一种用于合成氨系统预热的开工加热炉

技术领域

本发明涉及合成氨配套设备技术领域，尤其是涉及一种用于合成氨系统预热的开工加热炉。

背景技术

合成氨系统在系统开车时需要开工加热炉提供热量进行预热，而开工加热炉只是在开车的时候升温使用，其他正常操作时间闲置不用，对设备和资源属于一种浪费，常规采用电加热耗费电量，且电加热炉容量较小，运行成本高，无法满足合成氨系统的加热要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于合成氨系统预热的开工加热炉，通过气体燃烧器为开工加热炉供热，对经过的气体原料进行预热，节省能源，加热迅速，高效安全。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于合成氨系统预热的开工加热炉，包括辐射室，所述辐射室为圆柱形，所述辐射室的最外层设置有外壳体，所述外壳体的内侧依次设置有外层炉壁和内层炉壁，所述内层炉壁和所述外层炉壁的底部设置有炉底板，所述炉底板的下方设置有底部框架，所述外壳体和所述底部框架通过若干基础支柱固定在地面上，所述炉底板上均布有若干燃烧孔，所述燃烧孔内设置有燃烧器，若干所述燃烧孔均布在同一圆周上；

所述辐射室的上方设置有过渡段，所述过渡段上方设置有排气烟囱，所述过渡段的外围设置有管道支撑架，所述管道支撑架上设置有进口集气管和出口集气管，所述辐射室内设置有若干组辐射盘管，所述辐射盘管沿所述内层炉壁分布，所述辐射盘管的进气口均与进口集气管连通，所述辐射盘管的出气口均与出口集气管连通。

优选的，所述燃烧器为圆柱状，所述燃烧器的外壁与所述炉底板之间的缝隙内填充高铝纤维陶瓷毡，所述外壁的底部设置有燃烧器底板，所述燃烧器的侧面设置有进风口，所述进风口上设置有调节阀，所述燃烧器的下方中央设置有燃料气主管，所述燃料气主管向外辐射出若干燃料气支管，所述燃料气支管通过固定板与所述燃烧器底板相连接，所述燃烧器内还设置有长明灯和紫外火检器，长明灯进气口和紫外火检器接口均设置于所述燃烧器底板上，所述底板上还设置有看火孔和点火孔。

优选的，所述外层炉壁采用标准陶瓷纤维毯，所述内层炉壁采用高铝耐火陶瓷纤维模块，所述炉底板包括上层底板和下层底板，所述上层底板由重质耐火浇注料构成，所述下层底板由轻质耐火浇注料构成，所述过渡段和所述烟囱均由轻质耐火浇注料构成。

优选的，所述燃烧孔的外围设置有若干球形看火孔，所述球形看火孔均布在另一圆周上，所述燃烧孔的内围设置有两个蒸汽吹扫口，两个所述蒸汽吹扫口关于所述炉底板的圆心对称，所述炉底板上还设置有底部人孔，所述底部人孔上设置有炉底圆炉门。

优选的，所述辐射室的顶端侧面设置有防爆口，所述辐射室的底端侧面设置有侧面看火口，所述侧面看火口上设置有侧翻看火门，所述辐射室上分布着若干热电偶接口和压力表接口。

优选的，所述辐射盘管有四组，四组所述辐射盘管沿着同一圆周分布，所述辐射盘管通过若干固定件与所述内层炉壁固定连接，所述辐射盘管为蛇形，所述辐射盘管的每一个底端弯折处均设置有支撑柱，所述支撑柱与所述炉底板固定连接，所述辐射盘管的所述出气口和所述进气口均向上穿过所述辐射室的顶板，所述进气口通过进气连接管与所述进口集气管连通，所述出气口通过出气连接管与所述出口集气管连通，所述进口集气管和所述出口集气管平行设置于所述过渡段的两侧，所述进口集气管的上方设置有进气管头，所述出口集气管的上方设置有出气管头。

优选的，所述排气烟囱由若干短节固定连接组成，所述排气烟囱的底部设置有取样口，所述排气烟囱的顶部设置有雨帽，所述排气烟囱内设置有挡板，所述挡板的中央设置有调节轴，所述调节轴通过连接绳与设置于所述基础支柱外侧的地面调节器联动，所述连接绳跨过设置于所述辐射室顶部的支撑轮。

因此，本发明采用上述结构的一种用于合成氨系统预热的开工加热炉，在辐射室内设置辐射盘管，使合成氨系统的原料气体从盘管中经过，辐射室的下方设置若干燃烧器，以天然气为热源对辐射室进行加热，从而达到预热的目的，满足合成氨系统的预热需求，热负荷更大，运行成本更低。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明一种用于合成氨系统预热的开工加热炉实施例的排气烟囱结构示意图；

