KR102021330B1 - heater for heating process fluid - Google Patents

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    • F23D14/20—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone
    • F23D14/22—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other

Abstract

본 발명은 히팅 박스 내에 설치된 내부에 공정 유체가 유동하는 하나 이상의 가열 튜브 및 상기 가열 튜브의 외부면을 가열하는 하나 이상의 버너를 포함하는 공정 유체 가열장치로서, 상기 버너는 연료 주입관과 연소용 공기 공급부를 포함하고, 상기 연소용 공기 공급부는 연소 공기 주입 방향의 조절이 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 공정 유체 가열장치에 관한 것으로, 본 발명에 의하면 히팅 박스 내 가열 튜브의 과열지역을 제거하고 균일한 가열을 달성하여 코킹 문제를 해소하고, 생성물의 순도를 높이고, 가열 튜브의 수명을 연장할 수 있다.The present invention relates to a process fluid heating apparatus including at least one heating tube in which a process fluid flows inside a heating box and at least one burner for heating an outer surface of the heating tube, wherein the burner includes a fuel injection tube and combustion air. And a supply unit, wherein the combustion air supply unit is configured to adjust the combustion air injection direction. According to the present invention, the heating box in the heating box is removed and uniformly removed. One heating can be achieved to solve the caulking problem, increase the purity of the product, and extend the life of the heating tube.

Description

공정 유체 가열장치 {heater for heating process fluid}{Heater for heating process fluid}

본 발명은 공정 유체 가열장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하나 이상의 복사 섹션을 포함하고, 버너에 의해 복사 에너지가 공급되고 그 안에서 유동되는 튜브들에 의해서 공정 유체가 간접적으로 가열되는 방식의 공정 유체 가열장치에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a process fluid heating device, and more particularly, to a process fluid in which the process fluid is indirectly heated by tubes which are radiated energy supplied by the burner and flow therein It relates to a heating device.

탄화수소 변환 공정은 종종 탄화수소가 흘러서 통과하는 다수의 반응 구역들을 이용한다. 각각의 반응 구역에서 소정의 탄화수소 변환을 수행하기 위해서는 공정에 이용되는 공정 유체들이 사전에 충분하게 가열되어야 한다.Hydrocarbon conversion processes often utilize multiple reaction zones through which hydrocarbons flow. In order to perform the desired hydrocarbon conversion in each reaction zone, the process fluids used in the process must be sufficiently heated in advance.

하나의 공지된 탄화수소 변환 공정은 촉매 개질(catalytic reforming)일 수 있다. 일반적으로, 촉매 개질은 석유 정제 산업에서 이용된 탄화수소 변환 공정, 사이클로헥산의 탈수소 및 알킬사이클로펜탄의 탈수소이성화(dehydroisomerization), 올레핀을 제조하기 위한 파라핀의 탈수소화, 파라핀 및 올레핀의 탈수소고리화, n-파라핀의 이성화, 사이클로헥산을 생산하기 위한 알킬사이클로파라핀의 이성화 등을 포함한다.One known hydrocarbon conversion process may be catalytic reforming. In general, catalyst reforming involves hydrocarbon conversion processes used in the petroleum refining industry, dehydroisomerization of cyclohexane and dehydroisomerization of alkylcyclopentanes, dehydrogenation of paraffins to produce olefins, dehydrocyclization of paraffins and olefins, n Isomerization of paraffin, isomerization of alkylcycloparaffins to produce cyclohexane, and the like.

탄화수소 변환 공정에서 반응 전에 공정 유체를 가열하기 위해서 히터 또는 노(furnace)와 같은 공정 유체 가열장치가 사용된다. 이와 같이 많은 화학반응 공정에서 공정 유체를 반응온도 구간까지 가열하기 위하여 각 반응기 전단에 공정 유체 가열장치가 설치되는데, 종래의 공정 유체 가열장치의 구조는 단열 박스 내에 가스가 지나가는 튜브를 버너로부터 나온 화염이 복사, 대류, 전도 등의 방법으로 가열하는 것이다.Process fluid heating devices such as heaters or furnaces are used to heat process fluids prior to reactions in hydrocarbon conversion processes. In many chemical reaction processes, a process fluid heating device is installed in front of each reactor in order to heat the process fluid to the reaction temperature section. The structure of a conventional process fluid heating device uses a flame from a burner to pass a tube through which a gas passes in an insulating box. The heating is performed by radiation, convection, or conduction.

