CN213840904U - 一种催化辅助加热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种催化辅助加热装置，包括燃烧器、第一壳体、加热室筒体；第一壳体内部设置燃烧室筒体，第一壳体的内壁与燃烧室筒体的外壁之间为空气流道；第一壳体设置主风进口管，第一壳体内设置隔板，隔板延伸至主风进口管内，将空气流道分隔为一次风流道、二次风流道；一次风流道中设置第一调节挡板，二次风流道中设置第二调节挡板；本实用新型在一次风流道、二次风流道中分别设置独立的调节挡板，对两个空气流道的进风量进行独立调节，有利于保证燃烧的稳定性，减少爆燃的发生，避免辅助加热装置由此而产生的振动；同时能够简单地实现对两个空气流道的进风量进行同时精准调节的作用，有利于降低辅助加热装置对燃烧过程进行控制的难度。

Description

一种催化辅助加热装置

技术领域

本实用新型涉及炼油催化装置反应再生主风系统的设计，特别涉及一种催化辅助加热装置。

背景技术

目前，实现节能目标面临的形势十分严峻。国务院发布了加强节能工作的决定，制定了促进节能的一系列政策措施，在石化行业随着催化裂化技术的发展，提高节能降耗也将是必然的选择。

炼油厂催化装置反应再生主风系统使用辅助加热装置的目的是：装置开工期间，利用主风辅助加热装置燃烧器燃料燃烧的释热，将主风机180℃左右的供风，在加热室内加热成600～800℃的热风，再进入催化再生器，以达到对催化装置两器系统烘炉及预热升温的效果；

辅助加热装置的操作有开工状态、正常运行状态两种工况。开工状态下，辅助加热装置内燃气/油通过燃烧产生高温烟气，然后利用二次风道内的较低温度的空气将高温烟气调整到设定的温度，从而完成后续的装置的烘炉、预热等工作。正常运行状态下，辅助加热装置作为主风通道，从压缩机出来的主风通过辅助加热装置后进入再生器。

申请人在早期以“洛阳瑞昌石油化工设备有限公司”的名义，申请了专利CN200910066060.2，其中涉及单挡板形式的辅助加热装置，在开工状态下，进风挡板处于全开状态。操作人员通过调节燃烧器上百叶窗的开度控制进入燃烧室的一次风风量，从而完成点火，之后根据操作曲线，逐步增大辅助加热装置的热负荷。根据现场操作经验，一般完成点火之后，百叶窗的开度即调整到最大，此后通过调整主风通道上的挡板来调整一次风风量。

然而在实际生产过程中，申请人发现该形式的辅助加热装置，在少量情况下会在开工点火阶段会出现振动现象，严重情况下甚至会对燃烧器或炉膛衬里造成破坏，所述振动总是在升温的某个阶段开始的，并伴有震耳的噪声。

单挡板的辅助加热装置负荷升到一定程度后，为完成燃烧器的配风，燃烧器上百叶窗全开，同时调风挡板的开度也关闭到一定程度以迫使空气进入燃烧器通道，在实际使用过程中还存在如下问题：

1、阀板在非全开状态下，阀门附近介质流速较高，阀板后有明显的流动涡产生。由于阀板靠近二次风入口较近，该处的涡作为不稳定源有可能会引发后续的流动不稳定。

2、主风管道与二次风环形流道轴线垂直，由于流体的惯性，二次风主要沿着环隙下部流动，上部流速较低，甚至存在一定程度的反向流动，而下部则流速偏高，加剧了系统流动的不稳定性，引起压力波动，进而导致影响了燃料气与空气的混合，造成燃烧不稳定。

3、温度较低的二次风和温度较高的处于旋流状态的火道内热烟气，在火道出口混兑时造成密度和温度不稳定剧烈变化，同时夹杂未燃净物(主要是CO，CO燃烧温度700℃)，辅助加热装置混合段温度高于700℃的地方，形成爆燃(混合段CO和O₂混合已经比较充分)，造成振动。

