CN212006775U - 用于化工炉的微旋流烟气余热利用装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于化工炉的微旋流烟气余热利用装置，所述装置包括换热器，所述换热器包括吸热段和放热段；所述换热器的吸热段安装在所述化工炉烟道的尾部，烟气在所述化工炉烟道内经过所述吸热段并加热在所述吸热段内的介质后排出，所述化工炉的物料的管路经过所述放热段；所述介质经烟气加热后进入所述放热段内并对所述物料进行预热，在所述放热段内放热完成的介质回流至所述吸热段；所述介质在所述吸热段内流动时能够形成微旋流。采用微旋流烟气余热利用技术烟气的余热回收，降低了尾部换热器的出口排烟温度；并利用回收的余热加热物料，降低了单位产量的燃料消耗，进一步提高炉子尾部受热面的安全、经济运行。

Description

用于化工炉的微旋流烟气余热利用装置

技术领域

本实用新型涉及节能技术领域，特别涉及一种用于化工炉的微旋流烟气余热利用装置。

背景技术

一般化工炉中的裂解炉在裂解过程所需热量由辐射段火嘴燃烧燃料提供，余热由对流段回收。由于燃料气含有硫，燃烧后的烟气使尾部受热面引起低温酸露腐蚀，以至于在炉子设计时不得不提高排烟温度，而单纯提高排烟温度又势必造成大量低温能源的浪费，造成裂解炉排烟损失较大，直接影响炉子的热效率，增加裂解炉的燃料气的耗量和生产成本费用。

鉴于上述原因，需要一种能够用于化工炉的余热利用装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于化工炉的微旋流烟气余热利用装置，采用微旋流烟气余热利用技术烟气的余热回收，降低了尾部换热器的出口排烟温度，并利用回收的余热预热进入的化工炉的物料(原料油)，降低了单位产量的燃料消耗，进一步提高锅炉尾部受热面的安全、经济运行。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种用于化工炉的微旋流烟气余热利用装置，所述装置能够利用所述化工炉烟道内烟气的余热对所述化工炉的物料进行预热，所述装置包括换热器，所述换热器包括吸热段和放热段，所述放热段的高度高于所述吸热段的高度，所述吸热段的管腔外周设置有环形翅片；所述换热器的吸热段安装在所述化工炉烟道的尾部，烟气在所述化工炉烟道内经过所述吸热段并加热在所述吸热段内的介质后排出，所述化工炉的物料的管路经过所述放热段；所述介质经烟气加热后进入所述放热段内并对所述物料进行预热，在所述放热段内放热完成的介质回流至所述吸热段；所述介质在所述吸热段内流动时能够形成微旋流。

进一步地，在上述的装置中，所述装置还包括有饱和蒸汽连通管和冷凝水自回流管，烟气加热后的所述介质经所述饱和蒸汽连通管进入所述放热段内，在所述放热段内放热完成的介质经所述冷凝水自回流管回流至所述吸热段；所述介质为水。

进一步地，在上述的装置中，所述吸热段由若干竖直平行且间隔设置的换热单元组成，所述吸热段内的所述换热单元与烟气流动的方向垂直设置。

进一步地，在上述的装置中，所述换热单元包括有上主管束、下主管束以及连通所述上主管束和所述下主管束的多个支流管束，所述吸热段的若干所述换热单元的所述上主管束均通过第一集箱管与所述饱和蒸汽连通管的一端连通，所述放热段的一端与所述饱和蒸汽连通管的另一端连通；

所述吸热段的若干所述换热单元的所述下主管束均通过第二集箱管与所述冷凝水自回流管的一端连通，所述放热段另一端与所述冷凝水自回流管的另一端连通；

所述支流管束内套接有内衬打孔管，所述内衬打孔管的两端与所述支流管束的两端焊接，所述内衬打孔管的管壁上布满通孔，所述通孔呈旋转排列；

每个所述支流管束的外周都沿支流管束的长度方向依次套接有若干环形翅片，所述环形翅片上设置有若干由所述环形翅片的顶端向所述支流管束的外表面延伸的沟槽。

进一步地，在上述的装置中，所述支流管束的外径为38mm；所述内衬打孔管的外径为32mm、所述通孔的直径为14mm或16mm，所述通孔为螺旋排列。

进一步地，在上述的装置中，所述冷凝水自回流管包括水平段和竖直段，所述竖直段的上端连接所述放热段，所述竖直段的下端连接所述水平段的一端，所述水平段的另一端连接所述吸热段；所述水平段上连通有换热器排污管路，所述换热器排污管路上设置有截止阀，所述截止阀用于调节所述冷凝水自回流管内所述介质进入所述吸热段的流量，从而控制所述吸热段的受热面壁面温度在锅炉燃料酸露点温度之上。

