加热炉装置的制作方法

本发明涉及大型加热炉的模块化设计、制造和安装领域，具体而言，涉及一种加热炉装置。

背景技术：

世界石油、化工、炼厂的大型加热炉的制造过程或安装过程存在工程量大、施工周期长、技术复杂、交插施工作业多以及现场施工管理难度高的问题。

国内加热炉的制造通常都是由设计院进行设计，由施工单位在施工现场完成加热炉的拼焊组装。由于加热炉的制造和安装过程对焊接要求比较严格，施工现场的场地狭窄或施工现场多风多雨的天气都会对加热炉的焊接质量造成影响，因此，现有的加热炉存在制造和安装周期过长，无法达到工艺包提供商的要求的问题。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种加热炉装置，以解决现有技术中的加热炉装置的制造安装周期长的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种加热炉装置，包括沿纵向自下而上依次叠置的燃烧模块、热辐射模块和热对流模块，其中，燃烧模块、热辐射模块和热对流模块可拆卸地拼接。

进一步地，热辐射模块具有辐射室，热对流模块具有与辐射室连通的对流室，其中，热辐射模块包括至少一个热辐射子模块，各热辐射子模块沿纵向依次叠置，且各热辐射子模块共同形成辐射室。

进一步地，燃烧模块为多个，热辐射模块为多个，多个燃烧模块与多个热辐射模块一一对应设置，且多个燃烧模块沿横向依次间隔设置，多个热辐射模块沿横向依次间隔设置。

进一步地，燃烧模块包括：炉底立柱；炉底框架，炉底框架设置在炉底立柱上，炉底框架围成安装区域；炉底钢板，炉底钢板设置在安装区域处；至少一个燃烧器，各燃烧器依次设置在炉底钢板上。

进一步地，热辐射模块包括：第一支撑框架，第一支撑框架与炉底框架可拆卸地连接；第一炉壳钢板，第一炉壳钢板设置在第一支撑框架上并围成辐射室。

进一步地，热对流模块包括：第二支撑框架，第二支撑框架与第一支撑框架可拆卸地连接；第二炉壳钢板，第二炉壳钢板设置在第二支撑框架上并围成对流室。

进一步地，加热炉装置还包括辐射炉管和对流炉管，其中，辐射炉管和对流炉管相连通，且辐射炉管设置在辐射室内，对流炉管设置在对流室内。

进一步地，辐射炉管沿横向或纵向布置在辐射室内。

进一步地，加热炉装置还包括保温层，保温层贴附在炉底钢板的朝向辐射室的表面上；和/或保温层贴附在第一炉壳钢板的朝向辐射室的表面上；和/或保温层贴附在第二炉壳钢板的朝向对流室的表面上。

进一步地，加热炉装置还包括烟囱模块，烟囱模块可拆卸地设置在热对流模块的远离热辐射模块的一端，烟囱模块结构包括烟管、烟气挡板阀和旁通烟道，其中，烟管与对流室连通，烟气挡板阀设置在烟管内，旁通烟道与烟管连通。

应用本发明的技术方案，由于加热炉装置包括沿纵向自下而上依次叠置的燃烧模块、热辐射模块和热对流模块，其中，燃烧模块、热辐射模块和热对流模块可拆卸地拼接。这样，便于在工厂对燃烧模块、热辐射模块和热对流模块进行加工制造，减少加工制造的时间，而且燃烧模块、热辐射模块和热对流模块的体积满足运输要求，便于运输，工作人员只需要在施工现场对各模块进行拼接组装便能够方便地完成加热炉装置的安装作业，有效地缩短了加热炉装置的制造安装周期，提高了加热炉装置的制造安装施工效率。

需要说明的是，本发明的加热炉装置采用工厂模块化制造、模块化安装的方式，通过专业化设计、制造、运输、吊装等工序保证优良的加热炉装置的制造安装施工质，同时大大地缩短了施工工期。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的一种可选实施例的加热炉装置的热辐射模块和热对流模块的划分示意图；