4、主风风道内仅布置一块阀板而实际操作时，燃烧器百叶窗常处于全开状态，二次风阀板实际上起着同时调节一二次风流量的作用，二者相互影响，增加了辅助加热装置燃烧控制的难度。

有鉴于此，申请人在在先申请的基础上，进行方案改进并提出本申请。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种催化辅助加热装置，以解决现有技术中存在的由于背压的变化导致的燃烧不稳定、辅助加热装置振动的问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种催化辅助加热装置，包括燃烧器、第一壳体、加热室筒体；所述第一壳体内部设置燃烧室筒体，所述第一壳体的内壁与燃烧室筒体的外壁之间为空气流道；所述第一壳体设置主风进口管，所述第一壳体内设置隔板，所述隔板延伸至主风进口管内，将空气流道分隔为一次风流道、二次风流道；所述一次风流道中设置第一调节挡板，所述二次风流道中设置第二调节挡板。

进一步的，所述一次风流道的入口设置第一调节挡板，所述二次风流道的入口设置第二调节挡板。

进一步的，所述隔板延伸至主风进口管的进气口，所述一次风流道的入口、二次风流道的入口共同形成主风进口管的进气口。

进一步的，所述二次风流道内部设置导流板。

进一步的，在靠近加热室筒体的方向上，所述隔板、第一壳体的内壁、燃烧室筒体的外壁之间设置导流板，所述导流板与第一壳体的内壁和/或燃烧室筒体的外壁连接。

进一步的，所述导流板设置在燃烧室筒体的外壁。

进一步的，所述燃烧室筒体内部设置燃烧腔室，所述加热室筒体内部设置加热腔室，所述燃烧器与燃烧腔室连通，所述燃烧腔室与加热腔室连通，所述加热腔室设置在燃烧腔室的下游。

进一步的，所述燃烧室筒体靠近加热腔室的一端设置环斜面。

进一步的，所述辅助加热装置设置振动检测装置。

进一步的，所述振动检测装置设置在第一壳体靠近加热室筒体的一侧，或者设置在加热室筒体靠近第一壳体的一侧，或者设置在第一壳体与加热室筒体的连接处。

相对于现有技术，本实用新型所述的一种催化辅助加热装置具有以下优势：

本实用新型所述的一种催化辅助加热装置，通过在一次风流道、二次风流道中分别设置独立的调节挡板结构，对两个空气流道的进风量分别进行独立调节，有利于保证燃烧的稳定性，减少爆燃的发生，避免辅助加热装置由此而产生的振动；同时能够简单地实现对两个空气流道的进风量进行同时精准调节的作用，有利于降低辅助加热装置对燃烧过程进行控制的难度。

本实用新型适当提高调节挡板结构的位置，主风经过调节挡板后形成的二次涡流有更长的距离实现耗散，从而降低涡强度，进而降低燃烧室筒体出口的烟气压力波动强度，使得燃烧更为稳定，降低燃烧振动的可能性。此外，二次风流道内部设置的导流板，尤其是在第一壳体内壁与燃烧室筒体外壁之间的环隙空间之间设置导流板，使得二次风在所述环隙空间的出口处分布更为均匀，通过降低燃烧室筒体出口的紊流程度，以降低二次风对燃烧室筒体内燃烧情况的扰动，提高燃烧稳定性。同时均匀的二次风有利于与燃烧产生的高温烟气的混合，使得辅助燃烧室出口的温度更为均匀，避免局部高温对后续设备产生破坏。

此外，与现有技术相比，本实用新型取消传统燃烧器上的百叶窗结构，燃烧器布风板仅为一层多孔板，在保证布风效果的同时，减少活动部件，降低振动对结构产生破坏的可能性。同时，本实用新型中导流板的个数、布置方式的设置，在提高空气流动均匀度的同时，与现有技术相比，主风经过辅助加热装置的压降基本不发生变化，保障了辅助加热装置“低压降”的效果。

同时，由于炉体振动一般是负荷达到某个阶段后才产生的，因此，本实用新型中辅助加热装置设置振动检测装置，实时记录辅助加热装置的振动情况，为及时干预提供依据，避免产生严重后果。

