专利名称：一种可拼装的圆形管式加热炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及热交换设备技术，特别是涉及一种可拼装的圆形管式加热炉。可应用 于石油炼制及化工、煤化工、化肥、空调、空冷、锅炉、电力设施等装备行业通过介质加热或 冷却的热交换设备，尤其适合于各种化工和化肥工业炉的烟气热交换设备。
背景技术：
工业炉是石油化工装置中常见的生产工艺过程中的关键设备。例如，炼油及石油 化工装置管式加热炉、转化炉、裂解炉；合成氨装置高温加热、高温反应的以煤为原料的气 化炉或者以燃气为原料的一段转化炉、二段转化炉等。石油化工行业中的工业炉的类型较 多，管式加热炉是石油化工行业中最常用的炉型之一。现有技术中，管式加热炉属于提供热源的一种火焰加热设备，其作用是将炉管中 的介质加热到所需温度，然后进入下一段工艺过程。在管式加热炉内，燃料燃烧释放出的热 量传递给炉管内的流体介质，该炉管位于具有耐火材料包围的燃烧室之中，管式加热炉的 类型通常根据其结构外形，辐射炉管的形式以及燃烧器的布置来划分。根据中华人民共和 国石油化工行业标准SH/T 3036-2003《一般炼油装置用火焰加热炉》所载，按结构外形分 类，有圆筒炉、箱式炉、立式炉和多室箱型炉等。按辐射炉管形式分类有立管式、水平管式、 螺旋管式和U形管式等。按照燃烧器的布置方式分类，有底烧、顶烧和侧烧。加热炉的结构 外形，辐射炉管的形式以及燃烧器的布置三者之间可以相互组合，如图1所示为“U”形管箱 式炉10，其中，具有炉壳11和“U”形炉管12 ；如图2所示为螺旋管圆筒炉20，其中，具有炉 壳21和盘管22。现有技术的管式加热炉通常由辐射室、对流室和烟@组成，辐射室和对流室内均 装有炉管，烟 内装有挡板。燃料经过喷嘴在辐射室燃烧，产生的高温火焰以辐射传热方 式，将大部分热量传给辐射室炉管内流动着的介质，温度降低后的高温烟气再进入对流室， 以对流方式继续将部分热量传给对流室炉管内流动着的介质进行预热，降温后的烟气最终 进入烟道，通过烟@排入大气。介质的流向一般是先经过对流室的炉管，再经过辐射室的炉 管。其介质在流动过程中不断吸收高温烟气经炉管壁传来的热量，逐步升高到所需要的温 度成为高温介质流出。而且，为了综合利用能源，通常在对流室和烟道与炉体之间部分增设 余热回收系统，进行加热空气、或者加热水、水蒸汽而生成蒸汽或者过热蒸汽，以供生产使 用。现有技术中的这种管式加热炉的炉体一般包括有炉壳、炉壳内部的炉管和设置于 炉壳的燃烧器，其外形结构为一体化结构。这种一体化结构的管式加热炉的建造方法通常 是由机械制造厂生产管板、吊挂件、炉管和弯头等配件，然后由安装建设公司负责在工地现 场将这些零部件与钢结构的炉墙一起组装建造成炉体整体。然而，上述传统的一体化结构的管式加热炉的建造方法需要在现场大量组焊施 工，而且其炉管的穿进、与弯头的组焊以及焊缝的射线检测、焊缝缺陷的反修、炉墙表面严 格的喷漆等工艺均需现场露天高空施工，这种露天高空施工，给安装建造带来诸多不便，这与现代工程管理的HSE方针存在较大的差距。而且，炉墙的耐磨隔热衬里易受天气的影响， 变形开裂、松脱，或者雨淋失效。因此，这种露天高空施工以及各种检查的不便，易造成工期 受恶劣天气的影响，其建造质量也难以保证，生产安全也存在隐患随着社会经济的发展，各种化工装置的生产规模不断加大，管式加热炉的体积也 越来越庞大，对于具有易燃易爆介质的管式加热炉的设计与建造，其高耸结构的抗风振和 地震载荷作用的强度的要求也越来越高，并且，很多化工装置都选址在台风较大的沿海地 区，使得投资成本上升显著，这已成为一个值得注意的技术经济问题。综上所述，为了方便用户和工程管理方能够监控各个工序的质量，及缩短工期的 需求，并且针对现有技术的不足，亟需提供一种能够实行模块化建造，避免在工地现场组 焊，而且装配简单、建造成本较低、工期短、检修方便的可拼装的圆形管式加热炉。
