[发明专利]转化炉

说明书

一种转化炉，包括辐射段、烟道箱和对流段，其中，辐射段的炉顶设有顶烧燃烧器，炉底设有用于烟气引出的通气槽，通气槽上设置烟气分配器；烟道箱设置于辐射段的炉底下方，通过通气槽和烟气分配器与辐射段相连通；对流段设置于辐射段的端墙外侧，通过烟道箱与辐射段相连通。该转化炉对高温烟气具有良好的分配导流效果，能够保证炉膛内温度的均匀性。

技术领域

本发明涉及石油化工设备领域，具体涉及一种转化炉。

背景技术

目前炼油化工装置中通常会使用如制氢转化炉、CO转化炉、合成氨转化炉、甲醇转化炉等管内发生反应的转化炉。在这类转化炉中，辐射炉膛内设置多根转化管，转化管内填装催化剂，工艺介质在管内发生化学反应，每根转化管就是一个外热式反应器。以制氢装置为例，制氢转化炉是制氢装置中转化反应的反应器，属于装置的心脏设备，内部设置外热式列管，被炉膛内的燃烧器直接辐射加热，反应介质通过炉管内的催化剂床层进行反应。由于转化反应的强吸热及高温等特点，转化炉的操作条件苛刻，其炉型结构、炉管材料、炉管系统支撑、炉管系统膨胀及补偿、燃烧供热、烟气流动及分配、耐火材料等各方面都必须精心设计。

目前典型转化炉的炉型按辐射室供热方式主要分为以下四类：

1)顶烧炉：燃烧器布置在辐射室顶部，火焰垂直向下，与转化管平行，对转化管进行双面辐射，烟气下行，炉膛内部设置热烟道，导流热烟气进入烟道，向炉膛端部的对流室方向流动。

2)侧烧炉：燃烧器布置在辐射室的侧墙，火焰附墙燃烧，对转化管形成双面辐射，烟气上行，炉顶设置热烟道，导流热烟气进入烟道，向炉膛顶部或端部的对流室方向流动。

3)梯形炉：辐射室侧墙呈梯台形状，燃烧器火焰沿倾斜的炉墙平行燃烧，其烟道设置和烟气流动路径与侧烧炉类似。

4)底烧炉：普通底烧炉多用于小型装置，燃烧器位于辐射室底部，烟气上行。

上述典型的转化炉型，其转化管高度和炉膛高度通常很高，达到约8～14米，高温烟气的流动路径直接影响了炉膛辐射传热的均匀性、转化炉管热强度的均匀性以及管内反应的均匀性。尤其是大型转化炉，其配套的对流段通常落地设置在辐射炉膛的端部，与辐射段端部相连，连通高温烟气。高温烟气如果没有良好的流动分配，燃烧器火焰产生的高温烟气会集中向对流段所在端墙的方向倾斜偏流(图1a和图1b中箭头所示)，整个炉膛温度沿炉膛的高度方向和长度分配不均匀，远离对流段的端墙区域温度明显偏低，整个转化管排所受的辐射传热不均匀性、炉管管壁温度不均匀性及管内反应不均匀性大大增加。

为了尽可能导流高温烟气沿炉管垂直方向平行流动，现有技术通常在炉膛内部设置多排高温烟气隧道，高温烟气隧道位于炉底板之上，位于相邻两排转化管之间，隧道高度约3-4米，隧道侧墙一般采用带有若干烟气流通孔洞的花式侧墙来分配高温烟气(图2a和图2b中箭头所示)的流动，或者采用花式侧墙结合隧道内部阶梯式导流板的方法，分配高温烟气均匀垂直向下流动，防止烟气朝向对流段一侧发生偏流。但是，在辐射炉膛内部设置高温烟气隧道，耐高温耗材量大，施工难度大，精度要求高，且其隧道高度较高，稳性相对较差，受到高温烟气和火焰直接辐射，对烟道墙体的材质和强度要求高。时有报道该高温烟气隧道局部发生坍塌事故。

因此，有必要开发一种既能有优良烟气分配功能，又能显著降低耐高温耗材、施工难度和增加稳定性的转化炉。

发明内容

本发明提出了一种转化炉，其能够克服现有转化炉中高温烟气容易发生偏流、高温烟气隧道耗材量大，施工难度大的缺陷。

本发明提出了一种转化炉，包括辐射段、烟道箱和对流段，其中，所述辐射段的炉顶设有顶烧燃烧器，炉底设有用于烟气引出的通气槽，所述通气槽上设置烟气分配器；所述烟道箱设置于所述辐射段的炉底下方，通过所述通气槽和烟气分配器与所述辐射段相连通；所述对流段设置于所述辐射段的端墙外侧，通过所述烟道箱与所述辐射段相连通。