CN205373409U - 一种具有模块衬里的加热炉 - Google Patents

Abstract

本申请的一种具有模块衬里的加热炉，包括炉体，炉体包括炉顶板、炉墙和炉底板，炉体的内侧设置有隔热模块衬里，隔热模块衬里通过组焊爪钉组装，隔热模块衬里包括安装在炉顶板或炉墙或炉底板的一维隔热模块衬里单元、安装在两面炉墙之间的转角处或炉墙与炉顶板之间的转角处或炉墙与炉底板之间的转角处的二维隔热模块衬里单元、安装在两面炉墙和炉底板之间的交汇处或两面炉墙与炉顶板之间的交汇处的三维隔热模块衬里单元。使用了此模块衬里，大型模块的长距离运输、吊装过程引起结构节点处模块损伤的问题彻底解决；提高结构稳定性、减少拼接缝隙、避免炉墙漏风，提高加热炉的建造效率，项目工期得以缩短。

Description

一种具有模块衬里的加热炉

技术领域

本申请涉及石油炼制、石油化工及其它化工领域中的加热炉技术领域，特别涉及一种具有模块衬里的加热炉。

背景技术

加热炉是石油化工中的龙头，包括常压炉、减压炉、制氢炉、重整炉、焦化炉、转化炉及裂解炉等。加热炉主体的四面由高大的炉墙围成炉膛，炉墙由工字钢等型钢钢架上铺焊钢板，钢板上分布焊接保温钉，在保温钉之间浇铸入隔热和耐磨材料或隔热模块衬里。对于管式加热炉，所谓的管式加热炉的作用于是将介质（油料或气体）加热至工艺所需的温度，其炉墙上安装的支架支持着管板，炉管穿过带孔的管板由管板支持，炉管内流过的是需要加热的油料，炉管外面在炉膛内从下往上流过的是高温烟气或热风，热量通过管壁传给管内的油料或其它介质，使受热介质在最终离开加热炉前达到一定的物理性能，迅速送到下一台设备中炼制。

由于历史原因，加热炉的炉体建造中传统的习惯做法是机械制造厂生产管板、翅片管和弯头等配件，然后由建设公司负责在工地现场将这些零件与钢结构炉墙一起组装成炉体整体。在装置现场组焊，其炉管的穿进、与弯头的组焊及焊缝的射线检测、焊缝缺陷的反修、炉墙表面严格的喷漆均因露天高空施工带来诸多不便，与现代工程管理的HSE方针有差距，炉墙耐磨隔热衬里受天气影响会变形开裂、松脱或雨淋失效，受施工影响会被碰撞损坏。而加热炉都是装置的能耗大户，其热效率是设备先进性及操作水平的重要标志。

随着加热炉的大型化发展，炉体建造的传统做法逐渐暴露出各种与现代工程建设不协调的技术和管理问题。本世纪初，模块式石油化工加热炉建造技术得到开发应用，每一台加热炉由若干个长方体形的模块叠装或拼装而成，每一个模块包括两侧炉墙和两端的弯头箱、炉墙内侧的支耳和管板、炉管和集箱，在每一模块靠近底部的两炉墙上设有两侧炉墙间距的调节及固定机构，调节机构穿过炉墙的壁厚、在两侧炉墙之间是互相对称配搭成套的。模块顶部连接有方便吊装用的衡架结构或吊耳。每一组模块的炉墙上下面均开有大量的圆形螺栓孔。改变加热炉在装置工地现场进行零部件的组装焊接为现场的模块化“搭积木”式施工新方法。

加热炉大型化及其模块式技术带来的新问题。加热炉模块化建造技术创新解决现代工程建设的协调问题后，加热炉建造中暴露出新的问题，就是非金属的隔热衬里与钢结构相比，其强度低，模块是松散的大间隙结构，炉墙之间、炉墙与顶部或底部之间、各进出口及拐弯流道处都是结构的受力节点，大型模块的长距离运输、吊装过程容易引起模块的变形和隔热衬里的松动、开裂等损伤。另一方面，模块的结构受力节点也同样是加热炉的结构受力节点，烟气常在经过这类特殊结构时受到变化的阻挠、压力，产生旋涡和冲击等流态变化，进一步损伤衬里，致使加热炉运行时炉墙会漏气，降低热效率，不利于节能减排。而且，因为加热炉模块内满是盘管，没有施工作业空间，这些损伤的修复十分困难。

