CN220649081U - 一种气电耦合加热炉系统 - Google Patents
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Abstract
一种气电耦合加热炉系统，包括由炉壁合围形成的炉膛和设置在炉膛内的炉管，炉管两端分别连通有物料入口、物料出口；炉膛内还设置有用于提供热源的电加热元件和燃烧器，电加热元件分段划分为多个用于精准控温的区间。本实用新型能够调节炉膛内温度，炉管受热均匀。
Description
技术领域
本实用新型涉及石油化工加热炉技术设备领域，具体的说是一种气电耦合加热炉系统。
背景技术
加热炉是石油化工企业生产中的主要能耗设备，其热效率和能耗的高低直接影响到炼油企业的生产成本和经济效益，目前炼厂加热炉热效率大多在90～94％之间，如果要进一步提高加热炉的热效率，就要进一步降低排烟温度或减少排烟量，进而减少烟气带走的热量。加热炉还是石油化工企业碳排放和大气污染物排放的大户，虽然企业的排放指标大都符合国家标准，但是已难以满足企业严苛的排放要求。
现有技术中通常是由工人凭借经验通过控制燃气加热炉的燃气量、空气量以及两者的混合量和比例，从而达到控制炉膛的温度、火焰形状以及火焰强度。但是，凭工人经验控制的方式不能实现对炉膛温度的精准操控，炉膛内温度可能会不均匀，导致加热炉炉管受热不均。加热炉炉管受热不均主要表现为：靠近火焰和能直接吸收敷设热量的炉管部位温度较高，远离火焰和不能直接吸收辐射热量的炉管部位温度低。若局部温度过高会造成炉管内的介质在炉管内壁结焦，而炉管内壁结焦会增加一层焦垢，焦垢的产生会降低传热效率，导致炉管壁温度急剧上升，加剧了炉管的腐蚀和高温氧化，极易引起炉管鼓包、破裂，造成该装置的非计划停工，企业的设备运行维护成本提高。
实用新型内容
本实用新型旨在提供一种气电耦合加热炉系统，能够调节炉膛内温度，炉管受热均匀。
为了解决以上技术问题，本实用新型采用的具体方案为一种气电耦合加热炉系统：包括由炉壁合围形成的炉膛和设置在炉膛内的炉管，炉管两端分别连通有物料入口、物料出口；炉膛内还设置有用于提供热源的电加热元件和燃烧器，电加热元件分段划分为多个用于精准控温的区间。
作为上述一种气电耦合加热炉系统的另一个优化方案：燃烧器设置在炉膛底部，电加热元件沿竖向分布并沿竖向划分为多个区间。
作为上述一种气电耦合加热炉系统的一个优化方案：电加热元件的形状为板状，电加热元件附墙直立设置在炉膛内壁的一侧或多侧。
作为上述一种气电耦合加热炉系统的另一个优化方案：电加热元件的形状为柱状，电加热元件附墙设置在炉膛内壁的一侧或多侧。
作为上述一种气电耦合加热炉系统的另一个优化方案：电加热元件的形状为柱状，电加热元件插空直立设置在燃烧器之间，电加热元件与燃烧器之间具有间隙。
作为上述一种气电耦合加热炉系统的另一个优化方案：电加热元件的总功率范围为50～200MW。
作为上述一种气电耦合加热炉系统的另一个优化方案：炉管多排附墙卧式设置在炉膛内壁的一侧或多侧。
作为上述一种气电耦合加热炉系统的另一个优化方案：炉管多排居中卧式设置在燃烧器之间。
作为上述一种气电耦合加热炉系统的另一个优化方案：炉管管壁上设置有多个用于监测布点温度的热电偶。
作为上述一种气电耦合加热炉系统的另一个优化方案：电加热元件上分段区间的数量为1～10个。
作为上述一种气电耦合加热炉系统的另一个优化方案：电加热元件的发热体为二硅化钼、碳化硅。
作为上述一种气电耦合加热炉系统的另一个优化方案：炉壁内设置有隔热层。