进一步地，在上述的装置中，所述装置还包括有介质进入管，所述介质进入管与所述冷凝水自回流管连通，所述介质进入管上设置有注水水表，所述注水水表的两侧设置有闸阀。

进一步地，在上述的装置中，所述装置还包括有物料进口管路和物料出口管路，所述物料进口管路的一端和所述物料出口管路的一端在所述放热段内连通，所述物料进口管路内的物料在所述放热段内经所述介质加热后由所述物料出口管路输出。

进一步地，在上述的装置中，所述物料进口管路上设置有调节阀，所述调节阀还与所述物料出口管路连通，所述调节阀用于调节进入所述放热段内的所述物料的流量。

进一步地，在上述的装置中，所述调节阀为自控阀。

分析可知，本实用新型公开一种用于化工炉的微旋流烟气余热利用装置，采用微旋流烟气余热利用技术烟气的余热回收，降低了尾部换热器的出口排烟温度；并利用回收的余热加热物料，降低了单位产量的燃料消耗，进一步提高炉子尾部受热面的安全、经济运行。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。其中：

图1为本实用新型一实施例的结构示意图。

图2为本实用新型一实施例的换热单元的结构示意图。

图3为本实用新型一实施例的内衬打孔管的立体示意图。

附图标记说明：1吸热段；2饱和蒸汽连通管；3放热段；4冷凝水自回流管；5注水水表；6截止阀；7闸阀；8调节阀；9介质进入管；10支流管束；11安全阀；12烟道；13物料进口管路；14物料出口管路；15换热器排污管路；16上主管束、17下主管束；18内衬打孔管；19通孔。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。各个示例通过本实用新型的解释的方式提供而非限制本实用新型。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本实用新型的范围或精神的情况下，可在本实用新型中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本实用新型包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。

在本实用新型的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”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实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实用新型中使用的术语“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1至图3所示，根据本实用新型的实施例，提供了一种用于化工炉的微旋流烟气余热利用装置，装置能够利用化工炉的烟道12内烟气的余热对进入化工炉的物料(物料为原料油)进行预热，该装置包括换热器，换热器包括吸热段1和放热段3，放热段3的高度高于吸热段1的高度，吸热段1的管腔外周设置有环形翅片，换热器的吸热段1安装在化工炉烟道12的尾部，烟气在化工炉的烟道12内经过吸热段1并加热在吸热段1内的介质后排出，化工炉的物料(原料油)的管路经过放热段3，介质经烟气加热后进入放热段3内并对物料(原料油)进行预热，在放热段3内放热完成的介质回流至吸热段1。优选地，介质为水。介质在吸热段1内流动时能够形成微旋流。

进一步地，装置还包括有饱和蒸汽连通管2和冷凝水自回流管4，烟气加热后的介质经饱和蒸汽连通管2进入放热段3内，在放热段3内放热完成的介质经冷凝水自回流管4回流至吸热段1。

具体地，化工炉的烟道12内烟气在经过吸热段1时，对吸热段1内的水进行加热并使其转变为饱和蒸汽，饱和蒸汽通过饱和蒸汽连通管2进入放热段3，在放热段3内饱和蒸汽与经过放热段3内的物料(原料油)进行热量交换，实现对物料(原料油)的预热，饱和蒸汽放热后转变为饱和水，饱和水在重力的作用下通过冷凝水自回流管4回流至吸热段1，完成吸热放热过程。

在一实施例中，139℃的烟气经过吸热段1后降到90℃，从而大幅度降低了排烟温度，使化工炉尾部受热面在安全温度下运行，提高了化工炉的热效率。

进一步地，饱和蒸汽连通管2上设置有安全阀11，当饱和蒸汽连通管2压力升高达到预定值时，安全阀11自动开启泄压，饱和蒸汽连通管2内的饱和蒸汽被排出，防止饱和蒸汽连通管2压力继续升高。当饱和蒸汽连通管2内压力降低到规定值时，安全阀11及时自动关闭，防止饱和蒸汽连通管2内介质大量流失。