附图说明

构成本实用新型的一部分的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。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的一种催化辅助加热装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例在图1中A处的局部放大图；

图3为本实用新型实施例所述的一种催化辅助加热装置中燃烧室和部分加热室的局部结构示意图。

附图标记说明：

燃烧器1，燃烧器布风板2，布风板开孔21，一次风流道3，隔板4，主风进口管5，第一调节挡板6，第二调节挡板7，二次风流道8，燃烧腔室9，燃烧室筒体10，加热腔室11，加热室筒体12，出口管13，导流板14，中心轴线15，振动检测装置16，衬里17，第一壳体18，环斜面19。

具体实施方式

下文将使用本领域技术人员向本领域的其它技术人员传达他们工作的实质所通常使用的术语来描述本公开的实用新型概念。然而，这些实用新型概念可体现为许多不同的形式，因而不应视为限于本文中所述的实施例。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

申请人在早期以“洛阳瑞昌石油化工设备有限公司”的名义，申请了专利CN200910066060.2，其中涉及单挡板形式的辅助加热装置；然而在实际工业生产活动中，单挡板形式的辅助加热装置由于只设置一块阀板，往往会出现背压的变化，导致燃烧不稳定，使得辅助加热装置振动；

为了解决由于背压的变化导致的燃烧不稳定、辅助加热装置振动的问题，申请人在在先申请的基础上，对辅助加热装置进行结构改进，提出一种催化辅助加热装置，如附图1-3所示，所述辅助加热装置包括燃烧器1、第一壳体18、加热室筒体12；所述第一壳体18与加热室筒体12外壁连接，共同组成辅助加热装置的外壳体结构；

所述第一壳体18内部设置燃烧室筒体10，所述第一壳体18的内壁与燃烧室筒体10的外壁之间为空气流道；所述燃烧室筒体10内部具有空腔，记为燃烧腔室9，所述加热室筒体12内部具有空腔，记为加热腔室11；在第一壳体18远离加热腔室11的一侧，所述燃烧器1贯穿第一壳体18，且燃烧器1与燃烧室筒体10连接；所述燃烧器1与燃烧腔室9连通，所述燃烧腔室9与加热腔室11连通，所述加热腔室11设置在燃烧腔室9的下游。

所述第一壳体18设置主风进口管5，所述第一壳体18内设置隔板4，所述隔板4延伸至主风进口管5内，将空气流道分隔为一次风流道3、二次风流道8；从而，所述主风进口管5被隔板4一分为二，分别作为一次风流道3的入口、二次风流道8的入口；

所述一次风流道3依次与燃烧器1、燃烧腔室9、加热腔室11连通；具体的，所述燃烧器1的燃烧器布风板2设置布风板开孔21，所述一次风流道3通过布风板开孔21与燃烧器1连通；所述二次风流道8直接与加热腔室11连通。

所述一次风流道3的入口设置第一调节挡板6，所述二次风流道8的入口设置第二调节挡板7；在具体的使用过程中，开工阶段将第二调节挡板7完全打开，将第一调节挡板6调整在小开度状态，点火时通过调整第一调节挡板6的开度，控制进入燃烧器1的进风量，保证点火顺利进行；调整热负荷阶段则通过分别调整第一调节挡板6的开度和第二调节挡板7的开度，通过分别对两个空气流道的进风量进行独立调节，有利于保证燃烧的稳定性，减少爆燃的发生，避免辅助加热装置由此而产生的振动；同时能够简单地实现对两个空气流道的进风量进行同时精准调节的作用，有利于降低辅助加热装置对燃烧过程进行控制的难度。

由于辅助加热装置的进风流速一般较高，为降低挡板下游产生的涡流对燃烧的影响；作为优选的，所述隔板4延伸至主风进口管5的进气口处，即所述一次风流道3的入口、二次风流道8的入口共同形成主风进口管5的进气口；从而通过最大程度地在主风进口管5内延伸隔板4，此时第一调节挡板6、第二调节挡板7的下游具有较大的空间，能够为产生的涡流提供一段自我调整的空间，通过这样的布置，减小两个空气流道中进风量的波动，使得燃烧可以在相对稳定的状态下运行，从而能够进一步降低辅助加热装置因不稳定燃烧而发生剧烈振动的可能性。

