管式加热炉管式加热炉概述51页PPT

管式炉概述

五、炉衬及耐火隔热材料
●炉衬结构—砖结构、衬里（浇注料、可塑料）、陶瓷纤维结构、复合结构
●炉衬材料选择—热面温度、温度裕量、耐火隔热材料的分类温度或等级温度、烟气的腐蚀性
●炉衬厚度计算
●炉墙外壁温度—SH/T3036规定：环境温度27℃，无风条件下，外壁温度不高于80℃。
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六、钢结构
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二、特殊性和重要性
2.1特殊性与石油化工装置中的其它设备相比，管式炉的特殊
性在于直接火焰加热，即是直接见火设备；与一般工业炉相比，管式炉的盘管要承受高温、高压和介质腐蚀；与锅炉相比，管式炉盘管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。这些就是石油化工管式炉的特殊性。
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2.2重要性
管式炉在石油化工装置中的地位之所以重要，在于它是主要的热能供应设备，同时也是节能的关键设备；其基建投资占有相当高的比例；它是主要的污染源，也就是解决环保问题的主要对象。
管式炉的燃料消耗占装置能耗的比例，管式炉投资占装置投资的比例如下：
常减压焦化连续重整柴油加氢制氢能耗比例 % 82～92 ~90 ~80 ~30 工程费 % 10～17 10～12 12～16 6～8 20～25
简化的热效率反平衡表达式： η＝(1-q1-q2-q3)×100%
η-加热炉热效率 q1 –排烟损失占总供热的比值，是排烟温度和过剩空气系
数的函数 q2 –不完全燃烧损失占总供热的比值 q3 –散热损失占总供热的比值
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7.2.1降低排烟温度以减少排烟损失
⑴ 减小末端温差 ⑵ 将需要加热的低温介质引入对流室末端。 ⑶采用各种空气预热器以预热空气 ⑷采用烟气余热锅炉以发生蒸汽 ⑸除灰除垢，保证管式炉长期高热效率运转 7.2.2降低过剩空气系数以减少排烟损失 7.2.3减少不完全燃烧损失 7.2.4减少散热损失 -15-

《管式加热炉》1

二热辐射的吸收、反射和透过（续）
镜反射（specular）：光滑表面，表面的不平整尺寸小于波长，入射角=反射角。当ρ= 1时，称为镜体。漫反射（diffuse）：表面的不平整尺寸大于波长，表面对热射线的反射，在所有方向上杂乱无章。ρ = 1时，称为白体。
二热辐射的吸收、反射和透过（续）
ϕ=
π
2
时，I ϕ = π = 0
2
将遵守兰贝特定律的表面称为兰贝特表面，黑表面即是。
三兰贝特（Lambert）定律——余弦定律
E0 = ∫ I 0 dω
0 2π
dω =
da R2
da = Rdϕ ⋅ R sin ϕdθ
dω =
2π
Rdϕ ⋅ R sin ϕdθ = sin ϕdϕdθ 2 R
2π
二热辐射的吸收、反射和透过（续）
大部分固体和液体在小于1mm（甚至1μm）的非常薄的表面层内，就能吸收掉全部热辐射，即τ= 0，ρ + α = 1，为不透明物质。可见光：黑色表面易吸收热量，α大——>反射率ρ小；白色表面不易吸收热量，α小——>反射率ρ大。不可见光：黑色表面与白色表面一样吸收。吸收率的大小主要取决于表面的状况。表面越光滑——>反射率越高。金属镜面：ρ = 0.95～0.97。石膏粗糙表面：ρ = 0.10
一热辐射的特征（续）
电磁辐射波谱辐射线名称宇宙射线伽玛射线伦琴射线紫外线可见光红外线 < 1×10-7 1×10-7～1×10-5 1×10-5～2×10-2 2×10-2～0.38 0.38～0.76 0.76～1×103 （< 4μm 为近红外线）（> 4μm 为远红外线）无线电波 1×103～2×1010 波长 / μm

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”。

管式加热炉的基本知识

管式加热炉的基本知识一、管式加热炉的分类与特征各种管式加热炉通常可按外形或用途来分类。

1.按外形大致可分为四类：箱式炉、立式炉、圆形炉、大型方炉。

这种划分方法是按辐射室的外观形状区分，而与对流室无关。

例如：所谓箱式炉，顾名思义其辐射室为一箱子状的六面体。

所谓立式炉，其辐射室为直立状的六面体，其宽度要窄一些，两侧墙的间距与炉膛高度之比约为1：2。

1.1箱式炉1.1. 1横管和立管大型箱式炉如图2.5.1、图2.5.2所示，这两种炉型结构基本一致，只是一为横管、一为立管。

它们的优点是只要增加中央的隔墙数目，可在炉膛体积热强度图2.5.1 横管大型箱式炉图2.5.2 立管大型箱式炉图2.5.3 顶烧式炉图2.5.4 斜顶炉错误！未指定书签。

