一种开工炉的制作方法

本实用新型涉及石油化工设备，更具体地涉及用于石油化工设备中的开工炉。

背景技术：

有些石化设备，例如炼油催化裂化装置和流化床甲醇制烯烃装置，在开工时需要将再生器床层内的催化剂温度加热到600℃左右，以便送入反应器内与原料进行反应；在首次开工时还需要将衬里施工完毕的反应器、再生器温度升高，将衬里烘干。

目前，通常采用辅助燃烧室或热风炉(也称为“开工炉”)为这样的设备提供热量。辅助燃烧室串联于主风管道上。一般的辅助燃烧室包括集成在同一炉体中的一次风道、二次风道、燃烧器、燃烧室、混合室及混合气体出口。其中燃烧室内置于炉体前段，炉体后段为混合室。风道设置在炉体的外层中，炉体内设置隔板将风道分为一次风通道和二次风通道。一次风(助燃风)经由燃烧器进入燃烧室进行过氧燃烧，二次风(混兑风)在围绕燃烧室形成的环形间隙中流过，在炉体后半部混合室与热烟气混合，然后从混合室排出，进入例如反应器或再生器。这种辅助燃烧室开工炉为了保证燃料燃烧完全，燃烧室较长；同时为取得较好的烟气和主风混合效果，混合段体积也相应较大。

这种结构的不足之处是由于一次风道和二次风道都集成在炉体中，辅助燃烧室体积较大，而且主风机来的管线多，占现场空间大。另外，辅助燃烧室仅在开工阶段使用，操作正常以后不再使用，然而工艺主风仍然沿炉体中的流道流通，压降较高，使主风机出口压力增加，消耗能量增加。

专利号CN104277862A,CN201447459U的中国专利公开的方案，采用的辅助燃烧室方案和目前常用的辅助燃烧室基本相同，包括集成在同一炉体中的一次风道、二次风道、燃烧器、燃烧室、和混合室。其不同之处在于，采用不同的手段设置了旁通管路，达到正常操作阶段不启用辅助燃烧室时，使主风通过旁通管路进入再生器，实现低压降。然而，其同样存在缺点，即辅助燃烧室体积较大，管线复杂，阀门多，现场占据空间大。

技术实现要素：

本实用新型的发明人针对现有技术中存在的问题，提出了一种体积小、能耗低的开工炉。

根据本实用新型，提供了一种开工炉，其包括：燃烧器，其具有燃料气入口和助燃风入口；燃烧室，其第一端与所述燃烧器的后端连接，用于接收来自所述燃料气入口的燃料气和来自所述助燃风入口的助燃空气并容纳它们在其中燃烧，燃烧产生的烟气从所述燃烧室的第二端排出；助燃风管道，其一端连接至所述燃烧器的助燃风入口以向燃烧器提供燃料气燃烧所需的助燃空气；和主风管道，其具有主风入口和主风出口，并设置有主风调节阀，其中，所述助燃风管道的另一端在主风管道上的位于所述主风调节阀上游的第一位置处连接至主风管道；并且所述主风管道在其位于所述主风调节阀下游的第二位置处与所述燃烧室的第二端连通，以便来自燃烧室的烟气与来自主风入口的空气进行混兑。

所述助燃风管道优选设置有助燃风调节阀。

在一些实施例中，所述燃烧室的第二端可以具有排烟管道，该排烟管道在所述第二位置连接至主风管道，使得来自燃烧室的烟气与来自主风入口的空气在主风管道中发生混兑，所述主风管道的位于所述第一位置和第二位置之间的管段与所述排烟管道大致垂直。

所述排烟管道可以沿所述燃烧器和燃烧室的轴向布置；并且所述助燃风管道的至少一部分可以平行于所述燃烧器和燃烧室的轴向的延伸。

优选，所述助燃风管道的所述至少一部分上设置有助燃膨胀节。

所述排烟管道可以垂直于所述燃烧器和燃烧室的轴向布置；并且所述主风管道的位于所述第一位置和第二位置之间的管段可以平行于所述燃烧器和燃烧室的轴向布置。

优选，所述主风管道的位于所述第一位置和第二位置之间的管段上设置有主风膨胀节。

在另一些实施例中，所述主风管道可以包括主风管道入口段和主风管道出口段，所述主风调节阀位于所述主风管道入口段；所述开工炉还包括连接在所述主风管道入口段和主风管道出口段之间的混合室；并且所述燃烧室的第二端与所述混合室连接，从而与主风管道连通。

