管式炉 分类
加热炉学习
一、管式加热炉的结构及工作原理1.1 管式加热炉在炼油和石油化工中的重要性管式加热炉是一种火力加热设备，它利用燃料在炉膛内燃烧时产生的高温火焰与烟气作为热源，加热在炉管中高速流动的介质，使其达到工艺规定的温度，以供给介质在进行分馏、裂解或反应等加工过程中所需的热量，保证生产正常进行。
与其他加热方式相比，管式加热炉的主要优点是加热温度高（可达1273K），传热能力高和便于操作管理。
近60多年所来，管式炉的发展很快，已成为近代石化工业中必不可少的工艺设备之一，在生产和建设中具有十分重要的地位。
例如：一个年处理量为2.5Mt原油的常减压蒸馏装置，虽所用的加热炉的座数不多，但其提供的总热量却达70MW，如果炉子加热能力不够，就会限制整个装置处理能力的提高，甚至无法完成预定的任务。
管式加热炉消耗的燃料量相当可观，一般加工深度较浅的炼厂，约占其原油能力的3%~6%，中等深度的占4%~8%，较深的为8%~15%，其费用约占操作费用的60%~70%，因此，炉子热效率的高低与节约燃料降低成本有密切的关系。
此外，管式炉炉管结焦、炉管烧穿、炉衬烧塌等事故也常常是迫使装置停工检修的重要原因。
在生产中，希望生产装置能达到高处理量、高质量和低消耗以及长周期、安全运转，大量实践表明，管式炉的操作往往是关键之一。
管式炉的基建投资费用，一般约占炼油装置总投资的10%~20%，总设备费用的30%左右，在重整制氢和裂解等石油化工装置中，则占建设费用的25%左右，因此，加热炉设计选型的好坏，还直接影响装置经济的合理性。
1.2 管式加热炉的分类和主要工艺指标1.2.1管式加热炉的分类管式炉的类型很多，如按用途分有纯加热和加热-反应炉，前者如：常压炉、减压炉，原料在炉内只起到加热（包括汽化的作用）；后者如：裂解炉、焦化炉，原料在炉内不仅被加热，同时还应保证有一定的停留时间进行裂解或焦化反应。
按炉内进行传热的主要方式分类，管式炉有：纯对流式、辐射-对流式和辐射式。
管式炉 分类
1、按照管式炉的温度和加热元件分，有1200℃的电阻丝管式炉，有1400℃的硅碳棒管式炉，也有1600度的硅钼棒管式炉。
2、按照炉管材质分，有石英管管式炉，不锈钢管管式炉和刚玉管管式炉。
3、按照加热部结构分，有开启式管式炉和一体式管式炉。
4、按照炉体结构分有，水平管式炉、立式（竖式）管式炉、多工位管式炉、倾斜管式炉、旋转管式炉、滑轨管式炉。
5、按照控温区域可以飞为单温区管式炉和多温区管式炉（比如，双温区管式炉，三温区管式炉，五温区管式炉等）
7、还可以按照真空度分为高、低真空管式炉
8、其它的也可按用途也：比如快速退火管式炉，CVD管式炉、PECVD管式炉等。
管式炉的应用范围极广，给管式炉分类是为了更好的理解管式炉的性能和工作方式。
管式炉1基础知识
1.4 基础数据
1.热负荷
2.设计压力
3.操作介质 4.介质流量
5.热效率 6.压降 7.燃料种类、性质
8.气象条件
9.特殊要求(生产、环保要求）
直接加热炉的设计参数表
操作介质
介质入口温度 （℃） 额定流量 （m3/h）
热效率（%）
额定压降 （MPa）
额定热负荷 （KW）
介质出口温度 （℃） 最小流量 （m3/h）
设计压力（MPa）
排烟温度（℃）
1.5 加热炉的吹灰控制
• 若炉管积灰严重，将会增加传热热 阻，降低加热炉热效率，增加烟气 流动阻力，排烟温度升高，影响加 热炉的出力与安全运行。
• WQD-Ⅱ型气动旋转式吹灰器 • 吹灰时间、吹灰次数、启动方式均
可调整，吹灰半径1.2m，气源压力 0.5～1.Mpa。
F=CM（T2-T1） F=CρQ（T2-T1） 上式中：F----热负荷 KW C----比热（水：1.0Kcal/kg.k, 原油： 0.48Kcal/kg.k） ρ---密度（水：1000kg/m3 , 原油：8500kg/m3） Q ----流量 m3/h T2---出口温度，℃ T1---入口温度，℃
