本發(fā)明屬于石油化工行業(yè)中煉油加熱爐設(shè)備,更具體地,涉及易拆卸電加熱模塊和煉油裝置連續(xù)作業(yè)電加熱爐。
背景技術(shù):
1、加熱爐是煉油裝置的核心設(shè)備。加熱爐一般包括輻射段和對流段,其中輻射段中的輻射爐管吸收熱量,為后續(xù)的反應(yīng)器提供反應(yīng)熱,對流段則是利用對流傳熱對爐管進(jìn)行加熱,同時也可進(jìn)一步降低煙氣溫度。
2、加熱爐是煉油裝置的主要耗能設(shè)備,其燃料消耗一般占裝置能源消耗的50%以上。目前煉油裝置中普遍采用的加熱爐采取燃燒燃料氣或燃料油的方式進(jìn)行加熱,這樣的熱量供給方式會釋放大量的nox、sox等污染物及高溫?zé)煔?,通常需要設(shè)置余熱回收裝置回收高溫?zé)煔狻橄鄳?yīng)國家號召,推進(jìn)“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn),對加熱爐進(jìn)行設(shè)備技術(shù)改進(jìn)勢在必行。
3、專利cn?105004051a公開了一種電磁加熱爐。電磁加熱爐由爐體、輸送導(dǎo)熱油的加熱通道、纏繞在爐體外側(cè)壁外的電磁加熱線圈組成。該加熱爐采用電磁加熱方式對有機(jī)載體進(jìn)行加熱。
4、現(xiàn)有公開技術(shù)在電加熱爐領(lǐng)域的研究一般應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室及小型設(shè)備,且大部分電加熱爐技術(shù)受限于其工藝及結(jié)構(gòu)等原因,難以應(yīng)用于煉油用加熱爐。關(guān)于電加熱爐在煉油裝置中的應(yīng)用研究幾乎為空白。針對煉油工藝特點(diǎn),開發(fā)一種環(huán)保、可連續(xù)作業(yè)、可產(chǎn)業(yè)化的煉油用電加熱爐勢在必行。
5、因此,目前亟待提出一種易拆卸電加熱模塊和煉油裝置連續(xù)作業(yè)電加熱爐。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足,提出易拆卸電加熱模塊和煉油裝置連續(xù)作業(yè)電加熱爐。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了加熱爐的零碳排放,同時提高了加熱爐的熱效率,減小了加熱爐鋼結(jié)構(gòu)體積。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明第一方面提供了一種易拆卸電加熱模塊,所述電加熱模塊為空心管形結(jié)構(gòu),由兩個半管狀模塊組成,每個半管狀模塊包括半管狀外殼、半圓環(huán)封板、模塊襯里、發(fā)熱絲和電源接口;
3、兩個半管狀模塊的半管狀外殼的側(cè)壁邊緣通過相配合的鎖緊結(jié)構(gòu)連接,形成所述空心管形結(jié)構(gòu)的管壁;
4、所述半圓環(huán)封板設(shè)置在每個半管狀外殼的軸向兩端,用于作為所述空心管形結(jié)構(gòu)的上、下圓環(huán)面;
5、所述模塊襯里設(shè)置于所述空心管形結(jié)構(gòu)的管壁內(nèi)側(cè);
6、所述發(fā)熱絲設(shè)置于所述模塊襯里的表面;
7、所述電源接口設(shè)置于所述半圓環(huán)封板上,并與發(fā)熱絲的首尾兩端連接。
8、根據(jù)本發(fā)明,優(yōu)選地,所述相配合的鎖緊結(jié)構(gòu)為拉鉤結(jié)構(gòu)、拉環(huán)結(jié)構(gòu)和邊界榫卯結(jié)構(gòu)中的至少一種;
9、所述邊界榫卯結(jié)構(gòu)包括連接凸臺和連接凹槽;其中一個半管狀外殼的側(cè)壁邊緣設(shè)置為所述連接凸臺,另一個半管狀外殼的側(cè)壁邊緣設(shè)置為所述連接凹槽;
