一种裂解炉炉体结构的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种裂解炉炉体结构，包括对流段、辐射段和燃烧器，所述对流段与辐射段经过渡段相连接；所述炉体包括烟气过流面积变化段，其设置在所述辐射室上端的出口附近，使经过燃烧后的烟气进入对流段前过流量发生变化；所述烟气过流面积变化段设置在所述辐射室出口的下沿，即所述烟气过流面积变化段为缩颈结构。所述以上结构能够有效解决辐射炉膛内过渡段涡流和偏流较大的问题，改善了辐射炉膛内热场分布，增加操作周期。
【专利说明】一种裂解炉炉体结构
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种石油化工的装置设备领域，进一步地说，是涉及一种用于乙烯工业裂解炉的裂解炉炉体结构。
【背景技术】
[0002]工业炉中的乙烯裂解炉按炉型分通常可分为双炉膛裂解炉和单炉膛裂解炉，但是无论单炉膛还是双炉膛裂解炉因其炉体构型原因，都存在辐射室热分布不均和过渡段烟气涡流、偏流现象，整体上影响了炉内热场分布，从而影响操作周期。具体原因如下:1、炉体墙体均为垂直和水平 墙体，水平和垂直墙体连接也是直角连接，使得流体在方型空腔内尤其是过渡段处的涡流和偏流较大，从流型角度看，易造成热分布的不均；2、燃烧器的布置为底部燃烧器+侧壁燃烧器，即底部和侧壁燃烧器联合供热，这样从辐射室炉膛的热分布看，炉膛底部和顶部区域是炉内温度的较低区域，中部是炉内温度的较高区域。
[0003]综上所述，通过优化炉体构型，合理布置燃烧器来实现炉内热场分布均匀、增加操作周期就显得十分有意义。
【发明内容】
[0004]为了解决现有技术中炉内烟气流场和热场的分布不均的问题，本发明提供一种裂解炉炉体结构。
[0005]本发明的裂解炉炉体结构，通过优化炉体构型，合理布置燃烧器以达到实现炉内温度场分布均匀、增加操作周期的目的。
[0006]本发明的一种裂解炉炉体结构，包括对流段、辐射段和燃烧器，所述对流段与辐射段经过渡段相连接；当裂解炉体为单炉体，即炉体包括一个辐射室；
[0007]所述炉体包括烟气过流面积变化段，其设置在所述辐射室上端的出口附近，使经过燃烧后的烟气进入对流段前过流量发生变化；所述烟气过流面积变化段设置在所述辐射室出口的下沿，即所述烟气过流面积变化段为缩颈/扩颈结构。
[0008]在具体的单炉体的实施例中，所述烟气过流面积变化段为缩颈结构，其侧壁为斜墙；即所述辐射室出口处侧壁为斜墙，使烟气过流面积变化；
[0009]所述缩颈结构的斜墙与辐射段中线夹角为α，0° <α <20°。
[0010]为了减少烟气湍流或漩涡的技术问题，所述炉体还包括斜面过渡单元；所述斜面过渡单元包括炉底斜面过渡面I;所述炉底斜面过渡面I设置在所述炉底和炉壁之间的连接处；且所述炉底斜面过渡面I与辐射段中线的夹角为β，0° <β <45°。
[0011]所述斜面过渡单元还包括过渡段斜面4 ;所述过渡段斜面4设置在所述辐射段到对流段的连接处，即所述辐射室到对流室的过渡段呈斜面过渡结构；且所述过渡段斜面4与对流段中线的夹角均为Y，0°〈Y≤45。
[0012]具体的，所述辐射室炉墙包括缩颈结构、直墙和炉底斜面过渡面I ;较高一侧炉墙自上至下各部分高度分别为:缩颈结构高度为h3，直墙高度h2，炉底斜面过渡面I高度为hi ;较低一侧炉墙自上至下各部分高度分别为:缩颈结构高度为h4，直墙高度为h2，炉底斜面过渡面I高度为hi ;且112>113>114>111。
