一種乙烯裂解爐用橢圓形截面的輻射爐管的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于裂解爐領(lǐng)域，具體涉及一種乙烯裂解爐用橢圓形截面的輻射爐管。
【背景技術(shù)】
[0002]石油化工乙烯裝置中乙烯裂解爐廣泛采用的輻射段爐管構(gòu)型為兩程爐管和四程爐管，而三程管在乙烯裂解爐中還未有應(yīng)用。
[0003]如圖1和圖2所示，斯通-韋伯斯特公司開發(fā)的兩程2-1型(包括第一程爐管I’和第二程爐管2)及四程2-1-1-1型爐管(包括第一程爐管I’、第二程爐管2、第三程爐管3和第四程爐管4以及過渡管5和Y型管件6’ )為典型的不分枝變徑管，此兩種爐管的管徑逐程放大，但每程的管數(shù)都是I個，停留時間約為0.15s-0.3s。兩程2-1型爐管長度較四程2-1-1-1型爐管短，停留時間也較短，壓降也較小；四程2-1-1-1型爐管較兩程2-1型爐管長，停留時間也稍長，壓降也較大一些，但是生產(chǎn)能力較兩程2-1型爐管大。
[0004]目前，無論是兩程2-1型及四程2-1-1-1型爐管布置，輻射爐管入口和出口都在裂解爐輻射爐頂，橫跨管、爐管彈簧吊架系統(tǒng)和廢熱鍋爐均布置在爐頂?shù)莫M小空間，它們合理的、無碰撞的布置一直是工程設(shè)計的難點。
[0005]所有的乙烯裂解爐的專利商設(shè)計的兩程爐管均采用圓形爐管。
[0006]裂解爐反應(yīng)的起始是吸熱反應(yīng)，需要吸收大量的熱量以達(dá)到裂解反應(yīng)溫度。所以通常對于兩程爐管來說第一程管都要選擇小管徑，以獲得大表面積，達(dá)到大量吸熱快速升溫的效果。
[0007]一般來說，小管徑爐管對結(jié)焦較為敏感，尤其是現(xiàn)在爐管排布越來越密集，相鄰爐管間遮蔽越來越嚴(yán)重，這就導(dǎo)致同一根爐管受雙面輻射傳熱時迎火面溫度高，相鄰爐管間受遮蔽影響溫度較低，造成實際有效換熱面積減小，爐管受熱不均勻，結(jié)果是高溫區(qū)易結(jié)焦，爐管易彎曲變形。
【實用新型內(nèi)容】
[0008]本實用新型的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的難題，提供一種乙烯裂解爐用橢圓形截面的輻射爐管，其具有兩程2-1型爐管較短停留時間和較低壓力降的特點，又具有四程2-1-1-1型爐管生產(chǎn)能力較大的特點，三程3-3-1型輻射爐管物料下進(jìn)上出或者上進(jìn)下出；第一程管采用橢圓形爐管，可以改善裂解工藝性能，同時可獲得良好機械性能。
[0009]本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0010]一種乙烯裂解爐用橢圓形截面的輻射爐管，包括第一程爐管、第二程爐管和第三程爐管；
[0011]所述第一程爐管和第二程爐管均包括三根爐管，第三程爐管包括一根爐管；
[0012]所述第一程爐管的三根爐管均為橢圓形爐管，所述第二程爐管和第三程爐管均為圓形爐管；
[0013]所述第一程爐管的每根爐管的一端與一個橢圓-圓過渡管件的一端連接，橢圓-圓過渡管件的另一端與U型管的一端連接，每個U型管的另一端與第二程爐管中一根爐管的一端連接，第二程爐管的另一端與三合一管件的入口端連接，三合一管件的出口端與跨管的一端連接，跨管的另一端與第三程爐管的一端連接；
[0014]所述第一程爐管的開口端位于最上方，所述第三程爐管的開口端位于最下方；
[0015]或者所述第一程爐管的開口端位于最下方，所述第三程爐管的開口端位于最上方。
[0016]在所述第一程爐管的每根爐管的內(nèi)壁上均設(shè)有兩個與其軸線平行的凸起；
[0017]兩個所述凸起的橫截面均為弧形；
[0018]在第一程爐管的每根爐管的橫截面上，兩個凸起分別位于橢圓形長軸的兩端。
[0019]所述橢圓-圓過渡管件為管狀結(jié)構(gòu)，其上端面的橫截面為橢圓形，下端面的橫截面為圓形，中間為從橢圓形到圓形的過渡段，其上端面的尺寸與第一程爐管的每根爐管的橫截面尺寸相同，下端面的尺寸與U型管的橫截面的尺寸相同。
[0020]所述三合一管件包括連通的三個入口端和一個出口端，所述第二程爐管的三根爐管的一端分別與所述三合一管件的三個入口端連接。
[0021]所述第一程爐管、第二程爐管和第三程爐管均垂直吊掛，并垂直于輻射傳熱區(qū)的中線。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是:
[0023]1、本實用新型具有兩程2-1型爐管較短停留時間和較低壓力降的特點，又具有四程2-1-1-1型爐管生產(chǎn)能力較大的特點，在一定程度上改善了工藝性能；三程3-3-1型輻射爐管可采取物料爐底進(jìn)爐頂出的方式，使橫跨管布置在爐底、廢熱鍋爐和部分爐管的彈簧吊架系統(tǒng)布置在爐頂，增加了爐頂空間布置的靈活性，給工程實施帶來了便利；
[0024]2、第一程爐管是橢圓爐管，較圓形爐管來說增大了表面積，有利于裂解反應(yīng)的進(jìn)行；
[0025]3、第一程爐管是橢圓爐管，較圓形爐管來說減小了相鄰爐管間的遮蔽效應(yīng)，最大程度的減小了冷區(qū)面積(S2 < SI)，保證爐管徑環(huán)向表面上的溫度分布均勻，減輕了結(jié)焦的程度，進(jìn)而延長了裂解爐的運行周期；
[0026]4、橢圓形爐管截面在長軸兩端有兩個弧形凸起，可以起到減小管內(nèi)流體邊界層、增加傳熱效果的作用。
【附圖說明】
[0027]圖1現(xiàn)有技術(shù)的兩程2-1型爐管構(gòu)型
[0028]圖2現(xiàn)有技術(shù)的四程2-1-1-1型爐管構(gòu)型
[0029]圖3本實用新型三程爐管構(gòu)型
[0030]圖4現(xiàn)有技術(shù)爐管截面圖
[0031]圖5本實用新型的爐管截面圖1
[0032]圖6本實用新型的爐管截面圖2
[0033]1-第一程爐管(橢圓形爐管)第一程爐管(圓形爐管)；2_第二程爐管；3-第三程爐管；4_第四程爐管；5_過渡管；6_橢圓-圓過渡管件；6’ -Y型管件；7_現(xiàn)有技術(shù)圓形爐管間冷區(qū)示意；8_本實用新型的橢圓爐管間冷區(qū)示意；S1-圓形爐管間的冷區(qū)范圍；S2-橢圓形爐管間的冷區(qū)范圍；9_弧形凸起；10_三合一管件；20_輻射段中線。
【具體實施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0035]本實用新型輻射爐管為三