发明内容
本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种能够实行模块化建造， 避免在工地现场组焊，而且装配简单、建造成本较低、工期短、检修方便的可拼装的圆形管 式加热炉。本发明的目的通过以下技术措施实现
提供一种可拼装的圆形管式加热炉，包括有炉壳、炉管和燃烧器，所述炉管设置于所述 炉壳内，所述燃烧器设置于所述炉壳，其中，所述炉壳为由至少两个炉壳模块拼装连接设置 的炉壳。其中，所述炉壳模块为圆弧形的炉壳模块，所述圆弧形的炉壳模块设置有两个，所 述炉壳为由所述圆弧形的炉壳模块沿径向方向相互拼装连接设置的具有横截面形状为圆 环形的炉壳。其中，所述炉壳模块为椭圆弧形的炉壳模块，所述椭圆弧形的炉壳模块设置有四 个，所述炉壳为由所述椭圆弧形的炉壳模块沿径向方向相互拼装连接设置的具有横截面形 状为椭圆环形的炉壳。其中，所述炉壳模块为弧形的炉壳模块和直线形的炉壳模块，所述弧形的炉壳模 块设置有两个，所述直线形的炉壳模块设置有两个，所述炉壳为由所述弧形的炉壳模块和 所述直线形的炉壳模块沿径向方向相互拼装连接设置的具有横截面形状为长圆环形的炉
tJXi O其中，所述炉壳模块为圆柱体形的炉壳模块或者圆锥台形的炉壳模块。其中，所述炉壳为由所述圆柱体形的炉壳模块沿轴向方向相互拼装连接设置的炉
tJXi O其中，所述炉壳为由所述圆锥台形的炉壳模块沿轴向方向相互拼装连接设置的炉
tJXi O其中，所述炉壳为由所述圆锥台形的炉壳模块和所述圆柱体形的炉壳模块沿轴向 方向相互拼装连接设置的炉壳。其中，所述炉壳模块包括有型钢、钢板、保温钉、隔热耐磨衬里和加强角钢，所述型 钢设置于所述钢板的外表面，所述隔热耐磨衬里通过所述保温钉设置于所述钢板的内表 面，所述加强角钢的一侧边设置于所述炉壳模块，所述加强角钢的另一侧边设置于所述炉壳模块的拼装连接面。
其中，相邻两个所述炉壳模块的拼装连接面之间设置有陶瓷纤维垫毡。本发明的有益效果本发明的可拼装的圆形管式加热炉，包括有炉壳、炉管和燃烧 器，炉管设置于炉壳内，燃烧器设置于炉壳，其中，炉壳为由至少两个炉壳模块拼装连接设 置的炉壳。由于可拼装的圆形管式加热炉设置有用于炉壳建造的可拼装连接设置的炉壳模 块，使得这些炉壳模块的零部件的组装和焊接可以在制造厂车间中进行，然后运到工地现 场，实行模块化“搭积木”式的施工。炉壳由炉壳模块进行拼装连接的方式，改变了传统的 管式加热炉在装置工地现场组焊的建造方式，避免了各种各样的零散件在现场施工的混乱 局面，有利于大型的管式加热炉的建造，使得工业炉建造逐步实行模块化式的施工得到工 业上的应用，具有装配简单、建造成本较低，工期短，检修方便的特点。
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限 制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得 其它的附图。图1是现有技术的“U”形管箱式炉的结构示意图。图2是现有技术的螺旋管圆筒炉的结构示意图。图3是本发明的一种可拼装的圆形管式加热炉的实施例1的结构示意图。图4是本发明的一种可拼装的圆形管式加热炉的实施例2的结构示意图。图5是本发明的一种可拼装的圆形管式加热炉的实施例3的结构示意图。图6是本发明的一种可拼装的圆形管式加热炉的实施例4的结构示意图。图7是本发明的一种可拼装的圆形管式加热炉的实施例5的结构示意图。图8是本发明的一种可拼装的圆形管式加热炉的实施例6的结构示意图。图9是本发明的一种可拼装的圆形管式加热炉的实施例7的结构示意图。图10是本发明的一种可拼装的圆形管式加热炉的炉壳模块的结构示意图。在图1和图2中包括有
