一种改善热强度分布的加氢炉的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种改善热强度分布的加氢炉；所要解决的技术问题是：针对现有技术中的加氢炉内的炉管传热面积过剩，造成炉管系统建设投资过高，设备利用率低的技术问题。采用的技术方案是：一种改善热强度分布的加氢炉，包括对流室，不少于一个的辐射室、不少于一排的对流炉管排、一排或两排的辐射炉管排和不少于一个的燃烧器；辐射室设置在对流室的下方，且两者的内腔相通；对流炉管排水平设置在对流室内，且对流炉管排呈层状设置在对流室内；每相邻两排对流炉管排交错设置；辐射炉管排竖直设置在辐射室内；燃烧器设置在辐射室的底部或设置在辐射室内腔室壁上，燃烧器的火焰出口的中心线与辐射室内腔室壁平行。
【专利说明】一种改善热强度分布的加氢炉
【技术领域】
[0001]本实用新型石油化工设备领域，具体涉及一种管式加热炉，特别涉及一种改善热强度分布的加氢炉。
【背景技术】
[0002]管式加热炉是石油化工装置中重要的加热设备，其设计和运行水平往往直接影响装置的处理量，操作弹性和运行周期。
[0003]加氢装置的反应进料加热炉分为炉前混氢和炉后混氢两种形式。目前设计的柴油及渣油加氢炉多采用炉前混氢方式。加氢炉与常规炼油加热炉的主要区别是，炉管系统处于高温、高压、临氢状态下直接见火操作，因此其盘管的工艺设计和结构设计要求均非常严格。此外，加氢工艺特点要求装置开工阶段加热炉负荷远大于正常生产阶段负荷，为满足装置开工阶段加热负荷，加氢炉需设计较大的炉管传热面积，必然造成正常生产阶段，炉管传热面积过剩。尤其对于大型化的加氢装置，炉管传热面积过剩导致的问题更加突出。
[0004]然而，加氢炉管内的介质腐蚀性强(含有大量的氢，也含有一定量的硫化氢)，又在高温高压下操作。可供选择的管材一般有ASTM标准的TP321和TP347两种，价格均非常昂贵。设计时炉管传热面积过剩，将造成炉管系统建设投资过高，设备利用率低。因此，从工艺设计角度，应尽可能高的提高加热炉操作弹性，使加氢炉即满足开工阶段大负荷的需求，又保证正常生产时炉管热强度不至过低，从而提高昂贵的加氢炉管利用率，是大型化加氢炉的重要发展方向。
实用新型内容
[0005]本实用新型所要解决的技术问题是:针对现有技术中的加氢炉内的炉管传热面积过剩，造成炉管系统建设投资过高，设备利用率低的技术问题。
[0006]本实用新型的目的在于，为了克服现有加氢炉工艺设计操作弹性小，导致炉管面积过剩浪费的缺陷，提供一种改善热强度分布的加氢炉。
[0007]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:
[0008]一种改善热强度分布的加氢炉，包括对流室，不少于一个的辐射室、不少于一排的对流炉管排、一排或两排的辐射炉管排和不少于一个的燃烧器；
[0009]辐射室设置在对流室的下方，且两者的内腔相通；对流炉管排水平设置在对流室内，且对流炉管排呈层状设置在对流室内；所述对流炉管排的两端固定在对流室壳体上；所述每相邻两排对流炉管排交错设置；所述每排对流炉管排内包括不少于一个的对流炉管；辐射炉管排竖直设置在辐射室内，且两端固定在辐射室壳体上；所述辐射炉管排包括不少于一个的辐射炉管；所述辐射炉管水平设置在辐射室内；所述燃烧器设置在辐射室的底部或设置在辐射室内腔室壁上，所述燃烧器的火焰出口的中心线与辐射室内腔室壁平行；
[0010]其中，所述辐射室呈棱台状，所述辐射室内的辐射室介质入口设置在辐射室的下部，辐射室介质出口设置在辐射室的上部，辐射室内的介质呈下进上出流程；
[0011]所述对流室内的对流室介质入口设置在对流室的上部，对流室介质出口设置在对流室的下部，对流室内的介质呈上进下出流程。
[0012]本实用新型内所述的辐射炉管排，可采用单排炉管排列，也可采用双排炉管排列，辐射室加热介质采用下进上出流程。多个辐射室可共用一个对流室，也可单独设置对流室。
[0013]进一步改进，辐射室的内腔室壁与水平面形成一个锐角α，0° < a <15°。
[0014]进一步改进，燃烧器采用扁平火焰燃烧器。本实用新型内所述的燃烧器采用扁平火焰燃烧器，燃烧器安装方式可以采用底装或侧装方式。燃烧器中心线与炉侧墙平行，可有效改善炉膛流场及温度场分布均匀性，从而改善炉管热强度分布，避免炉管局部过热。
[0015]本实用新型采用棱台状辐射室特殊的炉膛结构和燃烧器布置，能够有效改善炉管热强度分布均匀性，增加炉管平均热强度，并显著提高加热炉操作弹性，从而提高昂贵的加氢炉管传热面积利用率。
[0016]本实用新型与现有技术相比，其有益效果是:
[0017]1、采用棱台状的辐射室结构，配合扁平火焰燃烧器，可显著增加炉管平均热强度，提高加热炉操作弹性，改善炉管热强度分布均匀性，从而提高昂贵的加氢炉管利用率，并可避免炉管局部过热现象。
