U型管转化炉的制作方法

本发明涉及石油化工设备领域，具体地，涉及一种u型管转化炉。

背景技术

炼油化工装置中的制氢转化炉、co转化炉、合成氨、甲醇转化炉等，辐射炉膛内设置多根转化管，转化管内填装催化剂，工艺介质在管内发生化学反应，每根转化管就是一个外热式反应器。以制氢装置为例，制氢转化炉是制氢装置中转化反应的反应器，属于装置的核心设备。辐射炉膛内的燃烧器直接辐射加热转化管，工艺介质通过炉管内的催化剂床层的同时进行转化反应。转化反应强吸热及高温等特点，因此转化炉的操作条件苛刻，其炉型结构，炉管材料，炉管系统支撑，炉管系统膨胀及补偿，燃烧供热，烟气流动及分配，耐火材料等各方面都必须精心设计。

目前典型转化炉的炉型按辐射室供热方式主要分为以下四类：

1)顶烧炉：燃烧器布置在辐射室顶部，火焰垂直向下，与转化管平行，对转化管进行双面辐射，烟气下行，从炉膛底部烟道离开辐射室，向炉膛端部的对流室方向流动，转化管为上进下出形式。

2)侧烧炉：燃烧器布置在辐射室的侧墙，火焰附墙燃烧，对转化管形成双面辐射，烟气上行，经过炉顶热烟道，向顶部或端侧的对流室流动，转化管为上进下出形式。

3)梯形炉：辐射室侧墙呈梯台形状，燃烧器火焰沿倾斜的炉墙平行燃烧，通过炉墙向转化管辐射传热，传热方式与侧烧炉类似，转化管为上进下出形式。

4)底烧炉：普通底烧炉多用于小型装置，燃烧器位于辐射室底部，烟气上行，转化管为上进下出形式。

上述典型的转化炉型，其管系设置均为：工艺介质进口集合管设置在炉顶，再通过尾管进入转化管内的催化剂床层进行转化反应，从转化管底部经尾管或经内部设有引导管的刚性短管进入出口集合管，出口集合管设置在炉底，进口集合管及出口集合管受力情况较为复杂，同时转化管均为直接支撑或悬吊，转化管热强度均匀性差，容易使炉管管壁局部高温；同时转化管受热膨胀方向向上，需要吸收的热膨胀位移较大及复杂程度较高，使转化炉使用寿命降低。

因此有必要研发一种能够延长转化炉使用寿命的u型管转化炉。

公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明提出了一种u型管转化炉，能够延长转化炉使用寿命。

为了实现上述目的，本发明提出了一种u型管转化炉，包括：

辐射段炉膛；

燃烧器，所述燃烧器设置于所述辐射段炉膛顶部；

烟气导流热烟道，所述烟气导流热烟道设置于所述辐射段炉膛底部；

多路u型转化管，所述多路u型转化管并联设置于所述辐射段炉膛内部，每路所述u型转化管包括：进口转化管、出口转化管及柔性管，所述进口转化管及所述出口转化管通过所述柔性管连接，所述进口转化管及所述出口转化管垂直布置于辐射段炉膛内部，所述柔性管设置于所述辐射段炉膛底部；进口集合管，所述进口集合管设置于所述辐射段炉膛的上部，并且与每路u型转化管的进口转化管连通；出口集合管，所述出口集合管设置于所述辐射段炉膛的上部，并且与每路u型转化管的出口转化管连通；

优选地，还包括保温箱，所述保温箱设置于所述辐射段炉膛底部，套设于所述柔性管外。

优选地，所述柔性管的中部为螺旋型或π字型。

优选地，所述柔性管的直径为20-60mm。

优选地，所述进口转化管及所述出口转化管长度相同，且长度均为3.5-10m。

优选地，每个所述u型转化管还包括进口上尾管及出口上尾管，所述进口上尾管及所述出口上尾管设置于所述辐射段炉膛顶部，每个所述u型转化管的进口转化管通过进口上尾管连通于所述进口集合管，每个所述u型转化管的出口转化管通过出口上尾管连通于所述出口集合管。

