[1][0001] Настоящая патентная заявка испрашивает приоритет китайской патентной заявки № 202022632415.4, озаглавленной как «ПЕЧЬ КРЕКИНГА ЭТИЛЕНА И ЕЕ КОМПОЗИТНАЯ ТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩАЯ ФУТЕРОВКА» и поданной в Государственном офисе по интеллектуальной собственности 12 ноября 2020 г., которая включена в настоящий документ посредством ссылки во всей ее полноте.
[2]ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ
[3][0002] Полезная модель относится к области промышленных печей, и в частности к композитной теплоизолирующей футеровке. Настоящая патентная заявка дополнительно относится к печи крекинга этилена, включающей композитную теплоизолирующую футеровку.
[5][0003] Крекинговая печь является основным потребителем энергии этиленовой установки, и ее энергопотребление составляет от 50 до 60% от общего энергопотребления установки. Внутри печи может быть устроена теплоизоляционная футеровка, чтобы уменьшить отвод тепла корпусом печи наружу, чтобы можно было использовать больше тепла для нагрева материалов для экономии энергии и снижения энергопотребления.
[6][0004] В нижней части стенки печи крекинга этилена происходит сильная очистка поверхности пламенем. Обычная теплоизоляционная футеровка как правило представляет собой композитную структуру, состоящую из огнеупорных кирпичей, литых материалов и огнеупорных изоляционных плиток, и обычная теплоизоляционная футеровка характеризуется сложными процессами дизайна, производства и создания. При реальной эксплуатации, поскольку огнеупорные кирпичи и литые материалы имеют большую теплопроводность и структурные проблемы, например то, что плита, на которую опираются кирпичи, находится близко к горячей поверхности печи, существует слишком много мостиков рассеивания тепла, так что потери тепла вызывают серьезные потери энергии и недостаточный эффект сохранения тепла.
[7][0005] Следовательно, техническая проблема, которую должны решить специалисты в данной области техники, заключается в снижении тепловых потерь нагревательной печи.
[8]СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
[9][0006] Задачей настоящей полезной модели является предложить композитную теплоизолирующую футеровку, в которой готовый слой минерального волокна используется в композитной теплоизолирующей футеровке для термоизоляции с тем, чтобы уменьшить теплопроводность футеровки и тем самым уменьшить тепловые потери печи крекинга этилена. Другой задачей настоящей полезной модели является предложить печь крекинга этилена, включающую вышеупомянутую композитную теплоизолирующую футеровку.
[10][0007] Для решения вышеперечисленных задач предлагается композитная теплоизолирующая футеровка для печи крекинга этилена, которая включает в себя верхнюю футеровку, расположенную в нижней части конвекционной камеры и в верхней части радиационной камеры печи крекинга этилена, и нижнюю футеровку, расположенную в нижней части радиационной камеры печи крекинга этилена, где верхняя футеровка и нижняя футеровка включают в себя готовый слой минерального волокна, и нижняя футеровка дополнительно включает в себя огнеупорное покрытие, расположенное на той стороне готового слоя минерального волокна, которая удалена от внутренней стенки печи.
[11][0008] Предпочтительно, чтобы верхняя футеровка и нижняя футеровка включали в себя слой плитки для прилегания к внутренней стенке печи для повышения плоскостности внутренней стенки печи, и готовый слой минерального волокна крепится к той стороне плиточного слоя, которая удалена от внутренней стенки печи.
[12][0009] Готовый слой минерального волокна предпочтительно включает в себя множество готовых компонентов из минерального волокна, расположенных рядом, и компенсационная полоса располагается на верхней стороне и нижней стороне любого из готовых компонентов из минерального волокна.
[13][0010] Компенсационная полоса предпочтительно включает в себя волокнистый мат и U-образный гвоздь для фиксации волокнистого мата, и два кончика U-образного гвоздя прибиваются к соседним готовым компонентам из минерального волокна, соответственно.
[14][0011] Плиточный слой предпочтительно представляет собой композитный слой, сделанный из огнеупорных материалов, спрессованных до заданной толщины.
[15][0012] Готовый компонент из минерального волокна предпочтительно жестко соединяется с плиточным слоем с помощью анкерного элемента.
[16][0013] Предпочтительно один конец анкерного элемента крепится к плиточному слою, а другой конец анкерного элемента помещается внутри готового композитного волокнистого компонента.