국내 특허 제0525879호는, 도 1에 도시된 바와 같은, 공정 유체 가열장치를 개시하고 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 공정 유체 가열장치는 버너(28)가 장착된 히팅 박스(10)와 박스내부를 관통하며 공정 유체가 지나가는 U자형 가열 튜브(22)로 구성된다. 버너(28)에서 나온 화염은 고온의 열기로 가열 튜브(28)에 광범위하게 복사열을 전달하게 되고 가열 튜브(28)의 외부표면에서 달궈진 열은 가열 튜브 재질의 열전도 현상으로 가열 튜브의 내부까지 화염으로부터 받은 열을 전달하게 되어 공정 유체를 가열한다.Korean Patent No. 0525879 discloses a process fluid heating device, as shown in FIG. As shown in FIG. 1, a general process fluid heating apparatus includes a heating box 10 equipped with a burner 28 and a U-shaped heating tube 22 through which the process fluid passes and passes through the inside of the box. The flame from the burner 28 transmits radiant heat to the heating tube 28 extensively by high temperature heat, and the heat heated at the outer surface of the heating tube 28 is flamed up to the inside of the heating tube by the heat conduction phenomenon of the heating tube material. Heat from the process fluid is transferred.

히팅 박스 안에서 화염의 열기가 고르게 전달된다면 가열 튜브들간의 편차 없이, 즉 과열지역 없이 공정 유체를 가열할 수 있으나, 화염은 작은 바람에도 흔들리고, 가열로 내부의 연료가스 흐름에도 많은 영향을 받기 때문에, 실제 설비에서는 화염의 열기를 컨트롤하기 매우 어려운 한계가 있다.If the heat of the flame is evenly transmitted in the heating box, the process fluid can be heated without any deviation between the heating tubes, ie without the superheat zone, but since the flame is shaken by small winds and is also affected by the fuel gas flow inside the furnace, In practical installations, there is a limit that is very difficult to control the heat of the flame.

히팅박스 내의 가열 튜브가 고르게 가열되지 않고 특정 부분이 과열되는 경우에는 반응의 수율이 저하될 수 있고, 특히 화염이 닿는 부분에서 국소 가열에 의해 코킹이 발생할 수 있다. 이러한 코킹은 튜브를 통한 열전달을 감소시켜 공정 유체의 순도를 낮추고, 파울링을 일으켜 가열 튜브를 막히게 하고, 가열 튜브를 손상시켜 가열 튜브의 수명을 단축시키고, 심지어 가열 튜브의 파열을 초래할 수 있다. 따라서 버너의 화염을 조정할 수 있는 공정 유체 가열장치의 개발이 요구되고 있다.When the heating tube in the heating box is not heated evenly and a certain portion is overheated, the yield of the reaction may be lowered, and caulking may be caused by local heating, particularly in a place where the flame touches. Such caulking can reduce heat transfer through the tube, lowering the purity of the process fluid, causing fouling to clog the heating tube, damaging the heating tube, shortening the life of the heating tube, and even causing the heating tube to burst. Therefore, the development of a process fluid heating device that can adjust the flame of the burner is required.

본 발명은 상술한 종래 기술의 한계를 극복하기 위한 것으로, 본 발명의 하나의 목적은 공정 유체를 가열하기 위한 가열장치에 있어서, 연소용 공기의 주입 방향을 조절함으로써, 화염이 겹치거나 화염이 끝이 직접 닿아서 과열되는 지역을 해소하고, 공정 유체 가열장치 내부의 열분포를 균일하게 하여 열분해 반응과 같은 부반응을 최소화할 수 있는 공정 유체 가열장치를 제공하는 것이다.The present invention is to overcome the above-mentioned limitations of the prior art, one object of the present invention in the heating apparatus for heating the process fluid, by adjusting the injection direction of the combustion air, the flame overlaps or ends the flame It is to provide a process fluid heating device that can eliminate the area that is directly in contact with the overheating, and to minimize the side reactions such as pyrolysis reaction by eliminating the heat distribution inside the process fluid heating device.

