【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本技術(shù)屬于天然氣轉(zhuǎn)化,主要涉及一種天然氣轉(zhuǎn)化爐輻射段爐管系結(jié)構(gòu)。
技術(shù)介紹
1、天然氣轉(zhuǎn)化爐是石油化工裝置(制氫、合成氨、甲醇等)的主要設(shè)備，主要以天然氣、油田氣等原料，在高溫和一定壓力下(如4mpa)經(jīng)催化劑的作用發(fā)生轉(zhuǎn)化反應(yīng)，產(chǎn)生h2、co為主要成分的轉(zhuǎn)化氣，作為下游產(chǎn)品的原料氣。
2、轉(zhuǎn)化爐輻射段爐管系主要由入口集氣總管、入口分布管、入口豬尾管、轉(zhuǎn)化管、出口連接管、出口集合管組成，管系在操作時處于高溫狀態(tài)，管系的入口原料氣溫度通常在475-650℃之間，轉(zhuǎn)化管在爐膛內(nèi)受火焰直接加熱，轉(zhuǎn)化管管壁溫最高可達(dá)1000℃，在轉(zhuǎn)化管內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)，出口轉(zhuǎn)化氣溫度通常在750-930℃之間。管系操作時高溫承壓，且各部件需要協(xié)調(diào)的膨脹位移量大，管系應(yīng)力復(fù)雜。目前較為流行的管系總體結(jié)構(gòu)特點是，入口分布管與轉(zhuǎn)化爐采用柔性豬尾管協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)化管的熱膨脹，出口連接管有采用柔性豬尾管+熱壁集合管連接到出口冷壁集合管，也有采用冷熱壁連接管直接連接到出口冷壁集合管。
3、轉(zhuǎn)化爐投資大，其長周期運行需要對設(shè)計使用可優(yōu)化內(nèi)容不斷改進(jìn)，通過變形更協(xié)調(diào)，溫差更小，受力更均勻等措施避免高溫部件盡量減少附加變形和應(yīng)力的影響。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本技術(shù)的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種改進(jìn)的天然氣轉(zhuǎn)化爐輻射管系結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可以有效降低實際運行時輻射管系因熱膨脹導(dǎo)致的熱應(yīng)力，保證整體管系可靠性和安全性，并提供包括上述輻射管系結(jié)構(gòu)的天然氣轉(zhuǎn)化爐。
2、為實現(xiàn)上述目的，本技術(shù)采用以下技術(shù)方案
3、其中每組并聯(lián)輻射管排列包括入口分布管、出口集合管以及多路并聯(lián)輻射管；每路并聯(lián)輻射管包括由上至下依次連接的入口豬尾管、轉(zhuǎn)化管和出口連接管，兩路并聯(lián)輻射管對稱分布在入口分布管兩側(cè)，入口豬尾管水平與入口分布管軸線垂直相連，并聯(lián)輻射管出口的出口連接管連接出口集合管，形成一組聯(lián)輻射管排列；
4、數(shù)組聯(lián)輻射管排列平行連接，入口處的數(shù)根入口分布管連接入口集氣總管，出口處的出口集合管連接輸氣總管，形成并聯(lián)輻射管陣列。
5、進(jìn)一步的，出口集合管為熱壁集合管或冷壁集合管。
6、進(jìn)一步的，出口集合管為熱壁集合管時，出口連接管為出口豬尾管，每組并聯(lián)輻射管排列中入口分布管和熱壁集合管數(shù)量相同，兩路并聯(lián)輻射管出口處的出口豬尾管對稱分布在熱壁集合管兩側(cè)，出口豬尾管水平的與熱壁集合管軸線垂直相連。
7、進(jìn)一步的，出口集合管為冷壁集合管時，出口連接管為剛性直連管，冷壁集合管的數(shù)量是入口分布管的兩倍，對稱分布的兩路并聯(lián)輻射管中，一側(cè)并聯(lián)輻射管出口處的剛性直連管連接一根冷壁集合管。
8、進(jìn)一步的，冷壁集合管靠轉(zhuǎn)化管方向側(cè)或剛性直連管或輸氣總管上設(shè)置有散熱翅片，所述散熱翅片沿冷壁集合管螺旋式布置、環(huán)向布置或軸向布置，散熱翅片為梳齒式或波紋板結(jié)構(gòu)。
9、進(jìn)一步的，剛性直連管的內(nèi)側(cè)工藝氣導(dǎo)管端部設(shè)置有錐形擴散口或提籃式氣體分布器。
10、進(jìn)一步的，剛性直連管的長度為600～1000mm。
11、進(jìn)一步的，冷壁集合管的底部設(shè)置有鞍座支撐，鞍座支撐的腹板與集合管連接處設(shè)置有開應(yīng)力釋放槽。
12、一種天然氣轉(zhuǎn)化爐，包括上述的輻射管系結(jié)構(gòu)。
13、進(jìn)一步的，轉(zhuǎn)化爐的爐底板和爐頂板有轉(zhuǎn)化管穿過的位置開設(shè)大于轉(zhuǎn)化管外徑50～80mm的膨脹孔；在爐頂穿過孔之上設(shè)置有比轉(zhuǎn)化管外徑大2～8mm的定位環(huán)；轉(zhuǎn)化爐的輻射段底部煙道頂部設(shè)置有開孔。
14、本技術(shù)的有益效果是：本輻射管系結(jié)構(gòu)方案可以有效降低運行時整體管系的高溫膨脹熱應(yīng)力。
15、(1)通過入口豬尾管與入口分布管水平兩側(cè)連接的結(jié)構(gòu)對稱，使轉(zhuǎn)化管豎向膨脹位移時受力均衡；