图2为本发明实施例的辐射室上半部分结构示意图；

图3为本发明实施例的辐射室下半部分结构示意图；

图4为本发明实施例的辐射室底面结构示意图；

图5为本发明实施例的排气烟囱与过渡段的连接结构示意图；

图6为本发明实施例的炉底圆炉门结构示意图；

图7为本发明实施例的燃烧器结构示意图；

图8为本发明实施例的燃烧器底面结构示意图；

图9为本发明实施例的辐射盘管结构俯视图；

图10为本发明实施例的辐射盘管展开结构示意图。

附图标记

1、排气烟囱；11、雨帽；12、挡板；13、调节轴；14、连接绳；15、地面调节器；16、支撑轮；17、取样口；2、过渡段；21、管道支撑架；22、进口集气管；23、出口集气管；24、顶部人孔；25、进气连接管；26、出气连接管；27、辐射盘管；28、进气管头；29、出气管头；3、辐射室；31、外壳体；32、外层炉壁；33、内层炉壁；34、压力表接口；35、热电偶接口；36、固定件；37、侧面看火口；38、防爆口；39、基础支柱；4、炉底板；41、上层底板；42、下层底板；43、底部框架；44、燃烧孔；45、底部人孔；46、蒸汽吹扫口；47、球形看火孔；48、支撑柱；49、炉底圆炉门；5、燃烧器；51、高铝陶瓷纤维毡；52、外壁；53、进风口；54、调节阀；55、燃料气主管；56、燃料气支管；561、固定板；57、长明灯进气口；58、紫外火检器接口；59、燃烧器底板；591、点火孔；592、看火孔。

具体实施方式

以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

实施例

如图所示，一种用于合成氨系统预热的开工加热炉，包括辐射室3，辐射室3为圆柱形，辐射室3的最外层设置有外壳体31。外壳体31的内侧依次设置有外层炉壁32和内层炉壁33，外层炉壁32选用标准陶瓷纤维毯，内层炉壁33选用高铝耐火陶瓷纤维模块，能够尽量保持辐射室3内的温度，减少热量损失，提高加热效率。外层炉壁32和内层炉壁33的底部设置有炉底板4，炉底板4包括上层底板41和下层底板42，上层底板41由重质耐火浇注料构成，下层底板42由轻质耐火浇注料构成，使整个辐射室3具有良好的耐火隔热性能。炉底板4的下方设置有底部框架43，外壳体31和底部框架43通过若干基础支柱39固定在地面上，基础支柱39用钢筋混凝土浇筑构成，若干基础支柱39均布于外壳体31的底部周围。

炉底板4上均布有若干燃烧孔44，燃烧孔44内设置有燃烧器5，若干燃烧孔44均布在同一圆周上。燃烧器5为圆柱状的低NOx型气体燃烧器5，采用天然气作为热源，节约能源，且具有更大的热负荷。燃烧器5的外壁52与炉底板4之间的缝隙内填充高铝纤维陶瓷毡，防止气体泄露和火焰蹿出，保证辐射室3内的加热温度。外壁52的底部设置有燃烧器底板59。燃烧器5的侧面设置有进风口53，通过进风口53通入空气，提供燃烧需要的氧气，进风口53上设置有调节阀54，可以调节进风量的大小，进而控制火势和辐射室3内的加热温度。燃烧器5的下方中央设置有燃料气主管55，燃料气主管55向外辐射出若干燃料气支管56，燃料气支管56通过固定板561与燃烧器底板59相连接，燃料气主管55和燃料气支管56向燃烧器5的各部位均匀释放天然气，使燃烧更加充分。燃烧器5内还设置有长明灯和紫外火检器，长明灯进气口57和紫外火检器接口58均设置于燃烧器底板59上，燃烧器底板59上还设置有看火孔592和点火孔591，看火孔592用于观察火势，点火孔591用于引火点燃。长明灯用于指示燃烧器5的燃烧状态，为辐射室3内部提供照明，便于进行观察。紫外火检器直接检测火焰状态，实现燃烧器5的电子化控制。

燃烧器5的燃料气总管上设置阀门，并与辐射盘管27输出的气体的温度形成信号连锁，使燃烧器5的热负荷能随着燃料气总管上阀门的开度大小实现自动调节。当燃烧器5的热负荷低于正常热负荷时，观察火焰的燃烧状态，火焰燃烧不稳定时，依次手动关闭部分燃烧器5，直至火焰稳定，关闭的燃烧器5应相互错开，保证正常运行的燃烧器5在炉内分布均匀，避免偏烧。

炉底板4上燃烧孔44的外围设置有若干球形看火孔47，球形看火孔47均布在另一圆周上，燃烧孔44的内围设置有两个蒸汽吹扫口46，两个蒸汽吹扫口46关于炉底板4的圆心对称，蒸汽吹扫口46连通蒸汽阀。底板上还设置有底部人孔45，底部人孔45上设置有炉底圆炉门49。