10——“U”形管箱式炉、11——炉壳、12——“U”形炉管、 20——螺旋管圆筒炉、21——炉壳、22——盘管。在图3至图10中包括有 3——隔热耐磨衬里、
31——炉壳、32——炉管、33——拼装连接面、
311——炉壳模块、3111——螺栓孔、3112——加强角钢、3113——钢板、3114——型 钢、3115——保温钉、3116——隔热耐磨衬里。
具体实施例方式结合以下实施例对本发明作进一步描述。实施例1
本发明的一种可拼装的圆形管式加热炉的具体实施方式
之一，如图3所示，包括有炉 壳31、炉管32和燃烧器，炉管32设置于炉壳31内，燃烧器设置于炉壳31，具体的，燃烧器可以设置于炉壳31的底部为底烧，还可以设置于炉壳31的上部为顶烧。其中，炉壳31为由至少两个炉壳模块311拼装连接设置的炉壳31。具体的，炉壳模块311可以为圆弧形的炉壳模块311，该圆弧形的炉壳模块311设 置有两个，炉壳31为由圆弧形的炉壳模块311沿径向方向相互拼装连接设置的具有横截面 形状为圆环形的炉壳31。其中，所指的径向方向为炉壳31的圆心指向圆周方向，相互拼装 连接面33为径向壁面。其中，组成具有横截面形状为圆环形的炉壳31的圆弧形的炉壳模 块311具体为半圆环的炉壳模块311。实质上为将圆环形的炉壳31分割成两个半圆环的 炉壳模块311，在其对接的两个拼装连接面33处再用螺栓连接和焊接连接的方式组成圆环 形的炉壳31，主要应用于直径较大的炉体的建造。这种圆环形的炉壳31的结构强度高，可 以减少加强筋，使之可以减轻管式加热炉的重量。在相同容积的情况下，炉壁的表面积减约 19 %，即炉壁热损失相应减少，有利于节能及保证炉温均勻。具体的，如图10所示，炉壳模块311包括有型钢3114、钢板3113、保温钉3115、隔 热耐磨衬里3116和加强角钢3112，型钢3114设置于钢板3113的外表面，隔热耐磨衬里 3116通过保温钉3115设置于钢板3113的内表面，加强角钢3112的一侧边设置于炉壳模块 311，加强角钢3112的另一侧边设置于炉壳模块311的拼装连接面33。这种加强角钢3112 为具有“L”形的加强角钢3112，其中该“L”形的加强角钢3112的一边通过焊接方式焊接 于炉壳模块311的钢板3113，其另一边设置于与炉壳模块311的拼装连接面33平齐的延 长线，在“L”形的加强角钢3112的另一边位于炉壳模块311的拼装连接面33平齐的延长 线上开设有螺栓孔3111，该螺栓孔3111用于与相邻的炉壳模块311进行固定连接，螺栓孔 3111的孔径可以为150mm。这种由型钢3114和钢板3113组焊成形的炉壳模块311，不仅轻 便，而且牢固。具体的，相邻两个炉壳模块311的拼装连接面33之间设置有陶瓷纤维垫毡3。陶 瓷纤维垫毡3，是用陶瓷纤维纸或者陶瓷纤维毡，用模具经过冲压而成，该陶瓷纤维垫毡3 具有陶瓷纤维纸或者陶瓷纤维毡的特点，具有耐高温的特点，是理想的密封耐火隔热材料。实施例2
本发明的一种可拼装的圆形管式加热炉的具体实施方式
