应用于烃类-蒸汽转化制氢转化炉的炉管安装固定方法与流程

本发明涉及石油化工技术领域，尤其是涉及一种应用于烃类-蒸汽转化制氢转化炉的炉管安装固定方法。

背景技术：

采用烃类-蒸汽转化方法制取氢气是石油炼制加工过程中加氢装置所需氢气的主要来源，转化炉是此类制氢装置的核心设备。在转化炉炉体内排列有成排贯穿炉顶板、炉底板的炉管，转化炉炉体对炉管进行加热，在炉管内的烃类-蒸汽在高温及管内催化剂的作用下裂解为氢气，氢气由炉管下端通入下集气管内送出。

目前采用最广泛、最普遍的炉管固定安装方式有两种：第一种是直接将炉管的下端与下集气管焊接在一起的固定方式；第二种是在炉管顶部设置弹簧支座支撑炉管，或是由恒力弹簧吊拉炉管、或是采用滑轮加重锤的方式吊挂炉管，使炉管在冷态时处于悬吊状态，每根炉管的下端由与之相焊接的下猪尾管与下集气管连接。

当转化炉点火后，炉管与下集气管的温度持续升高，温度可达800摄氏度以上，采用第一种固定方式的炉管受热后不会向下膨胀延伸，只能在炉管顶部吊挂机构的牵引下，单向向上释放热膨胀延伸量，此时，下集气管受热后产生水平方向上的热膨胀延伸量，会推动与之焊接在一起的炉管发生横向移动，由于下集气管很长，受热后的热膨胀延伸量是累加的，处于热膨胀延伸方向最外端的炉管产生的横向移动最大，炉管的横向移动使炉管与转化炉炉体之间密封结构的同轴度遭到破坏，二者之间产生缝隙，进而使外界空气进入转化炉内，影响炉内过剩空气系数，同时此处散热损失加大，致使转化炉热效率下降。采用第二种固定方式的炉管受热后先向下膨胀，释放热膨胀部分延伸量，到达热膨胀下止点后，再在炉管顶部吊挂机构的牵引下，再向上膨胀延伸，释放剩余的热膨胀延伸量。而此时，下集气管受热后对下猪尾管产生水平方向上的热膨胀延伸量，会推动下猪尾管、以及与之焊接在一起的炉管横向移动。这种加载在下猪尾管上的横向推力容易导致其与炉管、下集气管焊缝开裂，由于炉管、下猪尾管和下集气管管内通有高温氢气，因此存在安全隐患。

显然，这两种炉管的固定安装方式，对于炉管与炉底板部位的密封结构都存在不良影响。前者在冷热态变化时，炉管发生横向位移，致使同轴的密封结构遭到破坏，影响转化炉热效率；后者在冷热态变化时，影响热效率的同时又容易导致下猪尾管与炉管、下集气管焊缝开裂，存在严重的安全隐患。

技术实现要素：

针对当前制氢转化炉的炉管固定安装方式存在的问题，本发明提供一种应用于烃类-蒸汽制氢转化炉的炉管固定结构，目的是约束炉管在炉底板密封结构部位受热膨胀延伸的趋势和方向，以便于能够对该部位实施有效可靠的密封，进而减少空气进入，降低炉内烟气中的过剩空气系数，以提高转化炉的热效率，同时通过预设热膨胀补偿措施，避免因热膨胀导致的焊缝开裂。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种应用于烃类-蒸汽转化制氢转化炉的炉管安装固定方法，用于多排排列的多根炉管与转化炉炉体之间的密封连接，所述炉管竖直贯穿且伸出转化炉炉体的炉顶板和炉底板，在炉管向下伸出炉底板的一端，设置有用于防止炉管受热膨胀而向下延伸的固定支撑件，固定支撑件与炉底钢结构固定连接。

优选的，包括以下步骤：

步骤一：将炉管自上而下吊入转化炉炉体的安装孔内，将炉管上的固定支撑件与炉底钢结构固定连接在一起，使炉管在受热时只能向上膨胀延伸；

步骤二：在炉管向下伸出炉底板的管壁上焊接下猪尾管，下猪尾管的另一端与水平放置的下集气管焊接，使炉管与下集气管连通；

步骤三：在炉管与转化炉炉体安装孔之间安装密封结构。

优选的，所述固定支撑件为轴类件、或者为管类件、或者为钣金件。

优选的，在步骤一中，所述炉底钢结构上设置有用于支撑炉管固定支撑件的槽钢，槽钢水平设置在成排炉管的两侧，且与固定支撑件固定连接。

优选的，在步骤一中，与炉管焊接的固定支撑件为轴类件，对称地焊接在炉管外壁的两侧，所述对称的轴类件放置在炉管两侧的槽钢上，并与槽钢固定连接。

优选的，在步骤一中，与炉管焊接的固定支撑件为钣金件，对称地焊接在炉管外壁的两侧，所述对称的钣金件放置在炉管两侧的槽钢上，并与槽钢固定连接。

优选的，在步骤一中，在炉管向上伸出炉顶板的外管壁上，对称焊接有一对辅助悬挂吊耳，辅助悬挂吊耳通过钢丝绳、定滑轮与可配重的重锤吊挂连接。

优选的，在步骤二中，下猪尾管与炉管焊接的位置，设置在固定支撑件与炉底板之间。

优选的，在步骤二中，下猪尾管为可弹性形变的s形管。

优选的，在步骤二中，下猪尾管与炉管、下集气管焊接后，下猪尾管沿下集气管受热膨胀延伸的反方向预设有用来抵消下集气管受热膨胀延伸对下猪尾管产生横向推力的扭曲角。

由于采用上述技术方案，相比背景技术，本发明具有如下有益效果：

有益效果一：向下伸出炉底板的炉管与炉底钢结构形成刚性固定连接，大幅降低了炉管在炉底板密封结构内的轴向热膨胀延伸量，有利于转化炉的密封；

有益效果二：向下伸出炉底板的炉管与炉底钢结构形成刚性固定连接，炉管通过下猪尾管与下集气管连接，避免了下集气管热膨胀延伸对炉管产生的横向位移，可最大限度地保证炉管与炉顶板、炉底板密封结构的同轴度，进而降低炉内烟气中的过剩空气系数，同时降低了散热损失，提高了转化炉的热效率；