[0013]本发明针对两个辐射室，即炉体为双炉膛门式裂解炉体的实施例中，
[0014]所述烟气过流面积变化段为一对，分别设置在两个炉膛内；且所述烟气过流面积变化段为缩颈结构，其侧壁为斜墙；即两个所述辐射室出口处侧壁为斜墙，使烟气过流面积变化；所述缩颈结构的斜墙与辐射段中线夹角为α，0° <α <20°。
[0015]所述双炉膛门式裂解炉体还包括斜面过渡单元，用于减少烟气湍流或漩涡；所述斜面过渡单元包括炉底斜面过渡面I和或过渡段斜面4和4’ ；
[0016]所述炉底斜面过渡面I设置在两个所述炉底和炉壁之间的连接处；且所述炉底斜面过渡面I与辐射段中线的夹角为β，0° <β≤45° ;
[0017]所述过渡段斜面4和4’设置在两个所述辐射段到对流段的连接处，即所述辐射室到对流室的过渡段呈斜面过渡结构；所述过渡段拐角处的过渡段斜面4和4’与辐射段中线夹角为Y，且两个过渡段斜面在辐射室与对流室之间的过渡段炉底凸起结构，其夹角2 Y，0°〈 Y ≤ 45°。
[0018]具体的，所述双炉膛门式裂解炉体的炉墙包括缩颈结构、直墙和炉底斜面过渡面I ;较高一侧炉墙自上至下各部分高度分别为:缩颈结构高度为h3，直墙高度h2，炉底斜面过渡面I高度为hi ;较低一侧炉墙自上至下各部分高度分别为:缩颈结构高度为h4，直墙高度为h2，炉底斜面过渡面I高度为hi ;且112>113>114>111。
[0019]为了实现联合供热和热力均匀，所述燃烧器包括一组侧壁燃烧器6和一组底部燃烧器7，位于辐射段侧墙上的一组侧壁燃烧器6均匀布置从所述缩颈结构下沿至直墙处；位于辐射段底部的一组底部燃烧器7在炉底从所述炉底斜面过渡面I至炉底面，沿炉膛宽度方向以辐射段中线为中心两侧均布并沿炉膛长度方向间断布置。
[0020]各个所述侧壁燃烧器6的间隔距离为a ;所述一组侧壁燃烧器6总布置长度为A，A=aX (η-l) ;2≤η≤5 ;各组所述侧壁燃烧器6沿炉膛长度方向间断布置。
[0021]所述缩颈结构、斜面过渡单元均由钢结构和衬里构成；所述直墙分为上下两部分，直墙的上部分由钢结构和衬里构成，下部分为砖墙；
[0022]一组或多组侧壁燃烧器6分布于所述缩颈结构下沿至所述直墙2的上部分；最下端的侧壁燃烧器6距所述砖墙距离为B，B古O。
[0023]本发明的特点:
[0024]1、本发明的裂解炉炉体结构的水平和垂直墙体连接为斜面连接，非直角连接；
[0025]2、本发明的裂解炉炉体结构的燃烧器布置为侧壁燃烧器和底部燃烧器联合供热；并且燃烧器设置在辐射室辐射中线两侧，辐射传热为双面传热。
[0026]3、本发明的对流段和辐射段间的连接过渡段的拐角处设有倾斜连接筒体，可减小流体在该处形成的涡流和偏流，使热分布更均匀；
[0027]综上，本发明的裂解炉炉体结构能够有效解决炉膛内过渡段涡流和偏流较大的问题，改善了辐射炉膛内热场分布，增加操作周期。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1为本发明的单炉膛炉体结构的横截面示意图；[0029]图2为本发明的双炉膛炉体结构的横截面示意图；
[0030]附图标记说明:
