阅读说明：本技术 辐射炉管 (Radiation furnace tube ) 是由 李锦辉 李春燕 宋学明 孙长庚 郭慧波 韦刘轲 刘磊 王琥 安冬旭 黄佳平 于 2020-06-18 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种辐射炉管,包括至少一组2：1：……：1：1型炉管,每组2：1：……：1：1型炉管包括第一程管、第二程管、第三程管……和第N程管,N为偶数,第一程管有两根,第二程管、第三程管……和第N程管各有一根；两根所述第一程管通过二合一回弯弯头与所述第二程管连通,所述第二程管、第三程管……和第N程管依次通过上部180°回弯弯头或下部180°回弯弯头依次蛇形连通。由于第一程管采用两根小直径炉管,利用它比表面积大的特点可达到介质快速吸热升温的目的。由于第二、三、……、N程管采用逐级扩径,可选用较大内径的炉管来降低烃分压,提高裂解选择性。(The invention provides a radiation furnace tube, which comprises at least one group 2: 1: … …: 1: type 1 furnace tube, each group 2: 1: … …: 1: the 1-type furnace tube comprises a first pass tube, a second pass tube, a third pass tube … … and an Nth pass tube, wherein N is an even number, the number of the first pass tubes is two, and the number of the second pass tube, the number of the third pass tube … … and the number of the Nth pass tube are respectively one; the two first pass pipes are communicated with the second pass pipe through a two-in-one return bend, and the second pass pipe, the third pass pipe … … and the Nth pass pipe are sequentially communicated in a snake shape through an upper 180-degree return bend or a lower 180-degree return bend. Because the first pass tube adopts two small-diameter furnace tubes, the purpose of rapid heat absorption and temperature rise of the medium can be achieved by utilizing the characteristic of large specific surface area of the first pass tube. Because the second, third, … … and N path tubes are expanded step by step, a furnace tube with larger inner diameter can be selected to reduce the partial pressure of hydrocarbon and improve the cracking selectivity.)

辐射炉管

技术领域

本发明涉及石油化工领域，具体涉及一种N(N为偶数)程辐射炉管，用于石油化工生产中的管式炉中。

背景技术

石油化工乙烯装置中所采用的乙烯裂解技术主要来自于欧美国家的LUMMUS、Technip、Kellog&Braun Root、Linde等公司以及中国石油所开发的HQCF裂解炉。

关于乙烯裂解炉辐射炉管，对于多程炉管，有Technip公司的W(1-1-1-1)型和M(1-1-1-1-1-1)型。部分多程炉管，第一管程和第二管程采用均是“二合一管件(+直管)+180°弯头”组合管件进行连接。

这种使用“二合一管件(+直管)+180°弯头”组合管件的连接方式使得第一管程并非完全的两直管，而使得第一管程的比表面积受到限制；二合一管件与180°弯头两个刚性管件连接，不利于炉管变形协调，增加炉管应力；而且部件数量和焊缝数量较多，不利于质量控制。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种辐射炉管，在改善裂解工艺性能同时具有良好机械性能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种辐射炉管，其特征在于，包括至少一组2：1：……：1：1型炉管，每组2：1：……：1：1型炉管包括第一程管、第二程管、第三程管……和第N程管，N为偶数，第一程管有两根，第二程管、第三程管……和第N程管各有一根；其中：

两根所述第一程管通过二合一回弯弯头与所述第二程管连通，所述第二程管、第三程管……和第N程管依次通过上部180°回弯弯头或下部180°回弯弯头依次蛇形连通。

所述的辐射炉管，其中：所述二合一回弯弯头的上端具有两个朝上的入口和一个朝上的出口，两个所述入口与所述出口在所述二合一回弯弯头的内部呈相互连通状态；两根所述第一程管的下端分别连接二合一回弯弯头的两个入口，第二程管的下端与二合一回弯弯头的出口连接。

所述的辐射炉管，其中：所述二合一回弯弯头下部连接有导杆。

所述的辐射炉管，其中：每个所述上部180°回弯弯头朝上连接有拉杆，拉杆能够连接悬挂弹簧。

所述的辐射炉管，其中：每个所述下部180°回弯弯头朝下连接有导杆。

所述的辐射炉管，其中：所述上部180°回弯弯头与下部180°回弯弯头的入口直径均不大于出口直径；相应地，所述第二程管、第三程管、……、第N程管的内径呈逐级扩大趋势。

所述的辐射炉管，其中：所述第二程管、第三程管……和第N程管均具有比上一程管更大或相等的内径。

所述的辐射炉管，其中：所述第一程管、第二程管、第三程管……和第N程管均沿垂向布置并且保持在同一平面上。

所述的辐射炉管，其中：在第N-1程管和第N程管6的内壁增设有强化传热元件。

所述的辐射炉管，其中：所述强化传热元件为水滴状、三棱锥状或半椭球状，离散地布置在第N-1程管和第N程管的内壁上。

与现有技术相比较，本发明具有的有益效果是：

1、第一程管采用两根小直径炉管，利用它比表面积大的特点可达到介质快速吸热升温的目的。

2、第二、三、……、N程管采用逐级扩径，选用较大内径的炉管可以降低烃分压，提高裂解选择性。

3、第N-1程管和第N程管炉管内壁设有强化传热元件，可增强了第N-1程管和第N程管的传热效果，降低换热管内表面沉积层的形成，有效降低炉管壁温和结焦速率，进而延长了裂解炉的运行周期。