图2示出了根据本发明的另一种可选实施例的加热炉装置的主视图的局部剖视示意图；

图3示出图2的加热炉装置的侧视图的局部剖视示意图；

图4示出图2的加热炉装置的俯视图的局部剖视示意图；

图5示出了根据本发明的另一种可选实施例的加热炉装置的主视图的局部剖视示意图；

图6示出图5的加热炉装置的侧视图的局部剖视示意图；

图7示出图5的加热炉装置的俯视图的局部剖视示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、燃烧模块；11、炉底立柱；12、炉底框架；13、炉底钢板；14、燃烧器；20、热辐射模块；21、辐射室；22、热辐射子模块；23、第一支撑框架；24、第一炉壳钢板；30、热对流模块；31、对流室；32、第二支撑框架；33、第二炉壳钢板；40、辐射炉管；41、油品出口；50、对流炉管；51、油品入口；60、保温层；70、烟囱模块；71、烟管；72、烟气挡板阀；73、旁通烟道；80、防爆门；90、看火孔；100、钢结构连接件；110、人孔门；120、弯头箱；121、灭火蒸汽孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

为了解决现有技术中的加热炉装置的制造安装周期长的问题，本发明提供了一种加热炉装置。此外，本发明的热炉装置还有效解决了传统的大型加热炉在施工现场制造后拼焊组装的模式，通过采用合理的模块划分，并将加热炉装置切分成便于建造、运输、安装的模块，缩短了加热炉装置的建设工期，减少了现场施工的成本，提高了工程的施工质量。

如图1至图7所示，加热炉装置包括沿纵向自下而上依次叠置的燃烧模块10、热辐射模块20和热对流模块30，其中，燃烧模块10、热辐射模块20和热对流模块30可拆卸地拼接。

由于加热炉装置包括沿纵向自下而上依次叠置的燃烧模块10、热辐射模块20和热对流模块30，其中，燃烧模块10、热辐射模块20和热对流模块30可拆卸地拼接。这样，便于在工厂对燃烧模块10、热辐射模块20和热对流模块30进行加工制造，减少加工制造的时间，而且燃烧模块10、热辐射模块20和热对流模块30的体积满足运输要求，便于运输，工作人员只需要在施工现场对各模块进行拼接组装便能够方便地完成加热炉装置的安装作业，有效地缩短了加热炉装置的制造安装周期，提高了加热炉装置的制造安装施工效率。

可见，本发明的加热炉装置分割为多个模块，本发明的加热炉装置在工厂采用模块化制造，在施工现场采用模块化安装的施工方式，通过专业化设计、制造、运输、吊装等工序保证优良的加热炉装置的制造安装施工质，同时大大地缩短了施工工期。模块化安装的施工方式对工程建设企业具有重要意义，模块化安装的施工方式是工程建设企业技术水平的重要体现，尤其是在加热炉装置的建设中可以提高效率、提高进度、提高质量。

需要说明的是，本发明的加热炉装置采用模块化设计，模块化设计既不同于传统设计，也不同于成套设备设计。成套设备的设计最重要的技术特征是具有独立的功能和结构，模块化设计所实现的最终产品是整个工厂，其具备特定的功能，而为了制造、运输，将整个工厂切分成若干模块后，每个模块不一定具备特定的功能，只是作为整个工厂的某一部分。通过合理的模块划分，将复杂的工厂切分成便于制造、运输和整体安装的模块，是成功实现模块化的前提和基础。在设计阶段能否把整个项目按照一定的要求进行有效模块化设计是实施模块化技术的主导和关键。

还需要说明的是，加热炉装置的设计、制造和安装采用切分或分割方法形成便于建造、运输、整体安装的各个模块，模块在工厂内预制加工成型，在施工现场采用搭积木形式安装，本发明的加热炉装置能够应用于石油炼制、石油化工、煤化工、化肥和化纤行业等领域中。