之二，如图4所示，本实施例 的主要技术方案与实施例1相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例1中的解释，在 此不再进行赘述，而且在图4中与图3相同的部件采用相同的标号。本实施例与实施例1 的区别在于，炉壳模块311为椭圆弧形的炉壳模块311，该椭圆弧形的炉壳模块311设置有 四个，炉壳31为由椭圆弧形的炉壳模块311沿径向方向相互拼装连接设置的具有横截面形 状为椭圆环形的炉壳31。其中，组成具有横截面形状为椭圆环形的炉壳31的椭圆弧形的炉 壳模块311具体可以为具有均分四分之一的椭圆环形的椭圆弧的炉壳模块311。实质上为 将椭圆环形的炉壳31均分分割成四个弧形的炉壳模块311，在其对接的四个拼装连接面33 处用螺栓连接和焊接连接的方式组成椭圆环形的炉壳31，主要应用于直径较大的炉体的建 造。该具有椭圆环形的炉壳31可以提高炉管32的排管率，进而提高产能。实施例3
本发明的一种可拼装的圆形管式加热炉的具体实施方式
之三，如图5所示，本实施例 的主要技术方案与实施例1相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例1中的解释，在 此不再进行赘述，而且在图5中与图3相同的部件采用相同的标号。本实施例与实施例1的区别在于，炉壳模块311为弧形的炉壳模块311和直线形的炉壳模块311，其中，弧形的炉 壳模块311设置有两个，直线形的炉壳模块311设置有两个，炉壳31为由弧形的炉壳模块 311和直线形的炉壳模块311沿径向方向相互拼装连接设置的具有横截面形状为长圆环形 的炉壳31 (所述长圆环形近似运动场跑道形)。其中，组成具有横截面形状为长圆环形的炉 壳31的弧形的炉壳模块311具体可以为两个半圆环的炉壳模块311，该两个半圆环的炉壳 模块311中间连接有两个直线形的炉壳模块311。实质上为将长圆环形的炉壳31分割成 两个半圆环的炉壳模块311和两段直线形的炉壳模块311，在其对接的四个拼装连接面33 处用螺栓连接和焊接连接的方式组成长圆环形的炉壳31，主要应用于直径较大的炉体的建 造。该具有长圆环形的炉壳31可以提高炉管32的排管率，进而提高产能。实施例4
本发明的一种可拼装的圆形管式加热炉的具体实施方式
之四，如图6所示，本实施例 的主要技术方案与实施例1相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例1中的解释，在 此不再进行赘述，而且在图6中与图3相同的部件采用相同的标号。本实施例与实施例1的 区别在于，炉壳31为由两个圆柱体形的炉壳模块311沿轴向方向相互拼装连接设置的炉壳 31，主要应用于高度较高的炉体的建造。其中，所指的轴向方向为炉壳31的高度方向。位 于上部的圆柱体形的炉壳模块311可以直接与炉顶板焊接连接为不可拆的结构，也可以通 过螺栓连接为可拆卸的结构，还可以为先通过螺栓与炉顶板连接为可拆卸的结构，再通过 焊接与炉顶板连接为不可拆的结构；位于下部的圆柱体形的炉壳模块311可以直接与炉底 板焊接连接为不可拆的结构，也可以通过螺栓连接为可拆卸的结构，还可以为先通过螺栓 与炉底板连接为可拆卸的结构，再通过焊接与炉底板连接为不可拆的结构。实施例5
本发明的一种可拼装的圆形管式加热炉的具体实施方式
之五，如图7所示，本实施例 的主要技术方案与实施例4相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例4中的解释，在 此不再进行赘述，而且在图7中与图4相同的部件采用相同的标号。本实施例与实施例4的 区别在于，炉壳31为由圆锥台形的炉壳模块311沿轴向方向相互拼装连接设置的炉壳31。 该圆锥台形的炉壳模块311具有渐变收缩的炉体，是一种相对圆柱体形的炉壳模块311更 为稳定的结构，而且该结构可以减少烟气的流通面积保持烟气的流速，是一种避免烟尘沉 积的结构。实施例6
