专利名称：高温取热炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及到石油化工行业催化裂化装置中的高温取热炉。
背景技术：
高温取热炉是石油化工行业中催化裂化装置中的一个重要设备，将送入炉内的约400KPa压力和上千摄氏度的高温烟气降温，使烟气到达高温取热炉出口的温度下降至某一指定的温度，这个指定的温度通常在700℃左右。如图1和图2所示，是一种传统的双筒式串联布置高温取热炉，包括两个通过联接烟道6联接在一起的高温取热炉，其中一个高温取热炉的侧壁上开设有烟气入口18，另一个高温取热炉的侧壁上开设有旁路烟道口17和烟气出口19，两个高温取热炉炉体在上部以联接烟道6相联通，每个高温取热炉包括炉体1和上、下封头2和8，炉体中的空间为炉室，炉体1包括耐压筒101和设置在耐压筒101内壁上的内衬，内衬由保温层102和耐热层103构成；若干根嵌套式冷却水管穿过位于炉顶的上封头2插入炉室中，冷却水管的结构包括呈试管状的外管3和设置在外管3中的内管4，外管3的上端与内管4的外壁密封，外管3在靠近其上端的管壁上开设有汽水引出口5；内管4的下端开口与外管3的底部留有间隙，内管4的上端为进水口。其工作原理是从烟气入口18进入炉室的高温烟气通过与冷却水管中的水进行热交换来达到降低自身温度的目的，具体过程为水储存在锅筒中，而锅筒位于高温取热炉的上方，从锅筒中流入冷却水管中的水在炉室中被高温烟气所加热，加热形成的汽水混合物从汽水引出口5回流至锅筒中，其蒸汽部分通过锅筒中的出汽口进入到输出管道中，为了保持锅筒中的水位，锅筒中要经常补充经处理过的给水；在工作过程中，如果从烟气出口19出来的烟气温度偏低，可以通过调节旁路烟道口17的烟气量，使得一部分烟气直接从旁路烟道口17通过、减少其吸热量，然后与烟气出口19出来的烟气进行混合，达到设定温度后送至下道工序。该高温取热炉的缺点如下1、由于内管4的下端与外管3底部形成的通道过于狭窄，这样就形成了类似“盲肠”式的结构，在装配过程中可能落入的异物和水蒸发浓缩过程中必然产生的水垢是无法排除的，因此很容易发生水流通不畅或因内管4腐蚀泄漏而不能对整根受热外管3补水，从而造成外管3烧坏爆管的事故；2、上述结构的冷却水管穿过炉顶的上封头2伸入至炉室中，其重量全部由上封头2支承，使得上封头2不能设置成可拆卸结构，只能焊接在高温取热炉的炉体1上，导致对炉内受热面的检修非常困难；上述双筒式结构的高温取热炉，虽说可以在其上部联接烟道6上设置用于检查炉内冷却水管高位受热面状况的检测口；尽管如此，检修工作仍很困难，而且其结构也显得过于庞大和复杂；3、高温取热炉在长期使用过程中，内衬难免会因老化等原因而脱落，如果不能及时发现、停机维修，耐压筒101与炉内上千度的高温烟气直接接触，将使耐压筒101的金属强度大大下降，当耐压筒101的金属高温屈服强度低于克服炉内烟气压力所需的强度时，高温取热炉就会破裂，酿成重大事故。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种安全可靠、长期使用不易堵塞、便于检修和结构简单的高温取热炉。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为高温取热炉，包括炉体，炉体的侧壁上开设有烟气入口和烟气出口，炉体的两头分别设置有上、下封头，上、下封头与炉室之间分别设置有上、下保温层；炉室中设置有由若干个对流管束单元构成的对流管束装置，每个对流管束单元包括若干根对流水管和设置在炉室两头的上、下集箱，每个对流管束单元中的每根对流水管的两端分别与本单元中的上、下集箱相连通，每个下集箱均设置有排污管，下集箱均与下降供水管相连通，上集箱均与汽水引出管相连通；所述的上、下封头中至少有一个为可拆卸结构；所述炉体包括耐压筒和布置在耐压筒的筒壁上的若干冷却水管，冷却水管与耐压筒之间设置有传热层，冷却水管的上下两头分别与位于炉室两头的上、下环形集箱相连通，上、下环形集箱分别与汽水引出管和下降供水管相连通。
上述的对流管束装置的中央设置有检查通道，检查通道中自上而下间隔设置有若干块可拆卸隔板；检查通道贯通于上保温层和上封头、并与开设在上封头顶部的检查入口相连通。