由此可见，对石油化工加热炉进行隔热衬里结构的创新设计及建造技术方面的改进，可以提高其本质安全和运行效益，具有很强的工程意义。

发明内容

本申请的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种有效防止隔热衬里受到损伤，保障不会漏气而且能够提高热效率的具有模块衬里的加热炉。

本申请的目的通过以下技术方案实现：

提供了一种具有模块衬里的加热炉，其包括炉体，所述炉体包括炉顶板、炉墙和炉底板，所述炉体的内侧设置有隔热模块衬里，所述隔热模块衬里通过组焊爪钉组装，所述隔热模块衬里包括安装在炉顶板或炉墙或炉底板的一维隔热模块衬里单元、安装在两面炉墙之间的转角处或炉墙与炉顶板之间的转角处或炉墙与炉底板之间的转角处的二维隔热模块衬里单元、安装在两面炉墙和炉底板之间的交汇处或两面炉墙与炉顶板之间的交汇处的三维隔热模块衬里单元。

优选的，所述一维隔热模块衬里单元的内表面设置有扰流凸缘。

优选的，所述三维隔热模块衬里单元由三块平面交汇组成的三维隔热模块衬里单元。

优选的，所述三块平面均为四边形平面。

优选的，所述四边形平面包括矩形平面和梯形平面。

优选的，所述三块平面包括矩形平面和五边形平面。

优选的，所述三块平面包括矩形平面和三角形平面。

优选的，所述三维隔热模块衬里单元由一块弓形面和一块弧形曲面交汇组成的闭形腔三维隔热模块衬里单元。

优选的，所述三维隔热模块衬里单元由一段环形面和一块弧形曲面交汇组成的三维隔热模块衬里单元。

优选的，所述三维隔热模块衬里单元的边为直边、台阶形边、齿形边、弧形边、榫形边中的任意一种或者任意几种的组合边。

本申请的有益效果：

本申请的一种具有模块衬里的加热炉，与现有技术相比，(1)炉墙之间、炉墙与顶部之间、炉墙或底部之间、各进出口及拐弯流道处使用本申请的模块后，大型模块的长距离运输、吊装过程容易引起结构节点处模块损伤的问题得到彻底解决；(2)一维隔热模块衬，是表面具有各种形状扰流凸缘的模块衬里。扰流凸缘既可增大辐射表面积，也可提高靠边炉墙的炉排的换热系数，总体上提高热效率；(3)模块预制件的应用，外形整齐，提高结构的稳定性、减少拼接缝隙、避免炉墙漏风，并且提高加热炉的建造效率，项目工期得以缩短；(4)各种结构转角、拐角处的衬里是三维整体预构件结构，耐烟气的旋涡、冲刷和冲击，加热炉结构功能得到本质改变；(5)各种三维隔热模块衬里单元的全部或个别的端面设计成台阶形、齿形、弧形、榫形或它们的组合形，由此形成的端面迷宫式接缝具有更高的密封性，各种结构转角、拐角处周边衬里质量状况得到改善；(6)结构简单，减少维护工作，能够延长整台加热炉的使用寿命；(7)适用于空调、化工、石油化工、电力能源、钢铁冶炼行业中的加热炉领域，适用于长距离和海外运输。

附图说明

利用附图对本申请作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本申请的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是现有技术中的加热炉的结构示意图。

