[实用新型]横卧模块工业炉

说明书

1、技术领域

本实用新型是横卧模块工业炉，属于机械工程中的设计及建造领域。具体可用于石油炼制与化工、煤化工、化肥、空调、空冷、锅炉、电力设施装备等等的热交换要求上，包括给介质加热或冷却等应用方式，特别适合于各种化工和化肥工业炉的烟气热交换设备。 

2、背景技术

(1)传统工业炉的结构设计及功能 

工业炉是石油化工中的龙头，包括常压炉、减压炉、制氢炉、重整炉、焦化炉、转化炉及裂解炉等。管式工业炉的作用于是将介质(油料或气体)加热至工艺所需的温度。 

炉体由炉壳和内部的盘管组成。炉体的四面由高大的炉墙围成炉膛，炉墙由工字钢等型钢钢架上铺焊钢板，钢板上分布焊接保温钉，在保温钉之间浇铸入隔热和耐磨材料。炉墙上安装的支架支持着管板，炉管穿过带孔的管板由管板支持，炉管内流过的是需要加热的油料，炉管外面在炉膛内从下往上流过的是高温烟气或热风，热量通过管壁传给管内的油料。 

(2)传统工业炉的建造方法 

由于历史原因，炉体建造中传统的习惯做法是机械制造厂生产管板、翅片管和弯头等配件，然后由建设公司负责在工地现场将这些零件与钢结构炉墙一起组装成炉体整体。在装置现场组焊裂解炉对流段，有两种施工技术主要体现在前期炉墙的浇铸方法上，一是卧式浇铸，二是立式浇铸。 

传统的习惯做法的缺点是在装置现场组焊，其炉管的穿进、与弯头的组焊及焊缝的射线检测、焊缝缺陷的反修、炉墙表面严格的喷漆均因露天高空施工带来诸多不便，与现代工程管理的HSE方针有差距，炉墙耐磨隔热衬里受天气影响会变形开裂、松脱或雨淋失效。露天高空施工和检查不便，工期会受恶劣天气影响，质量保证难度大，生产安全受威胁。为方便业主和工程管理方监控各工序质量，缩短工期，近几年来，工业炉建造逐步实行模块化式施工方法，模块顶部连接有方便吊装用的衡架结构或吊耳。每一组模块的炉墙上下面均开有大量的圆形螺栓孔。改变工业炉在装置工地现场进行零部件的组装焊接为现场的模块化“搭积木”式施工方法。例如，乙烯裂解炉由对流段和辐射段两大段上下组装而成，一台15万吨/年乙烯裂解炉对流段一般整体尺寸往往达长18m×高28m×宽3m，属于高耸的钢结构建筑物，图1所示是其对流段7组模块上下叠装示意图。 

(3)不同结构工业炉建造中存在的问题 

问题一：随着社会经济的发展，各种化工装置的生产规模不断加大，工业炉体积也越来越大，对于易燃易爆介质的工业炉设计建造，高耸结构抗风振和地震载荷作用的强度要求高，而很多化工装置都选址在台风较大的海边，因此投资成本上升显著。 

问题二：工业炉沿垂直上下方向的叠装模块化建造的另一方面问题是模块的更换困难，因为任一件模块都被上一件模块压迫着，而且是高空作业。 

由此可见，对化工工业炉进行设计及建造技术方面的改进，沿着水平方向扩大工业炉结构，可以提高工业炉的安全运行性，保证经济效益，具有很强的工程意义 

3、发明内容

本实用新型发明需要解决的问题是降低工业炉高耸式结构的高度，把工业炉沿垂直上下方向的模块化建造技术应用到沿着水平方向扩大工业炉结构。 

本发明是一种横卧模块工业炉，目的在于克服现有工业炉高耸式结构技术的缺点与不足。每一台加热炉由若干件长方体形的模块组装而成，每一件模块包括上面的炉顶、下面的炉床和前后的两端炉墙组成的外壳，外壳内部上面炉顶的吊耳、下面炉床的支耳、前后两端部管板、中间管板、炉管和弯头，炉管的集箱及前后两端的弯头箱，其特征是：长方体形的模块之间是横向组装的，工业炉整体呈水平卧式安装，外壳构成的炉腔主流道是水平卧式的。如图2所示。 

本发明的具体内容： 

(1)把每一台工业炉整体按需要在同一水平平台上化解为多个连接模块，在制造厂车间内进行每一件模块的制造，各模块之间在制造厂车间内进行模拟现场组装的预操作，以保证螺栓孔的对中及模块运到现场时组装的顺利进行。 

(2)水平连接的多个模块其排列方式包括水平直线和水平转弯两种结构形式。前者如图2所示，能避免高耸炉体的强度问题，后者如图3所示，能进一步改善炉体的强度。 

(3)由两个不同水平平台上分别连接的多个模块构成的两个水平炉腔主流道，通过端盖结构将上下两个流道连接到一起，构成 形流道。如果由三个不同水平平台上分别连接的多个模块构成的三个水平炉腔主流道，通过端盖结构将上下两两流道连接到一起，则构成S形流道。如图4所示。 

该模块组合形式综合了工业炉的向上发展和水平发展，但是以水平发展为主，本质上其 流道是水平方向的，能避免高耸炉体的强度问题。