[發(fā)明專(zhuān)利]側(cè)燒轉(zhuǎn)化爐

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710293738.5
• 申請(qǐng)日: 2017-04-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108786666B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓健;蔡建光;張偉乾;袁成志;張曉筠;厲亞寧;王海濤;孫毅
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)石化工程建設(shè)有限公司;中石化煉化工程（集團(tuán)）股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B01J8/06
• 分類(lèi)號(hào): B01J8/06
• 代理公司: 北京思創(chuàng)畢升專(zhuān)利事務(wù)所 11218
• 代理人: 孫向民;廉莉莉

本發(fā)明公開(kāi)了一種側(cè)燒轉(zhuǎn)化爐，該側(cè)燒轉(zhuǎn)化爐，包括：輻射段爐膛，輻射段爐膛包括：入口爐膛和出口爐膛，入口爐膛和出口爐膛之間設(shè)置有輻射轉(zhuǎn)對(duì)流熱煙道；多路并聯(lián)轉(zhuǎn)化管，每路轉(zhuǎn)化管包括：入口轉(zhuǎn)化管、出口轉(zhuǎn)化管及柔性中尾管，入口轉(zhuǎn)化管并聯(lián)垂直設(shè)置于入口爐膛內(nèi)，兩端伸出入口爐膛；出口轉(zhuǎn)化管并聯(lián)垂直設(shè)置于出口爐膛內(nèi)，兩端伸出出口爐膛；入口轉(zhuǎn)化管與出口轉(zhuǎn)化管通過(guò)設(shè)置于輻射段爐膛頂部的柔性中尾管連接；側(cè)壁燃燒器，側(cè)壁燃燒器設(shè)置于入口爐膛和出口爐膛的側(cè)墻側(cè)面，輻射供熱和爐管壁溫均勻、可根據(jù)供熱需求調(diào)節(jié)各爐膛負(fù)荷和沿爐管長(zhǎng)度方向的受熱負(fù)荷，管系膨脹相對(duì)簡(jiǎn)單，吊掛結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，便于檢維修。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石油化工設(shè)備領(lǐng)域，具體地，涉及一種側(cè)燒轉(zhuǎn)化爐。

背景技術(shù)

目前煉油化工裝置中通常會(huì)使用如制氫轉(zhuǎn)化爐，CO轉(zhuǎn)化爐，合成氨轉(zhuǎn)化爐等管內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的轉(zhuǎn)化爐，爐內(nèi)設(shè)置多根轉(zhuǎn)化管，轉(zhuǎn)化管內(nèi)設(shè)置催化劑，每根轉(zhuǎn)化管就是一個(gè)小反應(yīng)器。以制氫裝置為例，制氫轉(zhuǎn)化爐是制氫裝置中轉(zhuǎn)化反應(yīng)的反應(yīng)器，屬于裝置的心臟設(shè)備，內(nèi)部設(shè)置外熱式列管，由于轉(zhuǎn)化反應(yīng)的強(qiáng)吸熱及高溫等特點(diǎn)，這種反應(yīng)器被設(shè)計(jì)成加熱爐的形式，催化劑裝在一根根轉(zhuǎn)化爐管內(nèi)，被爐膛內(nèi)的燃燒器直接輻射加熱，反應(yīng)介質(zhì)通過(guò)爐管內(nèi)的催化劑床層進(jìn)行反應(yīng)。由于轉(zhuǎn)化爐的操作條件苛刻，其爐型結(jié)構(gòu)，爐管材料，爐管系統(tǒng)支撐，爐管系統(tǒng)膨脹及補(bǔ)償，燃燒供熱，煙氣流動(dòng)及分配，耐火材料等各方面都必須精心設(shè)計(jì)。