进一步地，吸热段1由若干竖直平行且间隔设置的换热单元组成，吸热段1内的换热单元与烟气流动的方向垂直设置；如图2所示，换热单元包括有上主管束16、下主管束17以及连通上主管束16和下主管束17的多个支流管束10，支流管束10垂直于上主管束16和下主管束17，吸热段1的若干换热单元的上主管束16均通过第一集箱管与饱和蒸汽连通管2的一端连通，放热段3的一端与饱和蒸汽连通管2的另一端连通；吸热段1的若干换热单元的下主管束17均通过第二集箱管与冷凝水自回流管4的一端连通，放热段3另一端与冷凝水自回流管4的另一端连通；支流管束10内套接有内衬打孔管18，内衬打孔管18的外壁贴于支流管束10的内壁，内衬打孔管18的两端与支流管束10的两端通过焊接固定。如图3所示，内衬打孔管18的管壁上布满通孔19，通孔19呈旋转排列，具体地，沿内衬打孔管18的轴向在内衬打孔管18上布置有多个平行且间隔设置的通孔组，每个通孔组包括多个沿内衬打孔管18周向在内衬打孔管18上均布的通孔19，即在内衬打孔管18的侧壁展开图上，多个通孔19呈阵列式排列。所有通孔19的圆心均位于螺旋线上，使介质在支流管束10内流动时能够形成微旋流。如此设置能够增加介质与内管壁的热交换面积，有效增加换热效率，传热效果大幅度增加。

进一步地，支流管束10的外径为38mm、壁厚一般为3.5mm，内衬打孔管18的外径为32mm、壁厚为3mm左右，通孔19的直径为14mm、15mm或16mm，多个通孔19的排列为错位排列，例如多个通孔沿内衬打孔管18的周向分为多列，相邻两列的通孔19不在同一个内衬打孔管9的横截。如此设置能够使介质在支流管束10内流动时产生微旋流，进而使支流管束10具有更佳的强化传热效应。

介质在支流管束10内流动的过程中，在内衬打孔管18的作用下，介质在内衬打孔管18内形成若干尺度大小不同的涡旋，进而形成微旋流，更具扰流性，会有效增加换热效率，使传热效果大幅度增加。

为了增加传热效果，在内衬打孔管18的内管壁上设置有若干条凸齿，每条凸齿包括多个凸部，相邻两个凸部之间为通孔19，凸齿沿管壁呈螺旋状分布，相邻两凸齿之间形成有凹槽。凸齿和凹槽在内衬打孔管18的内管壁上共同构成螺纹，使得介质在内衬打孔管18内流动时还能够形成微旋流。如此设置能够增加介质与内管壁的热交换面积，有效增加换热效率，传热效果大幅度增加。

每个支流管束10的外周都沿支流管束10的长度方向依次套接有若干环形翅片，环形翅片上设置有若干由环形翅片的顶端向支流管束10的外表面延伸的沟槽。沟槽促进了烟气在环形翅片间的流动并能够使烟气形成微旋流，提高了换热效果，因此，在传递同样热量的情况下，可节省传热面积，减少金属消耗；由于沟槽促进了烟气在环形翅片间的流动，使得环形翅片之间不易积灰和结垢。

进一步地，饱和蒸汽连通管2上设置有两根，两根饱和蒸汽连通管2的下端分别连接在吸热段1的左右两端，两根饱和蒸汽连通管2的上端在放热段3汇合。

进一步地，冷凝水自回流管4包括水平段和竖直段，竖直段的上端连接放热段3，竖直段的下端连接水平段的一端，水平段的另一端连接吸热段1。

进一步地，装置还包括壁面温度测试仪，壁面温度测试仪设置在吸热段1的管壁上，用于测量吸热段1管壁的温度。

进一步地，水平段上连通有换热器排污管路15，换热器排污管路15上设置有截止阀6，截止阀6用于调节冷凝水自回流管4内介质进入吸热段1的流量，从而控制吸热段1的受热面壁面温度在锅炉燃料酸露点温度之上。

进一步地，装置还包括有介质进入管9，介质进入管9与冷凝水自回流管4连通，介质进入管9用于向换热器内注入介质，介质的注入为一定量一次性注入，介质进入管9上设置有注水水表5，在注水水表5的两侧分别设置有一个闸阀7，如此设置能够便捷地更换或拆除注水水表5。

进一步地，该装置还包括有物料进口管路13和物料出口管路14，物料进口管路13的一端和物料出口管路14的一端在放热段3内连通，物料进口管路13内的物料在放热段3内经介质加热后由物料出口管路14输出。

在一实施例中，25℃的物料(原料油)经过放热段3后升到75℃(物料(原料油)的加热速度为29.5kg/h)，提高了物料(原料油)的温度，降低了单位产量的燃料消耗，使锅炉在更经济的条件下运行。

