變徑式加熱爐輻射爐管的制作方法
【專利摘要】一種變徑式加熱爐輻射爐管，可以用于石油化工領域的管式加熱爐，強化傳熱過程，減少管內結焦。本發明的變徑式加熱爐輻射爐管包括光管段(1)和由漸縮段(3)、變徑段(4)、漸擴段(5)組成的變徑單元(2)。變徑單元(2)自爐管入口(6)沿流體流動方向至少設置一組。本發明的變徑式加熱爐輻射爐管可以使管內流動速度產生脈動變化，從而破壞邊界層，達到強化傳熱、降低管內結焦的可能性。本發明可以用于石油化工領域的管式加熱爐，也適用于其它行業采用輻射爐管加熱管內介質的加熱爐。
【專利說明】變徑式加熱爐輻射爐管
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于采用輻射爐管加熱管內介質的加熱爐內的變徑式加熱爐輻射爐管，尤其適用于石油化工領域的管式加熱爐。
【背景技術】
[0002]管式加熱爐是石油煉制、石油化工和化學、化纖工業中使用的工藝加熱爐，其作用是通過氣體或液體燃料燃燒釋放的熱量加熱爐管中的易燃易爆的烴類氣體或液相油品，以達到工藝要求。與一般的工業爐相比，管式加熱爐危險性大，操作條件苛刻，容易結焦影響長周期運轉。這都給管式加熱爐的操作和優化運行帶來了困難。
[0003]爐管是管式加熱爐進行熱量傳遞的重要設備。爐管需要在高溫、高壓和腐蝕性介質等苛刻的條件下長期運行，比其它設備和部件更容易損壞。如果爐管傳熱效率較高、結焦少，則可以實現企業的節能降耗目標，也為企業帶來巨大地經濟收益。目前解決爐管高效傳熱、減少結焦的措施主要是在爐管內增加擾流件、提高爐管內壁粗糙度、采用逆流流動提高溫差等，都有局限性。比如增加擾流件和提高內壁粗糙度在一定程度上增加了流動阻力，不能很好地實現高效傳熱、減少結焦的目的。

【發明內容】

[0004]本發明提出一種變徑式加熱爐輻射爐管。這種爐管的結構比較簡單，由于流動截面積周期性變化，流速也會隨之發生交替周期性脈動變化，流體湍動增強，有利于混合和減小邊界層，進而防止結焦，強化傳熱，同時流動阻力增加不會太大。因此，本發明的變徑式加熱爐輻射爐管可以很好地實現高效傳熱、減少結焦的目標，從而提高加熱爐的熱效率，減少燃料消耗，延長運行周期，提高經濟收益。
[0005]本發明提出的變徑式加熱爐輻射爐管，包括光管段(I)和變徑單元(2)，其中變徑單元(2)由漸縮段(3)、變徑段(4)、漸擴段(5)組成，且在爐管直管段上沿流體流動方向至少設置一組。
[0006]所述的變徑式加熱爐輻射爐管中，漸縮段(3)的長度LI為光管段(I)內徑D的
0.1?10倍。
[0007]所述的變徑式加熱爐輻射爐管中，變徑段⑷的內徑Dl為光管段(I)內徑D的
0.75?1.25倍，長度L2為光管段(I)內徑D的0.1?20倍。
[0008]所述的變徑式加熱爐輻射爐管中，漸擴段(5)的長度L3為光管段(I)內徑D的
0.1?10倍。
[0009]所述的變徑式加熱爐輻射爐管，變徑單元(2)自爐管入口(6)沿流體流動方向設置多組，相鄰兩組變徑單元(2)之間的間距L為光管段(I)內徑D的0.1?40倍。
[0010]所述的變徑式加熱爐輻射爐管適用于所有采用輻射爐管加熱管內介質的加熱爐。
[0011]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步的詳細說明。【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1和圖2是本發明提出的變徑式加熱爐輻射爐管實施例示意圖。