通过模块化建造工厂中，具有完备的先进工装和坚固稳定的工作台，有利于提高制造精度，保证产品质量。在车间的工作台上，可以将现场模式中的大部分工作效率低、技术难度髙的立焊工作转变为工作效率髙、操作简便的平焊，既提髙效率又保证质量。

如图2所示，热辐射模块20具有辐射室21，热对流模块30具有与辐射室21连通的对流室31，其中，热辐射模块20包括至少一个热辐射子模块22，各热辐射子模块22沿纵向依次叠置，且各热辐射子模块22共同形成辐射室21。

可选地，燃烧模块10根据加热炉装置的负荷量大小，加热炉装置能够设置一个燃烧模块10，也可以设置多个燃烧模块10。

可选地，燃烧模块10为多个，热辐射模块20为多个，多个燃烧模块10与多个热辐射模块20一一对应设置，且多个燃烧模块10沿横向依次间隔设置，多个热辐射模块20沿横向依次间隔设置。

如图2、图3、图5和图6所示，燃烧模块10包括炉底立柱11、炉底框架12、炉底钢板13和至少一个燃烧器14，炉底框架12设置在炉底立柱11上，炉底框架12围成安装区域，炉底钢板13设置在安装区域处各燃烧器14依次设置在炉底钢板13上。

如图2和图3所示，各燃烧模块10制造工序包括：炉底立柱11预制、炉底框架12焊接、炉底钢板13预制等。各燃烧模块10的预组装工序包括：炉底立柱11与炉底框架12安装，炉底框架12内安装炉底钢板13，炉底钢板13内侧安装保温钉和保温层60(耐火材料制成的衬里)，燃烧器14安装在炉底钢板13上等。需要说明的是，当燃烧模块10为多个时，相邻的两个燃烧模块10在施工现场连接组装，而工厂预组装保证了最终施工现场安装质量。

可选地，每个燃烧模块10处均设置有至少一个燃烧器14。

同样可选地，热辐射模块20根据加热炉装置的负荷量大小，加热炉装置能够设置一个热辐射模块20，也可以设置多个热辐射模块20。

如图2、图3、图4、图5、图6和图7所示，热辐射模块20包括第一支撑框架23和第一炉壳钢板24，第一支撑框架23与炉底框架12可拆卸地连接，第一炉壳钢板24设置在第一支撑框架23上并围成辐射室21。

可选地，第一炉壳钢板24为多块，多块第一炉壳钢板24共同形成对流室31。

需要说明的是，各热辐射模块20在工厂制造和预组装工序相同。制造工序包括：第一支撑框架23焊接、第一炉壳钢板24预制。上下层各热辐射子模块22在施工现场连接组装，组装工序包括：第一支撑框架23内侧四周安装多块第一炉壳钢板24和吊钩，第一炉壳钢板24内侧安装保温钉和保温层60(耐火材料制成的衬里)，防爆门80、看火孔90和灭火蒸汽孔121根据图纸设计要求的位置进行安装等。

如图2所示，热对流模块30包括第二支撑框架32和第二炉壳钢板33，第二支撑框架32与第一支撑框架23可拆卸地连接，第二炉壳钢板33设置在第二支撑框架32上并围成对流室31。

可选地，第二炉壳钢板33为多块，多块第二炉壳钢板33共同形成对流室31。

需要说明的是，各热对流模块30在工厂制造和预组装工序相同。制造工序包括：第二支撑框架32焊接、第二支撑框架32预制。热对流模块30的组装工序包括：第二支撑框架32内侧四周安装多块第二炉壳钢板33和吊钩，第二炉壳钢板33内侧安装保温钉和保温层60(耐火材料制成的衬里)，有人孔门110和灭火蒸汽孔121根据图纸设计要求的位置进行安装等。