3.辐射表面热强度：辐射炉管每单 位表面积在单位时间内所传递的热 量。表面热强度不超过28KW/m2
第一讲管式加热炉
炉管辐射表面热强度qR
15.7 10 2 qR 31345 W /m 0.21914.0 52
6
对流钉头管表面热强度qC
4.65106 2 qC 22833 W /m 0.219 3.7 80
管内质量流速GF
GF
3600 4
45000 (0.219 0.20)
横管大型箱式烧器和炉管交 错排列，单排管双面辐射，管子沿整个圆 周上的热分布要比单面辐射均匀的多。 • 燃烧器顶烧，对流室和烟囱放在地面上。
• 它的缺点是炉子体积大，造价很高，用于 单纯加热不经济。 • 目前在合成氨厂用它作为大型烃蒸汽转化 炉型，运转良好。
• 空气预热方式又有直接安装在对流室上面 的固定式空气预热器和单独放在地上的回 转式空气预热器等种类。
• 固定管式空气预热器由于低温腐蚀和积灰， 不能长期保持太高的效率，它的优点是同 炉体结合成一体，设计制造比较简单，适 合于回收热量不大时选用。
• 废热锅炉一般多采用强制式循环方式，尽 量放到对流室顶部。
BQl gv V
式中 gv—炉膛体积发热强度，kW/m3；
B—燃料用量，kg/s；
Ql—燃料的低位热值，kJ/kg或kJ/m3；
V—炉膛或辐射室体积，m3。
• 炉膛大小对燃料的稳定性有影响，如果炉 膛体积过小，燃烧空间不够，火焰舔到炉 管和管架上，炉膛温度也高，不利于长期 安全运行，因此炉膛体积热强度不允许过 大，一般控制在：
钉头式对流炉管
翅片式对流炉管
3、余热回收系统
• 余热回收系统是从离开对流室的烟气进一 步回收余热的部分。回收方法分两类。
• 一类是靠余热燃烧用空气来回收热量，这 些热量再次返回炉中。 • 另一类是采用同炉子完全无关的其他流体 回收热量。 • 前者称为“空气预热式”，后者因为常常 使用水回收，被称为“废热锅炉”。
管式炉
景德镇陶瓷学院科技训练方法题目：管式炉结构设计学号：201110610205姓名：明经旺院（系）：材料学院专业：11热工（2）班指导教师：李杰二○一四年十二月十五日管式炉的结构设计摘要：管式炉是比较普遍采用的高温加热设备,在炼油工业、石油化学工业以及炼焦化学工业等部门得到了广泛应用。
石油化学工业生产乙烯的裂解管式炉,它兼有反应器和加热炉两个作用,近年来发展很快,炉型颇多,我国已引进多种类型,管式炉大而复杂,材质要求较高,投资很大,生产耗能较多,因此设计和生产都需要进一步认识它,以利掌握和改进,所以研究管式炉结构是很有必要的。
关键词：管式炉、结构、设计一、管箱式炉结构设计立管箱式炉是国外的专利设计。
它由沿炉膛端墙及侧墙排列的单面受火的壁管和几排横跨炉膛的双面受火的中心炉管组成。
双面受火的中心炉管将炉膛划分为几间小室。
由于要求每一管程的吸热量相等,每程必须包含相同数量的单面受火和双面受火的炉管。
图1至图3是不同管程数和不同小室结构的典型布置图。
它们仅仅是最普通的布置形式,为满足特殊要求也可采用其他形式。
图3 12程7室炉图2 8程5室炉图1 6程4室炉图4双面受火炉图4所示的布置仅仅用于高热强度双面受火的炉管。
这种布置所需要的炉管长度较短,但是它要花费较大的投资建造较大的炉膛,所以只有当炉管材料非常昂贵以及操作条件要求停留时间短或炉管四周辐射热强度均匀时才采用。
在考虑立管箱式炉的炉管布置时,应注意以下几点:1.大多数炉管从顶部进入辐射段(由对流段来),并且由底部流出,因此每一管程所需的炉管数通常为奇数。
2.沿墙布置的炉管(壁管)和中心炉管之间的横跨管(在图1~3中用细实线表示)可以设在炉顶或炉底,但通常大多数设在炉底。
