一種斜排盤管加熱爐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本申請涉及石油煉制、石油化工及其它化工領(lǐng)域中的管式加熱爐，特別涉及模塊化石油化工加熱爐中的斜排盤管加熱爐。
【背景技術(shù)】
[0002](I)傳統(tǒng)加熱爐的結(jié)構(gòu)設(shè)計及功能
加熱爐是石油化工中的龍頭，包括常壓爐、減壓爐、制氫爐、重整爐、焦化爐、轉(zhuǎn)化爐及裂解爐等。管式加熱爐的作用于是將介質(zhì)(油料或氣體)加熱至工藝所需的溫度。
[0003]爐體的四面由高大的爐墻圍成爐膛，爐墻由工字鋼等型鋼鋼架上鋪焊鋼板，鋼板上分布焊接保溫釘，在保溫釘之間澆鑄入隔熱和耐磨材料。爐墻上安裝的支架支持著管板，爐管穿過帶孔的管板由管板支持，爐管內(nèi)流過的是需要加熱的油料，爐管外面在爐膛內(nèi)從下往上流過的是高溫?zé)煔饣驘犸L(fēng)，熱量通過管壁傳給管內(nèi)的油料或其它介質(zhì)。
[0004]例如，乙烯裂解爐由對流段和輻射段兩大段上下組裝而成，一臺15萬噸/年乙烯裂解爐對流段一般整體尺寸為長18mX高28mX寬3m，屬于高聳的鋼結(jié)構(gòu)建筑物。
[0005](2)傳統(tǒng)加熱爐建造方法及其技術(shù)創(chuàng)新
由于歷史原因，爐體建造中傳統(tǒng)的習(xí)慣做法是機(jī)械制造廠生產(chǎn)管板、翅片管和彎頭等配件，然后由建設(shè)公司負(fù)責(zé)在工地現(xiàn)場將這些零件與鋼結(jié)構(gòu)爐墻一起組裝成爐體整體。在裝置現(xiàn)場組焊，其爐管的穿進(jìn)、與彎頭的組焊及焊縫的射線檢測、焊縫缺陷的反修、爐墻表面嚴(yán)格的噴漆均因露天高空施工帶來諸多不便，與現(xiàn)代工程管理的HSE方針有差距，爐墻耐磨隔熱襯里受天氣影響會變形開裂、松脫或雨淋失效。
[0006]隨著加熱爐的大型化發(fā)展，爐體建造的傳統(tǒng)做法逐漸暴露出各種與現(xiàn)代工程建設(shè)不協(xié)調(diào)的技術(shù)和管理問題。本世紀(jì)初，模塊式石油化工加熱爐建造技術(shù)得到開發(fā)應(yīng)用，每一臺加熱爐由若干個長方體形的模塊疊裝或拼裝而成，每一個模塊包括兩側(cè)爐墻和兩端的彎頭箱、爐墻內(nèi)側(cè)的支耳和管板、爐管和集箱，在每一模塊靠近底部的兩爐墻上設(shè)有兩側(cè)爐墻間距的調(diào)節(jié)及固定機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)穿過爐墻的壁厚、在兩側(cè)爐墻之間是互相對稱配搭成套的。模塊頂部連接有方便吊裝用的衡架結(jié)構(gòu)或吊耳。每一組模塊的爐墻上下面均開有大量的圓形螺栓孔。改變加熱爐在裝置工地現(xiàn)場進(jìn)行零部件的組裝焊接為現(xiàn)場的模塊化“搭積木”式施工新方法。技術(shù)路線是:(I)根據(jù)加熱爐的總體尺寸和交通運輸路線，把加熱爐整體分割設(shè)計為長、寬、高及重量合適的若干件，這樣達(dá)到化整為零的目的；(2)完全在制造廠車間廠房內(nèi)組焊爐體各模塊；(3)把模塊運輸?shù)焦さ噩F(xiàn)場安裝即可。
[0007](3)加熱爐大型化帶來的新問題
加熱爐模塊化建造技術(shù)創(chuàng)新解決現(xiàn)代工程建設(shè)的協(xié)調(diào)問題后，加熱爐制造和裝置運行中暴露出新的問題，就是大型加熱爐超長爐管內(nèi)介質(zhì)的排凈困難。目前，28m長的翅片管已在工程應(yīng)用中。爐管是否超長只是加熱爐發(fā)展歷程中一個相對的不定量概念。