[0031]I 一炉底斜面过渡面；2 —辐射室低侧墙直墙；3 —辐射室低侧缩颈结构墙；4 一过渡段斜面；4’ 一过渡段炉底凸起；5 —辐射室高侧缩颈结构墙；6 —侧壁燃烧器；7 —底部燃烧器；hl —炉底斜面过渡结构高度；h2 —侧墙直墙高度；h3 —辐射室高侧墙缩颈结构高度山4 一辐射室低侧墙缩颈结构高度；h5 —过渡段炉底凸起高度；a —侧壁燃烧器布置间距；n —侧壁燃烧器数量；A —侧壁燃烧器总布置长度；B —最下排侧壁燃烧器距砖墙距离；α 一辐射室出口处两侧墙与辐射段中线夹角；β_辐射室炉底与侧墙的斜面过渡结构与辐射段中线夹角；Y —辐射室与对流室之间的过渡段拐角处的斜面过渡结构与辐射段中线夹角。
【具体实施方式】
[0032]下面结合实施例，进一步说明本发明。
[0033]实施例1
[0034](1).对于单炉膛箱式裂解炉:如图1所示，辐射室由一个炉膛组成，侧墙一高一低，两侧墙至上而下均由缩颈结构、直墙和斜面过渡结构构成、过渡段处由斜面过渡结构构成，缩颈结构的斜墙与辐射段中线的夹角为α，炉底过渡斜面与辐射段中线的夹角为β，夹角角度范围为0° <α≤20°，0° <β≤45° ;过渡段斜面与辐射段中线夹角为Y，夹角Y的角度范围为0°〈Y <45°，保证辐射炉膛烟气流型。在辐射炉膛底部设置燃烧器距炉中线间距为L，侧壁燃烧器间距为a，数量为n，总距离为A，A=aX (η-Ι),Β为最下排侧壁燃烧器距砖墙距离，B Φ O，保证热场分布均匀。
[0035](2).对于双炉膛箱式裂解炉:如图2所示，辐射室由两个炉膛组成，对单一炉膛而言，侧墙一高一低，两侧墙至上而下均由缩颈结构、直墙和斜面过渡结构构成，过渡段处由斜面过渡结构构成，缩颈结构的斜墙与辐射段中线的夹角为α，炉底过渡斜面与辐射段中线的夹角为β，夹角角度范围为0° <α≤20°，0° <β≤45° ;所述过渡段斜面4和4’设置在两个所述辐射段到对流段的连接处，即所述辐射室到对流室的过渡段呈斜面过渡结构；所述过渡段拐角处的过渡段斜面4和4’与辐射段中线夹角为Y，且两个过渡段斜面在辐射室与对流室之间的过渡段炉底凸起结构，其夹角2 Y，0°〈Y <45°。保证辐射炉膛烟气流型。在辐射炉膛底部设置燃烧器距炉中线间距为L，侧壁燃烧器间距为a，数量为n，总距离为A，A=aX (n-1)，B为最下排侧壁燃烧器距砖墙距离，B Φ 0，保证热场分布均匀。
【权利要求】
1.一种裂解炉炉体结构，包括对流段、辐射段和燃烧器，所述对流段与辐射段经过渡段相连接；其特征在于:所述炉体至少包括一个辐射室，即至少包含一个炉膛； 所述炉体包括烟气过流面积变化段，其设置在所述辐射室上端的出口附近，使经过燃烧后的烟气进入对流段前过流量发生变化；所述烟气过流面积变化段设置在所述辐射室出口的下沿，即所述烟气过流面积变化段为缩颈/扩颈结构。
2.根据权利要求1所述的一种裂解炉炉体结构，其特征在于: 所述烟气过流面积变化段为缩颈结构，其侧壁为斜墙；即所述辐射室出口处侧壁为斜墙，使烟气过流面积变化； 所述缩颈结构的斜墙与辐射段中线夹角为α，0° <α <20°。
3.根据权利要求1所述的一种裂解炉炉体结构，其特征在于: 所述炉体还包括斜面过渡单元，用于减少烟气湍流或漩涡；所述斜面过渡单元包括炉底斜面过渡面(I);所述炉底斜面过渡面(I)设置在所述炉底和炉壁之间的连接处；且所述炉底斜面过渡面(I)与辐射段中线的夹角为β，0° <β≤45°。
4.根据权利要求3所述的一种裂解炉炉体结构，其特征在于: 所述斜面过渡单元还包括过渡段斜面(4 );所述过渡段斜面(4 )设置在所述辐射段到对流段的连接处，即所述辐射室到对流室的过渡段呈斜面过渡结构；且所述过渡段斜面(4)与对流段中线的夹角均为Y，0°〈Y≤45。