[17][0014] В соответствии с настоящей патентной заявкой дополнительно предлагается печь крекинга этилена, которая включает в себя любую из вышеуказанных композиционных теплоизоляционных футеровок.
[18][0015] Вышеупомянутое техническое решение имеет следующие полезные эффекты.
[19][0016] Композитная теплоизолирующая футеровка, предлагаемая в соответствии с настоящей патентной заявкой, включает в себя верхнюю футеровку и нижнюю футеровку. Верхняя футеровка и нижняя футеровка включают в себя готовый слой минерального волокна, выполненный с возможностью уменьшения теплопроводности футеровки, и тем самым уменьшения тепловых потерь. В дополнение к этому, существующие материалы из минерального волокна обычно не являются стойкими к высокой температуре. Композитная теплоизолирующая футеровка, предлагаемая в соответствии с настоящей патентной заявкой, снабжена огнеупорным покрытием на поверхности готового слоя минерального волокна, чтобы избежать прямого нагревания готового слоя минерального волокна, избегая тем самым высокотемпературного повреждения готового слоя минерального волокна и увеличивая срок службы композитной теплоизолирующей футеровки.
[20][0017] В соответствии с настоящей патентной заявкой дополнительно предлагается печь крекинга этилена, которая включает в себя любую из вышеуказанных композиционных теплоизолирующих футеровок.
[21]КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[22][0018] Для более ясной иллюстрации вариантов осуществления настоящей заявки или технических решений в традиционной технологии ниже будут кратко описаны чертежи, на которые делается ссылка для описания вариантов осуществления или традиционной технологии. Очевидно, что описанные ниже чертежи являются всего лишь примерами настоящей патентной заявки, и специалист в данной области техники может легко получить другие чертежи на их основе без какой-либо творческой работы.
[23][0019] Фиг. 1 представляет собой схематический вид печи крекинга этилена и ее композитной теплоизолирующей футеровки в соответствии с одним вариантом осуществления настоящей патентной заявки;
[24][0020] Фиг. 2 представляет собой схематический вид верхней футеровки композитной теплоизолирующей футеровки в соответствии с одним вариантом осуществления настоящей патентной заявки;
[25][0021] Фиг. 3 представляет собой схематический вид нижней футеровки композитной теплоизолирующей футеровки в соответствии с одним вариантом осуществления настоящей патентной заявки; и
[26][0022] Фиг. 4 представляет собой схематический вид обработки укоренения теплозащитного покрытия, показанного на Фиг. 3.
[27][0023] Ссылочные цифры на Фиг. 1-4:
[28]1 - плиточный слой, 2 - готовый компонент из минерального волокна, 3 - анкерный элемент, 4 - компенсационная полоса, 5 - огнеупорное покрытие.
[29]ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[30][0024] Технические решения вариантов осуществления настоящей патентной заявки ясно и полностью описаны ниже вместе с чертежами вариантов осуществления настоящей патентной заявки. Очевидно, что описанные варианты осуществления представляют собой только часть, а не все варианты осуществления настоящей патентной заявки. Все другие варианты осуществления, которые могут быть получены специалистом в данной области техники на основе вариантов осуществления в настоящей заявке без какой-либо творческой работы, входят в сферу защиты настоящей патентной заявки.
[31][0025] Для того, чтобы специалисты в данной области техники могли лучше понять решения настоящей заявки, она подробно описывается ниже в совокупности с чертежами.
[32][0026] Ссылки делаются на Фиг. 1-4. Фиг. 1 представляет собой схематический вид печи крекинга этилена и ее композитной теплоизолирующей футеровки в соответствии с одним вариантом осуществления настоящей патентной заявки; Фиг. 2 представляет собой схематический вид верхней футеровки композитной теплоизолирующей футеровки в соответствии с одним вариантом осуществления настоящей патентной заявки; Фиг. 3 представляет собой схематический вид нижней футеровки композитной теплоизолирующей футеровки в соответствии с одним вариантом осуществления настоящей патентной заявки; и Фиг. 4 представляет собой схематический вид обработки укоренения теплозащитного покрытия, показанного на Фиг. 3.