图2是图1的俯视结构示意图。

图3是本申请的一种具有模块衬里的加热炉的一维隔热模块衬里单元和二维隔热模块衬里单元的结构示意图。

图4是本申请的一种具有模块衬里的加热炉的三维隔热模块衬里单元的其中一种结构示意图。

图5是本申请的一种具有模块衬里的加热炉的三维隔热模块衬里单元的其中一种结构示意图。

图6是本申请的一种具有模块衬里的加热炉的三维隔热模块衬里单元的其中一种结构示意图。

图7是本申请的一种具有模块衬里的加热炉的三维隔热模块衬里单元的其中一种结构示意图。

图8是本申请的一种具有模块衬里的加热炉的三维隔热模块衬里单元的其中一种结构示意图。

图9是本申请的一种具有模块衬里的加热炉的三维隔热模块衬里单元的其中一种结构示意图。

图10是本申请的一种具有模块衬里的加热炉的三维隔热模块衬里单元的其中一种结构示意图。

图11是本申请的一种具有模块衬里的加热炉的三维隔热模块衬里单元的其中一种结构示意图。

图12是本申请的一种具有模块衬里的加热炉的三维隔热模块衬里单元的其中一种结构示意图。

图13是本申请的一种具有模块衬里的加热炉的三维隔热模块衬里单元的其中一种结构示意图。

图14是本申请的一种具有模块衬里的加热炉的三维隔热模块衬里单元的其中一种结构示意图。

图15是本申请的一种具有模块衬里的加热炉的三维隔热模块衬里单元的其中一种结构示意图。

在图1至图15中包括有：

辐射段1、过渡段2、对流段3、烟囱4、炉墙5、盘管6、燃烧器7；

一维隔热模块衬里单元8、带凸缘的一维隔热模块衬里单元81；

二维隔热模块衬里单元9；

三维隔热模块衬里单元10；

三角形三维隔热模块衬里单元11；

弧形三维隔热模块衬里单元12；

弧段L形三维隔热模块衬里单元13；

炉墙和炉底板之间的90°转角A；

炉墙和炉顶板之间的90°转角B；

两面炉墙之间的90°转角C；

两面炉墙和炉顶板之间或两面炉墙和炉底板之间的转角D；

L形三维隔热模块衬里单元的两侧端面E、L形三维隔热模块衬里单元的接墙端面F；

L形三维隔热模块衬里单元13的弧形曲面h、L形三维隔热模块衬里单元的环形底面d、L形三维隔热模块衬里单元的弧形曲面半径R、L形三维隔热模块衬里单元13的弧形曲面夹角；

OXZ——模块在直角坐标系中的背面、OXZ——模块在直角坐标系中的顶面或底面、OYZ——模块在直角坐标系中的侧面；

图5、图6、图8、图9、图10、图12、图13中的虚线图表示与三维隔热模块衬里单元端面连接的一维隔热模块衬里单元。

具体实施方式

结合以下实施例对本申请作进一步详细描述。

实施例1

本申请的一种具有模块衬里的加热炉的具体实施方式之一，参考现有技术中的图1和图2所示，包括现有技术中的加热炉功能结构，该结构包括位于底部的辐射段1、位于辐射段1顶部的过渡段2、位于过渡段2顶部的对流段3和位于对流段3顶部的烟囱4，加热炉主体结构包括炉墙5、弯头箱、盘管6和燃烧器7，炉墙5由型钢架铺焊薄钢板而成的，本申请的创新点在于：如图1、图2、图3和图4所示，在炉墙5的内侧设置有组焊爪钉，在阻焊爪钉之间浇注入隔热衬里层或安装预成形的隔热模块衬里，隔热模块衬里包括安装在炉顶板或炉底板或炉墙5的一维隔热模块衬里单元8、安装在两面炉墙5之间的转角C处或炉墙5与炉顶板的之间的转角B处或炉墙5与炉底板之间的转角A处的二维隔热模块衬里单元9、安装在两面炉墙5和炉底板之间转角D处或两面炉墙5与炉顶板之间的转角D处的三维隔热模块衬里单元10；二维隔热模块衬里单元9与三维隔热模块衬里单元10的两两端面的横截面为L形。与现有技术相比，炉墙5之间、炉墙5与炉顶板之间的转角处、炉墙5与炉顶板之间的转角处、各中进出口及拐弯流道处使用本申请的隔热模块衬里后，大型模块的长距离运输、吊装过程容易引起结构节点处模块损伤的问题得到彻底解决；各种结构转角、拐角处的衬里是整体模块构件结构，耐烟气的旋涡、冲刷和冲击，加热炉结构功能得到本质改变；模块预制件的应用，提高加热炉的建造效率，项目工期得以缩短；结构简单，减少维护工作，能够延长整台加热炉的使用寿命；适用于空调、化工、石油化工、电力能源、钢铁冶炼行业中的加热炉领域，适用于长距离和海外运输。

具体的，如图3所示，一维隔热模块衬里单元8的内表面设置有扰流凸缘。在炉顶板和炉底板可采用无凸缘的一维隔热模块衬里单元8，但是在竖立的炉墙5可采用带凸缘的一维隔热模块衬里单元81，表面具有各种形状的扰流凸缘模块衬里，扰流凸缘既可增大辐射表面积，也可提高靠边炉墙5的炉排的换热系数，总的提高热效率。

