易拆卸电加热模块和炼油装置连续作业电加热炉的制作方法

本发明属于石油化工行业中炼油加热炉设备，更具体地，涉及易拆卸电加热模块和炼油装置连续作业电加热炉。

背景技术：

1、加热炉是炼油装置的核心设备。加热炉一般包括辐射段和对流段，其中辐射段中的辐射炉管吸收热量，为后续的反应器提供反应热，对流段则是利用对流传热对炉管进行加热，同时也可进一步降低烟气温度。

2、加热炉是炼油装置的主要耗能设备，其燃料消耗一般占装置能源消耗的50％以上。目前炼油装置中普遍采用的加热炉采取燃烧燃料气或燃料油的方式进行加热，这样的热量供给方式会释放大量的nox、sox等污染物及高温烟气，通常需要设置余热回收装置回收高温烟气。为相应国家号召，推进“双碳”目标的实现，对加热炉进行设备技术改进势在必行。

3、专利cn 105004051a公开了一种电磁加热炉。电磁加热炉由炉体、输送导热油的加热通道、缠绕在炉体外侧壁外的电磁加热线圈组成。该加热炉采用电磁加热方式对有机载体进行加热。

4、现有公开技术在电加热炉领域的研究一般应用于实验室及小型设备，且大部分电加热炉技术受限于其工艺及结构等原因，难以应用于炼油用加热炉。关于电加热炉在炼油装置中的应用研究几乎为空白。针对炼油工艺特点，开发一种环保、可连续作业、可产业化的炼油用电加热炉势在必行。

5、因此，目前亟待提出一种易拆卸电加热模块和炼油装置连续作业电加热炉。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术的不足，提出易拆卸电加热模块和炼油装置连续作业电加热炉。本发明实现了加热炉的零碳排放，同时提高了加热炉的热效率，减小了加热炉钢结构体积。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种易拆卸电加热模块，所述电加热模块为空心管形结构，由两个半管状模块组成，每个半管状模块包括半管状外壳、半圆环封板、模块衬里、发热丝和电源接口；

3、两个半管状模块的半管状外壳的侧壁边缘通过相配合的锁紧结构连接，形成所述空心管形结构的管壁；

4、所述半圆环封板设置在每个半管状外壳的轴向两端，用于作为所述空心管形结构的上、下圆环面；

5、所述模块衬里设置于所述空心管形结构的管壁内侧；

6、所述发热丝设置于所述模块衬里的表面；

7、所述电源接口设置于所述半圆环封板上，并与发热丝的首尾两端连接。

8、根据本发明，优选地，所述相配合的锁紧结构为拉钩结构、拉环结构和边界榫卯结构中的至少一种；

9、所述边界榫卯结构包括连接凸台和连接凹槽；其中一个半管状外壳的侧壁边缘设置为所述连接凸台，另一个半管状外壳的侧壁边缘设置为所述连接凹槽；

10、所述连接凸台的凸出长度与所述连接凹槽的凹进深度相同；

11、所述连接凸台的截面宽度所述连接凹槽的截面宽度相同；

12、所述连接凸台的材质为高热膨胀率材料，优选为铸型聚酰胺。

13、在本发明中，当易拆卸电加热模块工作时，连接凸台受热膨胀，与连接凹槽通过摩擦力形成紧密连接；当易拆卸电加热模块停止工作时，连接凸台与连接凹槽间的摩擦力减小，从而达到易于拆卸、方便检修的目的。

14、根据本发明，优选地，所述电加热模块为空心直管形和/或空心弯管形结构。

15、根据本发明，优选地，所述半圆环封板的材质与所述半管状外壳的材质相同。

16、根据本发明，优选地，所述半圆环封板的厚度与所述半管状外壳的厚度相同。

17、根据本发明，优选地，所述上、下圆环面的内径与外径的差值为所述模块衬里的厚度与所述空心管形结构的管壁的厚度之和。

18、根据本发明，优选地，所述模块衬里的材质为耐高温保温材料，优选为硅酸铝纤维毯。

19、根据本发明，优选地，所述发热丝均匀布设在所述模块衬里的表面；

20、所述发热丝包括依次设置的直段和弯段，所述直段沿所述空心管形结构的管壁周向或轴向设置。

21、根据本发明，优选地，所述发热丝的材质为铁铬铝合金和/或镍铬合金；所述发热丝的表面涂覆有耐高温绝缘材料。在本发明中，发热丝产生的热量主要通过热辐射和热传导的形式传导至炉管系统的炉管。

22、根据本发明，优选地，所述电加热模块还包括固定钉；所述固定钉包括固定柱、固定分支和固定环；

23、所述固定柱的一端通过螺纹或卡扣固定设置于所述空心管形结构的管壁的内侧；

24、所述固定柱的另一端通过螺纹或卡扣连接所述固定环；所述固定环为开口环形，用于为设置于所述模块衬里的表面的发热丝提供支撑，使所述发热丝与炉管管壁贴合；

25、所述固定柱的柱长与所述模块衬里的厚度相同；

26、所述固定分支为一个或多个，一端设置于所述固定柱的柱面上，另一端与固定柱呈一定角度向外伸出，用于固定和支撑设置于所述空心管形结构的管壁内侧的模块衬里；

27、优选地，

28、所述固定钉为分体式结构，所述固定柱和固定分支的材质均为金属材料，优选为q235和/或06cr19ni10；所述固定环为非金属绝缘材料，优选为陶瓷材料；

29、或者，所述固定钉为一体式结构，材质为非金属绝缘材料，优选为陶瓷材料。

30、本发明第二方面提供了一种炼油装置连续作业电加热炉，所述电加热炉包括钢结构、保温材料、炉管系统、配电箱、人孔门和所述的易拆卸电加热模块；

31、所述钢结构的内部形成所述电加热炉的炉膛，所述钢结构内侧设置有所述保温材料；

32、所述炉管系统设置于所述炉膛的内部，所述易拆卸电加热模块的每个半管状外壳的侧壁边缘与相邻半管状外壳的侧壁边缘通过相配合的锁紧结构连接形成所述空心管形结构并套设于所述炉管系统的部分或全部管壁上；