[33][0027] Композитная теплоизолирующая футеровка в соответствии с настоящей заявкой используется в печи крекинга этилена. Поскольку печь крекинга этилена включает в себя конвекционную камеру и радиационную камеру, а в нижней части радиационной камеры расположена горелка, футеровка в радиационной камере будет соприкасаться с пламенем, а температуры в нижней части конвекционной камеры, верхней части радиационной камеры и пролетной части будут относительно низкими. Поэтому композитная теплоизолирующая футеровка включает в себя верхнюю футеровку и нижнюю футеровку, где верхняя футеровка располагается в нижней части конвекционной камеры печи крекинга этилена, в верхней части радиационной камеры, где не размещена горелка, и на внутренней стенке пролетной части. Нижняя футеровка располагается в нижней части радиационной камеры печи крекинга этилена, где расположена горелка. Каждая из верхней и нижней футеровок включают в себя готовый слой из минерального волокна. Поскольку готовый слой из минерального волокна легко повреждается при контакте с пламенем, нижняя футеровка дополнительно включает в себя огнеупорное покрытие на той стороне готового слоя из минерального волокна, которая удалена от внутренней стенки печи. Огнеупорное покрытие находится в непосредственном контакте с пламенем, что предотвращает повреждение пламенем готового слоя из минерального волокна, продлевая тем самым срок службы нижней футеровки.
[34][0028] В одном варианте осуществления каждая из верхней и нижней футеровок включают в себя плиточный слой, который прилегает к внутренней стенке печи, повышая тем самым плоскостность внутренней стенки печи. Готовый слой из минерального волокна закрепляется на той стороне плиточного слоя, которая удалена от внутренней стенки печи. Плиточный слой 1 может быть изготовлен путем прессования различных огнеупорных материалов. В одном конкретном способе реализации настоящей заявки плиточный слой 1 включает в себя два мата из минерального волокна и нанопластину, расположенную между этими двумя матами. Эти маты из минерального волокна и нанопластина сжимаются до 30-50 мм. В частности, в плиточном слое 1 мат из минерального волокна реализуется как мат из керамического волокна. Алюминиевая фольга или другие огнеупорные теплоизолирующие материалы могут быть использованы пользователем в плиточном слое 1 по мере необходимости, что в настоящем документе не ограничивается. Толщина готового слоя из минерального волокна также может быть установлена по мере необходимости. Плиточный слой 1 может быть жестко связан с внутренней стенкой печи посредством приваривания гвоздей и других элементов, расположенных на внутренней стенке печи. Перед закреплением плиточный слой может быть временно зафиксирован быстрозажимным листом. После укладки плиточного слоя 1 внутренняя футеровка печи разглаживается, что облегчает укладку и фиксацию готового слоя из минерального волокна. Кроме того, плиточный слой 1 также может повышать теплоизоляционную способность теплоизолирующей футеровки и взаимодействовать с готовым слоем из минерального волокна для термоизоляции, что снижает рассеивание тепла в нагревательной печи и тем самым эффективно экономит энергию.
[35][0029] В одном варианте осуществления готовый слой из минерального волокна включает в себя множество готовых компонентов 2 из минерального волокна, которые обычно предварительно изготавливаются в виде прямоугольных или квадратных форм, удобных для соединения. В одном конкретном способе реализации настоящей заявки готовые компоненты 2 из минерального волокна представляют собой кубоидные структуры с длиной и шириной 300 мм и толщиной 280 мм. Размер готового компонента 2 из минерального волокна может быть установлен пользователем по мере необходимости, что в настоящем документе не ограничивается. Множество готовых компонентов 2 из минерального волокна укладываются бок о бок на ту сторону плиточного слоя 1, которая обращена к внутренности печи, так, чтобы формировался аккуратный шов между готовыми компонентами 2 из минерального волокна в целом ряду, и потери тепла уменьшаются.
[36][0030] В одном варианте осуществления конкретного способа реализации настоящей патентной заявки готовый компонент 2 из минерального волокна верхней футеровки реализуется как готовый элемент, изготовленный из керамических волокон и других материалов, а готовый компонент 2 из минерального волокна нижней футеровки может быть сделан из композита двух материалов из минерального волокна, причем материал из минерального волокна, находящийся с внутренней стороны печи, может быть конкретно реализован в виде волокон оксида алюминия, выдерживающих более высокие температуры, а материал из минерального волокна, удаленный от внутренней стороны печи, может быть реализован в виде содержащих цирконий волокон. В готовом слое из минерального волокна имеется много внутренних зазоров, и волокнистому материалу трудно образовать мостик рассеивания тепла, что снижает коэффициент рассеивания тепла высокотемпературной теплоизоляционной футеровки и улучшает эффект сохранения тепла в печи. Материал готового компонента 2 из минерального волокна также может быть выбран пользователем по мере необходимости, что в настоящем документе не ограничивается.