附图说明

图1为本发明辐射炉管示意图(一)。

图2为本发明辐射炉管示意图(二)。

图3为二合一回弯弯头及导杆示意图。

图4为上部180°回弯弯头及拉杆示意图。

图5为下部180°回弯弯头及导杆示意图。

图6为炉管内强化元件示意图。

图7为IV型炉管示意图。

图8为VI型炉管示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

为了克服1-1-……-1型炉管的缺点，并保留已有的优点，本发明将第一程管设计为两根，将第二程管、第三程管……和第N程管(N为偶数)设计为各一根。也即达到增加第一程管比表面积、加快升温速度的优点；第二程管、第三程管……和第N程管采用比第一程管更大直径的炉管以降低烃分压，减小阻力降、降低结焦速度、提高裂解选择性。

举例来说，如图1所示，本发明提供一种用于乙烯装置裂解炉的辐射炉管，其包括至少一组2：1：……：1：1型炉管，每组2：1：……：1：1型炉管包括第一程管1、第二程管2、第三程管3……和第N程管6，N为偶数，第一程管1有两根，第二程管2、第三程管3……和第N程管各有一根；其中：

两根所述第一程管1通过二合一回弯弯头9与所述第二程管2连通，有效地延长了第一程管1两直管段长度，增加了比表面积，同时有效减少了焊缝数量，避免两个刚性铸件的连接，降低应力开裂风险；

如图3所示，所述二合一回弯弯头9的上端具有两个朝上的入口和一个朝上的出口，两个入口与所述出口在所述二合一回弯弯头9的内部呈相互连通状态；连接的时候，两根所述第一程管1的下端分别连接二合一回弯弯头9的两个入口，第二程管2的下端与二合一回弯弯头9的出口连接；所述二合一回弯弯头9下部连接有导杆10，导杆10置于导向槽(现有技术，未予图示)内，能够保证炉管受热后伸长及蠕变的方向沿导向槽向下。

所述第二程管2与第三程管的上端通过上部180°回弯弯头5(如图4所示)相连通，第三程管与第四程管的下端通过下部180°回弯弯头7(如图5所示)相连通，……第N-1程管和第N程管6的下端通过下部180°回弯弯头7相连通；

当然，如图4、图5所示，每个所述上部180°回弯弯头5朝上连接有拉杆4，拉杆4通过连接悬挂弹簧，起到悬挂炉管、优化炉管应力水平的作用，每个所述下部180°回弯弯头7朝下连接有导杆8，导杆8能够保证炉管受热后伸长及蠕变的方向沿导向槽向下，而拉杆4与导杆8为现有技术，对其结构与功用在此不予赘述。

需要强调的是，所述上部180°回弯弯头5与下部180°回弯弯头7可为变径弯头，即，其入口直径可小于出口直径；相应地，所述第二程管2、第三程管3、……、第N程管6的内径可逐级扩大，可通过采用较大内径的炉管以降低烃分压，提高裂解选择性。在一个较佳实施例中，所述第一程管1内径为40～100mm，第二程管2、第三程管3、……和第N程管6内径为55～130mm。

所述第一程管1、第二程管2、第三程管3……和第N程管6均为竖直布置，悬挂于炉膛内，并且位于两侧燃烧器中间位置；而经过所述二合一回弯弯头9、上部180°回弯弯头5与下部180°回弯弯头7的连接，所述第一程管1、第二程管2、第三程管3……和第N程管6保持在同一平面上。

此外，由于第N-1程管和第N程管6的管径最大，使其壁温较高而易结焦，因此，在第N-1程管和第N程管6的内壁增设有强化传热元件11，可明显破坏滞留层、改善传热、降低管壁温度、减缓结焦速率，进而延长了裂解炉的运行周期。

所述强化传热元件11为水滴状(呈流线型)、三棱锥状或半椭球状，离散地布置在第N-1程管和第N程管6的内壁上，增强了第N-1程管和第N程管的传热效果，降低换热管内表面沉积层的形成，有效降低炉管壁温和结焦速率，进而延长了裂解炉的运行周期。详见专利号为ZL201210241368.8、发明名称为“具有强化传热元件的换热管”的发明专利，以及专利号为ZL201410056674.3、发明名称为“具有强化传热元件的换热管的管内强化传热元件制造工艺”的发明专利。

上述技术方案只是本发明的一种最为典型的实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。炉管的型式不限于各个图例所列，本发明辐射段炉管可用于新建管式炉或管式炉改造。