如图2至图7所示，加热炉装置还包括辐射炉管40和对流炉管50，其中，辐射炉管40和对流炉管50相连通，且辐射炉管40设置在辐射室21内，对流炉管50设置在对流室31内。

如图2、图3、图5和图6所示，加热炉装置还包括烟囱模块70，烟囱模块70可拆卸地设置在热对流模块30的远离热辐射模块20的一端，烟囱模块70结构包括烟管71、烟气挡板阀72和旁通烟道73，其中，烟管71与对流室31连通，烟气挡板阀72设置在烟管71内，旁通烟道73与烟管71连通。

需要说明的是，正常情况下，对流室31内的烟气先进入旁通烟道73，之后通过旁通烟道73的烟气流入下游烟气余热回收装置。烟气挡板阀72用于阻止烟气从烟管71排出。当下游烟气余热回收装置发生故障时，烟气挡板阀72打开，烟气从烟管71排出。

烟囱模块70的工厂制造工序包括：烟管71分段预制焊接、烟气挡板阀72预制、旁通烟道73制作等。预组装工序包括：烟管71与烟气挡板阀72连接，烟气挡板阀72与旁通烟道73连接等。烟囱模块70上设置烟气挡板阀72用于控制和调节加热炉装置的排烟量；设置旁通烟道73用于连接余热回收装置。

如图2至图7所示，加热炉装置还包括保温层60，保温层60贴附在炉底钢板13的朝向辐射室21的表面上；和/或保温层60贴附在第一炉壳钢板24的朝向辐射室21的表面上；和/或保温层60贴附在第二炉壳钢板33的朝向对流室31的表面上。

需要说明的是，图2至图4示出了本发明的加热炉装置的第一个可选实施例，在图2至图4中示出的可选实施例中，辐射炉管40沿纵向排布在辐射室21内，图5至图7示出了本发明的加热炉装置的第二个可选实施例，在图5至图7中示出的可选实施例中，辐射炉管40沿横向排布在辐射室21内。

还需要说明的是，加热炉装置的燃烧加热过程为：燃烧器14的火嘴喷出火焰，火焰高度达到数米，火焰喷射在辐射室21，温度达到1000℃至1500℃之间，辐射室21内的大部分热量通过热辐射的方式传递给辐射室21内的辐射炉管40内流动的油品而对油品加热。而辐射室21内的一部分热量还会随着烟气由辐射室21上升进入到对流室31，此时的烟气温度在700℃至900℃之间，此部分热量还会对对流室31内的对流炉管50，从而进一步对对流炉管50内流动的油品加热，对对流炉管50内流动的油品加热后，烟气的稳定降低到300℃至400℃之间，最后进入下游余热回收装置或者由烟管71排出。而油品由对流炉管50的油品入口51处流入对流炉管50并流入辐射炉管40，最终由辐射炉管40的油品出口41流出辐射炉管40，在油品流动的过程中不断吸收高温烟气的热量，从而油品的温度逐渐达到所需要的要求温度。

如图2、图3、图5和图6所示，加热炉装置还包括看火孔90，各热辐射模块20上均设置有看火孔90，看火孔90用于观察辐射室21的燃烧情况。加热炉装置还包括防爆门80，设置防爆门80用于辐射室21或对流室31内的压力瞬时升高时，使加热炉装置内的气体自动排出，从而避免了加热炉装置损坏，提高了加热炉装置的使用可靠性。加热炉装置还包括灭火蒸汽孔121，用于向加热炉装置内输入蒸汽，以取代并排除加热炉装置内的爆炸气体，从而达到灭火和防爆的目的。

可选地，灭火蒸汽孔121设置在弯头箱120上。

如图3所示，热对流模块30还包括人孔门110，便于操作人员进出加热炉装置。

本发明的大型模块化加热炉装置的难点在于热辐射模块20、辐射炉管40、热对流模块30的运输，模块运输尺寸应符合海运和公路运输管理规定，运输尺寸应小于长18m×宽2.5m×高3m的公路运输管理要求。