上述的对流管束装置的中央设置有检查通道，检查通道中自上而下间隔设置有若干块可拆卸隔板；检查通道贯通于下保温层和下封头、并与开设在下封头底部的检查入口相连通。
在上述的耐压筒的外壁上设置有若干根均匀排布的冷却水管，冷却水管与耐压筒的外壁之间设置有传热层。
在上述的耐压筒的内壁上设置有若干根均匀排布的冷却水管，冷却水管与耐压筒的内壁之间设置有传热层。
上述的上、下封头与炉体之间分别通过法兰连接、形成可拆卸结构。
本发明的有益效果如下1.本发明所述的高温取热炉，由于在炉室中采用了由若干个对流管束单元构成的对流管束装置，其中的对流水管为自下而上的直通式结构，水流十分通畅，而且下集箱中设置有排污管，可将对流管束单元管子中的水垢或异物定期从排污管中排出，有效地保证了水路的畅通和使用安全；2.本发明中的上、下封头中至少有一个为法兰式可拆卸结构，而且每个对流管束单元可以单独拆装，大大方便了对流管束装置的检修；本发明所述的高温取热炉为单筒式结构，其布局和结构更加简化，节省了占地面积，降低了成本。
3.本发明中的炉体通过在金属制成的耐压筒的内壁或外壁上设置冷却水管而构成，使耐压筒体金属温度稳定保持在水冷系统工作压力下的饱和温度附近，消除了原来炉体因内衬老化等原因脱落导致炉体金属超温破裂而引起的事故隐患，使得整个高温取热炉炉体的安全性能得到了可靠保证。
图1是背景技术中所述的双筒式高温取热炉的结构示意图；图2是图1中的A-A向剖视放大结构示意图；图1、图2中1、炉体，101、耐压筒，102、保温层，103、耐热层，2、上封头，3、外管，4、内管，5、汽水引出口，6、联接烟道，8、下封头，17、旁路烟道口，18、烟气入口，19、烟气出口；图3是本发明所述的高温取热炉的结构示意图；图4是对流管束单元在炉室内的一种分布结构示意图；图5是图4中对流管束单元的B-B向剖视结构示意图；图6是对流管束单元在炉室内的另一种分布结构示意图；图7是本发明所述炉体的一种结构的横截面示意图；图8是图7中H部分的放大结构示意图；图9是本发明所述炉体的另一种结构的横截面示意图；图10是图9的I部分的放大结构示意图；图3至图10中1、炉体，10、炉室，101、耐压筒，102、冷却水管，103、传热层，104、上环形集箱，105、下环形集箱，106、隔热防护层，11、检查通道，12、隔板，13、支撑定位梁，14、支撑定位梁，16、排灰斗，17、旁路烟道口，18、烟气入口，19、烟气出口，2、上封头，21、检查入口，22、上保温层，3、对流管束单元，31、对流水管，32、上集箱，33、下集箱，331、排污管，4、汽水引出管，5、下降供水管，8、下封头，81、检查入口，82、下保温层，83、排灰通道；图11为本发明的布置状态示意图；图中198、钢架，200、高温取热炉，201、锅筒。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述
如图3所示，本发明所述的高温取热炉，包括炉体1，炉体1中的空间为炉室10，炉体1的侧壁上开设有烟气入口18和烟气出口19，炉体1的两头分别设置有上、下封头2和8，上、下封头2和8与炉室10之间分别设置有上、下保温层22和82，下封头8和下保温层82中开设有贯通的排灰通道83；如图4所示，炉室10中设置有由十二个呈辐射状布置的对流管束单元3构成的对流管束装置，所述的对流管束装置还可以设置成如图6所示的平行布置结构或其它结构；如图5所示，每个对流管束单元3包括若干根对流水管31和设置在炉室10两头的上、下集箱32和33，每个对流管束单元3中的每根对流水管31的两端分别与本单元中的上、下集箱32和33相连通，每个下集箱33的底部均设置有排污管331，所有的下集箱33均与下降供水管5相连通，所有的上集箱32均与汽水引出管4相连通；所述的上、下封头2和8中至少有一个封头是可拆卸式法兰安装结构；如图7、图8所示，所述的炉体1结构包括耐压筒101，在耐压筒101的内壁上均匀布置若干根冷却水管102，冷却水管102与耐压筒101的内壁之间设置有传热层103；另外，所述的炉体1还可以设置成如图9、图10所示的结构，该结构包括耐压筒101，在耐压筒101外壁上均匀布置若干根冷却水