16、(2)爐底有轉(zhuǎn)化管穿過的位置開設(shè)大于轉(zhuǎn)化管外徑50～80mm的膨脹孔，使轉(zhuǎn)化管隨冷壁集合管膨脹位移時不會受到爐底板的阻礙，有效保證爐底板密封性的基礎(chǔ)上，減少轉(zhuǎn)化管及冷壁集合管的接頭的熱應(yīng)力；
17、(3)通過在冷壁集合管的上部增加散熱翅片結(jié)構(gòu)增加冷壁集合管上部分散熱量。在冷壁集合管工藝入口增加錐形擴散口或提籃式氣體分布器，不僅可以避免高速氣體直接沖刷澆注料，還使冷壁集合管上側(cè)和下側(cè)溫度接近，降低其上下表面溫差導(dǎo)致的溫差應(yīng)力，避免冷壁集合管的“熱拱”現(xiàn)象，同時也可降低冷壁集合管變形后對上部管系應(yīng)力不均勻的影響；
18、(4)冷壁集合管和輸氣總管的鞍座支撐上，腹板中間可以開應(yīng)力釋放槽，也可以有效降低冷壁管的熱應(yīng)力；
19、(5)剛性直連管太短會導(dǎo)致轉(zhuǎn)化管溫差梯度大，溫差應(yīng)力大，冷壁集合管拱現(xiàn)象嚴(yán)重；剛性直連管太長會導(dǎo)致爐底過高，增加建造成本；根據(jù)溫度場和應(yīng)力場分析，可以選擇合適的冷熱壁連接管長度；
20、(6)轉(zhuǎn)化管頂部通過安裝預(yù)先偏置，使轉(zhuǎn)化管在安裝時處于微偏斜狀態(tài)，操作工況下可恢復(fù)至豎直狀態(tài)，減少因操作時轉(zhuǎn)化管和冷壁集合管位移差導(dǎo)致的附加應(yīng)力；轉(zhuǎn)化管操作垂直態(tài)(吊點正常位置時，轉(zhuǎn)化管安裝時預(yù)偏，轉(zhuǎn)化管安裝設(shè)計位置時，吊點預(yù)偏)。為了轉(zhuǎn)化管溫度更均勻，輻射段底部煙道附加頂部少量開孔，便于必要時微調(diào)使轉(zhuǎn)化管外煙氣流場更均勻。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點】
1.一種天然氣轉(zhuǎn)化爐輻射管系結(jié)構(gòu)，其特征在于包括：入口集氣總管、輸氣總管和數(shù)組并聯(lián)輻射管排列；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣轉(zhuǎn)化爐輻射管系結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述剛性直連管的內(nèi)側(cè)工藝氣導(dǎo)管端部設(shè)置有錐形擴散口或提籃式氣體分布器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣轉(zhuǎn)化爐輻射管系結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述剛性直連管的長度為600～1000mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣轉(zhuǎn)化爐輻射管系結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述冷壁集合管的底部設(shè)置有鞍座支撐，鞍座支撐的腹板與集合管連接處設(shè)置有開應(yīng)力釋放槽。
5.一種天然氣轉(zhuǎn)化爐，其特征在于：包括權(quán)利要求1至4任一所述的輻射管系結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的天然氣轉(zhuǎn)化爐，其特征在于：所述轉(zhuǎn)化爐的爐底板和爐頂板有轉(zhuǎn)化管穿過的位置開設(shè)大于轉(zhuǎn)化管外徑50～80mm的膨脹孔；在爐頂穿過孔之上設(shè)置有比轉(zhuǎn)化管外徑大2～8mm的定位環(huán)；轉(zhuǎn)化爐的輻射段底部煙道頂部設(shè)置有開孔。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種天然氣轉(zhuǎn)化爐輻射管系結(jié)構(gòu)，其特征在于包括：入口集氣總管、輸氣總管和數(shù)組并聯(lián)輻射管排列；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣轉(zhuǎn)化爐輻射管系結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述剛性直連管的內(nèi)側(cè)工藝氣導(dǎo)管端部設(shè)置有錐形擴散口或提籃式氣體分布器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣轉(zhuǎn)化爐輻射管系結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述剛性直連管的長度為600～1000mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣轉(zhuǎn)化爐輻射管系結(jié)構(gòu)，其特...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：易志勇，崔甲蘭，楊傳平，肖月華，魏東波，任文文，徐俊輝，彭杰，何旭東，汪成文，
申請(專利權(quán))人：中國五環(huán)工程有限公司，
類型：新型
國別省市：
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