5.根据权利要求1-4之一的所述的一种裂解炉炉体结构，其特征在于: 所述辐射室炉墙包括缩颈结构、直墙和炉底斜面过渡面(I);较高一侧炉墙自上至下各部分高度分别为:缩颈结构高度为h3，直墙高度h2，炉底斜面过渡面(I)高度为hi ;较低一侧炉墙自上至下各部分高度分别为:缩颈结构高度为h4，直墙高度为h2，炉底斜面过渡面(I)高度为 hi ;且 h2>h3>h4>hl。
6.根据权利要求1的所述的一种裂解炉炉体结构，其特征在于: 所述炉体包括两个辐射室，即炉体为双炉膛门式裂解炉体和燃烧器； 所述烟气过流面积变化段为一对，分别设置在两个炉膛内；且所述烟气过流面积变化段为缩颈结构，其侧壁为斜墙；即两个所述辐射室出口处侧壁为斜墙，使烟气过流面积变化；所述缩颈结构的斜墙与辐射段中线夹角为α，0° <α <20°。
7.根据权利要求6的所述的一种裂解炉炉体结构，其特征在于: 所述双炉膛门式裂解炉体还包括斜面过渡单元，用于减少烟气湍流或漩涡；所述斜面过渡单元包括炉底斜面过渡面(I)和或过渡段斜面(4，4’)； 所述炉底斜面过渡面(I)设置在两个所述炉底和炉壁之间的连接处；且所述炉底斜面过渡面(I)与辐射段中线的夹角为β，0° <β≤45° ; 所述过渡段斜面(4，4’ )设置在两个所述辐射段到对流段的连接处，即所述辐射室到对流室的过渡段呈斜面过渡结构；所述过渡段拐角处的过渡段斜面(4，4’)与辐射段中线夹角为Y，且两个过渡段斜面在辐射室与对流室之间的过渡段炉底凸起结构，其夹角2 Y，0°〈 Y ≤ 45°。
8.根据权利要求6或7的所述的一种裂解炉炉体结构，其特征在于: 所述双炉膛门式裂解炉体的炉墙包括缩颈结构、直墙和炉底斜面过渡面(I);较高一侧炉墙自上至下各部分高度分别为:缩颈结构高度为h3，直墙高度h2，炉底斜面过渡面(I)高度为hi ;较低一侧炉墙自上至下各部分高度分别为:缩颈结构高度为h4，直墙高度为h2，炉底斜面过渡面(I)高度为hi ;且112>113>114>111。
9.根据权利要求1或6的所述的一种裂解炉炉体结构，其特征在于: 所述燃烧器包括一组侧壁燃烧器(6)和一组底部燃烧器(7)，位于辐射段侧墙上的一组侧壁燃烧器(6)均匀布置从所述缩颈结构下沿至直墙处；位于辐射段底部的一组底部燃烧器(7)在炉底从所述炉底斜面过渡面(I)至炉底面，沿炉膛宽度方向以辐射段中线为中心两侧均布并沿炉膛长度方向间断布置。
10.根据权利要求9的所述的一种裂解炉炉体结构，其特征在于: 各个所述侧壁燃烧器(6)的间隔距离为a ;所述一组侧壁燃烧器(6)总布置长度为A，A=aX (η-l) ;2≤η≤5 ;各组所述侧壁燃烧器(6)沿炉膛长度方向间断布置。
11.根据权利要求5的所述的一种裂解炉炉体结构，其特征在于: 所述缩颈结构、斜面过渡单元均由钢结构和衬里构成；所述直墙分为上下两部分，直墙的上部分由钢结构和衬里构成，下部分为砖墙； 一组或多组侧壁燃烧器(6)分布于所述缩颈结构下沿至所述直墙(2)的上部分；最下端的侧壁燃烧器(6)距所述砖墙距离为B，B古O。
【文档编号】C10G9/18GK103965947SQ201310047206
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2013年2月6日 优先权日:2013年2月6日
【发明者】孙向军, 薛磊, 李光, 郭玉萍, 刘克刚, 刘敬坤, 李森, 胡鸣, 袁慕军, 门宽亮, 高景芬, 张艳 申请人:中国石油化工集团公司, 中国石化工程建设有限公司