管102，冷却水管102与耐压筒101的外壁之间设置有传热层103；这里所述的传热层103就是冷却水管102与耐压筒101之间的焊接层；所述的炉体1的所有冷却水管102的上下两头分别与位于炉室10两头的上、下环形集箱104和105相连通，上、下环形集箱104和105分别与汽水引出管4和下降供水管5相连通；本实施例中，如图4所示，在对流管束装置的中央留有空间并形成检查通道11，即所有对流管束单元3在炉体1的圆截面内呈辐射状布置、其中央留出检查通道11，检查通道11中间隔布置有数块可拆卸隔板12——隔板12的块数可根据炉体1的高度而作相应的增减，布置隔板12的目的是为了消除烟气走廊效应，隔板12的具体设置方法为在检查通道11附近的对流水管31上焊接有焊耳，隔板12安装在焊耳上即可——这种就近焊接焊耳安装隔板12的通常技术虽未在图中画出，但这不影响本领域的技术人员对此结构的理解和实现，所述的检查通道11向上贯通于上保温层22和上封头2、并与开设在上封头2顶部的检查入口21相连通，检查通道11向下贯通于下保温层82和下封头8、并与开设在下封头8底部的检查入口81相连通；炉室10中位于排灰通道83的上方设置有由填料构成的呈漏斗状的排灰斗16，使得炉室10中的灰尘能顺着排灰斗16滑落至排灰通道83中，并沿着排灰通道83排出高温取热炉。另外，为了防止散热损失，炉体1(包括烟道入口18和烟道出口19)的外壁上还设置有隔热防护层106；为了调节从烟气出口19处烟气的温度，在炉体1的中部设置有旁路烟道口17。除此之外，为了高温取热炉的固定和支托，炉体1上还设置有支撑定位梁13和14。
如图11所示，是本发明在催化裂化装置中的布置结构图，整个高温取热炉200为单筒结构，由钢架198支承，支撑定位梁13和14可以根据需要作为定位梁或支撑梁使用，如果高温取热炉200与钢架198的支承点在高温取热炉200的上部，那么支撑定位梁13作为承撑梁，支撑定位梁14作为定位梁；反之，如果高温取热炉200与钢架198的支承点在高温取热炉200的中部或下部，则支撑定位梁13作为定位梁，支撑定位梁14作为支撑梁。锅筒201作为高温取热炉200的水源和汇汽之处，为了加强水循环、管道布置以及考虑到检修对流管束单元3时向上抽出的需要，锅筒201设于高出高温取热炉200一定距离的侧面，锅筒201底部有数根大直径下降供水管5直达下集箱33附近，再用小口径管子将水分配到下环形集箱105和各个下集箱33中去，从上环形集箱104和各个上集箱32出来的汽水混合物经汽水引出管4回流到锅筒201中，经过汽水分离后，蒸汽从锅筒201的出汽口中送出。
本发明所述的高炉取热炉200的具体的工作过程为锅筒201位于高温取热炉200的上方，锅筒201通过两路下降供水管5分别与下集箱33、对流水管31、上集箱32和汽水引出管4组成一组水冷系统，与下环形集箱105、冷却水管102、上环形集箱104和汽水引出管4组成另一组水冷系统。在工作过程中，为了保持锅筒201中的水位，锅筒201中要经常补充经处理过的给水。作为炉体1一部分的耐压筒101，一方面由于高温烟气对其加热，使其温度有不断上升的趋势，另一方面不断流经冷却水管102的水又将耐压筒101得到的大部分热量不断带走，这样就形成了一个热平衡，使得耐压筒101维持在水冷系统工作压力下的饱和温度附近。高温烟气从烟气入口18进入至炉室10，在上升过程中，与对流水管31不断进行热量交换以降低烟温，如果从烟气出口19出来的烟气温度偏低，可以通过调节旁路烟道口17的烟气量，使得一部分烟气直接从旁路烟道口17旁路引出，然后与烟气出口19出来的经全程冷却的低温烟气进行混合，调节两者的比例、使其达到设置温度，然后送至下道工序。另外，设置在检查通道11中的隔板12可有效地防止烟气短路。
