一种带匀流盖的光炉管及具有其的加热炉的制作方法

本发明涉及加热炉技术领域，特别是涉及一种带匀流盖的光炉管及具有其的加热炉。

背景技术：

加热炉是石油化工中的龙头，通常包括常压炉、减压炉、制氢炉、重整炉、焦化炉、转化炉及裂解炉等。管式加热炉的作用于是将介质（油料或气体）加热至工艺所需的温度。

加热炉的炉体的四面由高大的炉墙围成炉膛，炉墙由工字钢等型钢钢架上铺焊钢板，钢板上分布焊接保温钉，在保温钉之间浇铸入隔热和耐磨材料。图1是组成加热炉炉体的一块换热模块的横截面示意图，炉墙1上安装的支架2支持着管板3，管板孔4内穿过炉管，多个炉管5的端部通过弯头窜联连接组成盘管，盘管和弯头箱等主要零部件组成换热模块，换热模块叠装后底部安装燃烧器，顶部安装烟囱，组成加热炉的炉体。炉管5内流过的是需要加热的油料，见图1炉管5外面在炉膛内从下往上箭头所示流过的是高温烟气或热风，其热量通过管壁传给炉管5内的油料或其它介质。

传统加热炉对炉体结构中存在两个尚未解决的技术难题，一方面难题是因为炉管外表面整体上从烟气获取热量的能力满足不了炉管内表面对油品介质的给热能力，长期以来，仅仅通过炉管表面的支块或支块来强化换热，其效果不明显。另一方面难题是炉管的管壁在周向的换热能力严重不平衡。理论分析和实验表明，热量气流横掠管束时，沿着烟气气流方向，炉管的迎风面（也即是炉管的正面）具有最好的换热效果，而背风面（也即是炉管的正面）具有最差的换热效果，炉管两侧的换热效果处于中间水平。从图1中取出三条错开排列的炉管5如图2所示，由于自重作用，炉管5的中心略低于管板孔4的中心，炉膛内从下往上箭头所示的烟气冲刷到炉管5d正面a处时，分开沿着虚线箭头从炉管5两侧紧贴着流过，然后在炉管5的背面脱离，继续往上流到c处才会合，而不是在炉管5的背面b处会合，从而在炉管5的背面b与c之间形成一个滞流区7，如图2中方格阴影所示，该区面积相当于炉管5的横截面积，在方格阴影范围内的管壁不但无法起到应有的提高换热效果的作用，浪费了投资成本。即便是前后正对排列的炉管层，炉管的背风面也同样存在该滞流区。炉管背风面的换热效果之所以最差，主要原因是炉管的背风面存在滞流区，气流流动慢或不流动，滞流小区随着炉管直径的增大而增大，明显影响加热炉的加热效率。另外，炉管长期使用后，沉积在支块根部处管壁表面上的烟尘，尤其是炉管背面的管壁上，这也同样影响了炉管的换热效果。

综上，加热炉中炉管的换热效率成为节能降耗技术进步的关键，改善炉管背风面滞流区的换热，既是提高加热炉热效率的主要途径，也是充分利用原有资源的节能方法，因此对炉管给予更多关注并进行合理的结构改善，开发出一种全周边换热效果好的的炉管，很有工程意义。