[0008]危害的一方面，鋼管的長度有限且本身就存在不直度，多段鋼管組焊拼接成長管后其不直度有所增加，隨后的各種加工及吊運轉(zhuǎn)移均會加劇其不直度，因此長爐管的不直度是客觀存在的，其調(diào)直質(zhì)量有限度這就使盤管充水進(jìn)行耐壓試驗后的干凈排除造成困難，制造廠通過反復(fù)抬高和放低模塊一端的方法、或者往盤管內(nèi)通入熱空氣可以盡量排除殘余的水，但是效率低下，也容易損傷松散的模塊結(jié)構(gòu)。如果盤管存有不明確數(shù)量的水，會造成模塊運輸超重，吊裝時水的流動造成模塊的晃蕩，帶有水的盤管運輸?shù)胶涞貐^(qū)，還會因水凝成冰而脹壞爐管，成為重大工程項目建設(shè)質(zhì)量的關(guān)鍵。
[0009]危害的另一方面，是加熱爐運行后停車檢修時，超長爐管內(nèi)易燃易爆介質(zhì)無法排放干凈，無法保證檢修作業(yè)的人員安全和動火安全，管內(nèi)殘余介質(zhì)與空氣接觸后還可能形成腐蝕性環(huán)境，損壞爐管強(qiáng)度產(chǎn)生安全事故。有失效案例表明(王杜娟，王強(qiáng).烯烴部裂解爐翅片管泄漏原因分析[J]，石油化工設(shè)備，2007，36 (增刊):14-16)，裝置現(xiàn)場盤管的排干能力甚至決定加熱爐的安全。某廠乙烯裝置自1995年開始運行，2006年4月發(fā)現(xiàn)總收率出現(xiàn)了下降趨，拆解預(yù)熱段檢查發(fā)現(xiàn)底層吹灰口有溢流油漬，漏點在對流段最下一層緊靠爐壁的管線上，管段中有一處直徑約1mm的穿孔。分析是停工檢修前吹掃蒸汽未完全排凈，在爐管內(nèi)冷凝成水，匯集在爐管下部，加上空氣中的氧形成腐蝕條件，造成爐管下部大面積腐蝕，某些部位產(chǎn)生局部的蝕坑。在停工檢修時又隨機(jī)抽取預(yù)熱段的翅片管進(jìn)行檢驗，另一報道(曹萬軍.焦化加熱爐注汽線斷裂原因分析及修復(fù)[J].石油化工設(shè)備技術(shù)，2013，34(3):21-22,25.)也發(fā)現(xiàn)了同類型的失效形式，多項案例證明了該種類型的失效存在一定的普遍性，成為需要迫切解決的問題。
[0010]由此可見，對石油化工加熱爐進(jìn)行設(shè)計及建造技術(shù)方面的改進(jìn)，可以提高其本質(zhì)安全和運行效益，具有很強(qiáng)的工程意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本申請的目的在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而專門針對加熱爐超長爐管內(nèi)介質(zhì)流動低能耗和加熱爐停車時爐管內(nèi)易燃易爆介質(zhì)排凈困難及其引起的問題的解決，而提出的一種斜排盤管加熱爐，以避免爐管內(nèi)殘余介質(zhì)腐蝕及保證檢修作業(yè)安全。
[0012]本申請的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
提供了一種斜排盤管加熱爐，由若干個換熱盤管模塊組裝而成，所述換熱盤管模塊包括有兩側(cè)的爐墻、兩端的彎頭箱，以及設(shè)置于爐墻內(nèi)的盤管和管板，所述盤管包括爐管、彎頭和集箱，其中，所述換熱盤管模塊內(nèi)的整體或者部分爐管自介質(zhì)進(jìn)入盤管的方向至介質(zhì)流出盤管的方向向下傾斜排列設(shè)置。
[0013]作為本申請優(yōu)選的技術(shù)方案為:所述爐墻為帶立柱的爐墻，所述立柱傾斜設(shè)置，所述換熱盤管模塊內(nèi)的整體爐管自介質(zhì)進(jìn)入盤管的方向至介質(zhì)流出盤管的方向向下傾斜排列設(shè)置。
[0014]作為本申請優(yōu)選的技術(shù)方案為:所述換熱盤管模塊內(nèi)位于同一流程內(nèi)的同一高度層的爐管、且其兩端通過彎頭串聯(lián)的盤管，該盤管中的爐管自介質(zhì)進(jìn)入盤管的方向至介質(zhì)流出盤管的方向向下傾斜排列設(shè)置。