33、所述配电箱与所述电源接口连接；

34、所述人孔门用于工作人员对所述电加热炉进行检修。

35、根据本发明，优选地，所述炉管系统的炉管与所述易拆卸电加热模块均为直管形，所述易拆卸电加热模块的管壁长度为所述炉管长度的0.5～1倍；或者，所述炉管系统的炉管与所述易拆卸电加热模块均为弯管形，所述易拆卸电加热模块的管壁弧长为所述炉管弧长的0.5～1倍。

36、根据本发明，优选地，所述空心管形结构的管壁的外径为炉管外径的1.4-1.6倍。

37、根据本发明，优选地，所述空心管形结构的管壁的内径为炉管外径的1.2-1.4倍。

38、根据本发明，优选地，所述上、下圆环面的外径与所述空心管形结构的管壁的外径相同，所述上、下圆环面的内径比炉管外径大0-10mm。

39、根据本发明，优选地，所述连接凸台的凸出长度为炉管外径的0.05-0.3倍，所述连接凸台的截面宽度为炉管内径的0.05-0.2倍。

40、根据本发明，优选地，所述电加热炉为立式方炉、立式圆炉或卧式圆炉。

41、根据本发明，优选地，所述炉管系统为多套，多套炉管系统串联或并联。

42、根据本发明，优选地，每套炉管系统包括多根炉管，所述配电箱包括多个电源，每根套设有所述易拆卸电加热模块的炉管的电源接口独立连接所述配电箱中的一个电源。

43、根据本发明，优选地，未套设所述易拆卸电加热模块的炉管的管壁环绕设置有所述保温材料。

44、根据本发明，优选地，所述保温材料为耐火砖、硅酸铝纤维毯和陶瓷纤维模块中的至少一种。

45、在本发明中，所述的炼油装置连续作业电加热炉可在丙烷脱氢制丙烯工艺中应用。

46、本发明的技术方案的有益效果如下：

47、本发明通过采用发热丝加热炉管的方式提供炼油工艺生产中所需的热量，与传统形式的火焰加热炉相比，不产生热烟气，不需要设置对流段以及余热回收装置，节约了钢结构成本。

48、本发明的易拆卸电加热模块通过高热膨胀率材料制成的连接凸台进行连接，具有结构简单、易拆卸、易检维修等优点。

49、本发明的配电箱包括多个电源，每根套设有所述易拆卸电加热模块的炉管的电源接口独立连接所述配电箱中的一个电源，可以通过分别调节不同炉管上的电加热模块的温度(如改变电源功率调节)，使得炉膛内不同位置的炉管呈现出不同的温度，另外可以通过调节发热丝的布置方式以及布置密度得到不同的加热强度，拓宽了加热炉在不同工艺条件下的适用范围。

50、本发明可采用但不受限于水电、风电、生物质能电力等绿色形式的电力来源，从电能供给到生产过程，实现了零碳排放与零污染物排放。

51、本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种易拆卸电加热模块，其特征在于，所述电加热模块为空心管形结构，由两个半管状模块组成，每个半管状模块包括半管状外壳、半圆环封板、模块衬里、发热丝和电源接口；

2.根据权利要求1所述的易拆卸电加热模块，其中，所述相配合的锁紧结构为拉钩结构、拉环结构和边界榫卯结构中的至少一种；

3.根据权利要求2所述的易拆卸电加热模块，其中，所述电加热模块为空心直管形和/或空心弯管形结构。

4.根据权利要求2所述的易拆卸电加热模块，其中，

5.根据权利要求2所述的易拆卸电加热模块，其中，所述模块衬里的材质为耐高温保温材料，优选为硅酸铝纤维毯。

6.根据权利要求2所述的易拆卸电加热模块，其中，

7.根据权利要求2所述的易拆卸电加热模块，其中，所述电加热模块还包括固定钉；所述固定钉包括固定柱、固定分支和固定环；

8.一种炼油装置连续作业电加热炉，其特征在于，所述电加热炉包括钢结构、保温材料、炉管系统、配电箱、人孔门和权利要求2-7中任意一项所述的易拆卸电加热模块；

9.根据权利要求8所述的炼油装置连续作业电加热炉，其中，

10.根据权利要求8所述的炼油装置连续作业电加热炉，其中，

技术总结
本发明属于石油化工行业中炼油加热炉设备技术领域，公开了易拆卸电加热模块和炼油装置连续作业电加热炉。电加热模块为空心管形结构，由两个半管状模块组成，每个半管状模块包括半管状外壳、半圆环封板、模块衬里、发热丝和电源接口；两个半管状模块的半管状外壳的侧壁边缘通过相配合的锁紧结构连接，形成空心管形结构的管壁；半圆环封板设置在每个半管状外壳的轴向两端，用于作为空心管形结构的上、下圆环面；模块衬里设置于空心管形结构的管壁内侧；发热丝设置于模块衬里的表面；电源接口设置于半圆环封板上，并与发热丝的首尾两端连接。本发明实现了加热炉的零碳排放，同时提高了加热炉的热效率，减小了加热炉钢结构体积。

技术研发人员：贾雨川,蔡建光,韩健,袁成志,韩艳萍,刘宇健,王海涛,刘涛
受保护的技术使用者：中国石化工程建设有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5