技术实现要素：

本发明的目的之一在于避免现有技术中的不足之处而提供一种换热能效高、使用寿命长的带匀流盖的光炉管。

本发明的目的之二在于避免现有技术中的不足之处而提供一种换热能效高、使用寿命长的加热炉。

本发明的目的之一通过以下技术方案实现：

提供了一种带匀流盖的光炉管，包括光炉管本体，其特征是：光炉管本体背向气流流动方向的背面设有匀流盖，高温气流经匀流盖折流和导流后会流经光炉管本体的背面。

其中，匀流盖设有供折流和导流后的气流流出的通孔。

其中，匀流盖包括两个匀流子盖，两个匀流子盖沿光炉管本体的宽度方向排布，两个匀流子盖之间有供折流和导流后的气流流出的间隙。

其中，匀流盖包括两个匀流子盖，两个匀流子盖沿光炉管本体的宽度方向排布，两个匀流子盖的搭接处留有供折流和导流后的气流流出的间隙。

其中，匀流盖设有多段，各段匀流盖沿光炉管本体长度方向首尾拼接，拼接处有间隙。

其中，匀流盖沿其宽度方向截取的横截面为平直形、弧形、角折形或折流线形。

其中，匀流盖沿其长度方向截取的纵截面为平直形或者波折形。

其中，匀流盖与光炉管本体之间设有用于将匀流盖固定并支承在光炉管本体上的支块。

其中，匀流盖借助管箍或者弹性插脚固定于光炉管本体。

本发明的目的之二通过以下技术方案实现：

提供了一种加热炉，用于换热的炉管，所述炉管为上述的光炉管。

本发明的有益效果：

本发明的带匀流盖的光炉管，其结构包括光炉管本体，光炉管本体背向气流流动方向的背面设有匀流盖，高温气流经匀流盖折流后会流经光炉管本体的背面，这就能够达到匀流的目的，使得高温气流能够流经光炉管本体的背面产生紊流，从而能够消除现有技术中炉管背面大部分的滞流区，从而达到提高换热能效的目的，而且气流流经光炉管本体的背面还能够吹扫沉积在光炉管本体背面外壁上的烟尘，从而进一步提高换热能效，也延长了炉管的使用寿命，另外匀流盖设置在炉管上并对炉管起到加强和保护作用，从而进一步延长光炉管的使用寿命。

本发明的加热炉，通过采用上述的光炉管，不仅能够提高加热炉换热能效，而且还能够有效延长加热炉的使用寿命。

附图说明

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为现有技术中加热炉中单个加热模块的结构示意图。

图2为现有技术中加热炉中三个错开排布的光炉管的背面滞流区示意图。

图3为本发明的实施例1中带有匀流盖的光炉管的立体结构示意图。

图4为本发明的实施例1中带有匀流盖的光炉管的轴向结构示意图（图中箭头为气流流向）。

图5为本发明的实施例2中带有匀流盖的光炉管的立体结构示意图。

图6为本发明的实施例3中带有匀流盖的光炉管的轴向结构示意图。

图7为本发明的实施例4中带有匀流盖的光炉管的轴向结构示意图（图中箭头为气流流向）。

图8为本发明的实施例5中带有匀流盖的光炉管的轴向结构示意图（图中箭头为气流流向）。

图9为本发明的实施例6中带有匀流盖的光炉管的轴向结构示意图（图中箭头为气流流向）。

在图1至图9中包括有：

1—炉墙，2—支架，3—管板，4—管板孔，5—光炉管，6—烟气流线，7—光炉管背面的烟气滞流区，8—匀流盖，81—匀流子盖，9—光炉管本体，10—支块，11—通孔，12—管箍，13—弹性插脚。

a——光炉管正面，b——光炉管背面，c——光炉管间气流收集区，d——经匀流盖流出的气流会合处。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