不变的前提下，“积木组合式”地把炉子放大。

该炉型适合于大型炉，其主要缺点是敷管率低，炉管需要合金吊挂，造价高，需设独立烟囱等。

1.1. 2顶烧式炉图2.5.3为顶烧式炉。

这种炉子的燃烧器和辐射炉管交错排列，单排管双面辐射，管子沿整个圆周的热分布均匀，燃烧器顶烧，对流室和烟囱在地面。

它的缺点是炉子体积大，造价较高，用于单纯加热不经济。

目前，在合成氨厂常用它作为大型烃蒸汽转化炉的炉型。

1.1. 3斜顶炉图2.5.4为斜顶炉，它由箱式炉演变而来，砍去其炉膛烟气流动死区而变成斜顶炉。

常用的是双斜顶炉。

由于改成斜顶，使箱式炉受热不均匀性有所改善，处理量也可加大。

其对流室在中间，烟气下行经地下或地面烟道排入烟囱内，也可在烟道处加装空气预热器，提高炉子热效率。

这种炉子没有克服箱式炉的其它缺点，除老装置原有使用外，新建装置很少采用。

1.2立式炉1.2.1底烧横管立式炉图2.5.5为底烧横管立式炉，传热方式与箱式炉相似，辐射室保持了立式炉特点。

炉管布置在两侧，中间是一列底烧的燃烧器，烟气由辐射室经对流室、烟囱一直上行。

其燃烧器能量小，数量多，在炉子中央形成一道火焰膜，以提高辐射传热效果。

第四章管式加热炉

混合的先后可分为
预混式：结构复杂，对燃料要求高，易发生回火。喷射式：瓦斯-空气未经预先混合，而是由燃烧器
的不同通道分别进入炉内，然后借助扩散作用使两者在炉中边混合、边燃烧(即扩散燃烧)。半预混式一部分空气靠引射器吸入预先混合（一次空气），其余部分则靠外部大气供给，与燃料边烧边混合（二次空气）。
燃烧必须具备的条件：可燃物、空气、温度燃料的化学组成：C、H、少量的S、N、O等元素
理按化学反应的需氧量
论 C+O2=CO 2
燃烧1kg碳需用氧=2.67 kg
空 2H2+O2=2H2O 燃烧1kg氢需用氧=8 kg
气 S+O2=SO2
燃烧1kg硫需用氧=1 kg
量燃烧1kg燃料由空气供给的理论用氧量为（kg）
管式加热炉的其他部件
一、炉管：是加热炉形成传热表面最重要的组成部分。主要考虑耐热性、耐腐蚀性、机械强度、炉管表面热强度。
二、回弯头：将炉管连成一个整体的部件，分为可拆和不可拆两种。与炉管连接有膨胀法和焊接法。
三、管件与管板：为防止炉管在炉内受热弯曲变形而采用管架支持，用耐高温的合金钢制造。
按燃烧所用空气的供给方式可分为
引射式（空气靠瓦斯本身吸入）和混合式（空气靠鼓风机供给）
液体燃烧器（油嘴）
雾机械雾化
化方
低压空气雾化
法高压水蒸气雾化（炼油厂常用）
高压水蒸气雾化燃烧器：
水蒸汽与燃料油在燃烧器内不进行混合，二者由不同的孔道分别喷出。
水蒸汽与燃料油在火嘴内混合形成泡沫状物质，再由小孔按适宜角度喷入空气流中。（内混式水蒸气雾化燃烧器）
无焰燃烧炉，即把双面辐射与无焰火嘴相结合的一种新型炉。

管式加热炉ppt课件

第一章 1-1 管式加热炉的一般结构 1-2 管式加热炉的主要技术指标 1-3 管式加热炉的种类 1-4 管式加热炉的主要部件
门类看火门观看炉膛内所有火嘴的整个火焰；观看辐
射管、底排遮蔽管的受热状况，管壁被氧化的情况，炉管的弯曲程度等。防爆门负压自重式防爆门，平时靠自重关闭，当炉内压力增高时，防爆门即被打开。人孔门进行安装及检修等工作。
第一章目录
表-2 常用炉管规格
炉管规格（mm）（外径×壁厚） 60×5 60×6 60×8 89×6 89×8 89×10 102×6 102×8 102×10 114×6 114×8 114×10 127×6
• 单排管双面辐射加热炉一般只用于烃类蒸汽转化和乙烯裂解等高温过程。
a用风机或压缩机将空气送入压炉膛，废烟气缩排入大气。式
燃烧炉是在正压下操作
压缩式燃烧炉
b烟气被导入烟气轮机，利用其膨胀的能量做功，可提高系统的综合热效率。
a部分烟气引入烟气轮机或联合系统做功，输出电力。
的总热量，单位为W或kJ/h。炉子的热负荷越大，其生产能力越大。计算公式为：
Q W F [ e v I ( 1 e ) I L I i] Q 0
炉膛热强度燃料燃烧的总发热量除以炉膛体积，称之为炉膛热强度（又称体积热强度），它表示单位体积的炉膛在单位时间里燃料燃烧
所放出的热量，单位为kJ/m3·h或W/m3。炉膛热强度越大，完成相同的热任务所需的炉子越紧凑。
管子重（kg/m）
6.78 7.99 10.26 12.28 15.98 19.48 14.21 18.58 22.69 15.98 20.91 25.65 17.90