辐射室3的顶端侧面设置有防爆口38，辐射室3的底端侧面设置有侧面看火口37，看火口上设置有侧翻看火门，辐射室3上分布着若干热电偶接口35和压力表接口34，通过电气连接热电偶和压力表，指示开工加热炉的工作状态。

辐射室3的上方设置有过渡段2，过渡段2上方设置有排气烟囱1，过渡段2和烟囱均由轻质耐火浇注料构成。过渡段2上设置有顶部人孔24，顶部人孔24和底部人孔45可便于工人检修、更换内部器件、以及清洁辐射室3内部。过渡段2的形状由方变圆，将辐射室3与排气烟囱1连接起来。过渡段2与辐射室3和排气烟囱1的连接缝隙之间均塞满高铝陶瓷纤维毡51，减少热量散发。

过渡段2的外围设置有管道支撑架21，管道支撑架21上设置有进口集气管22和出口集气管23，进口集气管22和出口集气管23平行设置于过渡段2的两侧，进口集气管22的上方设置有进气管头28，出口集气管23的上方设置有出气管头29。辐射室3内设置有四组辐射盘管27，辐射盘管27为蛇形，四组辐射盘管27均靠近内层炉壁33并沿着同一圆周分布，辐射盘管27的中部通过若干固定件36与内层固定连接。辐射盘管27的每一个底端弯折处均设置有支撑柱48，支撑柱48与炉底板4固定连接。辐射盘管27的出气口和进气口均向上穿过辐射室3的顶板，进气口通过进气连接管25与进口集气管22连通，出气口通过出气连接管26与出口集气管23连通。合成氨系统的原料气从进口集气管22进入辐射盘管27，经过辐射室3的加热后从出口集气管23排出。

辐射盘管27分为A、B、C、D四组，A、B、C、D四组辐射盘管27依次设置于辐射室3内。如图9和图10所示，A组盘管的进气口为a，出气口a`；B组盘管的进气口为b，出气口为b`；C组盘管的进气口为c，出气口为c`；D组盘管的进气口为d，出气口为d`。a与b相邻，并与进口集气管22的中部连通，c`与d`相邻，并与出口集气管23的中部连通。b`与c相邻，a`与d相邻，b`和a`通过出气连接管26与出口集气管23的两端连通，c和d通过进气连接管25与进口集气管22的两端连通。

排气烟囱1由若干短节固定连接组成，排气烟囱1的底部设置有取样口17，用于采集燃烧产物，判断燃烧状态。排气烟囱1的顶部设置有雨帽11，用于遮挡雨水。排气烟囱1内设置有挡板12，挡板12的中央设置有调节轴13，调节轴13通过连接绳14与设置于基础支柱39外侧的地面调节器15联动，连接绳14跨过设置于辐射室3顶部的支撑轮16，通过地面调节器15可以调节挡板12的开合状态。

开工加热炉在使用前需要进行烘炉，其步骤如下：

1、通过地面调节器15打开排气烟囱1内的挡板12，打开进风口53、看火孔592、防爆门，自然通风5天以上。

2、将挡板12置于1/3-1/6的开度，缓慢打开蒸汽阀，通过蒸汽吹扫口46通入蒸汽，炉膛以5-7℃/h的速度升温至150℃恒温暖炉48小时，以烟气进入过渡段2的温度为准进行控制，若温度达不到150℃，则可点燃常明灯或部分燃烧器5，使炉膛温度升至150℃。一般控制炉膛升温速度为4～5℃/h。

3、点炉火。

(1)引燃料气进入系统，排去杂气和凝露；

(2)点火升温：

a、打开烟道挡板12至1/3，稍开各燃烧器5风门至合适位置，投用仪表，控制炉膛负压为5～10mmH

b、打开蒸汽向炉膛吹扫，直至烟囱大量见汽约五分钟；

c、做炉子爆炸分析，合格后点火；

d、引燃料气至长明灯阀前，把燃烧器5的进风口53开度置于三分之一处，在炉外点燃点火棒，通过点火孔591将点火棒送入至长明灯附近，慢慢打开长明灯阀，点燃所有长明灯，用调节阀54节好火焰，然后根据升温需要，点燃所需的燃烧器5，用进风口53调节好火焰。

e、若点火失败，则需重新用蒸汽吹扫炉膛，直到排气烟囱1冒汽后，再按b～d的程序点火。

因此，本发明采用上述结构的一种用于合成氨系统预热的开工加热炉，在辐射室3内设置辐射盘管27，使合成氨系统的原料气体从盘管中经过，辐射室3的下方设置若干燃烧器5，以天然气为热源对辐射室3进行加热，从而达到预热的目的，满足合成氨系统的预热需求，热负荷更大，运行成本更低。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。