优选，所述燃烧室的直径与所述混合室的直径的比例为4:5～6:7。

根据本实用新型的开工炉，可以至少部分地实现以下技术效果：

1、改变了现有的辅助燃烧室一次风、二次风均进入辅助燃烧室，二次风必须通过燃烧室与炉体壳体的环形间隙到达后端混合室与烟气混合的结构，即改变了现有的辅助燃烧室串联于主风管道的结构。根据本实用新型的开工炉中，助燃风管道、燃烧器和燃烧室均并联于主风管道，尤其在开工后正常操作的工况下，具有压降低、节能的特点。

2、同样热负荷下，根据本实用新型的开工炉的最大直径小，整体体积小，管线简洁节省空间。

3、摒弃了现有的辅助燃烧室中二次风(混兑风)直接进入辅助燃烧室的结构。根据本实用新型的开工炉在开工及烘炉阶段，混兑风不进入燃烧区，保证燃料燃烧完全后再和主风混合，避免了混兑风对燃烧的影响，燃烧效果好，燃料利用率高，不会出现尾燃、闪爆等事故，可靠性高。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1示出了根据本实用新型实施例一的开工炉的示意图；

图2示出了根据本实用新型实施例二的开工炉的示意图；和

图3示出了根据本实用新型实施例三的开工炉的示意图。

附图标记说明

1-燃烧器；2-燃料气入口；3-助燃风入口；4-燃烧室；5-助燃风管道；6-主风管道；7-主风入口；8-主风调节阀/主风调节蝶阀；9-排烟管道；10-助燃膨胀节；11-主风膨胀节；12-主风管道入口段；13-主风管道出口段；14-混合室；15-助燃风调节阀/助燃风调节蝶阀；16-支座；17-主风出口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关实用新型，而非对该实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与实用新型相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

图1-3分别示出了根据本实用新型实施例一至三的开工炉，如图所示，所述开工炉主要包括：燃烧器1、燃烧室4、助燃风管道5和主风管道6。

其中，燃烧器1具有燃料气入口2和助燃风入口3。

燃烧室4的第一端与燃烧器1的后端连接，用于接收来自燃料气入口2的燃料气和来自助燃风入口3的助燃空气并容纳它们在其中燃烧，燃烧产生的烟气从燃烧室的第二端排出。燃烧室4可以为筒形结构，其材料可以为耐热金属或金属与非金属耐火材料构成的复合体，优选金属材料内衬非金属耐火材料构成的复合体。

助燃风管道5的一端连接至燃烧器1的助燃风入口3以向燃烧器1提供燃料气燃烧所需的助燃空气。

主风管道6具有主风入口7和主风出口17并设置有主风调节阀8。主风调节阀例如可以为蝶阀。助燃风管道5的另一端在位于主风调节阀8上游的第一位置连接至主风管道，燃烧室4的第二端在位于主风调节阀8下游的第二位置与主风管道6连通，以便来自燃烧室4的烟气与来自主风入口7的空气进行混兑。这里“连通”并不限于装置结构直接连接而实现连通的情况，也意图覆盖通过中间结构实现连通的情况。

可以看到，根据本实用新型实施例的开工炉中，助燃风的流道(包括助燃风管道、燃烧器和燃烧室)分别在第一位置和第二位置与主风管道连通，从而与主风管道形成并联关系。

在开工或烘炉工况下，与燃烧室排出的烟气进行混兑所需的混兑风由主风管道提供；在正常运行的工况下，主风管道用于提供给下游设备(例如再生器)的空气。主风管道中设置的主风调节阀即可完成风量在主风管道和助燃风管道之间的分配，使得管线简单，阀门少，易控制。

根据本实用新型的开工炉由于采用了上述并联结构，尤其在开工后正常操作的工况下，具有压降低、节能的特点。

此外，由于炉体无需布置用于混兑风的夹套式环形通道，所以根据本实用新型的开工炉的最大直径小，整体体积小，管线简洁，节省空间。

此外，根据本实用新型的开工炉在开工及烘炉阶段，混兑风不进入燃烧区，保证燃料燃烧完全后再和主风混合，避免了混兑风对燃烧的影响，燃烧效果好，燃料利用率高，不会出现尾燃、闪爆等事故，可靠性高。