与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
1、本实用新型中的电加热元件和燃烧器能够产生加热物料的热量。其次，划分为多个分段区间的电加热元件能够实现对各个区间的精准控温，使得炉膛内部温度场均匀稳定，从而使得加热炉炉管受热均匀，炉管内介质不易在炉管内壁结焦，降低了炉管内结焦速率和停工清焦频率，延长了加热炉的运行周期与炉管的使用寿命，从而降低了企业运行维护的成本。由于炉管内壁结焦量的减少，油品收率提升，而且，炉膛内温度均匀能够进一步减少热力型NOx的生成。
2、本实用新型的优选实施方式中，热电偶设置在炉管管壁上能够实时监测该布点的温度，当监测点温度高于工艺设定温度或出现局部过热点时，可减少附近相应区域内燃烧器的功率和电加热元件的功率；反之当监测点的温度低于工艺设定温度时，可增加附近相应区域内燃烧器的功率和电加热元件的功率。
3、本实用新型可以采用纯电、纯天然气以及气电耦合的三种加热物料的方式，使得该系统能够适应多种运行工况，从而满足不同加热负荷的工艺需求。
4、本实用新型在采用气电耦合的加热方式下，其电能由太阳能发电提供，可以减少使用天然气，从而减少烟气排放量，进而减少二氧化碳和大气污染物的排放，进一步的提升加热炉综合热效率。
附图说明
图1为实施例1中板状附墙布置的电加热元件和居中多排卧式布置的炉管安装在炉膛内的俯视结构示意图；
图2为实施例1中板状附墙布置的电加热元件和居中多排卧式布置的炉管安装在炉膛内的主视结构示意图；
图3为实施例2中柱状居中布置的电加热元件和附墙多排卧式布置的炉管安装在炉膛内的俯视结构示意图；
图4为实施例2中中柱状居中布置的电加热元件和附墙多排卧式布置的炉管安装在炉膛内的主视结构示意图；
附图标记：1、炉壁，2、隔热层，3、电加热元件，4、炉膛，5、炉管，6、燃烧器，7、物料入口，8、物料出口。
具体实施方式
通过以下两个实施例对本实用新型进行具体说明：
实施例1
如图1及图2所示，一种气电耦合加热炉系统，包括炉壁1和由炉壁1合围形成的正方形的炉膛4，炉壁1内设置有隔热层2，炉膛4内设置有电加热元件3、燃烧器6以及炉管5。其中，如图1所示，炉管5下端均连接有供物料进入该炉管5内的物料入口7，炉管5上端连接有物料出口8。电加热元件3和燃烧器6均用于提供热源。燃烧器6的数量为九个，九个燃烧器6呈“3x3”形式设置在炉膛4的底部，其燃烧器6通过燃烧天然气产生热量，可以通过打开或关闭燃烧器6的台数或通过控制燃气量，使得燃烧器6的总功率在0～200MW之间调节。
电加热元件3具有耐高温、抗氧化的性质，电加热元件3的发热体为二硅化钼、碳化硅。电加热元件3的形状为板状，板状的电加热元件3附墙直立设置在炉膛4内壁的四个侧面上。电加热元件3与燃烧器6之间具有一定的间隙，以保证电加热元件3接受燃烧器6的火焰辐射升温后温度小于电加热元件3的最高使用温度。
如图2所示，沿竖向分布的电加热元件3上可分段划分为三个用于精准控温的区间L1、L2、L3，且L1、L2、L3区间沿电加热元件3的竖向分布，三个L1、L2、L3区间的设置使得电加热元件3的总功率可以在50～200MW之间调节。且划分为三个区间的电加热元件3能够实现对各个区间的精准控温，使得炉膛4内部温度场均匀稳定，从而使得炉管5受热均匀，炉管5内介质不易在炉管5内壁结焦，降低了炉管5内结焦速率和停工清焦频率，延长了加热炉的运行周期与炉管5的使用寿命，企业运行维护成本降低。由于炉管5内壁结焦量的减少，油品收率提升，而且，炉膛4内温度均匀能够进一步减少热力型NOx的生成。