具体的，如图1和图2所示，两面炉墙5的转角为90°转角C，炉墙5与炉顶板B、炉墙5与炉底板的转角A也为90°转角，二维隔热模块衬里单元9用于此90°转角处。参照图1和图2中的A、B、C部位，以及图3中的二维隔热模块衬里单元9。

实施例2

本申请的一种具有模块衬里的加热炉的具体实施方式之二，本实施例的主要技术方案与实施例1相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例1的区别在于，三维隔热模块衬里单元10是由三块平面交汇组成的三维隔热模块衬里单元10。参照图4所示，三块平面分别是构成形腔的顶面2xoz、右侧面2yoz和正背面2xoy，该模块衬里相应有L形的三个端面，即底端面1xz、右端面1yz和前端面1xy，在砌装炉墙5时，这三个端面分别与其他模块拼接。三块平面组成闭行腔，其结构紧凑，可以多方位保护三个面之间的交汇处。

具体的，三块平面的边为直边、台阶形边、齿形边、弧形边、榫形边中的任意一种或者任意几种的组合边。由此形成的端面迷宫式接缝具有更高的密封性。与之相接的一维隔热模块衬里单元8的相应端面也是相同的边，例如三维隔热模块衬里单元10的边是台阶形边，那与之相接的一维隔热模块衬里单元8的端面边也是台阶形边。

实施例3

本申请的换一种具有模块衬里的加热炉的具体实施方式之三，本实施例的主要技术方案与实施例2相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例2中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例1的区别在于，三块平面均为四边形平面。此结构比较容易加工，组装也比较便捷、简单。

具体的，三维隔热模块衬里单元10是由三块矩形平面交汇组成的有形腔模块衬里，这种类似砖形的模块参照图4所示。正方形是矩形的特殊形式，三块矩形平面其中可以全部是或部分是正方形平面。图5所示21xoz面是图4中顶面2xoz的俯视。

具体的，四边形平面包括矩形平面和梯形平面。四角梯形平面是由于五角形平面的两个角合成一个锐角而成，参照图9所示，原图7中的平面3xz和平面3xy等两个平面合成了一个平面，图9中的32xoz面是图7中顶面3xoz的另一种形状的俯视。梯形平面的斜边较长，并且不正面承受炉内烟气的冲刷，均有利于防止炉墙5漏气。图6所示22xoz面是图4中顶面2xoz的另一种形状的俯视。

实施例4

本申请的一种具有模块衬里的加热炉的具体实施方式之四，本实施例的主要技术方案与实施例2相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例2中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例1的区别在于三块平面包括矩形平面和五边形平面。原来图4中的右端面1yz和前端面1xy，被转化为图7所示类似三角形模块的右端面3yz和前端面3xy，还多了斜端面3xz。图8所示31xoz面是图7中顶面3xoz的俯视。五边形增加了三维隔热模块衬里的边数，可以增强耐烟气的旋涡、冲刷和冲击的能力。

实施例5

本申请的一种具有模块衬里的加热炉的具体实施方式之五，本实施例的主要技术方案与实施例2相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例2中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例1的区别在于，参照图7的11所示，三块平面包括矩形平面和三角形平面。三角形平面是由于四角梯形平面的另两个角也合成一个锐角而成，参照图9所示，原图7中的平面3yz、平面3xz和平面3xy等三个平面合成了一个平面，图10中的33xoz面是图7中顶面3xoz的另一种形状的俯视。这种结构尤其适用于炉墙5与炉顶板或者炉墙5与炉底板之间的转角处D，注意的是，由三角形平面交汇组成的三维隔热模块衬里单元10，带尖锐边角的模块的边缘容易被碰损。这种结构比较小型，装配也比较简单。

实施例6

本申请的一种具有模块衬里的加热炉的具体实施方式之六，本实施例的主要技术方案与实施例1相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例1的区别在于，三维隔热模块衬里单元10是由一块弓形面和一块弧形曲面交汇组成的闭形腔三维隔热模块衬里单元12。弓形面包括图13所示两边形弓形面和图12所示四边形弓形面，这种类似弧形模块参照图11所示。图12所示41xoz面是图11中顶面4xoz的俯视。所述三维隔热模块衬里单元10是由一块两边形弓形面和一块弧形曲面交汇组成的有形腔模块衬里，参照图11所示，原图11中的平面3yz、平面3xz和平面3xy等三个平面合成了一个平面，图13中的42xoz面是图11中顶面4xoz的另一种形状的俯视。注意的是，与弧形三维隔热模块衬里单元10下端面2xz相连接的模块衬里就应是弧形模块。这种拼接面更耐烟气的旋涡、冲刷和冲击，加热炉结构功能得到本质改变。