본 발명의 다른 목적은 공정 유체 가열장치 내부에서의 코킹의 발생을 억제하여 고순도의 생성물을 생성할 수 있고, 가열 튜브의 수명을 연장할 수 있는 공정 유체 가열장치를 제공하는 것이다. It is another object of the present invention to provide a process fluid heater which can suppress the occurrence of caulking inside the process fluid heater to produce products of high purity and can prolong the life of the heating tube.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은,One aspect of the present invention for achieving the above object,

히팅 박스 내에 설치된 내부에 공정 유체가 유동하는 하나 이상의 가열 튜브 및 상기 가열 튜브의 외부면을 가열하는 하나 이상의 버너를 포함하는 공정 유체 가열장치로서, 상기 버너는 연료 주입관과 연소용 공기 공급부를 포함하고, 상기 연소용 공기 공급부는 연소 공기 주입 방향의 조절이 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 공정 유체 가열장치에 관한 것이다.A process fluid heater comprising at least one heating tube through which a process fluid flows and at least one burner for heating an outer surface of the heating tube, the burner including a fuel injection tube and a combustion air supply. In addition, the combustion air supply unit relates to a process fluid heating apparatus, characterized in that configured to enable the adjustment of the combustion air injection direction.

하나의 실시예에서, 상기 버너의 연료 주입관에 연소 공기의 주입 방향을 조절하는 연소용 공기 주입방향 조절가이드가 설치될 수 있다. 이러한 연소용 공기 주입방향 조절가이드는 연소용 공기 공급부 내부에 형성되고, 연소용 공기 주입방향을 1도 내지 15도 정도 기울이도록 연료 주입관 둘레에 원통형으로 형성될 수 있다.In one embodiment, the combustion air injection direction adjustment guide for adjusting the injection direction of the combustion air may be installed in the fuel injection pipe of the burner. The combustion air injection direction control guide may be formed inside the combustion air supply unit, and may be formed in a cylindrical shape around the fuel injection tube to incline the combustion air injection direction by about 1 to 15 degrees.

다른 실시예에서, 상기 버너의 연소용 공기 공급부의 내부에 연소 공기의 주입 방향을 조절하는 다수의 공기유로가 천공된 방향조절배플이 연료 주입관 둘레에 설치되고, 상기 방향조절배플 내의 공기유로들은 연소 공기 주입 방향을 조절하기 위해 소정의 각도로 경사지게 형성될 수 있다. 상기 공기유로들은 1도 내지 15도 정도 기울어지게 형성될 수 있다.In another embodiment, a direction control baffle having a plurality of air flow passages for adjusting the injection direction of combustion air is installed around the fuel injection pipe in the combustion air supply unit of the burner, and the air flow passages in the direction control baffle are provided. It may be inclined at a predetermined angle to adjust the combustion air injection direction. The air passages may be formed to be inclined by about 1 to 15 degrees.

또 다른 실시예에서는, 상기 버너 자체가 수평 방향에 대해서 소정의 각도로 경사지게 형성될 수도 있고, 이때 경사각은 1도 내지 15도 정도될 수 있다.In another embodiment, the burner itself may be formed to be inclined at a predetermined angle with respect to the horizontal direction, wherein the inclination angle may be about 1 to 15 degrees.

상기 공정 유체 가열장치는, 연소 공기 주입 방향을 감지하는 각도제어센서; 및 상기 각도제어센서에 의해 검출된 연소 공기의 주입 방향과 연계하여 상기 가이드 또는 배플의 각도를 제어하는 제어부를 추가로 포함할 수 있다.The process fluid heating device, the angle control sensor for sensing the combustion air injection direction; And a controller for controlling the angle of the guide or the baffle in association with the injection direction of the combustion air detected by the angle control sensor.

상기 가열 튜브는 U-자형, 코일형, 또는 번드형 튜브일 수 있다.The heating tube may be a U-shaped, coiled, or bundled tube.

상기 U자형 가열 튜브는 U자형 가열 튜브 내부로 공정 유체를 도입하기 위한 유입부, 상기 유입부와 유체 연통하는 U자형 가열 튜브로부터 공정 유체를 냉각시키고 수집하기 위한 유출부, 상기 유입부와 상기 유출부 사이에 유체 연통을 제공하기 위한 만곡부를 포함한다. 상기 U자형 가열 튜브는 U 자형 또는 역U자형 튜브일 수 있다.The U-shaped heating tube is an inlet for introducing a process fluid into the U-shaped heating tube, an outlet for cooling and collecting the process fluid from the U-shaped heating tube in fluid communication with the inlet, the inlet and the outlet A curved portion for providing fluid communication between the portions. The U-shaped heating tube may be a U-shaped or inverted U-shaped tube.

