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?。凰某?-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4-2-1型輻射爐管物料下進上出或者上進下出；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]所述第一程爐管包括四根爐管，第二程爐管包括兩根爐管，第三程爐管包括一根爐管；
[0012]所述第一程爐管的四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]第一程爐管的一端與橢圓-圓過渡管件的入口端連接，橢圓-圓過渡管件的出口端與U型管的一端連接，每個U型管的另一端與第二程爐管的一根爐管的一端連接，第二程爐管的另一端與跨管的一端連接，兩個跨管的另一端分別與Y型管件的兩個入口端連接，Y型管件的出口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-圓過渡管件包括連通的兩個入口端和一個出口端；
[0020]每個所述入口端的橫截面均為橢圓形，其尺寸與第一程爐管的每個爐管的橫截面的尺寸相同；所述第一程爐管的兩根爐管分別與一個橢圓-圓過渡管件的兩個入口端連接，另外兩根爐管分別與另外一個橢圓-圓過渡管件的兩個入口端連接；
[0021]橢圓-圓過渡管件出口端的橫截面為圓形，其尺寸與U型管的橫截面的尺寸相同；
[0022]每個橢圓-圓過渡管件的出口端與一個U型管連接。
[0023]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。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是:
[0025]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4-2-1型輻射爐管可采取物料爐底進爐頂出的方式，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；
[0026]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)的進行；
[0027]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，進而延長了裂解爐的運行周期；
[0028]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】
[0029]圖1現(xiàn)有技術(shù)的兩程2-1型爐管構(gòu)型
[0030]圖2現(xiàn)有技術(shù)的四程2-1-1-1型爐管構(gòu)型
[0031]圖3本實用新型三程爐管構(gòu)型
[0032]圖4現(xiàn)有技術(shù)爐管截面圖
[0033]圖5本實用新型的爐管截面圖1
[0034]圖6本實用新型的爐管截面圖2
[0035]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；20_輻射段中線。
【具體實施方式】
[0036]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳細描述:
[0037]本實用