当需对上述高温取热炉200中的对流管束装置进行修理时，只需卸下上封头2，然后对汽水引出管4和下降供水管5作简单切割，便可将个别对流管束单元3从炉室10中单独抽出，从而方便了对流管束装置的修理。在对上述的高温取热炉200中的受热面进行检查时，检查人员可以从下封头8中的检查入口81处进入炉室10中，也可以从上封头2中的检查入口21处进入炉室10中；这里以从开设在下封头8上的检查入口81中进入检查通道11为例，来描述对高温取热炉炉室10中的所有对流水管31进行检查的过程首先卸下第一块隔板12，将悬梯挂在同样焊接在检查通道11附近的对流水管31上的挂钩上——这种就近焊接用于悬挂悬梯的挂钩的通常技术虽未在图中画出，但这不影响本领域的技术人员对此结构的理解和实现，检查人员通过悬梯再接近第二块隔板12，并将其卸下，然后，检查人员可以站在悬梯的顶端上，将第二个悬梯向上升起、并将其挂在上方相应的挂钩上，依次类推，就可检测整个高温取热炉200中所有对流水管31的受热面的状况，检查完毕，再一步一步退回，并将隔板12依次固定在原处。在高温取热炉200运行期间，可以定期通过排污管331将对流水管31中的水垢沉渣和异物排出，从而有效地保证了水路的畅通。
权利要求
1.高温取热炉，包括炉体[1]，炉体[1]的侧壁上开设有烟气入口[18]和烟气出口[19]，炉体[1]的两头分别设置有上、下封头[2]和[8]，上、下封头[2]和[8]与炉室[10]之间分别设置有上、下保温层[22]和[82]；其特征在于炉室[10]中设置有由若干个对流管束单元[3]构成的对流管束装置，每个对流管束单元[3]包括若干根对流水管[31]和设置在炉室[10]两头的上、下集箱[32]和[33]，每个对流管束单元[3]中的每根对流水管[31]的两端分别与本单元中的上、下集箱[32]和[33]相连通，每个下集箱[33]均设置有排污管[331]，下集箱[33]均与下降供水管[5]相连通，上集箱[32]均与汽水引出管[4]相连通；所述的上、下封头[2]和[8]中至少有一个为可拆卸结构；所述炉体[1]包括耐压筒[101]和布置在耐压筒[101]的筒壁上的若干冷却水管[102]，冷却水管[102]与耐压筒[101]之间设置有传热层[103]，冷却水管[102]的上下两头分别与位于炉室[10]两头的上、下环形集箱[104]和[105]相连通，上、下环形集箱[104]和[105]分别与汽水引出管[4]和下降供水管[5]相连通。
2.如权利要求1所述的高温取热炉，其特征在于所述的对流管束装置中央设置有检查通道[11]，检查通道[11]中自上而下间隔设置有若干块可拆卸隔板[12]；检查通道[11]贯通于上保温层[22]和上封头[2]、并与开设在上封头[2]顶部的检查入口[21]相连通。
3.如权利要求1所述的高温取热炉，其特征在于所述的对流管束装置中央设置有检查通道[11]，检查通道[11]中自上而下间隔设置有若干块可拆卸隔板[12]；检查通道[11]贯通于下保温层[82]和下封头[8]、并与开设在下封头[8]底部的检查入口[81]相连通。
4.如权利要求1、2或3所述的高温取热炉，其特征在于在所述的耐压筒[101]的外壁上设置有均匀排布的冷却水管[102]，冷却水管[102]与耐压筒[101]的外壁之间设置有传热层[103]。
5.如权利要求1、2或3所述的高温取热炉，其特征在于在所述的耐压筒[101]的内壁上设置有均匀排布的冷却水管[102]，冷却水管[102]与耐压筒[101]的内壁之间设置有传热层[103]。
6.如权利要求1、2或3所述的高温取热炉，其特征在于所述的上、下封头[2]和[8]与炉体[1]之间分别通过法兰连接、形成可拆卸结构。
全文摘要
本发明公开了一种长期使用不易堵塞、便于检修、安全可靠和结构简单的高温取热炉，包括炉体，炉体的侧壁上开设有烟气入口和烟气出口，炉体的两头分别设置有可拆卸的上、下封头，下封头中开设有排灰通道；炉室中设置有由若干个对流管束单元构成的对流管束装置，每个对流管束单元包括若干根对流水管，每个对流管束单元中的每根对流水管通过本单元中的上、下集箱与汽水引出管和下降供水管相连通，每个下集箱均设置有排污管；所述的炉体包括耐压筒和布置在耐压筒的内壁或外壁上的若干冷却水管，冷却水管与耐压筒之间设置有传热层，冷却水管通过上、下环形集箱与汽水引出管和下降供水管相连通。本发明主要用于石油化工行业中的催化裂化装置中。
文档编号F22B31/00GK101059318SQ200710022659
公开日2007年10月24日 申请日期2007年5月20日 优先权日2007年5月20日
发明者赵柏年 申请人:苏州海陆重工股份有限公司