본 발명의 다양한 실시예의 공정 유체 가열장치에 의하면, 연소 공기가 주입되는 방향을 효과적으로 조절하여, 화염의 복사열로 인해 과하게 복사 현상이 일어나는 부분도 줄어들게 되어, 균일한 열 분포를 제공할 수 있다.According to the process fluid heating apparatus of various embodiments of the present invention, by effectively controlling the direction in which combustion air is injected, the excessive radiation phenomenon due to the radiant heat of the flame is also reduced, thereby providing a uniform heat distribution.

본 발명의 공정 유체 가열장치에 의하면 가열 튜브의 과열 지역이 제거되어, 코킹의 발생을 대폭 감소시킬 수 있고, 이에 따라서 생성물의 순도도 높이고, 튜브의 수명도 오래 유지하면서, 가열 튜브 파열 등으로 인한 환경오염도 방지할 수 있다.According to the process fluid heating apparatus of the present invention, the superheat zone of the heating tube can be removed, thereby greatly reducing the occurrence of caulking, thereby increasing the purity of the product and maintaining the life of the tube for a long time. Environmental pollution can also be prevented.

도 1은 공정 유체 가열장치의 개략 단면도이다.
도 2는 종래의 공정 유체 가열장치의 버너의 구조를 설명하기 위한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예의 공정 유체 가열장치의 버너의 구조를 설명하기 위한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예의 공정 유체 가열장치의 버너의 구조를 설명하기 위한 개략도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예의 공정 유체 가열장치의 버너의 구조를 설명하기 위한 개략도이다.
도 6은 본 발명의 장치와 종래의 장치에 의한 화염 분사 각도 및 화염 분포를 도시한 도면이다.1 is a schematic cross-sectional view of a process fluid heating device.
2 is a schematic view for explaining the structure of a burner of a conventional process fluid heating apparatus.
Figure 3 is a schematic diagram for explaining the structure of the burner of the process fluid heating apparatus of an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a schematic diagram for explaining the structure of the burner of the process fluid heating apparatus of another embodiment of the present invention.
Figure 5 is a schematic diagram for explaining the structure of the burner of the process fluid heating apparatus of another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a view showing the flame spray angle and the flame distribution by the apparatus of the present invention and the conventional apparatus.

이하에서 첨부 도면을 참고하여 본 발명의 구현예에 대하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지의 범용적인 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, detailed descriptions of related well-known general functions or configurations are omitted.

본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 한정하려는 것으로, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것이 아니라는 것이 이해되어야 한다.As used herein, the singular forms "a", "an" and "the" include plural forms unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to limit the existence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, and one or more other features. It should be understood that they do not exclude the presence or the possibility of addition of numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof.

이하, 본 발명에 따른 공정 유체 가열장치를 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, the process fluid heating apparatus according to the present invention with reference to the accompanying drawings, the same or corresponding components will be given the same reference numerals and duplicate description thereof will be omitted.

본 명세서에 사용되는 용어 "복사 섹션"은 일반적으로, 주로 복사 및 대류 열전달에 의해, 예를 들어 히터에 의해 연소된 연료 가스에 의해 방출된 열을 수용하는 히터의 섹션을 칭한다.The term "radiation section" as used herein generally refers to a section of the heater that receives heat released primarily by radiation and convective heat transfer, for example by fuel gas burned by the heater.

본 명세서에 사용되는 용어 "버너"는 노, 차지 히터, 또는 인터히터를 포함할 수 있다. 버너는 하나 이상의 연소기를 포함할 수 있고, 하나 이상의 복사 섹션, 하나 이상의 대류 섹션, 또는 하나 이상의 복사 섹션과 하나 이상의 대류 섹션의 조합을 포함할 수 있다.The term "burner" as used herein may include a furnace, charge heater, or interheater. The burner may comprise one or more combustors and may comprise one or more radiation sections, one or more convection sections, or a combination of one or more radiation sections and one or more convection sections.

