专利名称：一种废热锅炉气体入口分布器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种废热锅炉气体分布装置，特别是涉及一种新型急冷废热锅炉气体入口分布器，适合于乙烯裂解装置所使用的立式急冷废热锅炉。
背景技术：
废热锅炉又称余热锅炉，是利用生产过程中的高温物流作为热源来生产蒸汽的换热器，它既是工艺流程中高温物流的冷却器，又是利用余热提供蒸汽的动力装置。如在乙烯装置中，将从裂解炉出来的裂解气(温度高达800 900°C)直接送入急冷废热锅炉， 在50ms内温度降到350 600°C，这样既可以防止因过度裂解而降低乙烯收率，又可生产 IOMPa以上的高压蒸汽，对提高整个工厂的热效率和经济效益起着重要作用。由于裂解炉辐射段和废热锅炉入口裂解气温度高，必须在极短的时间内降至 350 600°C，以阻止二次反应发生产生高沸点组份和减轻焦化现象。新型的“浴缸”式立式急冷废热锅炉，它集中了双管换热器和管壳式换热器的最佳特点，其入口封头呈浴缸型， 换热管布置为椭圆型。但是其入口气体分布器在实际工况下仍然存在一些明显问题气体分布到各换热管的均勻性不尽如意、流场湍流较强、分布器被风侧有焦炭沉积。裂解气不均勻的分布到废热锅炉的各换热管中，会使得气体流速低的换热管结焦严重，烃类在炉管内结焦，使管壁传热系数降低。同时焦化物的形成也使管内径变小，增加流体压降，减少装置处理量，影响废热锅炉的运行周期。急冷废热锅炉进口流场的湍流强度高，结焦严重。气体分布器背风面裂解气流动速度较低，这些地方在生产过程中会有焦炭蓄积下来，在废热锅炉烧焦过程中，会因蓄积的焦炭燃烧使分布器局部温度过高而损坏。为解决上述问题，“浴缸”式废热锅炉气体分布器截面形状已从原先的正方形改为圆形。但是由于目前该型废热锅炉为进口产品，国内研究单位很少开展废热锅炉的研究，大型工况分布器的设计和性能测试都需要投入大量的人力和物力。目前，国内外乙烯装置急冷废热锅炉气体分布器的设计和研发，在理论上还不够成熟。
发明内容本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种新型急冷废热锅炉气体入口分布器的结构形式，能够解决急冷废热锅炉入口流场的气体分布不均勻性、流场湍流强和焦炭在分布器被风侧沉积的问题，达到延长急冷废热锅炉的运行周期，提高烃类裂解收率的技术效果。本发明的气体入口分布器适用于“浴缸”式立式急冷废热锅炉，特别适合于乙烯裂解装置所使用的“浴缸式”四进口急冷废热锅炉。本发明所采用的技术方案如下一种废热锅炉气体入口分布器，包括废热锅炉下箱体中的平行排列的挡杆，其特征在于所述的挡杆截面形状为椭圆形，椭圆度a为1. 1 1. 5 ；入口分布器的相对距离 0. 23 彡 δ 彡 0. 28。[0010]所述的挡杆垂直于进口气流方向，分为两组以上平行排列，相邻两组挡杆之间交错排列。所述的挡杆优选为2 3组。所述的挡杆其截面椭圆的长轴与进口气流方向一致。所述的椭圆度a是指椭圆的长轴与短轴之比。椭圆度a优选为1. 25 1. 45。所述的入口分布器的相对距离δ是指最上排分布器挡杆中心到扩压器出口的距离与下部箱体气体分配空间(即下管箱)的高度之比。相对距离优选为0. MS δ <0.27。本实用新型通过改进分布器的结构形式，使得气体分布到各换热管的不均勻性显著降低(51. 9%)，进口处流场湍流强度明显降低，同时分布器背面焦炭蓄积也得到有效地控制。本实用新型可以有效地提高分布器的综合性能，用于乙烯裂解装置急冷废热锅炉气体入口，可以延长废热锅炉的运行周期，增大烃类裂解收率。下面结合具体实施例对本实用新型进行详细描述。本实用新型的保护范围并不以具体实施方式
为限，而是由权利要求加以限定。
图 1
图2 图3 图4
废热锅炉下部结构图。箱。
管箱。
0个) 速平面(4个)。
其中1-废热锅炉下管板；2-气体入口分布器；3-气体进口管；9-废热锅炉下管
废热锅炉下部结构仰视图。 气体入口分布器结构示意图I 气体入口分布器结构示意图II
其中1-废热锅炉下管板；3-气体进口管(简化为1个)；8-挡杆；9-废热锅炉下图5实验装置图。
其中1-废热锅炉下管板(陶瓷填料)；2-气体分布器；3-气体进口管；4-流量计 5-罗茨鼓风机I ；6-罗茨鼓风机II (为两个只有一半气体通道的进口管供气);7_测
具体实施方式