热辐射模块20和热对流模块30的运输时应采用支撑及可能的加固附件，运输支撑必须保证设备在运输时不会受到损坏，不会发生永久性的变形。

辐射炉管40运输比较关键，需要防止运输过程中碰撞损坏辐射炉管40，并且通过吊装安装辐射炉管40时非常方便，防止了频繁吊装过程中的炉管变形。

根据本发明的实施例，提供了一种大型模块化的加热炉装置。该加热炉装置现场安装过程如下：

由于大型模块化的加热炉装置有安装重量大、精度要求高、构件钢度小的特点，要求加热炉装置的安装作业严格按图纸与相关规范进行施工安装，吊装作业全部采用平衡梁，防止构件的变形。

大型模块化的加热炉装置的安装作业过程包括：将燃烧模块10安装在现场预制的加热炉装置的混凝土基础上，热辐射模块20安装在燃烧模块10的上部，热对流模块30安装在热辐射模块20的上部，烟囱模块70包括烟管71、烟气挡板阀72和旁通烟道73，烟囱模块70安装在热对流模块30的上部。

沿横向依次设置的多个燃烧模块10安装在现场预制的加热炉装置的混凝土基础上，炉底立柱11与混凝土基础之间采用预埋件混凝土浇筑。

多个热辐射模块20的一一对应地安装在多个燃烧模块10的上部，模块与模块之间连接，采用螺栓连接。

热辐射模块20的上层的多个热辐射子模块22分别安装在热辐射模块20的下层热辐射子模块22的上部，模块与模块之间连接，采用螺栓连接。

现场吊装辐射炉管40，辐射炉管40分别安装在热辐射模块20内部的吊钩上。

热辐射模块20的最上层热辐射子模块22的顶部安装热对流模块30，模块与模块之间连接，采用螺栓连接。

烟管71、烟气挡板阀72和旁通烟道73现场组装成烟囱模块70，之后将烟囱模块70安装在热对流模块30的上部。

冷、热风管道在工厂内全部分段预制，平台、栏杆、斜梯、钢铬扳预制成片，现场吊装，采用螺栓连接。

辐射炉管40的吊装方法采用顶部吊入法。辐射炉管40吊入炉膛后，安装在吊钩上，将辐射炉管40两边的管架连接螺栓紧固，防止辐射炉管40移位：此时可以将辐射炉管40的固定工装拆除，使用吊装的方法可以减少吊装高度，降低对吊装设备能力的要求，但吊装作业难度较大。

当热对流模块30安装在热辐射模块20的上部时，应控制好热辐射模块20的钢结构框架顶端的标高，使热对流模块30的钢结构框架底板能处于同一标髙之上，尽可能避免安装热对流模块30时使用垫铁进行调整；热对流模块30的重量110吨，现场安装时需配置起重设备，特别是热对流模块30安装在热辐射模块20的上部时，吊装工程应编制专项施工方案，以确保施工安全。

需要强调的是，现场模块式组装方法均应严格掌握预组装件的装配精度，确保构件之间的组装配合尺寸符合要求，以保证钢结构框架的安装质量和顺利施工。

还需要说明的是，大型模块化的加热炉装置的运输的难点在于热辐射模块20、辐射炉管40和热对流模块30的运输，模块运输尺寸应符合海运和公路运输管理规定，运输尺寸(长×宽×高)应小于18m×2.5m×3m的公路运输管理要求。

热辐射模块20和热对流模块30的运输时应采用支撑及可能的加固附件，运输支撑必须保证设备在运输时不会受到损坏，不会发生永久性的变形。

辐射炉管40的运输比较关键，需要防止运输过程中碰撞损坏辐射炉管40。并且安装辐射炉管40时非常方便，防止了频繁吊装过程中的辐射炉管40发生变形。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。