본 명세서에서 사용되는 용어 "가열 튜브"는 공정 유체 유입부와 공정 유체 유출부 및 상기 유입부와 유출부 사이의 만곡부를 포함하고, 상기 유입부와 상기 유출부가 일정한 간격을 두고 서로 평행하게 배열된 관형 수단을 의미하는 것으로 절대적으로 U자형 튜브 만을 의미하는 것이 아니고, 역U자형이나 만곡부가 코일형으로 구성된 구조 등을 모두 포괄하는 넓은 의미이다.The term "heating tube" as used herein includes a process fluid inlet and a process fluid outlet and a bend between the inlet and outlet, wherein the inlet and the outlet are arranged parallel to each other at regular intervals. By tubular means, it does not mean absolutely U-shaped tube, but broadly encompasses all the structures including an inverted U-shaped or a curved portion formed in a coiled shape.

본 발명의 공정 유체 가열장치는 버너에서 분사되는 화염의 열기가 일부 가열 튜브로 과도하게 복사되는 현상을 줄이고, 가열 튜브를 고르게 가열하기 위한 장치이다.The process fluid heating apparatus of the present invention is a device for reducing the phenomenon that the heat of the flame sprayed from the burner is excessively radiated to some heating tubes and evenly heats the heating tubes.

도 3은 본 발명의 일 실시예의 공정 유체 가열장치의 버너의 구조를 설명하기 위한 개략도이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예의 공정 유체 가열장치의 버너의 구조를 설명하기 위한 개략도이며, 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예의 공정 유체 가열장치의 버너의 구조를0 설명하기 위한 개략도이다.3 is a schematic view for explaining the structure of the burner of the process fluid heating apparatus of an embodiment of the present invention, Figure 4 is a schematic view for explaining the structure of the burner of the process fluid heating apparatus of another embodiment of the present invention, Figure 5 0 is a schematic view for explaining the structure of a burner of a process fluid heating apparatus of still another embodiment of the present invention.

도 3 내지 도 5에는 단지 본 발명의 이해를 위해 필요한 설비 및 라인만이 도시되어 있고, 본 발명의 이해에 필요하지 않고 탄화수소 처리의 분야의 숙련가들에게 공지되어 있는 펌프, 압축기, 열교환기 및 밸브와 같은 구성요소들은 도시되어 있지 않다.3 to 5 show only the equipment and lines necessary for the understanding of the present invention and are not necessary for the understanding of the present invention and are known to those skilled in the art of hydrocarbon processing pumps, compressors, heat exchangers and valves. Components such as are not shown.

본 발명의 하나의 양상은 히팅 박스(미도시) 내에 설치된 내부에 공정 유체가 유동하는 하나 이상의 가열 튜브(미도시) 및 상기 가열 튜브의 외부면을 가열하는 하나 이상의 버너(30)를 포함하는 공정 유체 가열장치로서, 상기 버너(30)는 연료 주입관(101)과 연소용 공기 공급부(100)를 포함하고, 상기 연소용 공기 공급부(100)는 연소 공기 주입 방향이 조절되도록 구성된다.One aspect of the present invention includes a process comprising one or more heating tubes (not shown) through which process fluid flows inside a heating box (not shown) and one or more burners 30 for heating the outer surface of the heating tubes. As the fluid heating apparatus, the burner 30 includes a fuel injection pipe 101 and a combustion air supply unit 100, and the combustion air supply unit 100 is configured to control the combustion air injection direction.

히팅 박스(10)는 가열 튜브의 외부면을 복사열에 노출시키기 위한 다수의 버너(30)를 포함하고 있다. 버너(30)는 차지 히터(charge heater) 또는 인터히터 (interheater)일 수 있다. 공지된 다양한 형태의 버너는 비정제 가스 또는 미리혼합된 버너를 포함하여 사용될 수 있다. 연소 공기 공급원은 주위 공기, 또는 가스 터빈 배기로부터 예열된 공기로부터 취해질 수 있다. 히팅 박스(10)는 열 에너지를 보존하기 위해 단열 내화재로 커버되어 있다.The heating box 10 includes a plurality of burners 30 for exposing the outer surface of the heating tube to radiant heat. Burner 30 may be a charge heater or an interheater. Various known types of burners can be used including unrefined gas or premixed burners. The combustion air source may be taken from ambient air or air preheated from the gas turbine exhaust. The heating box 10 is covered with a heat insulating fireproof material to conserve heat energy.