本发明的一种带匀流盖的光炉管的具体实施方式之一，如图3和图4所示，光炉管包括光炉管本体9和安装于光炉管本体9外壁的用于焊接固定匀流盖8的支块10，支块10与光炉管本体9可一体浇注或加工而成，也可以是支块10逐个组焊到光炉管本体9的外壁。匀流盖8位于光炉管本体9背向气流流动方向的背面，支块10的横截面为圆形、长圆形或者矩形，支块10的根部与光炉管本体9固接，支块10的端部与匀流盖8焊接固定，具体的，如图3中未显示固定和支承匀流盖8的支块10，匀流盖8的中部与支块10点焊固接，如图4所示。高温气流经匀流盖8折流和导流后会流经位于光炉管本体9背面的支块10之间的间隙，然后再从匀流盖8的通孔11流出在图4中的d处汇集，气流流向如图4中箭头所示，其中通孔11越小，d处就越接近匀流盖8。这样当高温气流经过光炉管的两侧开始靠近光炉管的背面而同时又要脱离光炉管的背面时，匀流盖8开始聚拢光炉管两侧的高温气流并将其折流和导流至光炉管本体9背面，使得高温气流能够流经光炉管本体9背面的支块10间隙并产生紊流，从而能够消除现有技术中光炉管本体9背面大部分的滞流区，滞流区缩小至图4中阴影部分，从而能够在光炉管的周向周围形成360度的均匀流态，最终能够显著提高光炉管的换热能效。另外，气流流经光炉管本体9背面的支块10还能够吹扫沉积在光炉管本体9背面面壁上的烟尘，且使得烟尘无法积聚，从而进一步提高换热能效和保证换热效果长期稳定有效。匀流盖8焊接固定在支块10上，实现匀流盖8与光炉管的强连接，而匀流盖8和支块10本身都具有导热功能，相当于增大光炉管本体9的换热面积，对提高光炉管的换热能效也起到一定的作用，而且匀流盖8对光炉管本体9还起到加强和保护作用，特别对超长光炉管吊装转移过程中的弯曲变形具有一定保护作用，从而可进一步延长光炉管的使用寿命。匀流盖8在对气体进行折流和导向作用的基础上，还考虑到气流存在内摩擦，能够降低气流压力的损失，从而可以调节炉膛内整体气流，显著提高整个换热模块的综合性能。

本实施例中，匀流盖8为一整条与支块10相同材质的薄钢板条，通孔11位于薄钢板条的中部。通孔11为小孔，通孔11可在热胀冷缩中释放部分热应力，能够满足位移协调的需要，也方便制造。带有通孔11的匀流盖8适用于各种不同工艺需要，能产生微观的生流态，也利于排卸灰尘。通孔11形状可多种多样，只要便于冲压加工，通孔11周边的毛刺应去除，通孔11应在匀流盖8滚压弧形或角形前加工，也可以同步加工。

匀流盖8沿其宽度方向截取的横截面为平直形、弧形、角折形或折流线形，使得匀流盖8能够适用于各种不同炉管规格和工艺状况的需要。匀流盖8的宽度应能拦截其下方的气流并将气流引导到光炉管的背面为准。匀流盖8沿其长度方向截取的纵截面为平直形或者波折。其中波折形匀流盖8适用于各种不同炉管规格，尤其适用于支块10与光炉管本体9两者之间热胀冷缩位移协调的需要，特别是当支块10与光炉管本体9都是不锈钢时，为节约成本，可采用碳素钢板条制作匀流盖8，波折形匀流盖8可以一定程度上吸收不锈钢与碳素钢之间的热膨胀位移差异，保护支块10不被匀流盖8牵扯折弯。

具有上述光炉管的加热炉，光炉管可以是表面强化管，将带有匀流盖8的光炉管安装在管板孔中，其中光炉管可以是立式安装、卧式安装或倾斜安装，这样不仅能够提高加热炉换热能效，而且还能够有效延长加热炉的使用寿命。

实施例2

本发明的一种带匀流盖的光炉管的具体实施方式之二，如图5所示，本实施例与实施例1的主要技术方案相同，在本实施例中未作说明的技术特征采用实施例1进行解释，在此不做赘述，本实施例与实施例的不同在于，光炉管本体9上的匀流盖8可由多段匀流盖8沿光炉管本体9长度方向首尾拼接而成，拼接处存在间隙，当然拼接处也可以搭接到一起而不点焊，能够满足匀流盖8与光炉管之间热胀冷缩位移协调的需要，也方便制造。

本实施例中，匀流盖8与光炉管本体9是通过管箍12装配的形式结合在一起的，管箍12的收口可以焊接，也可以螺栓紧固。这种匀流盖8装配方式适用于新炉制造，但是更适合于本技术创新在旧炉改造中应用，也就是在原有炉管基础上插进匀流盖8后再箍紧即可，简化组装过程。

在匀流盖8和光炉管主体9之间同样可以设置用于固定和支承匀流盖8的支块10（参见图4所示），但是支块10与光炉管主体9之间就不再需要焊接固定。

实施例3

本发明的一种带匀流盖的光炉管的具体实施方式之三，如图6所示，本实施例与实施例1的主要技术方案相同，在本实施例中未作说明的技术特征采用实施例1进行解释，在此不做赘述，本实施例与实施例的不同在于，匀流盖8与光炉管本体9是通过采用弹性插脚13把匀流盖8卡紧在光炉管上，可有效简化组装过程。