本发明的一种可拼装的圆形管式加热炉的具体实施方式
之六，如图8所示，本实施例 的主要技术方案与实施例4相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例4中的解释，在 此不再进行赘述，而且在图8中与图4相同的部件采用相同的标号。本实施例与实施例4 的区别在于，炉壳31为由圆锥台形的炉壳模块311和圆柱体形的炉壳模块311沿轴向方向 相互拼装连接设置的炉壳31。具体为圆锥台形的炉壳模块311在下，圆柱体形的炉壳模块 311在上。这种上小下大的结构的稳定性更高。实施例7
本发明的一种可拼装的圆形管式加热炉的具体实施方式
之七，如图9所示，本实施例 的主要技术方案与实施例1相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例1中的解释，在 此不再进行赘述，而且在图9中与图3相同的部件采用相同的标号。本实施例与实施例1的区别在于，炉壳31为由四个弧形的炉壳模块311通过轴向和环向的拼装连接面33相互 拼装连接设置的水平卧式的炉壳31。实施例8
本发明的一种可拼装的圆形管式加热炉的具体实施方式
之八，本实施例的主要技术方 案与实施例1相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘 述。本实施例与实施例1的区别在于，炉壳31为由至少两个炉壳模块311拼装连接设置的 炉壳31，其中构成同一台圆形管式加热炉的各个炉壳模块311的几何尺寸，可以是相等的， 还可以是不相等，或者是对于炉壳模块311多于三个的炉壳模块311之间也可以是相等的 和不相等的组合。实施例9
一种可拼装的圆形管式加热炉的建造方法，包括有以下步 骤
步骤一，根据制造厂与装置工地之间的交通路径和运输方式，确定每一件炉壳模块311 的长宽高的极限尺寸，考虑到车辆型号结构等因素，在此基础上进行炉壳模块311的结构 设计，使每一件炉壳模块311的外形尺寸在交通运输许可下最大化。步骤二，炉壳31的制造实行按模块整体预组装的方式，先由型钢3114组焊框架， 拼装连接面33的各组配合的加强角钢3112之间也焊接，做好配对连接的标记，拆下后把拼 装连接面33的一组配合加强角钢3112同步配对钻螺栓孔3111。步骤三，重新组焊钢架，这时拼装连接面33的各组配合的加强角钢3112之间采用 螺栓连接，并铺上钢板3113焊好，在钢板3113的内表面焊好保温钉3115和炉管支耳。步骤四，检查炉壳模311的装配标记是否清晰，拆开整体钢构为炉壳模块钢构，在 保温钉3115之间浇铸隔热耐磨衬里3116，然后通过螺栓组装成炉壳31。步骤五，预组装抽检各炉壳模块311，检查连接螺栓孔3111是否对中。如果有必 要，应进行调整。步骤六，表面清理，油漆，把炉壳模块311包装好运到工地组装，在炉壳31内装入 炉管32，建造出一台管式加热炉。优选的各炉壳模块311直接从汽车上吊装到安装平台上 装配，以免在工地存放的过程变形受损。实施例10