히팅 박스(10)는 하나 이상의 가열 튜브를 포함한다. 이러한 가열 튜브는 U-자형, 코일형, 또는 번드형 튜브일 수 있다. 바람직한 실시예에서, 가열 튜브는, 문자 "U"자와 다소 유사한 형상을 취하고 있다. 가열 튜브의 특성은 히팅 박스를 통과하는 2개의 통로를 효과적으로 형성하는 것이다. 이러한 U자형 가열 튜브는 U 자형 또는 역U자형일 수 있다.Heating box 10 includes one or more heating tubes. Such heating tubes may be U-shaped, coiled, or bund tubes. In a preferred embodiment, the heating tube has a shape somewhat similar to the letter "U". The property of the heating tube is to effectively form two passages through the heating box. Such U-shaped heating tubes may be U-shaped or inverted U-shaped.

버너(30)의 연료노즐(미도시)에는 하나 이상의 연료 주입관(101)이 연결되고, 연료 주입관(101)은 히팅 박스내 열공급을 위하여 연료를 연료노즐을 통하여 분사한다. 연료 주입관(101)의 연소를 위하여 연소용 공기 공급부(100)는 연소를 위한 공기를 공기노즐(미도시)을 통하여 연료노즐에 분사한다. 연료 주입관(101)에 의하여 공급된 연료와 연소용 공기 공급부(100)에 의하여 공급된 연소용 공기는 일정 발화점 이상에서 연소하여 화염을 형성한다.One or more fuel injection tubes 101 are connected to a fuel nozzle (not shown) of the burner 30, and the fuel injection tubes 101 inject fuel through the fuel nozzles for heat supply in the heating box. In order to burn the fuel injection pipe 101, the combustion air supply unit 100 injects air for combustion to the fuel nozzle through an air nozzle (not shown). The fuel supplied by the fuel injection pipe 101 and the combustion air supplied by the combustion air supply unit 100 burn at a predetermined ignition point or more to form a flame.

하나의 공정 유체 가열장치 내에 다수의 버너들이 설치되는 경우, 버너(30)의 설치 위치에 따라 열 흐름(hot flow)이 중첩될 수도 있고, 이와 같이 열 흐름이 중첩되는 경우에는 히팅 박스 내부의 온도 분포 불균일이 심화될 수 있다. 본 발명의 공정 유체 가열장치에서는 공정 유체의 열적 깨짐 현상을 최소화하고 히팅 박스 내부의 온도 분포를 균일하게 하기 위해서 연료 주입 방향을 조절한다.When a plurality of burners are installed in one process fluid heater, hot flows may overlap according to the installation position of the burner 30, and in the case where the heat flows overlap, the temperature inside the heating box Distribution unevenness can be intensified. In the process fluid heating apparatus of the present invention, the fuel injection direction is adjusted to minimize thermal cracking of the process fluid and to uniform the temperature distribution inside the heating box.

연료 주입 방향을 조절하는 하나의 방법으로는 버너(30)의 연소용 공기 공급부(100) 안쪽으로 연소용 공기의 주입 방향을 조절하는 연소용 공기 주입방향 조절가이드(120)가 설치된다. 이러한 연소용 공기 주입방향 조절가이드(120)는 버너의 연소용 공기 공급부(100)의 내부에, 연소용 공기의 주입 방향을 1도 내지 15도 정도 기울이도록 연료 주입관 둘레에 원통형으로 형성될 수 있다. 이와 같이 연소용 공기의 주입방향이 조절되면 화염의 분사 각도가 조절되어, 열 흐름이 중첩되지 않도록 조절될 수 있다.As one method of adjusting the fuel injection direction, a combustion air injection direction control guide 120 is installed to adjust the injection direction of combustion air into the combustion air supply unit 100 of the burner 30. The combustion air injection direction control guide 120 may be formed in a cylindrical shape around the fuel injection pipe to incline the injection direction of the combustion air 1 degree to 15 degrees inside the combustion air supply unit 100 of the burner. have. As such, when the injection direction of the combustion air is adjusted, the injection angle of the flame is adjusted, so that the heat flow does not overlap.

다시 도 3을 참조하면, 상기 연소용 공기 주입방향 조절가이드(120)는 연소용 공기의 방향을 수평 방향에 대해서 약 1°내지 15° 정도 기울일 수 있다. 이와 같이 연소용 공기의 주입 방향을 조절함으로써 화염의 방향을 조절할 수 있다.Referring back to FIG. 3, the combustion air injection direction control guide 120 may tilt the direction of combustion air about 1 ° to 15 ° with respect to the horizontal direction. In this way, the direction of the flame can be adjusted by adjusting the injection direction of the combustion air.