优选地，所述多个u型转化管由钢结构支撑和/或弹簧悬吊设置于所述辐射段炉膛内部。

优选地，所述进口转化管及所述出口转化管顶部设置有可拆卸的法兰

优选地，所述多路u型转化管为一组，或横向并排布置的多组。

优选地，所述出口集合管为含有内衬的冷壁集合管。

本发明的有益效果在于：

1)u型转化管是由进口转化管、出口转化管和柔性管等构成且有效直管段相同，每个直管段较现有技术的转化管短50％左右，沿管长方向热强度均匀性更好，有利于缓解炉管管壁温度，降低炉管管壁发生局部高温的可能性，延长炉管使用寿命，有利于安全操作。

2)进口转化管和出口转化管由炉顶结构支撑和/或上部弹簧悬吊，转化管热膨胀方向与现有技术相反，热膨胀向下，连接进口集合管与进口转化管之间的进口上尾管及连接出口集合管与出口转化管之间的出口上尾管较现有尾管在形式和大小上更加短小和简洁，需要吸收的热膨胀位移及复杂程度大幅降低，同时进口集合管及出口集合管设置在辐射段炉膛顶部，使进口集合管及出口集合管受力情况大幅度改善。

本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。

图1示出了根据本发明的一个实施例的u型管转化炉主视图。

图2示出了根据本发明的一个实施例的u型管转化炉俯视图。

附图标记说明：

1、柔性管；2、进口转化管；3、出口转化管；4、出口上尾管；5、出口集合管；6、进口上尾管；7、进口集合管；8、燃烧器；9、烟气导流热烟道；10、辐射段炉膛；11、保温箱；12、可拆卸的法兰。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

根据本发明的一种u型管转化炉，包括：

辐射段炉膛；

燃烧器，燃烧器设置于辐射段炉膛顶部；

烟气导流热烟道，烟气导流热烟道设置于辐射段炉膛底部；

多路u型转化管，多路u型转化管并联设置于辐射段炉膛内部，每路u型转化管包括：进口转化管、出口转化管及柔性管，进口转化管及出口转化管通过柔性管连接，进口转化管及出口转化管垂直布置于辐射段炉膛内部，柔性管设置于辐射段炉膛底部；进口集合管，进口集合管设置于辐射段炉膛的上部，并且与每路u型转化管的进口转化管连通；出口集合管，出口集合管设置于辐射段炉膛的上部，并且与每路u型转化管的出口转化管连通。

具体地，u型转化管是由进口转化管、出口转化管和柔性管等构成，外观整体呈字母u型。进口转化管及出口转化管分别支撑或悬吊，比传统转化管大大减少了支吊压力，同时使沿管长方向热强度均匀性更好，有利于缓解炉管管壁温度，降低炉管管壁局部高温的可能，延长炉管使用寿命，有利于安全操作。

更优选地，进口转化管为进口转化管直管，出口转化管为出口转化直管。

更优选地，进口转化管管排和出口转化管分别在辐射段炉膛顶部设置导向套管。有利于安装和吸收部分出口集合管及进口集合管的位移，降低管线的受力情况。

更优选地，进口集合管和出口集合管设置在辐射炉膛的上部，通过弹簧悬吊和/或者钢结构支架支撑。

具体地，进口转化管、出口转化管底部设置柔性管，柔性管两端与进口转化管、出口转化管焊接。

在一个示例中，还包括保温箱，保温箱设置于辐射段炉膛底部，套设于柔性管外。由于柔性管设置于辐射段炉膛外部，设置保温箱对柔性管进行保温，有利于提高柔性管的使用寿命。

在一个示例中，柔性管的中部为螺旋型或π字型。采用螺旋型或π字型柔性管的设计可以更好的吸收进口转化管和出口转化管的纵向热膨胀及由于温度不同造成的膨胀量不同，另一方面可以适应沿管排长度方向的热膨胀及三维度方向的安装施工误差。