具体的，平面的边为直边、台阶形边、齿形边、弧形边、榫形边中的任意一种或者任意几种的组合边。由此形成的端面迷宫式接缝具有更高的密封性。

实施例7

本申请的一种具有模块衬里的加热炉的具体实施方式之七，本实施例的主要技术方案与实施例1相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例1的区别在于，三维隔热模块衬里单元10是由一段环形面和一块弧形曲面交汇组成的三维隔热模块衬里单元13。参照图14所示，这种弧段L形模块特别适用于圆筒形炉墙5与炉底板或炉墙5与炉顶板的交接处。图15所示是图14的俯视。如果该段环形面和该块弧形曲面都转化成直的平面，则模块衬里13转化成纯L形模块衬里9，特别适用于箱形炉墙5与炉底板或炉顶板的交接处。

具体的，辐射段11是圆筒式结构，在炉墙5和炉顶板或炉墙5与炉底板之间的转角D处，弧形曲面夹角小于或等于360°，例如可以是90°，则只需要四件三维隔热模块衬里单元10就可以拼成一个适合圆筒式加热炉的炉墙5与炉顶板或炉底板的衬里，如果是180°，则只需要两件三维隔热模块衬里单元10就可以拼成一个适合圆筒式加热炉的炉墙5与炉顶板或炉底板的衬里。若等于360°，则三维隔热模块衬里单元10是由一整圈环形面而不是一段环形面和一整圈弧形平面而不是一段弧形曲面交汇组成的闭形腔模块衬里。

具体的，平面的边为直边、台阶形边、齿形边、弧形边、榫形边中的任意一种或者任意几种的组合边。由此形成的端面迷宫式接缝具有更高的密封性。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对本申请保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本申请作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本申请技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种具有模块衬里的加热炉，包括炉体，所述炉体包括炉顶板、炉墙和炉底板，其特征在于：所述炉体的内侧设置有隔热模块衬里，所述隔热模块衬里通过组焊爪钉组装，所述隔热模块衬里包括安装在炉顶板或炉墙或炉底板的一维隔热模块衬里单元、安装在两面炉墙之间的转角处或炉墙与炉顶板之间的转角处或炉墙与炉底板之间的转角处的二维隔热模块衬里单元、安装在两面炉墙和炉底板之间的交汇处或两面炉墙与炉顶板之间的交汇处的三维隔热模块衬里单元。

2.根据权利要求1所述的一种具有模块衬里的加热炉，其特征在于：所述一维隔热模块衬里单元的内表面设置有扰流凸缘。

3.根据权利要求1所述的一种具有模块衬里的加热炉，其特征在于：所述三维隔热模块衬里单元由三块平面交汇组成的三维隔热模块衬里单元。

4.根据权利要求3所述的一种具有模块衬里的加热炉，其特征在于：所述三块平面均为四边形平面。

5.根据权利要求4所述的一种具有模块衬里的加热炉，其特征在于：所述四边形平面包括矩形平面和梯形平面。

6.根据权利要求3所述的一种具有模块衬里的加热炉，其特征在于：所述三块平面包括矩形平面和五边形平面。

7.根据权利要求3所述的一种具有模块衬里的加热炉，其特征在于：所述三块平面包括矩形平面和三角形平面。

8.根据权利要求1所述的一种具有模块衬里的加热炉，其特征在于：所述三维隔热模块衬里单元由一块弓形面和一块弧形曲面交汇组成的闭形腔三维隔热模块衬里单元。

9.根据权利要求1所述的一种具有模块衬里的加热炉，其特征在于：所述三维隔热模块衬里单元由一段环形面和一块弧形曲面交汇组成的三维隔热模块衬里单元。

10.根据权利要求1或3或8或9所述的一种具有模块衬里的加热炉，其特征在于：所述三维隔热模块衬里单元的边为直边、台阶形边、齿形边、弧形边、榫形边中的任意一种或者任意几种的组合边。