다른 예에서, 본 발명의 공정 유체 가열장치는, 도 4에 도시된 바와 같이, 버너의 연료 주입관(101) 둘레에 연소용 공기 공급부(100)의 내부에 연소 공기의 주입 방향을 조절하는 다수의 공기유로가 천공된 방향조절배플(130)이 설치될 수 있다. 이러한 천공된 방향조절배플(130) 내의 공기유로들(131)은 연소 공기 주입 방향을 조절하기 위해 소정의 각도로 경사지게 형성될 수 있다. 상기 천공된 방향조절배플(130)의 형태는 특별히 제한되지 않지만 적당한 높이의 공기유로를 갖는 원반 형상으로 형성될 수 있다.In another example, the process fluid heating apparatus of the present invention, as shown in Figure 4, a plurality of adjusting the injection direction of the combustion air inside the combustion air supply unit 100 around the fuel injection pipe 101 of the burner The air flow passage of the direction control baffle 130 may be installed. Air passages 131 in the perforated direction control baffle 130 may be formed to be inclined at a predetermined angle to adjust the combustion air injection direction. The shape of the perforated direction control baffle 130 is not particularly limited, but may be formed in a disk shape having an air flow path having a suitable height.

또 다른 실시예에서는, 도 5에 도시된 바와 같이, 버너(30)의 화염분사면 자체, 즉 버너 자체가 수평 방향에 대해서 약 1도 내지 15도 정도의 각도로 경사지게 형성될 수 있다.In another embodiment, as shown in FIG. 5, the flame spray surface itself, that is, the burner itself of the burner 30 may be formed to be inclined at an angle of about 1 to 15 degrees with respect to the horizontal direction.

본 발명의 공정 유체 가열장치는 연소 공기 주입 방향을 감지하는 각도제어센서(미도시); 및 상기 각도제어센서에 의해 검출된 연소 공기의 주입 방향과 연계하여 상기 연소용 공기 주입방향 조절가이드 또는 방향조절배플의 각도를 제어하는 제어부(미도시)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 각도제어센서(미도시)는 정전용량식 각도 센서가 이용될 수 있다. 상기 각도제어센서는 상기 연소용 공기 주입방향 조절가이드(120) 또는 방향조절배플(130)의 공기유로(131)의 경사 각도를 실시간으로 모니터링하며, 모니터링 결과에 따라서 가열 튜브에 대한 균일한 가열을 확보하기 위해서 상기 각도를 조절할 수 있다.Process fluid heating apparatus of the present invention comprises an angle control sensor for sensing the combustion air injection direction (not shown); And a controller (not shown) for controlling the angle of the combustion air injection direction control guide or the direction control baffle in association with the injection direction of the combustion air detected by the angle control sensor. As the angle control sensor (not shown), a capacitive angle sensor may be used. The angle control sensor monitors the inclination angle of the air flow path 131 of the combustion air injection direction control guide 120 or the direction control baffle 130 in real time, and uniform heating of the heating tube according to the monitoring result The angle can be adjusted to secure.

도 6은 종래의 공정 유체 가열장치와 본 발명의 공정 유체 가열 장치에 의한 화염 분사 각도 조절에 따른 온도 편차를 나타내는 모식도이다. 도 6(a)는 종래의 공정 유체 가열장치에서의 화염 분사 각도 조절에 따른 온도 편차를 나타낸 모식도이고, 도 6(b)는 본 발명의 공정 유체 가열장치의 화염 분사 각도 조절에 따른 온도 편차를 나타낸 모식도이다. 도 6(a)를 참조하면, 화염의 분사 각도가 조절되지 않는 종래의 가열장치에 의하면 중간 부분에 화염이 중첩되는 부분이 발생한다. 이와 같이 화염이 중첩되는 부분에서는 과열이 발생하여, 과한 열분해(over thermal cracking)가 일어날 수 있다. 이에 비해서 본 발명의 공정 유체 가열장치에 의하면 연소 공기 주입 방향의 조절에 의해 화염이 중첩되는 구간이 생기지 않도록 제어되기 때문에, 과도한 열이 가해지는 경우가 없다. 따라서 과열된 지역에서 주로 발생하는 과한 열분해(over thermal cracking)을 방지하고, 공정 유체를 균일하게 가열할 수 있다.Figure 6 is a schematic diagram showing the temperature deviation according to the flame injection angle control by the conventional process fluid heating apparatus and the process fluid heating apparatus of the present invention. Figure 6 (a) is a schematic diagram showing the temperature deviation according to the flame injection angle adjustment in the conventional process fluid heating apparatus, Figure 6 (b) is a temperature deviation according to the flame injection angle adjustment of the process fluid heating apparatus of the present invention. It is a schematic diagram shown. Referring to Figure 6 (a), according to the conventional heating device in which the injection angle of the flame is not adjusted, a portion where the flame overlaps the middle portion occurs. As such, overheating may occur at a portion where the flames overlap, and over thermal cracking may occur. In contrast, according to the process fluid heating apparatus of the present invention, since the section where the flames overlap is controlled by the adjustment of the combustion air injection direction, excessive heat is not applied. Thus, it is possible to prevent over thermal cracking mainly occurring in overheated areas and to uniformly heat the process fluid.