[37][0031] В одном варианте осуществления конкретного способа реализации настоящей патентной заявки готовые компоненты из минерального волокна располагаются бок о бок, образуя ряд готовых компонентов, и готовые компоненты 2 из минерального волокна сжимаются при нагревании, что вызывает появление зазоров в готовых слоях из минерального волокна, что приводит к потерям тепла через зазоры. Поэтому на верхней и нижней сторонах ряда готовых компонентов резервируются зазоры, и зазор также может быть предусмотрен между двумя смежными рядами готовых компонентов. Предусмотренный зазор снабжается компенсационной полосой 4, которая делается из сжатых материалов из минерального волокна, и которая будет расширяться при уменьшении сдерживающей силы, заполняя и компенсируя шов между соседними готовыми компонентами 2 из минерального волокна для уменьшения рассеивания тепла.
[38][0032] В одном варианте осуществления для предотвращения выпадения огнеупорного покрытия 5 его необходимо укоренить в готовом слое из минерального волокна. В частности, в готовом слое из минерального волокна предусматривается анкерное отверстие. Перед нанесением теплозащитного покрытия на поверхность готового слоя из минерального волокна теплозащитное покрытие впрыскивается в анкерное отверстие и затвердевает в анкерном отверстии с образованием анкерного болта. Затем на поверхность готового слоя из минерального волокна наносится теплозащитное покрытие для формирования огнеупорного покрытия 5. Огнеупорное покрытие 5 и анкерный болт затвердевают, образуя интегральную структуру, и трение между анкерным болтом и анкерным отверстием будет предотвращать выпадение защитного покрытия 3.
[39][0033] В одном варианте осуществления, как показано на Фиг. 4, анкерное отверстие включает в себя первое анкерное отверстие, определенное в заданном зазоре, причем два первых анкерных отверстия отстоят друг от друга на заданное расстояние, и компенсационная полоса 4 располагается между двумя смежными первыми анкерными отверстиями. Теплозащитное покрытие впрыскивается в первое анкерное отверстие не только для фиксации огнеупорного покрытия 5, но и для фиксации двух концов компенсационной полосы 4.
[40][0034] В одном варианте осуществления, как показано на Фиг. 4, анкерное отверстие дополнительно включает в себя второе анкерное отверстие, которое располагается в ряду готовых компонентов. В частности, после монтажа готового компонента 2 из минерального волокна второе анкерное отверстие определяется в ряду готовых компонентов, и второе анкерное отверстие заполняется теплозащитным покрытием. Поскольку готовый компонент 2 из минерального волокна обладает определенной эластичностью, теплозащитное покрытие во втором анкерном отверстии может сжиматься готовым компонентом 2 из минерального волокна, так что огнеупорное покрытие 5 и готовый слой из минерального волокна фиксируются более плотно.
[41][0035] В одном варианте осуществления для того, чтобы облегчить установку готового компонента 2 из минерального волокна, плиточный слой 1 и готовый компонент 2 из минерального волокна соединяются с помощью анкерного элемента 3. В частности, анкерный элемент 3 может быть выполнен в виде соединительного стержня, один конец которого заранее помещен в готовый компонент 2 из минерального волокна, а другой конец крепится к плиточному слою 1 и внутренней стенке печи гайкой. В дополнение к этому, глубина заводской заделки анкерного элемента 3 меньше толщины готового компонента 2 из минерального волокна, и концы анкерного элемента 3 заглублены в готовый компонент 2 из минерального волокна. После укладки готового компонента 2 из минерального волокна анкерный элемент 3 не подвергается воздействию пламени и горячего воздуха внутри печи, так что потери тепла анкерного элемента 3 за счет теплопроводности уменьшаются.