在一个示例中，柔性管的直径为20-60mm，优选为33-42mm。

在一个示例中，进口转化管及出口转化管长度相同，且长度均为3.5-10m。

更优选地，进口转化管及出口转化管长度相同，且长度均为5.0-8.0m。

更优选地，进口转化管和出口转化管的直管段有效长度相等，长度为5.5-6.8m。

具体地，转化管分为两根后，沿管长方向热强度均匀性更好，有利于缓解炉管管壁温度，降低炉管管壁发生局部高温的可能性，延长炉管使用寿命，有利于安全操作。

在一个示例中，每个u型转化管还包括进口上尾管及出口上尾管，进口上尾管及出口上尾管设置于辐射段炉膛顶部，每个u型转化管的进口转化管通过进口上尾管连通于进口集合管，每个u型转化管的出口转化管通过出口上尾管连通于出口集合管。

在一个示例中，多个u型转化管由钢结构支撑和/或弹簧悬吊设置于辐射段炉膛内部。

在一个示例中，进口转化管及出口转化管顶部设置有可拆卸的法兰。

具体地，可拆卸的法兰设置在进口转化管及出口转化管在伸出辐射段炉膛处的端部。

更优选地，可拆卸的法兰可以为盲法兰或带加强接头法兰

具体地，可拆卸的法兰包括法兰及法兰盖，用于转化管催化剂的填装与更换，另外可以分开单独更换进口转化管或者出口转化管的催化剂。

更优选地，进口转化管和出口转化管在伸出辐射段炉膛的直管段侧面或者在顶部法兰盖处设置加强管接头。

更优选地，进口转化管和出口转化管在辐射段炉膛顶部设置导向套管。

更优选地，进口转化管、出口转化管伸出辐射段炉膛底部位内置催化剂托盘和同心大小头。有利于催化剂的承托和柔性管的焊接。

具体地，每根直管段顶部端头设置了可拆卸法兰，用于装填和置换催化剂。由于采用进口转化管及出口转化管代替传统转化管的设计单根管催化剂量为典型设计的一半，因此装填和抽真空换剂操作更简便易操作。同时进口转化管和出口转化管的催化剂可以单独装填和更换更为方便快捷。

在一个示例中，多路u型转化管为一组，或横向并排布置的多组。

在一个示例中，出口集合管为含有内衬的冷壁集合管。

具体地，出口集合管可以为内衬的冷壁集合管或者无内衬里的热壁集合管，更优选地选用含有内衬的冷壁集合管，炉底柔性管可以吸收三维度的热膨胀位移及施工安装偏差

实施例1：

图1示出了根据本发明的一个实施例的u型管转化炉主视图。图2示出了根据本发明的一个实施例的u型管转化炉俯视图。

如图1-2所示，该u型管转化炉，包括：辐射段炉膛10；燃烧器8，燃烧器8设置于辐射段炉膛10顶部；烟气导流热烟道9，烟气导流热烟道9设置于辐射段炉膛10底部；多路u型转化管，多路u型转化管并联设置于辐射段炉膛10内部，每路u型转化管包括：进口转化管2、出口转化管3及柔性管1，进口转化管2及出口转化管3通过柔性管1连接，进口转化管2及出口转化管3垂直布置于辐射段炉膛10内部，柔性管1设置于辐射段炉膛10底部；进口集合管7，进口集合管7设置于辐射段炉膛10的上部，并且与每路u型转化管的进口转化管2连通；出口集合管5，出口集合管5设置于辐射段炉膛10的上部，并且与每路u型转化管的出口转化管3连通。

其中，还包括保温箱11，保温箱11设置于辐射段炉膛10底部，套设于柔性管1外。

其中，柔性管1的中部为螺旋型或π字型。

其中，柔性管1的直径为20-60mm。

其中，进口转化管2及出口转化管3长度相同，且长度均为6.0m。

其中，每个u型转化管还包括进口上尾管6及出口上尾管4，进口上尾管6及出口上尾管4设置于辐射段炉膛10顶部，每个u型转化管的进口转化管2通过进口上尾管6连通于进口集合管7，每个u型转化管的出口转化管3通过出口上尾管4连通于出口集合管5。

其中，多个u型转化管由钢结构支撑和/或弹簧悬吊设置于辐射段炉膛10内部。

其中，进口转化管2及出口转化管3顶部设置有可拆卸的法兰12

其中，多路u型转化管为2组，且横向并排布置。

其中，出口集合管4为含有内衬的冷壁集合管。

本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。