10、所述連接凸臺的凸出長度與所述連接凹槽的凹進(jìn)深度相同;
11、所述連接凸臺的截面寬度所述連接凹槽的截面寬度相同;
12、所述連接凸臺的材質(zhì)為高熱膨脹率材料,優(yōu)選為鑄型聚酰胺。
13、在本發(fā)明中,當(dāng)易拆卸電加熱模塊工作時,連接凸臺受熱膨脹,與連接凹槽通過摩擦力形成緊密連接;當(dāng)易拆卸電加熱模塊停止工作時,連接凸臺與連接凹槽間的摩擦力減小,從而達(dá)到易于拆卸、方便檢修的目的。
14、根據(jù)本發(fā)明,優(yōu)選地,所述電加熱模塊為空心直管形和/或空心彎管形結(jié)構(gòu)。
15、根據(jù)本發(fā)明,優(yōu)選地,所述半圓環(huán)封板的材質(zhì)與所述半管狀外殼的材質(zhì)相同。
16、根據(jù)本發(fā)明,優(yōu)選地,所述半圓環(huán)封板的厚度與所述半管狀外殼的厚度相同。
17、根據(jù)本發(fā)明,優(yōu)選地,所述上、下圓環(huán)面的內(nèi)徑與外徑的差值為所述模塊襯里的厚度與所述空心管形結(jié)構(gòu)的管壁的厚度之和。
18、根據(jù)本發(fā)明,優(yōu)選地,所述模塊襯里的材質(zhì)為耐高溫保溫材料,優(yōu)選為硅酸鋁纖維毯。
19、根據(jù)本發(fā)明,優(yōu)選地,所述發(fā)熱絲均勻布設(shè)在所述模塊襯里的表面;
20、所述發(fā)熱絲包括依次設(shè)置的直段和彎段,所述直段沿所述空心管形結(jié)構(gòu)的管壁周向或軸向設(shè)置。
21、根據(jù)本發(fā)明,優(yōu)選地,所述發(fā)熱絲的材質(zhì)為鐵鉻鋁合金和/或鎳鉻合金;所述發(fā)熱絲的表面涂覆有耐高溫絕緣材料。在本發(fā)明中,發(fā)熱絲產(chǎn)生的熱量主要通過熱輻射和熱傳導(dǎo)的形式傳導(dǎo)至爐管系統(tǒng)的爐管。
22、根據(jù)本發(fā)明,優(yōu)選地,所述電加熱模塊還包括固定釘;所述固定釘包括固定柱、固定分支和固定環(huán);
23、所述固定柱的一端通過螺紋或卡扣固定設(shè)置于所述空心管形結(jié)構(gòu)的管壁的內(nèi)側(cè);
24、所述固定柱的另一端通過螺紋或卡扣連接所述固定環(huán);所述固定環(huán)為開口環(huán)形,用于為設(shè)置于所述模塊襯里的表面的發(fā)熱絲提供支撐,使所述發(fā)熱絲與爐管管壁貼合;
25、所述固定柱的柱長與所述模塊襯里的厚度相同;
26、所述固定分支為一個或多個,一端設(shè)置于所述固定柱的柱面上,另一端與固定柱呈一定角度向外伸出,用于固定和支撐設(shè)置于所述空心管形結(jié)構(gòu)的管壁內(nèi)側(cè)的模塊襯里;
27、優(yōu)選地,
28、所述固定釘為分體式結(jié)構(gòu),所述固定柱和固定分支的材質(zhì)均為金屬材料,優(yōu)選為q235和/或06cr19ni10;所述固定環(huán)為非金屬絕緣材料,優(yōu)選為陶瓷材料;
29、或者,所述固定釘為一體式結(jié)構(gòu),材質(zhì)為非金屬絕緣材料,優(yōu)選為陶瓷材料。
30、本發(fā)明第二方面提供了一種煉油裝置連續(xù)作業(yè)電加熱爐,所述電加熱爐包括鋼結(jié)構(gòu)、保溫材料、爐管系統(tǒng)、配電箱、人孔門和所述的易拆卸電加熱模塊;
31、所述鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)部形成所述電加熱爐的爐膛,所述鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)設(shè)置有所述保溫材料;