[0013]圖3和圖4是本發明提出的變徑式加熱爐輻射爐管的變徑單元放大示意圖。
[0014]圖1至圖4中，1.光管段，2.變徑單元，3.漸縮段，4.變徑段，5.漸擴段，6.爐管入口，7.爐管出口。
【具體實施方式】
[0015]參考圖1至圖4，本發明提出的變徑式加熱爐輻射爐管，包括光管段(I)和變徑單元(2)，其中變徑單元(2)由漸縮段(3)、變徑段(4)、漸擴段(5)組成，且在爐管直管段上沿流體流動方向至少設置一組。
[0016]參考圖1至圖4，漸縮段(3)的長度LI為光管段⑴內徑D的0.1?10倍。
[0017]參考圖1至圖4，變徑段(4)的內徑Dl為光管段⑴內徑D的0.75?1.25倍，長度L2為光管段(I)內徑D的0.1?20倍。
[0018]參考圖1至圖4，漸擴段(5)的長度L3為光管段⑴內徑D的0.1?10倍。
[0019]參考圖1至圖4，變徑單元(2)自爐管入口(6)沿流體流動方向設置多組，相鄰兩組變徑單元⑵之間的間距L為光管段⑴內徑D的I?40倍。
[0020]本發明提出的變徑式加熱爐輻射爐管適用于所有采用輻射爐管加熱管內介質的加熱爐。
[0021]本發明提出的變徑式加熱爐輻射爐管的使用過程，例如可以是:被加熱介質從爐管入口(6)進入爐管光管段(I)，然后流經至少一個變徑單元(2)，從爐管出口(7)流出。其中流經變徑單元(2)時，由于爐管橫截面積發生周期性變化，而流量保持不變，因此截面流速也呈現出周期性的脈動變化規律，進而強化混合和傳熱過程；由于漸縮段和漸擴段對于流體流動方向的約束，使得流體在原本沿爐管軸向方向流動的基礎上，增加了與軸向流動方向呈一定角度的徑向流動，因此破壞了邊界層附近的流動規律，從而強化傳熱，并較少結焦。
[0022]本發明提出的變徑式加熱爐輻射爐管中的變徑段(4)的直徑可以大于光管段(I)的內徑，也可以小于光管段(I)的內徑。沿爐管內流體流動方向上設置多組變徑單元時，每個變徑單元的結構參數可以相同，也可以不同。
[0023]本發明提出的變徑式加熱爐輻射爐管中的變徑單元的材料與光管段的材料相同。可以采用一體式的鑄造、鍛造等方法，也可以經過鑄造、鍛造等成型后再焊接在光管上。
【權利要求】
1.一種變徑式加熱爐輻射爐管，包括光管段(I)和變徑單元(2)，其特征是:變徑單元(2)由漸縮段(3)、變徑段(4)、漸擴段(5)組成，且在爐管直管段上沿流體流動方向至少設置一組。
2.根據權利要求1所述的變徑式加熱爐輻射爐管，其特征是:漸縮段(3)的長度LI為光管段(I)內徑D的0.1?10倍。
3.根據權利要求1所述的變徑式加熱爐輻射爐管，其特征是:變徑段⑷的內徑Dl為光管段(I)內徑D的0.75?1.25倍，長度L2為光管段(I)內徑D的0.1?20倍。
4.根據權利要求1所述的變徑式加熱爐輻射爐管，其特征是:漸擴段(5)的長度L3為光管段(I)內徑D的0.1?10倍。
5.根據權利要求1所述的變徑式加熱爐輻射爐管，其特征是:變徑單元(2)自爐管入口(6)沿流體流動方向設置多組，相鄰兩組變徑單元⑵之間的間距L為光管段⑴內徑D的I?80倍。
6.根據權利要求1所述的變徑式加熱爐輻射爐管，其特征是:適用于所有采用輻射爐管加熱管內介質的加熱爐。
【文檔編號】F27B17/00GK103673604SQ201210361896
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月26日 優先權日:2012年9月26日
【發明者】王娟, 毛羽, 王江云 申請人:中國石油大學(北京)