以下结合图1介绍根据本实用新型实施例一的开工炉100。如图1所示，燃烧室4的第二端可以具有排烟管道9，该排烟管道9在所述第二位置连接至主风管道6，使得来自燃烧室的烟气与来自主风入口的空气在主风管道中发生混兑。排烟管道9接入主风管道6内的主风调节阀8与主风出口17之间。排烟管道9接入主风管道6之后的主风管道6管段提供了高温烟气和主风混兑的空间。

主风管道6的位于第一位置和第二位置之间的管段可以与排烟管道9大致垂直，这样有利于烟气与混兑空气的快速、充分混合。

本实施例中，排烟管道9沿燃烧器1和燃烧室4的轴向布置，助燃风管道5的与主风管道6连接的一部分平行于燃烧器1和燃烧室4的轴向的延伸。

如图1所示，助燃风管道5内可以设置助燃风调节阀15，例如蝶阀，以调节进入燃烧器1的风量。

在既设置有主风调节阀8和助燃风调节阀15的情况下，开工阶段或烘炉阶段，燃料通过燃料气入口2进入燃烧器1，可以同时打开助燃风调节阀15(例如为蝶阀)和主风调节阀8(例如为蝶阀)，调节合适风量进入燃烧器1以与燃料混合，点燃后进入燃烧室4充分燃烧，燃烧后的例如900℃左右的高温烟气通过排烟管道9流出进入主风管道6，与主风入口7过来的空气(主风)进行混合，混合至所需温度(例如600-700℃左右)从主风出口流出进入下游设备，例如再生器。

装置开工完成后，正常操作工况，不再需要补充热量，此时可以切断燃料，关闭助燃风调节阀15，开工炉助燃风流道切出装置。主风管道调节蝶阀8可以全开，空气通过主风管道6进入下游设备。

或者，可以切断燃料后，将助燃风调节阀15全开，部分主风进入开工炉助燃风流道后，通过排烟管道9接入主风管道6。这样，助燃风流道作为主风管道6的局部并联通道，能够降低主风管道6局部管段流速，降低压降。在这种情况下，助燃风调节阀实际上可以省略。

助燃风管道5上还可根据管道实际需要设置膨胀节10，以适应管道的热胀冷缩。在图1所示开工炉100中，膨胀节10设置在平行于燃烧器1和燃烧室4的轴向的部分上。由于这一部分的助燃风管道长度较大，相应地热胀冷缩的幅度也更大，所以这种设置是有利的。

如图所示，燃烧器1和燃烧室4下部可以设置有支座16。

图2示出了根据本实用新型实施例二的开工炉200。开工炉200的结构与根据实施例一的开工炉100的结构基本上相同，不同之处在于：开工炉200中，排烟管道9垂直于燃烧器1和燃烧室4的轴向布置，主风管道6的位于所述第一位置和第二位置之间的管段平行于燃烧器1和燃烧室4的轴向布置。

实施例一与实施例二中，排烟管道9接入主风管道6之后的主风管道6管段均提供了高温烟气和主风混兑的空间。这省略了对专门的混合室的需要，使得结构更加简单。而且，由于无需提供混合室，所以燃烧室可以有更加充分的长度空间，有利于燃料充分燃烧，并保证燃烧的稳定可靠。

类似于开工炉100，在开工炉200的助燃风管道5中也可以设置助燃风调节阀15。

另外，主风管道6的位于所述第一位置和第二位置之间的管段上可以设置有主风膨胀节11。由于这一管段延伸了较长长度，因此主风膨胀节11的设置有利于避免热胀冷缩带来的破坏。

以下结合图3介绍根据本实用新型的开工炉300。如图所示，开工炉300中，主风管道6包括主风管道入口段12和主风管道出口段13，主风调节阀8位于主风管道入口段12中。开工炉300还包括连接在所述主风管道入口段12和主风管道出口段13之间的混合室14；并且燃烧室4的第二端与混合室14连接，从而实现与主风管道6的连通。

根据本实用新型实施例三的开工炉，由于设置了专门的混合室，缓解了烟气与主风的混兑时气体膨胀产生的压力，提高了装置的可靠性。此外，相比于现有的将燃烧室和混合室集成在一个炉体中的结构，根据实施例三的开工炉的燃烧室和混合室可以分别以不同的炉体来实现，这样便于制造和组装，并有利于保证燃烧室的长度，从而提高燃烧的充分性和稳定可靠性。

开工炉300中，燃烧室4的直径与混合室14的直径的比例可以为为例如4:5～6:7。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的实用新型范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。