此外，为保证二次风流道8中的空气流动速度分布尽可能的均匀，避免局部速度过高，所述二次风流道8内部设置导流板14；

在附图3中，为了便于附图示意，燃烧室筒体10为部分剖面，导流板14的设置位置未进行剖面处理，以确保能够得到导流板14的附图示意；

所述二次风流道8作为直接向加热腔室11进风的通道，通过隔板4的间隔作用，在隔板4朝向加热腔室11的一侧，所述第一壳体18的内壁与燃烧室筒体10的外壁之间的环隙空间为二次风流道8的部分通道空间；作为优选的，在靠近加热腔室11的方向上，或称为在靠近加热室筒体12的方向上，所述隔板4、第一壳体18的内壁、燃烧室筒体10的外壁之间设置导流板14，所述导流板14与第一壳体18的内壁和/或燃烧室筒体10的外壁连接。

从而在第一壳体18的内壁与燃烧室筒体10的外壁之间的环隙空间中，进入二次风流道8的空气通过导流板14的导流作用，在环隙空间的截面上分布比较均匀，避免专利CN200910066060.2中存在的大量二次风从环隙空间的下方流过的现象，使得二次风流道8中的空气能够更为均匀地进入加热腔室11中，有利于减少二次风对辅助加热装置内流场的影响，有利于保证燃烧环境的稳定性，减少爆燃的发生，避免辅助加热装置由此而产生的振动。

在对导流板14的不同安装角度、安装位置、个数等对空气流场的影响进行研究后，申请人提出一种更为优选的实施方案：在靠近加热腔室11的方向上，所述隔板4、第一壳体18的内壁、燃烧室筒体10的外壁之间设置多个导流板14，所述导流板14与燃烧室筒体10的外壁连接；所述导流板14可以以阵列的方式设置在燃烧室筒体10的外壁，也可以将多个导流板14视为一组导流结构组，设置至少两组导流结构组，并将导流结构组以阵列的方式设置在燃烧室筒体10的外壁；例如：将三个导流板14视为一组导流结构组，设置两组导流结构组，将两组导流结构组以阵列的方式设置在燃烧室筒体10外壁，亦或者说，在水平方向上，所述导流板14设置在燃烧室筒体10两侧的外壁面，所述燃烧室筒体10任一侧的外壁面设置至少两个导流板14，优选的，所述导流板14向上倾斜，并与水平面呈15°-20°夹角。由于现有技术中设置的导流板14数量较多，使得所述辅助加热装置在正常运行过程中，空气流动的阻力较大，使得压降偏大，容易背离辅助加热装置设计中“低压降”的目的，而本申请通过对导流板14的安装角度、安装位置、个数进行设置，在提高空气流动均匀度的同时，与现有技术相比，主风经过辅助加热装置的压降基本不发生变化，保障了辅助加热装置“低压降”的效果。

此外，在燃烧室筒体10靠近加热腔室11的一端设置环斜面19，以减小二次风流道8出口的角度，减小二次风流道8出口的空气流动速度，有利于降低流速、以及相应的压力波动对辅助加热装置内的介质流动、压力所造成的影响，增强燃烧稳定性，减少爆燃的发生，避免辅助加热装置由此而产生的振动。

所述辅助加热装置的外壁设置振动检测装置16，所述振动检测装置16为市售的常规在线振动检测仪；作为优选的，所述振动检测装置16设置在第一壳体18靠近加热室筒体12的一侧，或者设置在加热室筒体12靠近第一壳体18的一侧，或者设置在第一壳体18与加热室筒体12的连接处，用于对辅助加热装置运行过程中的振动情况进行监测，以便于操作人员能够根据振动情况调整相关操作参数，有利于提高对辅助加热装置操控过程中的智能化、便捷化程度。