在匀流盖8和光炉管主体9之间同样可以设置用于固定和支承匀流盖8的支块10，但是支块10与光炉管主体9之间就不再需要焊接固定。

实施例4

本发明的一种带匀流盖的光炉管的具体实施方式之四，如图7所示，本实施例与实施例1的主要技术方案相同，在本实施例中未作说明的技术特征采用实施例1进行解释，在此不做赘述，本实施例与实施例的不同在于，匀流盖8包括两个匀流子盖81，两个匀流子盖81沿光炉管本体9的宽度方向排布，两个匀流子盖81的搭接处有部分面积重合，搭接处还留有供折流后的气流流出的间隙，间隙成为气流经匀流盖8折流收拢后继续向上流动的出口通道，最后气流从该出口通道流出并在图4中的d处汇集，气流流向如图7中箭头所示。

本实施例中，搭接处形成的图7所示的面对面间隙能够使其出口气流偏流，适用于靠近炉墙的光炉管，这种结构的间隙能够引到气流往炉膛中间流动，减少对炉墙隔热材料的冲刷。边对边形成的间隙适用于炉膛中间的光炉管，使气流沿者同一个方向稳定流动。

具有上述光炉管的加热炉，将带有匀流盖8的光炉管安装在管板孔中，这样不仅能够提高加热炉换热能效，而且还能够有效延长加热炉的使用寿命。

实施例5

本发明的一种带匀流盖的光炉管的具体实施方式之五，如图8所示(该图中未显示支块，支块结构参见图6所示)，本实施例与实施例1的主要技术方案相同，在本实施例中未作说明的技术特征采用实施例1进行解释，在此不做赘述，本实施例与实施例的不同在于，匀流盖8包括两个匀流子盖81，两个匀流子盖81沿光炉管本体9的宽度方向排布，两个匀流子盖81之间有供折流后的气流流出的间隙，最后气流从该间隙流出并在图4中的d处汇集，气流流向如图8中箭头所示。两个匀流子盖81都为弧形，弧形匀流子盖81的弧外侧面的中间与支块10点焊接固定。两个匀流子盖81之间形成的边对边的间隙适用于炉膛中间的光炉管，使气流沿着同一个方向稳定流动，从而可以调节炉膛内整体气流，显著提高整个换热模块的综合性能。

由于匀流盖8与光炉管主体9之间通过焊接实现强连接，从而具有增大光炉管主体9换热面积的作用，也对光炉管主体9具有加强作用，特别对超长光炉管吊装转移过程中的弯曲变形具有一定保护作用。

具有上述光炉管的加热炉，将带有匀流盖8的光炉管安装在管板孔中，这样不仅能够提高加热炉换热能效，而且还能够有效延长加热炉的使用寿命。

实施例6

本发明的一种带匀流盖的光炉管的具体实施方式之六，如图9所示（该图中未显示支块，支块结构参见图6所示），本实施例与实施例5的主要技术方案相同，在本实施例中未作说明的技术特征采用实施例5进行解释，在此不做赘述，本实施例与实施例的不同在于，两个匀流子盖81都为平直形，平直形匀流盖8只有一侧部焊接与支块10。两个匀流子盖81之间形成的边对边的间隙适用于炉膛中间的光炉管，使气流沿着同一个方向稳定流动，如图9中箭头方向所示，从而可以调节炉膛内整体气流，显著提高整个换热模块的综合性能。

由于匀流盖8与光炉管主体9之间通过焊接实现强连接，从而具有增大光炉管主体9换热面积的作用，也对光炉管主体9具有加强作用，特别对超长光炉管吊装转移过程中的弯曲变形具有一定保护作用。

具有上述光炉管的加热炉，将带有匀流盖8的光炉管安装在管板孔中，这样不仅能够提高加热炉换热能效，而且还能够有效延长加热炉的使用寿命。

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。