[0015]作為本申請優(yōu)選的技術(shù)方案為:所述換熱盤管模塊內(nèi)位于同一流程內(nèi)的不同高度層的爐管、且其兩端通過彎頭串聯(lián)的盤管，該盤管中的爐管依次首尾連通并自介質(zhì)進(jìn)入盤管的方向至介質(zhì)流出盤管的方向依次向下傾斜排列設(shè)置。
[0016]作為本申請優(yōu)選的技術(shù)方案為:所述換熱盤管模塊內(nèi)位于同一流程內(nèi)的同一高度層的爐管、且其兩端均通過水平集箱并聯(lián)的盤管，該盤管中的爐管自介質(zhì)進(jìn)入盤管的方向至介質(zhì)流出盤管的方向向下傾斜排列設(shè)置。
[0017]作為本申請優(yōu)選的技術(shù)方案為:所述換熱盤管模塊內(nèi)位于同一流程內(nèi)的同一高度層的爐管、且其兩端均通過垂直集箱并聯(lián)的盤管，該盤管中的爐管自介質(zhì)進(jìn)入盤管的方向至介質(zhì)流出盤管的方向向下傾斜排列設(shè)置。
[0018]作為本申請優(yōu)選的技術(shù)方案為:所述換熱盤管模塊內(nèi)位于同一流程內(nèi)的不同高度層的爐管、且其一端通過水平集箱并聯(lián)、其另一端通過彎頭與相鄰的下一高度層的爐管連通的盤管，該盤管中的爐管自介質(zhì)進(jìn)入盤管的方向至介質(zhì)流出盤管的方向依次向下傾斜排列設(shè)置。
[0019]作為本申請優(yōu)選的技術(shù)方案為:所述換熱盤管模塊內(nèi)位于同一高度層對稱設(shè)置有兩個流程，位于同一流程內(nèi)的不同高度層的爐管、且其一端通過水平集箱并聯(lián)、其另一端通過彎頭與相鄰的下一高度層的爐管連通的盤管，該盤管中的爐管自介質(zhì)進(jìn)入盤管的方向至介質(zhì)流出盤管的方向依次向下傾斜排列設(shè)置。
[0020]其中，支承所述爐管的管板上的管孔的底部設(shè)置為與所述爐管縱向傾斜度相同的斜底。
[0021]其中，支承所述爐管的管板上的管孔的頂部和底部均設(shè)置為與所述爐管縱向傾斜度相同的斜頂和斜底。
[0022]本申請的有益效果:
本申請的一種斜排盤管加熱爐，由若干個換熱盤管模塊組裝而成，所述換熱盤管模塊包括有兩側(cè)的爐墻、兩端的彎頭箱，以及設(shè)置于爐墻內(nèi)的盤管和管板，所述盤管包括爐管、彎頭和集箱，其中，所述換熱盤管模塊內(nèi)的整體或者部分爐管自介質(zhì)進(jìn)入盤管的方向至介質(zhì)流出盤管的方向向下傾斜排列設(shè)置。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請使用后具有以下優(yōu)點:(I)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)功能得到本質(zhì)改變，質(zhì)量狀況得到改善，管內(nèi)試壓介質(zhì)或運行介質(zhì)的排凈困難得到徹底解決；(2)加熱爐的停車清焦是不可少的操作維護(hù)工作，機(jī)械清焦相對于傳統(tǒng)的燒焦來說，具有除焦除垢徹底、爐管損傷小、環(huán)境污染小等特點，而超長爐管更宜機(jī)械豬(PiG)清焦，傾斜的爐管也更利于機(jī)械豬的沿坡度向下爬行，也方便焦垢的外排；(3)既適用于超長爐管的盤管，也適用于常規(guī)長度爐管的盤管，同時適用于單流程多層纏繞或多流程交叉纏繞的盤管，同時還適用于有彎頭連接直管的盤管、無彎頭連接直管的管排；(4)適用于空調(diào)、化工、石油化工、電力能源、鋼鐵冶煉行業(yè)中的換熱設(shè)備領(lǐng)域，設(shè)計技術(shù)理念符合國際上流