横跨管总是应该布置在炉膛之外的。
3.炉管采用底部支承,顶部导向。
壁管超过35英尺(10.668米)长时还应有中部导向,以便防止炉管因周向吸热不均而引起弯曲。
4.在对流段下面的中心炉管,因为顶部导向的要求,必须比其他炉管长出大约1米.这种炉管的典型的导向结构详图见图5中结构a。
管式加热炉设计和应用
第一章 管式炉的结构、种类和主要指标
1.3 管式加热炉的种类
各种管式加热炉通常可按外形或用途来分类。 1.3.1 按外形分类
按外形大致上分为以下四大类（16类）：箱式炉（6类）、立式炉 （6类）、圆筒炉（3类）、大型方炉（1类）。这种划分法系按辐射 室的外观形状，而与对流室无关。所谓箱式炉，顾名思义其辐射室为 一“箱子状”的六面体。与它相比，立式炉的辐射室宽度要窄一些， 其两侧墙的间距与炉膛高度之比约为1：2。圆筒炉、大型方炉的称呼 也按同理而来。
第一章 管式炉的结构、种类和主要指标
◆ 管式加热炉的特征：
（1）被加热介质在管内流动，故仅限于加热气体或液体。而且，这些气体 或液体通常都是易燃易爆的烃类物质，同锅炉加热水或蒸汽相比，危险 性大，操作条件要苛刻得多。
（2）加热方式为直接受火式。 （3）只烧液体或气体燃料。 （4）长周期连续运转，不间断操作。
第一章 管式炉的结构、种类和主要指标
◆ 管式加热炉的重要性：
（1）管式炉的基建投资费用，一般约占炼油装置总投资的10~20%，占总设 备费用的30%左右。在重整制氢和裂解等化工装置中则占建设费用的25%左 右。管式炉的基建投资费用大小直接影响着整个生产装置或炼油厂、石油化 工厂的基建投资。 被加热型管式炉的工程费用占装置工程费用的比例较小，加热—反应型管 式炉占的比例则较大，详见下表1工程费比例。
底烧横管式
附墙火焰式
环形管立式炉
立管立式炉
无焰燃烧炉
阶梯炉
第一章 管式炉的结构、种类和主要指标
3）圆筒炉
螺旋管式
纯辐射式
辐射对流型
管式加热炉的基础知识
管式加热炉基础知识1什么叫燃烧？燃烧的基本条件是什么？答：燃烧是物质相互化合而伴随发光、发热的过程。
我们通常所说的燃烧是指可燃物与空气中的氧发生剧烈的化学反应。
可燃物燃烧时需要有一定的温度，可燃物开始燃烧时所需要的最低温度叫该物质的燃点或着火点。
物质燃烧的基本条件：一是可燃物，如燃料油、瓦斯等；二是要有助燃剂，如空气、氧气；三是要有明火或足够高的温度。
三者缺一就不能发生燃烧，这就是“燃烧三条件”或“燃烧三要素”。
2燃烧的主要化学反应是什么？燃烧产物中主要成份是什么？答：主要化学反应：C＋O2→CO2＋热量2H2＋O2→2H2O＋热量S＋O2→SO2＋热量燃烧产物（烟气）中主要成份：二氧化碳（CO2）、一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO2）、水蒸汽（H2O）、氮气（N2）、多余的氧（O2）3什么是辐射传热、对流传热？答：辐射传热是一种由电磁波来传递能量的过程，所传递的能量叫做辐射能，辐射具有微粒性（光子）和波动性（电磁波）两重性质。
对流传热是液体或气体质点互相变动位置的方法将热量自空间的一部分传递到其他部分。
4什么叫管式加热炉？它有哪些特性？答：管式加热炉是石油炼制、石油化工和化学、化纤工业中使用的工艺加热炉，它具有其它工业炉所没有的若干特点。
其基本特点：具有用耐火材料包围的燃烧室，利用燃料燃烧产生的热量将物质加热的一种设备。
管式加热炉特性：1）被加热物质在管内流动，故仅限于加热气体或液体；2）加热方式为直接受火式；3）只烧液体或气体燃料；4）长周期连续运转，不间断操作。
5管式加热炉的工作原理是什么？答：管式加热炉的工作原理是：燃料在管式加热炉的辐射室(极少数在单独的燃烧室)内燃烧，释放出的热量主要通过辐射传热和对流传热传递给炉管，再经过传导传热和对流传热传递给被加热介质，这就是管式加热炉的工作原理。