32、所述爐管系統(tǒng)設(shè)置于所述爐膛的內(nèi)部,所述易拆卸電加熱模塊的每個半管狀外殼的側(cè)壁邊緣與相鄰半管狀外殼的側(cè)壁邊緣通過相配合的鎖緊結(jié)構(gòu)連接形成所述空心管形結(jié)構(gòu)并套設(shè)于所述爐管系統(tǒng)的部分或全部管壁上;
33、所述配電箱與所述電源接口連接;
34、所述人孔門用于工作人員對所述電加熱爐進(jìn)行檢修。
35、根據(jù)本發(fā)明,優(yōu)選地,所述爐管系統(tǒng)的爐管與所述易拆卸電加熱模塊均為直管形,所述易拆卸電加熱模塊的管壁長度為所述爐管長度的0.5~1倍;或者,所述爐管系統(tǒng)的爐管與所述易拆卸電加熱模塊均為彎管形,所述易拆卸電加熱模塊的管壁弧長為所述爐管弧長的0.5~1倍。
36、根據(jù)本發(fā)明,優(yōu)選地,所述空心管形結(jié)構(gòu)的管壁的外徑為爐管外徑的1.4-1.6倍。
37、根據(jù)本發(fā)明,優(yōu)選地,所述空心管形結(jié)構(gòu)的管壁的內(nèi)徑為爐管外徑的1.2-1.4倍。
38、根據(jù)本發(fā)明,優(yōu)選地,所述上、下圓環(huán)面的外徑與所述空心管形結(jié)構(gòu)的管壁的外徑相同,所述上、下圓環(huán)面的內(nèi)徑比爐管外徑大0-10mm。
39、根據(jù)本發(fā)明,優(yōu)選地,所述連接凸臺的凸出長度為爐管外徑的0.05-0.3倍,所述連接凸臺的截面寬度為爐管內(nèi)徑的0.05-0.2倍。
40、根據(jù)本發(fā)明,優(yōu)選地,所述電加熱爐為立式方爐、立式圓爐或臥式圓爐。
41、根據(jù)本發(fā)明,優(yōu)選地,所述爐管系統(tǒng)為多套,多套爐管系統(tǒng)串聯(lián)或并聯(lián)。
42、根據(jù)本發(fā)明,優(yōu)選地,每套爐管系統(tǒng)包括多根爐管,所述配電箱包括多個電源,每根套設(shè)有所述易拆卸電加熱模塊的爐管的電源接口獨(dú)立連接所述配電箱中的一個電源。
43、根據(jù)本發(fā)明,優(yōu)選地,未套設(shè)所述易拆卸電加熱模塊的爐管的管壁環(huán)繞設(shè)置有所述保溫材料。
44、根據(jù)本發(fā)明,優(yōu)選地,所述保溫材料為耐火磚、硅酸鋁纖維毯和陶瓷纖維模塊中的至少一種。
45、在本發(fā)明中,所述的煉油裝置連續(xù)作業(yè)電加熱爐可在丙烷脫氫制丙烯工藝中應(yīng)用。
46、本發(fā)明的技術(shù)方案的有益效果如下:
47、本發(fā)明通過采用發(fā)熱絲加熱爐管的方式提供煉油工藝生產(chǎn)中所需的熱量,與傳統(tǒng)形式的火焰加熱爐相比,不產(chǎn)生熱煙氣,不需要設(shè)置對流段以及余熱回收裝置,節(jié)約了鋼結(jié)構(gòu)成本。
48、本發(fā)明的易拆卸電加熱模塊通過高熱膨脹率材料制成的連接凸臺進(jìn)行連接,具有結(jié)構(gòu)簡單、易拆卸、易檢維修等優(yōu)點(diǎn)。
49、本發(fā)明的配電箱包括多個電源,每根套設(shè)有所述易拆卸電加熱模塊的爐管的電源接口獨(dú)立連接所述配電箱中的一個電源,可以通過分別調(diào)節(jié)不同爐管上的電加熱模塊的溫度(如改變電源功率調(diào)節(jié)),使得爐膛內(nèi)不同位置的爐管呈現(xiàn)出不同的溫度,另外可以通過調(diào)節(jié)發(fā)熱絲的布置方式以及布置密度得到不同的加熱強(qiáng)度,拓寬了加熱爐在不同工藝條件下的適用范圍。
50、本發(fā)明可采用但不受限于水電、風(fēng)電、生物質(zhì)能電力等綠色形式的電力來源,從電能供給到生產(chǎn)過程,實(shí)現(xiàn)了零碳排放與零污染物排放。
51、本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說明。