进一步地，物料进口管路上设置有调节阀，调节阀8还与物料出口管路14连通，调节阀8用于调节进入放热段3内的物料(原料油)的流量。优选地，调节阀8为自控阀。调节阀8能够对物料的流量进行调节，使全部或部分物料进入放热段3。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：

1、换热管管内壁采用微螺纹结构，使流通介质产生扰流，增加了换热量，可以大幅度提高换热器的热效率，使得换热器设计体积相对减少，这在化工领域改造空间小的化工炉上更好设计利用使用。

2、微旋流烟气余热利用装置属于静设备，无需外部动力，借助重力作用，自然循环；

3、利用截止阀6控制饱和水的回流速度，使吸热段1的内部压力升高或降低(温度升高或降低)，从而达到控制装置的管壁温度高于燃料酸露点以上运行；使装置在最大幅度的降低排烟温度的同时，也使得装置长周期安全运行；

4、吸热段1和放热分体设计，零活布置；

5、吸热段1和放热段3高低搭配，便于检维修。

本实用新型公开一种用于化工炉的微旋流烟气余热利用装置，采用微旋流烟气余热利用技术烟气的余热回收，降低了尾部换热器的出口排烟温度；并利用回收的余热加热冷风，降低了单位产量的燃料消耗，进一步提高锅炉尾部受热面的安全、经济运行。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于化工炉的微旋流烟气余热利用装置，所述装置能够利用所述化工炉烟道内烟气的余热对所述化工炉的物料进行预热，其特征在于，

所述装置包括换热器，所述换热器包括吸热段和放热段，所述放热段的高度高于所述吸热段的高度，所述吸热段的管腔外周设置有环形翅片；

所述换热器的吸热段安装在所述化工炉烟道的尾部，烟气在所述化工炉烟道内经过所述吸热段并加热在所述吸热段内的介质后排出，所述化工炉的物料的管路经过所述放热段；

所述介质经烟气加热后进入所述放热段内并对所述物料进行预热，在所述放热段内放热完成的介质回流至所述吸热段；

所述介质在所述吸热段内流动时能够形成微旋流；

所述装置还包括有饱和蒸汽连通管和冷凝水自回流管，

烟气加热后的所述介质经所述饱和蒸汽连通管进入所述放热段内，在所述放热段内放热完成的介质经所述冷凝水自回流管回流至所述吸热段；

所述吸热段由若干竖直平行且间隔设置的换热单元组成，

所述换热单元包括有上主管束、下主管束以及连通所述上主管束和所述下主管束的多个支流管束，所述吸热段的若干所述换热单元的所述上主管束均通过第一集箱管与所述饱和蒸汽连通管的一端连通，所述放热段的一端与所述饱和蒸汽连通管的另一端连通；

所述吸热段的若干所述换热单元的所述下主管束均通过第二集箱管与所述冷凝水自回流管的一端连通，所述放热段另一端与所述冷凝水自回流管的另一端连通；

所述支流管束内套接有内衬打孔管，所述内衬打孔管的两端与所述支流管束的两端焊接，所述内衬打孔管的管壁上布满通孔，所述通孔呈旋转排列。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述介质为水。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述吸热段内的所述换热单元与烟气流动的方向垂直设置。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，

每个所述支流管束的外周都沿支流管束的长度方向依次套接有若干环形翅片，所述环形翅片上设置有若干由所述环形翅片的顶端向所述支流管束的外表面延伸的沟槽。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，

所述支流管束的外径为38mm；

所述内衬打孔管的外径为32mm、所述通孔的直径为14mm或16mm，所述通孔为螺旋排列。

6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述冷凝水自回流管包括水平段和竖直段，所述竖直段的上端连接所述放热段，所述竖直段的下端连接所述水平段的一端，所述水平段的另一端连接所述吸热段；所述水平段上连通有换热器排污管路，所述换热器排污管路上设置有截止阀，所述截止阀用于调节所述冷凝水自回流管内所述介质进入所述吸热段的流量，从而控制所述吸热段的受热面壁面温度在锅炉燃料酸露点温度之上。

7.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括有介质进入管，所述介质进入管与所述冷凝水自回流管连通，所述介质进入管上设置有注水水表，所述注水水表的两侧设置有闸阀。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括有物料进口管路和物料出口管路，所述物料进口管路的一端和所述物料出口管路的一端在所述放热段内连通，所述物料进口管路内的物料在所述放热段内经所述介质加热后由所述物料出口管路输出。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述物料进口管路上设置有调节阀，所述调节阀还与所述物料出口管路连通，所述调节阀用于调节进入所述放热段内的所述物料的流量。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述调节阀为自控阀。

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