[42][0036] В одном варианте осуществления компенсационная полоса 4 может быть конкретно выполнена в виде мата из минерального волокна, такого как мат из керамического волокна или мат из глиноземного волокна, который складывается пополам в длинную полосу, и сложенный мат из минерального волокна сжимается до заданной толщины и разрезается на несколько полос заданной длины, которые затем помещаются в заданный зазор. В одном конкретном способе реализации настоящей заявки компенсационная полоса 4 в верхней футеровке является матом из керамического волокна, а компенсационная полоса 4 в нижней футеровке является матом из глиноземного волокна. Материал компенсационной полосы 4 может быть выбран пользователем по мере необходимости, и компенсационная полоса 4 также может быть реализована как одиночный мат из минерального волокна или многослойный мат из минерального волокна, что в настоящем документе не ограничивается.
[43][0037] В одном варианте осуществления компенсационная полоса 4 может фиксироваться креплением U-образной структуры, таким как U-образный гвоздь. В частности, два конца U-образного гвоздя прибиваются к соседним готовым блокам из минерального волокна так, чтобы U-образный гвоздь располагался поперек заданного зазора, а средняя часть U-образного гвоздя ограничивала положение мата из минерального волокна в форме полосы. Для того, чтобы улучшить эффект ограничения положения и предотвратить выпадение компенсационной полосы 4 из заданного зазора, множество U-образных гвоздей могут быть расположены вдоль направления длины заданного зазора.
[44][0038] Процесс монтажа вышеуказанной композитной теплоизоляционной футеровки является следующим. Сначала плиточный слой 1 укладывается на внутреннюю стенку радиационной камеры и внутреннюю стенку нижней части конвекционной камеры, и компенсационная полоса 4 располагается между готовыми компонентами 2 из минерального волокна, и готовые компоненты 2 из минерального волокна соединяются и закрепляются на плиточном слое 1 анкерным элементом 3. Затем в готовом слое из минерального волокна нижней футеровки формируются анкерные отверстия, которые заливаются теплозащитным покрытием. Наконец, на поверхность готовых компонентов 2 из минерального волокна наносится слой теплозащитного покрытия для образования огнеупорного покрытия 5.
[45][0039] В соответствии с настоящей патентной заявкой дополнительно предлагается печь крекинга этилена, которая включает в себя композитную теплоизолирующую футеровку согласно любому из вышеупомянутых вариантов осуществления. В частности, вышеупомянутая композитная теплоизолирующая футеровка располагается в нижней части внутренней стенки печи, подвергающейся воздействию пламени. Композитная теплоизолирующая футеровка может не только уменьшать тепловые потери, но также и предотвращать повреждение внутренней стенки печи пламенем, приводящее к повышенному рассеиванию тепла.
[46][0040] В этом варианте осуществления вышеупомянутый плиточный слой 1 может компенсировать неровности внутренней стенки печи, сглаживать монтажную поверхность готовых компонентов 2 из минерального волокна, а также позволять компоненту из минерального волокна иметь определенную степень регулируемости при монтаже, что вполне может обеспечить ровность футеровки печи. Структура расположения бок о бок формирует хороший шов между целыми рядами и уменьшает тепловые потери. Анкерный элемент 3 располагается далеко от поверхности нагрева, что не только эффективно снижает потери тепла, вызванные высокой теплопроводностью металла, но также снижает расход материала на анкерный элемент 3, что снижает стоимость металлических деталей. За счет размещения композиционного теплоизоляционного слоя, используемого для внутренней стенки печи, в нижней части стенки печи, подвергающейся воздействию пламени, легкость и волокнистость теплоизолирующего слоя на внутренней стенке печи реализуются без просушки печи, что делает проектирование, производство и строительство нагревательной печи удобными и улучшает эффект сохранения тепла, продлевая тем самым срок службы нагревательной печи.
[47][0041] Следует отметить, что относительные термины в настоящем документе, такие как «первый» и «второй», используются только для того, чтобы отличить один объект от нескольких других объектов, и не обязательно требуют или подразумевают наличие каких-либо фактических отношений или последовательностей между этими объектами.
[48][0042] Предложенные нагревательная печь и композитная теплоизоляционная футеровка, используемая для внутренней стенки печи, были подробно описаны выше. Приведенное выше описание вариантов осуществления используется просто для облегчения понимания способа и основной концепции настоящей заявки. Следует отметить, что специалисты в данной области техники могут внести несколько улучшений и модификаций в настоящую заявку без отступления от принципа настоящей патентной заявки. Эти усовершенствования и модификации входят в область охвата формулы полезной модели настоящей патентной заявки.