本实施例除以下技术特征外，其他部分同实施例9，对于外形尺寸符合交通运输许可 的，实施例9中的步骤六“在炉壳31内装入炉管32”可提前在制造厂车间进行，以彻底贯彻 执行减少工地现场施工的原则。最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保 护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应 当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实 质和范围。
权利要求
一种可拼装的圆形管式加热炉，包括有炉壳、炉管和燃烧器，所述炉管设置于所述炉壳内，所述燃烧器设置于所述炉壳，其特征在于所述炉壳为由至少两个炉壳模块拼装连接设置的炉壳。
2.根据权利要求1所述的可拼装的圆形管式加热炉，其特征在于所述炉壳模块为圆 弧形的炉壳模块，所述圆弧形的炉壳模块设置有两个，所述炉壳为由所述圆弧形的炉壳模 块沿径向方向相互拼装连接设置的具有横截面形状为圆环形的炉壳。
3.根据权利要求1所述的可拼装的圆形管式加热炉，其特征在于所述炉壳模块为椭 圆弧形的炉壳模块，所述椭圆弧形的炉壳模块设置有四个，所述炉壳为由所述椭圆弧形的 炉壳模块沿径向方向相互拼装连接设置的具有横截面形状为椭圆环形的炉壳。
4.根据权利要求1所述的可拼装的圆形管式加热炉，其特征在于所述炉壳模块为弧 形的炉壳模块和直线形的炉壳模块，所述弧形的炉壳模块设置有两个，所述直线形的炉壳 模块设置有两个，所述炉壳为由所述弧形的炉壳模块和所述直线形的炉壳模块沿径向方向 相互拼装连接设置的具有横截面形状为长圆环形的炉壳。
5.根据权利要求1所述的可拼装的圆形管式加热炉，其特征在于所述炉壳模块为圆 柱体形的炉壳模块或者圆锥台形的炉壳模块。
6.根据权利要求5所述的可拼装的圆形管式加热炉，其特征在于所述炉壳为由所述 圆柱体形的炉壳模块沿轴向方向相互拼装连接设置的炉壳。
7.根据权利要求5所述的可拼装的圆形管式加热炉，其特征在于所述炉壳为由所述 圆锥台形的炉壳模块沿轴向方向相互拼装连接设置的炉壳。
8.根据权利要求5所述的可拼装的圆形管式加热炉，其特征在于所述炉壳为由所述 圆锥台形的炉壳模块和所述圆柱体形的炉壳模块沿轴向方向相互拼装连接设置的炉壳。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的可拼装的圆形管式加热炉，其特征在于所述 炉壳模块包括有型钢、钢板、保温钉、隔热耐磨衬里和加强角钢，所述型钢设置于所述钢板 的外表面，所述隔热耐磨衬里通过所述保温钉设置于所述钢板的内表面，所述加强角钢的 一侧边设置于所述炉壳模块，所述加强角钢的另一侧边设置于所述炉壳模块的拼装连接
10.根据权利要求9所述的可拼装的圆形管式加热炉，其特征在于相邻两个所述炉壳 模块的拼装连接面之间设置有陶瓷纤维垫毡。
全文摘要
一种可拼装的圆形管式加热炉，包括有炉壳、炉管和燃烧器，炉管设置于炉壳内，燃烧器设置于炉壳，其中，炉壳为由至少两个炉壳模块拼装连接设置的炉壳。由于可拼装的圆形管式加热炉设置有用于炉壳建造的可拼装连接设置的炉壳模块，使得这些炉壳模块的零部件的组装和焊接在制造厂车间中进行，然后运到工地现场，实行模块化“搭积木”式的施工。炉壳由炉壳模块进行拼装连接的方式，改变了传统的管式加热炉在装置工地现场组焊的建造方式，避免了各种各样的零散件在现场施工的混乱局面，有利于大型的管式加热炉的建造，使得工业炉建造逐步实行模块化式的施工得到工业上的应用，具有装配简单、建造成本较低工期短，检修方便的特点。
文档编号F27B17/00GK101968313SQ20101055692
公开日2011年2月9日 申请日期2010年11月24日 优先权日2010年11月24日
发明者陈孙艺 申请人:茂名重力石化机械制造有限公司