qi-1需要减少，因此设置一条热迁移烟道4，热迁移烟道4的进烟口位于对流段2的第m+1个对流管盘7之前(沿烟气流向)，出口位于对流段2的第i个对流管盘7之前，将本该流经对流段2第m+1至第i-1个对流管盘7的高温烟气分流出了一部分直接导入第i个对流管盘7，既增大了该处的高温烟气量，也提高了该处烟气的温位，由此，可实现第i至第n个对流管盘7的热负荷Qi～Qn增加、第m+1至第i-1个对流管盘7的热负荷Qm+1～Qi-1减少的需求。

热迁移的量Qy，根据需要，是可以变化的。如实施例1所述原理，取决于阻力降fy和fd的比值，可以用设置在热迁移烟道4上的流量调节阀5来调节高温烟气的流量来实现。

实施例3

图4示出了本实施例的热迁移式工业炉的示意性结构图。

如图4所示，本实施例与实施例1的区别在于本实施例的对流段2中的第i个对流管盘7及以后所有直至第n个对流管盘7的热负荷Qi～Qn需要减少，而第1至第i-1个对流管盘7的热负荷Q1～Qi-1不需要变化，因此设置一条热迁移烟道4，热迁移烟道4的烟气入口位于对流段2的第i个对流管盘7之前，出口位于烟囱3。这样，可将本该流经对流段2第i至第n个对流管盘7的高温烟气分流出了一部分直接导入烟囱3，从而减少了该处及以后所有吸热段的高温烟气量，降低了它们的热负荷。

热迁移的量Qy，根据需要，是可以变化的。如实施例1所述原理，取决于阻力降fy和fd的比值，可以用设置在热迁移烟道4上的烟气流量调节阀5来调节高温烟气的流量来实现。

实施例4

图5示出了本实施例的热迁移式工业炉的示意性结构图。

如图5所示，本实施例与以上所有实施例的区别在于，当本实施例的辐射段1中的辐射管盘6的热负荷Qr增加，对流段2中的所有对流管盘7的热负荷Q1～Qn都不需要增加或需要减少时，或者，当本实施例的辐射段1中的辐射管盘6的热负荷Qr不变，对流段2中的所有对流管盘7的热负荷Q1～Qn需要减少时，设置一条热迁移烟道4，热迁移烟道4的烟气入口位于辐射段1，出口位于烟囱3。这样，可将本该流经对流段2中对流管盘7的高温烟气分流出了一部分直接导入烟囱3，从而减少了该处所有吸热段的高温烟气量，降低了它们的热负荷。

热迁移的量Qy，根据需要，是可以变化的。如实施例1所述原理，取决于阻力降fy和fd的比值，可以用设置在热迁移烟道4上的烟气流量调节阀5来调节高温烟气的流量来实现。

综上，本发明所描述的4个实施例，分别代表了4种基本的单一使用形态。每台工业炉并不限于使用其中的一种或多种形态，每种形态也不限于多次使用。当每个热迁移烟道有多个烟气入口和/或多个烟气出口时，应视使用情况，在主干烟道和各支烟道中设置足够数量的烟气流量调节阀。此种使用可被视为上述实施例的基本单一形态的组合或叠加使用。

本发明提供的热迁移式工业炉适用于各种多介质、辐射—对流型的、以火焰燃烧作为主要供热热源的管式工业炉，例如炼油加热炉、乙烯裂解炉、余热锅炉等。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (8)

1.一种热迁移式工业炉，其特征在于，包括：炉体及热迁移烟道；

所述炉体的内部由下至上依次包括辐射段、对流段及烟囱，所述辐射段中包括燃烧室及辐射吸热组件，所述对流段中包括多个对流吸热组件，所述多个对流吸热组件沿所述对流段中的烟气流动方向依次排列；

热迁移烟道，所述热迁移烟道的进烟口和出烟口分别与所述炉体的内部连通，所述进烟口与所述出烟口之间至少跨越一个所述对流吸热组件，所述热迁移烟道上设有流量调节阀。

2.根据权利要求1所述的热迁移式工业炉，其特征在于，所述热迁移烟道的进烟口与所述炉体的辐射段连通，所述出烟口与所述对流段连通。

3.根据权利要求1所述的热迁移式工业炉，其特征在于，所述热迁移烟道的进烟口与所述炉体的对流段连通，所述出烟口与所述烟囱连通。

4.根据权利要求1所述的热迁移式工业炉，其特征在于，所述热迁移烟道的进烟口和出烟口分别与所述炉体的对流段连通，所述进烟口位于所述出烟口的下方。

5.根据权利要求1所述的热迁移式工业炉，其特征在于，所述热迁移烟道的进烟口与所述炉体的辐射段连通，所述出烟口与所述烟囱连通。

6.根据权利要求1所述的热迁移式工业炉，其特征在于，所述热迁移烟道包括主干烟道和多个分支烟道，所述多个分支烟道的一端连接于所述主烟道上，另一端分别与所述炉体的不同部位连通，所述主烟道及所述多个分支烟道上分别设有所述流量调节阀。

7.根据权利要求1所述的热迁移式工业炉，其特征在于，所述辐射吸热组件包括辐射盘管，所述辐射管盘中用于流通主介质。

8.根据权利要求1所述的热迁移式工业炉，其特征在于，所述对流吸热组件包括对流盘管，每个所述对流管盘中流通的介质不同。

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