加热炉热工测试PPT课件

第四节加热炉热效率测试方法
加热炉的能量平衡热负荷的计算正平衡效率的计算反平衡效率的计算
第四节加热炉热效率测试方法
一、加热炉的能量平衡
1、加热炉能量平衡图
加热炉
第四节加热炉热效率测试方法
一、加热炉的能量平衡
2、能量平衡方程式：输入能量＝输出能量
Qi＝Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 Qi =Qnet,V,ar +Qrx +QWl +Hzy
3、燃煤加热炉节能监测项目与指标
监测项目评价指标
排烟温度 ℃
空气系数
炉体外表面温度 ℃
炉渣含碳量 % 烟煤无烟煤
限定值限定值限定值限定值限定值
D≤0.40
≤300 ≤2.6
0.4＜D≤0.63 ≤280 ≤2.6
0.63＜D≤1.25 ≤250 ≤2.4
1.25＜D≤2.00 ≤220 ≤2.4 ≤50
η1
D(h out hin ) BQ i
100%
式中： η1 —加热炉正平衡效率,％
B —加热炉燃料消耗量，kg/h(m3/h)
第四节加热炉热效率测试方法
四、反平衡效率的计算
η2 ＝ l00－(q2 + q3 + q5) 式中：
η2 －加热炉反平衡效率，％ q2 —排烟热损失，％ q3 —气体未完全燃烧热损失，％ q5 —散热损失，％各项计算参照锅炉的计算方法
第六节加热炉节能监测项目及评价指标
加热炉节能监测执行标准是SY／T 6275－2007 《油田生产系统节能监测规范》
本标准规定了石油企业主要耗能系统及设备的节能监测综合方法本标准适用于石油企业机械采油、原油集输系统、注水地面系统、供配电系统、锅炉、加热炉等系统及设备节能监测的综合评价

第四章管式加热炉

圆筒炉
1、结构：
2、特点：辐射锥的作用：使炉管不仅在径向上热强度分布均匀，而且在轴向的热强度也趋于均匀。优点：结构简单、紧凑、占地面积小、投资省、施工快、热损失少。缺点：炉管表面积热强度较其他炉型低；立管用机械除焦也较困难，所以圆筒炉适用于油品的纯加热。
无焰炉
随着炉型的不断改进，炉管的表面热强度和炉管的受热均匀性大为改善，但同一根炉管面像火焰和背对火焰两面受热不均匀，由此就产生了双面辐射加热炉。无焰燃烧炉，即把双面辐射与无焰火嘴相结合的一种新型炉。
1、结构：外形与立式炉相似，炉中间排辐射管，顶部排对流管，两侧炉墙布满火嘴。燃烧气体与空气混合极为完全，再加上耐火砖的催化作用和分化作用，燃烧速度极快，在燃烧器孔道里就完成燃烧的全部过程，因此没有火焰。
2、特点：炉管双面接受辐射，受热比较均匀，辐射管表面热强度大；由于火嘴很多，所以能够灵活地调节各处受热强度；辐射室宽度更窄，炉膛结构紧凑；散热损失小，空气过剩系数小，烟气带走热量少，因此热效率高；处理量比一般炉型大；造价低。只适宜烧气体燃料，使用上受到限制。
求每千克燃料燃烧时所需要的理论空气量？
CH4 组分 %（体） 31 C2H4 3.9 C2H6 21.2 C3H6 10.7 C3H8 11.9 iC4H10 5.6 nC4H10 4.3 C4H8 5.5 C5H12 1.1 H2S 3.6 CO2 1.2
解：
0.0619 n L0 [0.5yH 2 0.5yC O (m )yC m H n 1.5yH 2S y O 2 ] 4 0.06192 31 3 3.9 3.5 21.2 4.5 10.7 5 11.9 6 . 5 5 . 6 6 . 5 4 . 3 6 5 . 5 8 1 . 1 1 . 5 3 . 6 1.52 14.9kg空气/kg燃料