反旋向折流翅片管加熱爐及其強化傳熱方法技術

本發明專利技術是一種反旋向折流翅片管加熱爐及其強化傳熱技術。加熱爐由爐墻、管板、爐管和彎頭箱等主要零部件組成，爐管可以部分是或全部是螺旋翅片管，但其沿著煙氣流向排列的前后兩部分翅片管上的翅片旋向是相反的，組成反旋向折流翅片管排，這種新型排列組合結構除了具有傳統翅片管增大換熱面積的功能外，折流功能對流經其間的氣流進行不斷的撓動而始終保持紊流復雜狀態，增強氣流整體混合的湍動程度，提高氣流的邊緣流速，對沉積在翅片根部爐管表面的煙塵更具攪動吹掃作用，同時具備多重功能，與傳統加熱爐結構相比，新的反旋向折流翅片管加熱爐沒有增加材及制造投入就可以提高殼程的傳熱膜系數，提高其熱效率，適于各種高效節能設備的需要。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術專利是關于石油煉制、石油化工及其他化工工藝過程對流體介質的管式加 熱爐的一種爐管翅片旋向及翅片管排列方式的新型結構設計建造及強化傳熱技術，屬于機 械工程裝備中的設計及建造領域。
技術介紹
(1)傳統加熱爐的結構設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、轉化 爐及裂解爐等。管式加熱爐的作用于是將介質(油料或氣體)加熱至工藝所需的溫度。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，爐管可以部分是螺旋翅片管或全部是螺旋翅片管，爐 管兩端通過彎頭聯接，爐管內流過的是需要加熱的油料，爐管外面在爐膛內垂直從下往上 (或水平從左到右、從右到左)流過的是高溫煙氣或熱風，熱量通過管壁傳給管內的油料。一般來說，為了充分平衡和利用各種熱源，加熱爐由附圖1所示的7組結構相同的 模塊上下疊裝而成，其中的一組模塊如圖2所示。(2)傳統加熱爐的建造技術及其存在的問題目前，加熱爐的建造方法分為兩種，一種是在制造廠制或模塊后運到裝置現場吊 裝，另一種是直接在裝置現場對爐墻、管板、爐管、彎頭等進行安裝。無論哪一種方法，爐體 結構設計及建造均沒有對其中翅片管的翅片旋向排列方式提出技術要求。實際上，對絕大多數翅片管制造廠來說，在表面光滑的鋼管外圓上螺旋纏繞鋼帶 而成的翅片管其鋼帶的纏繞方向一般時同一個方向的，或者是如圖3所示的左旋，或者是 如圖4所示的右旋，由該廠安裝的焊機結構功能而定。結果是，由同一翅片旋向的翅片管排列在一起時，就組成圖5所示同旋向折流翅 片管排，管外的高溫煙氣很順暢、很容易就流了過去，一方面煙氣與翅片的接觸換熱時間縮 短了，另一方面煙氣在翅片表面容易形成穩定的層流，對沉積在翅片根部爐管表面的煙塵 沒有攪動吹掃作用，增加了熱對流的難度，總的是這種排管方法影響了加熱爐熱效率的進一步提尚。由此可見，對石油化工加熱爐進行設計及建造技術方面的改進，改變傳統的同旋 向折流翅片管加熱爐為相鄰排管反旋向折流翅片管加熱爐，可以提高加熱爐熱效率及經濟 效益，具有很強的工程和社會經濟意義。
技術實現思路
本專利技術專利是關于一種反旋向折流翅片管加熱爐及其強化傳熱技術，加熱爐由爐 墻、管板、爐管和彎頭箱等主要零部件組成，其中爐管可以部分是螺旋翅片管或全部是螺旋 翅片管，但其沿著煙氣流向排列的前后(或上下、或 左右)相鄰的兩部分翅片管上的螺旋翅片的旋向是相反的，組成圖6所示反旋向折流翅片管排，這種新型排列組合結構的翅片管除了具有傳統翅片主要的增大換熱面積的功能外，還新增了對管排間流動的煙氣的折流作 用，利用反旋向翅片的折流功能對流經其間的氣流進行不斷的撓動，使換熱管翅片間的氣 流始終保持紊流復雜狀態，增強氣流在熱交換器內整體混合的湍動程度，提高換熱管隙間 氣流的邊緣流速，以及對沉積在翅片根部爐管表面的煙塵具有攪動吹掃作用，提高殼程的 傳熱膜系數，強化殼程傳熱。同時具備增大換熱面積和折流煙氣等多重功能，與傳統加熱爐結構相比，新建的 反旋向折流翅片管加熱爐沒有增加材及制造投入就可以提高其熱效率，更加適用于各種高 效節能設備和熱交換設備的需要。從功能角度看，這里的折流翅片相當于在石油化工裝置里大量使用的管殼式換熱 器的管束折流板，折流板對換熱流體的折流作用原理早已應用了上百年，只不過一直廣泛 應用在流體中的液體介質的折流，應用到氣體介質的折流中實在罕見，基本是一片空白。附圖說明圖1所示是由7組結構相同的模塊上下疊裝而成加熱爐典型結構示意圖。圖2所示是圖1中的某一組模塊。圖3所示是翅片左旋的一段翅片管。