电加热元件3提供热源所消耗的电量来源可以为火力发电、太阳能、风能、生物质能、地热能等绿电，此电加热元件3所消耗的电量来源于太阳能，且电加热元件3与太阳能绿电来源端之间设置有储能设备(图中未示出)，储能设备能够在绿电来源富裕时将多余电量储存起来，从而能够在绿电来源匮乏时将储能设备中所储存的电量释放至电加热元件3中。
如图2所示，炉管5的数量为十个，每两个炉管5为一排，则五排炉管5居中卧式设置在燃烧器6之间，炉管5管壁上均设置有多个用于监测布点温度的热电偶(图中未示出)，热电偶的设置在炉管5管壁上能够实时监测该布点温度。当监测点温度高于工艺设定温度或出现局部过热点时，可减少附近相应区域燃烧器6的功率和电加热元件3的功率；反之，当监测点温度低于工艺设定温度时，可增加附近相应区域燃烧器6的功率和电加热元件3的功率。
具体实施方式如下：首先，将电加热元件3附墙直立设置在炉膛4内壁的四个侧面上，再将电加热元件3沿其竖向分段划分为三个区间。其次，将燃烧器6均匀的固定于炉膛4底部，之后，将热电偶分别布置在炉管5外管壁上，再将连通物料入口7与物料出口8的五排炉管5居中设置卧式设置在燃烧器6之间，最后，将天然气通入燃烧器6燃烧提供热源，绿电输入电加热元件3消耗电量提供热源即可。
实施例2
本实施例与实施例1的主体结构相同，其主要区别在于：如图3及图4所示，电加热元件3的形状为柱状，柱状的电加热元件3插空直立设置在燃烧器6之间，且电加热元件3与燃烧器6之间具有一定的间隙，以保证电加热元件3接受燃烧器6的火焰辐射升温后温度小于电加热元件3的最高使用温度。而五排炉管5附墙卧式设置在炉膛4内壁的两侧。
Claims (11)
1.一种气电耦合加热炉系统，其特征在于：包括由炉壁(1)合围形成的炉膛(4)和设置在炉膛(4)内的炉管(5)，炉管(5)两端分别连通有物料入口(7)、物料出口(8)；炉膛(4)内还设置有用于提供热源的电加热元件(3)和燃烧器(6)，电加热元件(3)分段划分为多个用于精准控温的区间。
2.根据权利要求1所述的一种气电耦合加热炉系统，其特征在于：燃烧器(6)设置在炉膛(4)底部，电加热元件(3)沿竖向分布并沿竖向划分为多个区间。
3.根据权利要求1所述的一种气电耦合加热炉系统，其特征在于：电加热元件(3)的形状为板状，电加热元件(3)附墙直立设置在炉膛(4)内壁的一侧或多侧。
4.根据权利要求1所述的一种气电耦合加热炉系统，其特征在于：电加热元件(3)的形状为柱状，电加热元件(3)附墙设置在炉膛(4)内壁的一侧或多侧。
5.根据权利要求1所述的一种气电耦合加热炉系统，其特征在于：电加热元件(3)的形状为柱状，电加热元件(3)插空直立设置在燃烧器(6)之间，电加热元件(3)与燃烧器(6)之间具有间隙。
6.根据权利要求1所述的一种气电耦合加热炉系统，其特征在于：电加热元件(3)的总功率范围为50～200MW。
7.根据权利要求1所述的一种气电耦合加热炉系统，其特征在于：炉管(5)多排附墙卧式设置在炉膛(4)内壁的一侧或多侧。
8.根据权利要求1所述的一种气电耦合加热炉系统，其特征在于：炉管(5)多排居中卧式设置在燃烧器(6)之间。
9.根据权利要求1所述的一种气电耦合加热炉系统，其特征在于：炉管(5)管壁上设置有多个用于监测布点温度的热电偶。
10.根据权利要求1所述的一种气电耦合加热炉系统，其特征在于：电加热元件(3)上分段区间的数量为1～10个。
11.根据权利要求1所述的一种气电耦合加热炉系统，其特征在于：炉壁(1)内设置有隔热层(2)。
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