CN1408491A - 扭曲非圆截面炉管 - Google Patents

Abstract

扭曲非圆截面炉管是一种扭曲扁形管，其特征是炉管为通过轧制成型并具有大扭曲率和小扁度，扭曲率C/S＞0.5，扁度A/B＜1.5。优点是该结构对炉管的强度影响较小，并使流体产生强烈的螺旋复杂流动，促使流体充分混合和温度均化，改善了炉管壁面的温度不均匀性，降低了炉管壁温，延长了炉管的使用寿命；强化了换热过程，可节能降耗或减少设备投资；强制旋流冲刷管壁在一定程度上破坏了结焦结垢的条件，可延长加热炉运行周期和降低运行成本。

Description

扭曲非圆截面炉管

本发明涉及一种加热炉炉管，特别是通过轧制成型的扭曲非圆截面炉管。

加热炉是一种最为普遍的供热单元，在石油、化工、动力等领域应用广泛。炉管是加热炉的关键换热元件，通常是在高温、腐蚀甚至高压环境下工作，特别是辐射炉管和直接接触火焰的受火炉管，易于发生弯曲、蠕变、鼓胀、热疲劳以及氧化、腐蚀、渗碳、结焦等。多数炉管其实际使用寿命不足设计寿命的一半。由于炉管的承压能力特别是高温承压能力是其重要指标，因此炉管通常为圆形光滑管，其换热能力一般较弱，再加上辐射炉管表面接受辐射热强度是不均匀的，辐射炉管迎火面与背火面存在相当大的温差，可引起炉管产生较大的弯曲变形，在一定条件下甚至还可能发生过烧等，从而使炉管失效而引起较大的经济损失。换热能力较弱，特别是较大管壁周向温差的存在是其引起辐射炉管过早失效的主要原因之一。对于直接受火炉管也存在类似问题。

本发明的目的是克服现有技术的不足，特别是减少辐射炉管的周向温差和壁温，增强炉管的换热，从而延长炉管的使用寿命以及节能降耗。

本发明的目的是这样实现的：

(1)将普通圆形截面炉管轧制为具有大扭曲率的非圆截面炉管，使炉管管内或管外被加热流体产生强烈的螺旋旋转流动，促使流体充分混合，改善管内流体由于炉管受热不均匀而产生的温度不均匀性，同时还强化了换热过程，从而达到减少炉管的周向温差和壁温、延长炉管的使用寿命和节能降耗的目的。考虑到炉管的强度是其关键指标之一，因此其轧扁程度不宜过大，即采用“大扭曲率+小扁度”的技术方案。

(2)为了便于连接，管两端可保持其圆形截面。

本发明与现有技术相比，具有以下优点。

(1)降低了炉管温度不均匀性和壁温，延长了炉管的使用寿命。这是由于“大扭曲率+小扁度”的炉管，对其强度的影响较小，同时炉管的扭曲非圆壁面使被加热流体产生强烈的螺旋旋转等复杂流动，促使流体充分混合和温度均化，换热过程也得到强化，从而改善了炉管壁面的温度不均匀性，降低了炉管壁温，延长了炉管的使用寿命。

(2)在一定程度上强化了传热过程，可获得节能降耗或减少投资的效果。特别是对于一些难于换热的介质(如油类等)，换热系数甚至可提高1-2倍。

(3)由于强制旋转流动冲刷管壁，一定程度上破坏了结焦结垢的条件，可延长加热炉运行周期和降低运行成本。

本发明的具体结构由以下的实施例及其附图给出。

图1是扭曲非圆截面炉管的结构示意图。图中，A和B分别为炉管扁形截面的外长径和短径，S为扭曲360°节距。

见图1，本发明的具体结构可进一步说明如下：

扭曲非圆截面炉管是一种扭曲扁形管，其特征是炉管是通过轧制成型，并具有大扭曲率和小扁度，即其炉管外周长C与扭曲节距S(扭曲360°)之比(扭曲率)为C/S＞0.5，其中C/S≈1为优选值，以及扁形截面的外长径(最大尺寸)A与短径(最小尺寸)B之比(扁度)为A/B＜1.5，其中A/B≈1.2为优选值。

扭曲非圆截面炉管的横截面形状为非圆形，推荐选用椭圆形和长圆形。炉管非圆形截面沿轴线可以为等截面，也可以为均匀变化的变截面；炉管可以为等节距扭曲也可以为不等节距扭曲，其中以等节距和等截面易于成型而首选。炉管扭曲的旋向可以为右旋，也可以为左旋。炉管管壁可以为光滑壁面或凹凸壁面，壁面还可设置钉头或翅片。为了安装方便等，炉管两端可保持圆形截面。

扭曲非圆截面炉管不仅适用于辐射炉管和直接受火炉管，同样也适用于其它类型的炉管。

扭曲非圆截面炉管的实施方式可以采用交叉轴轧辊对或平行轴轧辊对辊轧成型的方法，辊轧成型时可以为冷轧也可以为热轧。

Claims (3)

1、扭曲非圆截面炉管是一种扭曲扁形管，其特征是扭曲非圆截面炉管通过轧制成型；具有大扭曲率和小扁度，其炉管外周长C与扭曲节距S之比为C/S＞0.5，以及扁形截面的外长径A与短径B之比为A/B＜1.5。

2、根据权利要求1所述扭曲非圆截面炉管，其特征在于炉管的横截面形状为非圆形，推荐选用椭圆形或长圆形。

3、根据权利要求1所述扭曲非圆截面炉管，其特征在于炉管管壁可以为光滑壁面或凹凸壁面，壁面还可设置钉头或翅片。