[0018]2、上述特点使该实用新型能够适用于加氢装置的反应进料加热炉负荷变化大的要求，特别适用于大型化的加氢装置反应进料加热炉。能够显著降低大型化加氢装置加热炉的设备投资和操作成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型的主视图。
[0020]其中，I为对流室，2为对流炉管，3为辐射室，4为辐射炉管，5为燃烧器，6为辐射室介质入口，7为辐射室介质出口，8为对流室介质入口，9为对流室介质出口。
【具体实施方式】
[0021]下面对本实用新型技术方案进行详细说明，但是本实用新型的保护范围不局限于所述实施例。
[0022]为使本实用新型的内容更加明显易懂，以下结合附图1和【具体实施方式】做进一步的描述。
[0023]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0024]实施例:
[0025]本实施例中的采用单排辐射炉管排、两个辐射室3、七排的对流炉管排的结构。
[0026]本实施例所述的改善热强度分布的加氢炉包括，对流室1，两个的辐射室3、七排的对流炉管排、一排辐射炉管排和燃烧器5 ;
[0027]辐射室3设置在对流室I的下方，且两者的内腔相通；对流炉管排水平设置在对流室I内，且对流炉管排呈层状设置在对流室I内；对流炉管排的两端固定在对流室I壳体上；每相邻两排对流炉管排交错设置；每排对流炉管排内包括不少于一个的对流炉管2 ;辐射炉管排竖直设置在辐射室3内，且两端固定在辐射室3壳体上；辐射炉管排包括不少于一个的辐射炉管4 ;辐射炉管4水平设置在辐射室3内；扁平火焰燃烧器5设置在辐射室3的底部或设置在辐射室3内腔室壁上，扁平火焰燃烧器5的火焰出口的中心线与辐射室3内腔室壁平行；辐射室3呈棱台状，辐射室3内的辐射室介质入口 6设置在辐射室3的下部，辐射室介质出口 7设置在辐射室3的上部，辐射室内的介质呈下进上出流程；对流室I内的对流室介质入口 8设置在对流室I的上部，对流室介质出口 7设置在对流室I的下部，对流室内的介质呈上进下出流程。
[0028]本实施例提供了一种改善热强度分布的加氢炉，其包括辐射室3、对流室1、辐射炉管4、对流炉管2和燃烧器5组成。辐射室高度H为6500mm，宽度W为3000mm，辐射室侧墙与水平方向夹角a为8。，扁平火焰燃烧器5的火焰出口的中心线与辐射室3内腔室壁平行。辐射室的辐射炉管平均热强度最高可达45kW/m2，正常操作辐射炉管平均热强度为25?30kW/m2。与传统设计的加氢炉正常操作时辐射炉管平均热强度<20kW/m2相比，可节省炉管传热面积25%，显著降低设备投资。
[0029]如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本实用新型，但其不得解释为对本实用新型自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本实用新型的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。
【权利要求】
1.一种改善热强度分布的加氢炉，其特征在于，包括对流室(I)，不少于一个的辐射室(3)、不少于一排的对流炉管排、一排或两排的辐射炉管排和不少于一个的燃烧器(5)； 辐射室(3)设置在对流室(I)的下方，且两者的内腔相通；对流炉管排水平设置在对流室(I)内，且对流炉管排呈层状设置在对流室(I)内；所述对流炉管排的两端固定在对流室(I)壳体上；所述每相邻两排对流炉管排交错设置；所述每排对流炉管排内包括不少于一个的对流炉管(2);辐射炉管排竖直设置在辐射室(3)内，且两端固定在辐射室(3)壳体上；所述辐射炉管排包括不少于一个的辐射炉管(4);所述辐射炉管(4)水平设置在辐射室(3)内；所述燃烧器(5)设置在辐射室(3)的底部或设置在辐射室(3)内腔室壁上，所述燃烧器(5)的火焰出口的中心线与辐射室(3)内腔室壁平行； 其中，所述辐射室(3)呈棱台状，所述辐射室(3)内的辐射室介质入口(6)设置在辐射室(3)的下部，辐射室介质出口(7)设置在辐射室(3)的上部，辐射室内的介质呈下进上出流程； 所述对流室(I)内的对流室介质入口(8)设置在对流室(I)的上部，对流室介质出口(7)设置在对流室(I)的下部，对流室内的介质呈上进下出流程。
2.如权利要求1所述的改善热强度分布的加氢炉，其特征在于，所述辐射室(3)的内腔室壁与水平面形成一个锐角α，0。< α < 15。。
3.如权利要求1或2所述的改善热强度分布的加氢炉，其特征在于，所述燃烧器(5)采用扁平火焰燃烧器。
【文档编号】B01J19/24GK204051689SQ201420455022
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年8月12日 优先权日:2014年8月12日
【发明者】杨军卫, 邢献杰, 沈国平, 徐保平, 王兰娟, 唐超, 肖家治 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油大学(华东)