本实用新型的气体入口分布器用于乙烯装置中急冷废热锅炉，废热锅炉为“浴缸式”四进口急冷废热锅炉，其下部结构如图1所示，废热锅炉下管箱9底部有4个气体进口管3，入口封头呈浴缸型，如图2所示；下管箱9顶部为废热锅炉下管板1 (换热管气体入口截面)，该截面之上为换热管(图中未画出)。如图3、图4所示，气体入口分布器通过支架固定在下箱体中，分布器包括上、下两组水平排列的挡杆8，上、下两层挡杆8之间相互交错排列。所述的挡杆8其截面形状为椭圆形，椭圆度a为1. 25-1. 45，截面椭圆的长轴与进口气流方向一致。所述的入口分布器在废热锅炉的下管箱9内，其相对距离δ为0.23S δ <0.28。 δ是指最上排分布器挡杆中心到扩压器出口的距离与下部箱体气体分配空间(即下管箱) 的高度之比。本实用新型结构优化的具体方法为[0028](1)根据“浴缸式”四进口急冷废热锅炉结构特征，对气体入口流场做一定的简化， 选取一个完整气体进口与两个只有一半气体进口通道的气体入口流场作为研究对象。(2)以“浴缸式”急冷废热锅炉现有技术中的圆形截面挡杆的气体入分布器为基础，用常温空气作为介质，在对急冷废热锅炉进口流场简化的前提下，模拟气体入口速度为 30 m/s时“浴缸式”急冷废热锅炉气体入口流场。(3)搭建简化的“浴缸式”急冷废热锅炉进口流场实验装置，如图4所示，以常温空气作为介质，气体入口速度取为30 m/s时，对“浴缸式”急冷废热锅炉进口流场速度分布进行测量。(4)比较以空气作为介质的“浴缸式”急冷废热锅炉入口流场的模拟与实验结果， 然后修正模拟参数，使得急冷废热锅炉入口流场模拟结果与测量成果相近。(5)根据“浴缸式”急冷废热锅炉进口流场的实际结构，采用高温裂解气作为介质， 对“浴缸式，，急冷废热锅炉气体进口流场进行模拟。废热锅炉入口处裂解气密度0. 277kg/ m3、粘度 3. 18父10-61^/(11^8)、导热系数 0. 1568W/ (mX°C)、热容 3277J/(KgX °C )，裂解气的进口速度为117m/s，气体通过换热管的压降为0. 03MPa。(6)基于现有技术中入口分布器的结构形式，在维持不同挡杆截面分布器迎风面积相当的情况下优化分布器的截面形状，选取最佳截面形状的分布器。(7)对于优化截面形状后的气体分布器，进一步改进其结构——分布器的数量及其分布形式。(8)分布器的相对距离是重要的结构参数，它的变动会引起气体分布均勻性的变化。因此，选择一个合适的分布器空间位置也是很重要。对于优化截面形状后的分布器研究分布器到扩压器距离与气体分布不均勻性的变化关系，优化S值。经过上述过程优化后得到的本实用新型的分布器结构，测试表明，本实用新型的分布器的结构形式使得气体分布到各换热管的不均勻性降低51. 9%，进口处流场湍流强度明显降低，同时分布器背面焦炭蓄积也得到有效地控制。本实用新型可以有效地提高乙烯裂解装置中“浴缸式”四进口急冷废热锅炉气体分布器的综合性能，同时可以延长废热锅炉的运行周期，增大烃类裂解收率。
权利要求1.一种废热锅炉气体入口分布器，包括废热锅炉下箱体(9)中的平行排列的挡杆(8)， 其特征在于所述挡杆(8)的截面形状为椭圆形，椭圆度a为1. 1 1.5 ；入口分布器的相对距离0. 23彡δ彡0. 28。
2.根据权利要求1所述的气体入口分布器，其特征在于所述的挡杆(8)垂直于进口气流方向，分为两组以上平行排列，相邻两组挡杆(8 )之间交错排列。
3.根据权利要求2所述的气体入口分布器，其特征在于所述的挡杆(8)为2 3组。
4.根据权利要求1所述的气体入口分布器，其特征在于所述的挡杆(8)其截面椭圆的长轴与进口气流方向一致。
5.根据权利要求1所述的气体入口分布器，其特征在于所述的挡杆(8)截面椭圆的椭圆度a为1. 25 1. 45。
6.根据权利要求1所述的气体入口分布器，其特征在于所述的入口分布器的相对距离为0. 24彡δ彡0. 27。
专利摘要本实用新型公开了一种废热锅炉气体入口分布器，包括废热锅炉下箱体中的平行排列的挡杆，其特征在于所述的挡杆其截面形状为椭圆形，椭圆度a为1.1～1.5；入口分布器的相对距离0.23≤δ≤0.28。本实用新型通过改进气体入口分布器的结构形式，可以有效地提高气体入口分布器的综合性能，改善乙烯裂解装置急冷废热锅炉气体入口分布均匀性、降低气体入口流场湍流强度和减小分布器被风侧焦炭蓄积，同时延长废热锅炉的运行周期，增大烃类裂解收率。
文档编号F22B37/00GK202274477SQ20112031719
公开日2012年6月13日 申请日期2011年8月29日 优先权日2011年8月29日
发明者史永红, 徐宏, 徐鹏, 王元华, 范根芳, 郭超, 陈民亚 申请人:中国石化扬子石油化工有限公司, 中国石油化工股份有限公司