有益效果三：炉管通过下猪尾管与下集气管连接，利用下猪尾管自身良好的弹性形变量，并通过预设热膨胀补偿措施，避免因热膨胀导致的焊缝开裂，保证了生产的安全性。

附图说明

图1为炉管的固定结构示意图；

图2为成排炉管的固定结构示意图；

图3为实施例2的结构示意图。

图中：1、炉管；1.1、固定支撑件；1.2、辅助悬挂吊耳；1.3、法兰端盖；2、转化炉；3、炉底钢结构；3.1、槽钢；4、下猪尾管；5、下集气管。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。需要说明的是，在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“横向”、“轴向”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是不可拆卸一体性连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

一种应用于烃类-蒸汽制氢转化炉的炉管固定结构，转化炉包括转化炉炉体2和多排排列的多根炉管1等，多排排列的多根炉管1竖直贯穿且伸出转化炉炉体2的炉顶板和炉底板。在炉管向下伸出炉底板的一端，炉管1下端口法兰与炉底板之间的合适位置上，对称地焊接有与炉底钢结构固定连接的固定支撑件1.1。安装后，使炉管1相对于炉底钢结构处于固定状态，避免炉管1与炉底板之间的密封结构，受到炉管1、下集气管4因热膨胀而产生位移的影响。

本实施例中，固定支撑件1.1为轴类件，对称地焊接在炉管1外壁的两侧。由于转化炉炉体2内的炉管1多排排列、数量众多，为了便于施工，在炉底钢结构3上设有用于支撑固定支撑件1.1的槽钢3.1，槽钢3.1水平设置在成排炉管1的两侧。

所述固定方法包括以下步骤：

步骤一：如图1、2所示，多根炉管依次自上而下吊入转化炉炉体2各自的安装孔内，并将各炉管上的轴类件放置在槽钢3.1上，通过u型螺栓将其固定连接，使各炉管在受热时只能向上膨胀延伸。

为了便于调整，与u型螺栓连接的槽钢3.1上设有长条型连接孔。

由于炉管1较长也较重，大部分长度在炉底板之上，为了保持炉管1的受力平衡，减少倾覆力对密封结构造成的影响，在炉管1向上伸出炉顶板的外管壁上，对称焊接有一对辅助悬挂吊耳1.2，辅助悬挂吊耳1.2通过钢丝绳、定滑轮与可配重的重锤吊挂连接。由于重锤与炉管1是通过钢丝绳的柔性连接，不但能使炉管的受力得到平衡，而且不会使该平衡受到炉管热膨胀延伸的影响。

至此，炉管1向下伸出炉底板的一端相对于炉底钢结构3处于固定状态，炉管1只能单方向向上膨胀延伸，避免炉管1与炉底板之间的密封结构因热膨胀产生位移而受到的影响。

步骤二：在炉管1向下伸出炉底板的管壁上焊接下猪尾管4，下猪尾管4的另一端与水平放置的下集气管5焊接，使炉管1与下集气管5连通。

在本实施例中，下猪尾管4与炉管1焊接的位置设置在固定支撑件1.1与炉底板之间，在焊接施工时，不受槽钢3.1的阻碍。

下猪尾管4为s形管，且具有一定的弹性形变能力。为了保证在高温工作条件下，焊缝不会因热膨胀应力而开裂，下猪尾管4在与炉管1、下集气管5焊接时，下猪尾管4沿下集气管5受热膨胀延伸的反方向预设有一定的扭曲角，以抵消下集气管5受热膨胀延伸对下猪尾管4的横向推力。

步骤三：在炉管1与转化炉炉体2安装孔之间安装密封结构，完成炉管在烃类-蒸汽制氢转化炉上的安装。

由此，本发明通过上述步骤，使炉管1与炉底钢结构3连接，炉管1通过下猪尾管4与下集气管5连接，避免了下集气管5热膨胀延伸对炉管1产生的横向位移，可最大限度地保证炉管与炉顶板、炉底板密封结构的同轴度，进而降低炉内烟气中的过剩空气系数，减少散热损失，提高了转化炉的热效率。并且利用下猪尾管4自身良好的弹性形变，通过预设热膨胀补偿措施，避免因热膨胀导致的焊缝开裂，保证了生产的安全性。

实施例2：

如实施例1中所述的一种应用于烃类-蒸汽转化制氢转化炉的炉管安装固定方法，与实施例1不同的是，如图3所示，所述固定支撑件1.1为钣金件，对称地焊接在炉管1外壁的两侧。炉管上的钣金件放置在槽钢3.1上，并与槽钢3.1通过螺栓固定连接。

显然，这种使用钣金件的连接方式，同样达到实施例1中所述的使用效果。能达到同种连接效果的方式是多样的，在此不再累述。

本发明未详述部分为现有技术。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。