6管式加热炉的主要特点是什么？答：与炼油装置的其他设备相比，管式加热炉的特殊性在于直接用火焰加热；与一般工业炉相比，管式加热炉的炉管承受高温、高压和介质腐蚀；与锅炉相比，管式加热炉内的介质不是水和蒸汽，而是易燃、易爆、易裂解、易结焦和腐蚀性较强的油和气，这就是管式加热炉的主要特点。
管式加热炉56个基础知识解答与综合反平衡热效率简化计算方法
管式加热炉56个基础知识解答与综合反平衡热效率简化计算方法1、什么叫燃烧？燃烧的基本条件是什么？答：燃烧是物质相互化合而伴随发光、发热的过程。
我们通常所说的燃烧是指可燃物与空气中的氧发生剧烈的化学反应。
可燃物燃烧时需要有一定的温度，可燃物开始燃烧时所需要的最低温度叫该物质的燃点或着火点。
物质燃烧的基本条件：一是可燃物，如燃料油、瓦斯等；二是要有助燃剂，如空气、氧气；三是要有明火或足够高的温度。
三者缺一就不能发生燃烧，这就是“燃烧三条件”或“燃烧三要素”。
2、燃烧的主要化学反应是什么？燃烧产物中主要成份是什么？答：主要化学反应：C＋O2→CO2＋热量；2H2＋O2→2H2O＋热量；S＋O2→SO2＋热量；燃烧产物（烟气）中主要成份：二氧化碳（CO2）、一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO2）、水蒸汽（H2O）、氮气（N2）、多余的氧（O2）。
3、什么是辐射传热、对流传热？答：辐射传热是一种由电磁波来传递能量的过程，所传递的能量叫做辐射能，辐射具有微粒性（光子）和波动性（电磁波）两重性质。
对流传热是液体或气体质点互相变动位置的方法将热量自空间的一部分传递到其他部分。
4、什么叫管式加热炉？它有哪些特性？答：管式加热炉是石油炼制、石油化工和化学、化纤工业中使用的工艺加热炉，它具有其它工业炉所没有的若干特点。
其基本特点：具有用耐火材料包围的燃烧室，利用燃料燃烧产生的热量将物质加热的一种设备。
管式加热炉特性：1）被加热物质在管内流动，故仅限于加热气体或液体；2）加热方式为直接受火式；3）只烧液体或气体燃料；4）长周期连续运转，不间断操作。
5、管式加热炉的工作原理是什么？答：管式加热炉的工作原理是：燃料在管式加热炉的辐射室(极少数在单独的燃烧室)内燃烧，释放出的热量主要通过辐射传热和对流传热传递给炉管，再经过传导传热和对流传热传递给被加热介质，这就是管式加热炉的工作原理。
6、管式加热炉的主要特点是什么？答：与炼油装置的其他设备相比，管式加热炉的特殊性在于直接用火焰加热；与一般工业炉相比，管式加热炉的炉管承受高温、高压和介质腐蚀；与锅炉相比，管式加热炉内的介质不是水和蒸汽，而是易燃、易爆、易裂解、易结焦和腐蚀性较强的油和气，这就是管式加热炉的主要特点。
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管式炉是实验室常用的材料烧结设备。
那么管式炉有哪些种类呢？
1、按照管式炉的温度和加热元件分，有1200℃的电阻丝管式炉，有1400℃的硅碳棒管式炉，也有1600度的硅钼棒管式炉。
2、按照炉管材质分，有石英管管式炉，不锈钢管管式炉和刚玉管管式炉。
3、按照加热部结构分，有开启式管式炉和一体式管式炉。
4、按照炉体结构分有，水平管式炉、立式（竖式）管式炉、多工位管式炉、倾斜管式炉、旋转管式炉、滑轨管式炉。
5、按照控温区域可以飞为单温区管式炉和多温区管式炉（比如，双温区管式炉，三温区管式炉，五温区管式炉等）
7、还可以按照真空度分为高、低真空管式炉
8、其它的也可按用途也：比如快速退火管式炉，CVD管式炉、PECVD管式炉等。
管式炉的应用范围极广，给管式炉分类是为了更好的理解管式炉的性能和工作方式。