이상의 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하였지만, 본 기술 분야의 숙련된 당업자들은 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.While the invention has been described in detail with reference to preferred embodiments of the invention, those skilled in the art will recognize the invention without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. It will be understood that various modifications and changes can be made.

10: 히팅 박스 30: 버너
100: 연소용 공기 공급부
101: 연료 주입관
120: 연소용 공기 주입방향 조절부
130: 방향조절배플10: heating box 30: burner
100: combustion air supply
101: fuel injection pipe
120: air injection direction control unit for combustion
130: direction adjustment baffle

Claims (9)

히팅 박스 내에 설치된 내부에 공정 유체가 유동하는 하나 이상의 가열 튜브 및 상기 가열 튜브의 외부면을 가열하는 하나 이상의 버너를 포함하는 공정 유체 가열장치로서, 상기 버너는 연료 주입관과 연소용 공기 공급부를 포함하고,
상기 연소용 공기 공급부의 내부에 연소 공기의 주입 방향을 조절하는 다수의 공기유로가 천공된 방향조절배플이 연료공급관 둘레에 설치되고, 상기 방향조절배플 내의 공기유로들은 연소 공기 주입 방향을 조절하기 위해 소정의 각도로 경사지게 형성되어,
상기 연소용 공기 공급부는 연료노즐에 대한 연소 공기 주입 방향의 조절이 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 공정 유체 가열장치.A process fluid heater comprising at least one heating tube through which a process fluid flows and at least one burner for heating an outer surface of the heating tube, the burner including a fuel injection tube and a combustion air supply. and,
Directional baffles perforated with a plurality of air flow paths for adjusting the injection direction of combustion air inside the combustion air supply unit are installed around the fuel supply pipe. Is formed to be inclined at a predetermined angle,
The combustion air supply unit is a process fluid heating device, characterized in that configured to enable the adjustment of the combustion air injection direction to the fuel nozzle. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 공기유로는 수직 방향에 대해서 1° 내지 15° 경사지게 기울여 형성되는 것을 특징으로 하는 공정 유체 가열장치.The process fluid heating apparatus of claim 1, wherein the air flow path is inclined at an angle of 1 ° to 15 ° with respect to the vertical direction. 제1항에 있어서, 상기 버너가 수평 방향에 대해서 소정의 각도로 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 공정 유체 가열장치.The process fluid heating apparatus of claim 1, wherein the burner is formed to be inclined at a predetermined angle with respect to a horizontal direction. 제1항에 있어서, 상기 공정 유체 가열장치는,
연소 공기 주입 방향을 감지하는 각도제어센서; 및
상기 각도제어센서에 의해 검출된 연소 공기의 주입 방향과 연계하여 상기 방향조절배플의 각도를 제어하는 제어부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 공정 유체 가열장치.According to claim 1, The process fluid heating device,
An angle control sensor detecting a combustion air injection direction; And
And a control unit for controlling the angle of the direction control baffle in association with the injection direction of the combustion air detected by the angle control sensor. 제1항에 있어서, 상기 가열 튜브는 U-자형, 코일형, 또는 번드형 튜브인 것 것을 특징으로 하는 공정 유체 가열장치.The process fluid heating apparatus of claim 1, wherein the heating tube is a U-shaped, coiled, or bundled tube. 제8항에 있어서, 상기 U자형 가열 튜브는 U 자형 또는 역U자형인 것을 특징으로 하는 공정 유체 가열장치.9. The process fluid heating apparatus of claim 8, wherein the U-shaped heating tube is U-shaped or inverted U-shaped.
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