目前典型轉(zhuǎn)化爐的爐型按輻射室供熱方式主要分為以下四類(lèi)：

1)頂燒爐：燃燒器布置在輻射室頂部，火焰垂直向下，與轉(zhuǎn)化管平行，對(duì)轉(zhuǎn)化管進(jìn)行雙面輻射，煙氣下行，從爐膛底部煙道離開(kāi)輻射室，向爐膛端部的對(duì)流室方向流動(dòng)。其優(yōu)點(diǎn)在于火焰相對(duì)集中在爐頂，該處輻射傳熱能力非常強(qiáng)，具有非常高的局部熱強(qiáng)度，在管內(nèi)頂部反應(yīng)最激烈處能供給最多的熱量，燃料放熱分布與反應(yīng)熱需求分布相對(duì)協(xié)調(diào)。其缺點(diǎn)在于爐管頂部管壁溫度最高，爐管縱向溫度無(wú)法調(diào)節(jié)，在操作末期或催化劑積碳情況下，由于上部反應(yīng)較少，管內(nèi)介質(zhì)溫度升高很快，爐管壁溫升高，對(duì)爐管壽命不利；此外頂燒爐的爐頂結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，需要容納入口集合管，入口集合管彈簧吊架，轉(zhuǎn)化管彈簧吊架，上尾管，上尾管彈簧吊架，燃料氣配管，空氣風(fēng)道配管等多項(xiàng)配件，爐頂空間非常擁擠，對(duì)散熱和檢維修不利。

2)側(cè)燒爐：燃燒器布置在輻射室的側(cè)墻，火焰附墻燃燒，對(duì)轉(zhuǎn)化管形成雙面輻射，煙氣上行，經(jīng)過(guò)爐頂熱煙道，向頂部或端側(cè)的對(duì)流室流動(dòng)。其優(yōu)點(diǎn)在于，由燃燒火焰附墻產(chǎn)生的輻射墻對(duì)轉(zhuǎn)化管進(jìn)行雙面輻射，傳熱均勻，避免壁溫峰值，降低設(shè)計(jì)壁溫，減少轉(zhuǎn)化管壁厚，提高平均熱強(qiáng)度，減少轉(zhuǎn)化管數(shù)量。其缺點(diǎn)在于燃燒器數(shù)量較多，分布在側(cè)墻的燃料氣配管和空氣風(fēng)道配管較多。

3)梯形爐：輻射室側(cè)墻呈梯臺(tái)形狀，燃燒器火焰沿傾斜的爐墻平行燃燒，通過(guò)爐墻向轉(zhuǎn)化管輻射傳熱，傳熱方式與側(cè)燒爐類(lèi)似。

4)底燒爐：普通底燒爐多用于小型裝置，燃燒器位于輻射室底部，煙氣上行。由于轉(zhuǎn)化反應(yīng)所需要的轉(zhuǎn)化管高度通常較高，約為8-14米，致使?fàn)t管壁溫縱向分布不均勻。

上述典型的轉(zhuǎn)化爐型，其管系設(shè)置均為：介質(zhì)入口集合管設(shè)置在爐頂，再分配至多路上尾管，然后進(jìn)入多路轉(zhuǎn)化管內(nèi)的催化劑床層進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)，從轉(zhuǎn)化管底部經(jīng)多路下尾管或經(jīng)內(nèi)部設(shè)有引導(dǎo)管的剛性短管進(jìn)入出口集合管，出口集合管設(shè)置在爐底，可采用熱壁集合管，冷壁集合管或冷、熱壁結(jié)合的方式。

由于轉(zhuǎn)化反應(yīng)所需要的轉(zhuǎn)化管高度通常較高，約為8-14米，且路數(shù)眾多，導(dǎo)致整個(gè)管系的熱膨脹非常復(fù)雜，至少包含：底部出口集合管的水平膨脹，轉(zhuǎn)化管的縱向膨脹，頂部入口集合管的水平膨脹等，一般設(shè)置上尾管，下尾管或組合使用，來(lái)吸收上述管系膨脹和產(chǎn)生的相對(duì)位移，同時(shí)設(shè)置入口集合管彈簧吊架，轉(zhuǎn)化管彈簧吊架，上尾管彈簧吊架等來(lái)承擔(dān)各部分的重量。

因此，有必要開(kāi)發(fā)一種輻射供熱和爐管壁溫均勻、可根據(jù)供熱需求調(diào)節(jié)爐管長(zhǎng)度方向的受熱負(fù)荷，管系膨脹相對(duì)簡(jiǎn)單，吊掛結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，便于檢維修的側(cè)燒轉(zhuǎn)化爐。