对于燃烧器1而言，在燃烧器1的枪头设置稳焰罩，以防止枪头附近燃料和助燃空气比例发生剧烈变化，提高燃烧过程的稳定性；同时，对燃烧器1的燃烧器布风板2进行改进，由传统的双侧百叶窗结构改为单层圆筒结构，并在圆筒筒壁上设置布风板开孔21，以增加燃烧器1本体的抗震能力。

此外，如附图2所示，所述加热室筒体12内部设置衬里17，以增强保温、防火效果；作为优选的，所述衬里17为硅酸铝纤维毯，其不仅保温、防火效果好，而且密度小，有利于减轻整体设备的质量。

对于第一壳体18与加热室筒体12而言，所述第一壳体18与加热室筒体12的外壁可以为一体结构，也可以为分体结构，例如第一壳体18与加热室筒体12的外壁通过法兰连接、铆接等，鉴于其均为现有技术，在此不进行赘述。

同时，在本实用新型中，所述辅助加热装置的其余结构，如燃烧器1、出口管13、排污口、填料层等结构，均为现有技术，可以参考申请人的在先专利CN200910066060.2，亦或者其余现有技术，在此不进行赘述。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，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)

1.一种催化辅助加热装置，其特征在于，包括燃烧器(1)、第一壳体(18)、加热室筒体(12)；所述第一壳体(18)内部设置燃烧室筒体(10)，所述第一壳体(18)的内壁与燃烧室筒体(10)的外壁之间为空气流道；所述第一壳体(18)设置主风进口管(5)，所述第一壳体(18)内设置隔板(4)，所述隔板(4)延伸至主风进口管(5)内，将空气流道分隔为一次风流道(3)、二次风流道(8)；所述一次风流道(3)中设置第一调节挡板(6)，所述二次风流道(8)中设置第二调节挡板(7)，所述二次风流道(8)内部设置导流板(14)。

2.根据权利要求1所述的一种催化辅助加热装置，其特征在于，所述一次风流道(3)的入口设置第一调节挡板(6)，所述二次风流道(8)的入口设置第二调节挡板(7)。

3.根据权利要求2所述的一种催化辅助加热装置，其特征在于，所述隔板(4)延伸至主风进口管(5)的进气口，所述一次风流道(3)的入口、二次风流道(8)的入口共同形成主风进口管(5)的进气口。

4.根据权利要求1所述的一种催化辅助加热装置，其特征在于，在靠近加热室筒体(12)的方向上，所述隔板(4)、第一壳体(18)的内壁、燃烧室筒体(10)的外壁之间设置导流板(14)，所述导流板(14)与第一壳体(18)的内壁和/或燃烧室筒体(10)的外壁连接。

5.根据权利要求1所述的一种催化辅助加热装置，其特征在于，所述导流板(14)设置在燃烧室筒体(10)的外壁。

6.根据权利要求5所述的一种催化辅助加热装置，其特征在于，在水平方向上，所述导流板(14)设置在燃烧室筒体(10)两侧的外壁面，且燃烧室筒体(10)任一侧的外壁面设置至少两个导流板(14)，所述导流板(14)向上倾斜，并与水平面呈15°-20°夹角。

7.根据权利要求1所述的一种催化辅助加热装置，其特征在于，所述燃烧室筒体(10)内部设置燃烧腔室(9)，所述加热室筒体(12)内部设置加热腔室(11)，所述燃烧器(1)与燃烧腔室(9)连通，所述燃烧腔室(9)与加热腔室(11)连通，所述加热腔室(11)设置在燃烧腔室(9)的下游。

8.根据权利要求7所述的一种催化辅助加热装置，其特征在于，所述燃烧室筒体(10)靠近加热腔室(11)的一端设置环斜面(19)。

9.根据权利要求1所述的一种催化辅助加热装置，其特征在于，所述辅助加热装置设置振动检测装置(16)。

10.根据权利要求9所述的一种催化辅助加热装置，其特征在于，所述振动检测装置(16)设置在第一壳体(18)靠近加热室筒体(12)的一侧，或者设置在加热室筒体(12)靠近第一壳体(18)的一侧，或者设置在第一壳体(18)与加热室筒体(12)的连接处。

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