圖4所示是翅片右旋的一段翅片管。圖5所示是翅片同旋向的兩段翅片管排，箭頭顯示煙氣直接順暢地經過了管排， 圖中的標志1表示從翅片管的任意一端觀察翅片的纏繞方向為右旋方向，帶箭頭的粗虛線 標志2表示從兩排翅片管流過的煙氣流道軌跡是一條直線的，流動較為順暢。圖6所示是翅片反旋向的兩段翅片管排，顯示煙氣受到反旋向翅片的折流作用才 能經過管排。圖中的標志3表示從翅片管的任意一端觀察翅片的纏繞方向為左旋方向，帶 箭頭的粗虛線標志4表示從兩排翅片管流過的煙氣流道軌跡是一兩次折彎的路線，流動較 為困難。具體實施例方式實施例1首先，翅片管制造廠應對其翅片管焊接裝置略加改造，以具備同時生產左旋和右 旋翅片管的條件。具體來說，如果原來旋轉鋼管的床頭箱(類似于車床的床頭箱)只有單 向旋轉功能，那就要調整原來電機的電原接線方式，使其運行時轉向相反，或者在原旋向基 礎上增加多一項反轉的功能；如果原來旋轉鋼管的床頭箱已經具有雙向旋轉功能，那就不 必進行這一部改造。其次，改造翅片管焊接裝置的電極安裝方位，以適應相應的旋向需要。再次；在設計加熱爐時，對沿著煙氣流向排列的前后相鄰的兩排翅片管提出翅片 反旋向的技術要求，對所需要的不同旋向的翅片管在模塊或爐中的安裝方位在圖紙上作出 醒目的標記，對其數量準確統計并標記在圖紙標題欄中，以便對應生產。最后，組裝加熱爐時，嚴格按設計圖紙要求的排管方式進行排管。加熱爐的其他建 造方式與傳統工藝相同。實施例2本實施例除以下技術特征外，其他同實施例1 對沿著煙氣流向排列的前后相鄰的兩部分(而不僅是兩排)翅片管提出翅片反旋向的技術要求，前后相鄰的兩部分中各部 分的數量可以是等量的兩排、三排或四排，各部分的數量還可以是不等量的形式，即兩排左 旋、三排右旋，等等。實施例3本實施例除以下技術特征外，其他同實施例1 對沿著煙氣流向排列的前后相鄰 的兩組模塊(而不僅是兩排或兩部分)翅片管提出翅片反旋向的技術要求。實施例4本實施例除以下技術特征外，其他同實施例1 本專利技術專利所說的加熱爐其精神 實質是實現兩種換熱介質的熱交換，加熱爐只是熱交換器中通俗的一種名稱，本專利技術專利 所說的加熱爐技術創新內容也可以應用到冷卻器等其他熱交換器中。上述實施例為本專利技術專利較佳的實施方式，但本專利技術專利的實施方式并不受上述 實施例的限制，其他的任何未背離本專利技術專利的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替 代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本專利技術專利的保護范圍之內。近幾年來，隨著原油劣質化及能源危機，國家加強對節能減排的管理，企業對高效 換熱新技術及其應用非常重視，這為該項專利技術的應用提供了很好的條件。權利要求關于一種加熱爐由爐墻、管板、爐管和彎頭箱等主要零部件組成，其中爐管可以部分是螺旋翅片管或全部是螺旋翅片管，但其沿著煙氣流向排列的前后(或上下、或左右)相鄰的兩排翅片管上的螺旋翅片的旋向是相反的，這種新型排列組合結構的翅片管除了具有傳統翅片主要的增大換熱面積的功能外，還新增了對管排間流動的煙氣的折流作用，同時具備增大換熱面積和折流煙氣的雙重功能，更加適用于各種高效節能設備和熱交換設備的需要。其主要特征在于換熱管上的翅片具有折流作用。2.根據權利要求1所述一種反旋向折流翅片管加熱爐，其特征是爐中安裝的由基管 和翅片組合而成的翅片管設置有兩種結構形式，一種的翅片旋向是順時針右旋向的，另一 種的翅片旋向是反時針左旋向的。3.根據權利要求1所述一種反旋向折流翅片管加熱爐，其特征是爐中安裝的由基管 和翅本文檔來自技高網...

【技術保護點】
關于一種反旋向折流翅片管加熱爐及其強化傳熱方法加熱爐由爐墻、管板、爐管和彎頭箱等主要零部件組成，其中爐管可以部分是螺旋翅片管或全部是螺旋翅片管，但其沿著煙氣流向排列的前后（或上下、或左右）相鄰的兩排翅片管上的螺旋翅片的旋向是相反的，這種新型排列組合結構的翅片管除了具有傳統翅片主要的增大換熱面積的功能外，還新增了對管排間流動的煙氣的折流作用，同時具備增大換熱面積和折流煙氣的雙重功能，更加適用于各種高效節能設備和熱交換設備的需要。其主要特征在于：換熱管上的翅片具有折流作用。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳孫藝，
申請(專利權)人：茂名重力石化機械制造有限公司，
類型：發明
國別省市：44[中國|廣東]