--管式加热炉
管式加热炉培训PPT9
抽力-烟道挡板自控系统 含氧量自控系统 含氧量-CO含量自控系统
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9-6 加热炉的优化技术
优化设计的目标函数
优化内容
反映工艺功能的
性能稳定， 安全可靠，便于 控制，具有一定 的操作弹性；
布局合理， 符合环保要求
反映经济功能的
qmax
1 hi
t tmax t imax
Ri
Ri2
t t
qmax
20.64108
S1 d
FR
Tg4 Tt4max
f1 hRc
Tg Ttmax
f 2
f1 f2－－炉管受热的周向、轴向不均匀系数
联立上两式可求解未知数 Tg ，解得的炉膛温度 tgemax 即
为优化值，它在安全生产这一约束条件下使全炉炉管材料消
9-1 加热炉操作范围
炉子操作的上限 通常允许的操作上限为设计热负荷的120% 提高操作负荷的限制因素：
炉膛体积、烟气侧阻力、管内流速、火墙温度等
操作负
荷过大， 火焰有可 能舔到辐 射室炉管 或遮蔽管 上，危及 炉子的安 全。
负荷，烟 负荷
负荷越
气量，阻力。 增加, 可 大，炉膛温
同时, 烟气温度 以提高 度越高，超
增加。
由综合经济效益确定排放烟气与入炉介质间的最小经济 温差，即最低经济排烟温度。
炉壁经济温度： 炉壁温度的降低
散热强度近似线性地下降 保温厚度的增加呈一条二次曲线的规律
根据节能与投资两个方面，综合考虑经济效果，决定出炉 墙外表面与大气间的最小经济温差，从而求出炉壁的经济厚度。
管式加热炉的种类(1)：箱式炉
管式加热炉的种类（1)：箱式炉各种管式加热炉通常可按外形或用途来分类.按外形分类:按外形大致上分为以下四类:箱式炉、立式炉、圆筒炉、大型方炉.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1:2.圆筒炉、大型方炉的称呼也按同理而来.1）箱式炉烟气下行式（图1-5)这是早期的管式炉型式，燃烧器横烧，烟气越过辐射室和对流室间的隔墙自上而下流经对流室.这种炉型的主要缺点是敷管率（辐射室排有罐子的炉壁占辐射室全部炉壁面积的比例)低,炉子体积大；炉管需用合金吊挂，造价贵;需要独立烟囱等。
近来几乎已不采用。
大型箱式炉(图1-6）与图1—5型炉不同的是炉膛宽敞，炉膛中间有隔墙,把辐射室分成两间，从而大大增加了传热反射面。
它在炉膛的三个侧面上都安了炉管，比图1-5型炉壁利用率高.对流室和烟囱都放在炉顶，烟气流动的阻力减少。
不过由于下述炉型比它更好，最近也不使用了。
横管大型箱式炉(图1—7）立式大型箱式炉（图1-8）这两种形式更有效地利用了炉膛空间和炉壁。
图1-7型听图1-8型结构基本一样，只是一为横管,以为立管。
图1-7型将燃烧器改为立烧也可以。
它们的优点是只要增加中央的隔墙数目,可在保持炉膛体积发热强度不变的前提下，“积木组合式”地把炉子放大，所以特别适合于大型炉.当热负荷很大时,虽然它们还存在箱式炉的某些固有缺点，但上述优点可以抵偿.顶烧式（图1-9）在这种炉子的辐射室内，燃烧器和炉管交错排列,单排管双面辐射，罐子沿整个圆周上的热分布要比单面辐射均匀得多，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.目前在合成氨厂常用它作为大型烃蒸汽转化炉的炉型，运转良好.斜顶炉图(1-10）它由箱式炉演变而来，是箱式炉砍去炉膛内烟气流动的死角区而成。
管式加热炉安全管理规定
管式加热炉安全管理规定管式加热炉是一种用于加热物体的设备，为了确保使用过程中的安全，需要遵守以下管理规定：1. 设备安装：管式加热炉需要在稳固的地面上安装，确保设备平稳运行且无法移动。
安装时需要遵循相关设备安装要求，保证设备连接牢固并且排水通畅。
2. 操作规范：操作人员需要接受相关培训，了解管式加热炉的工作原理和操作方法。
在操作设备前，需要对设备进行检查，确保各项功能正常运行。
在使用过程中，严禁擅自修改设备参数或进行非正常操作。
3. 供应电源：管式加热炉应使用稳定可靠的电源供电，供电电源的接线应符合相关电气安全规范。
设备在使用过程中，应随时注意电源的供应情况，避免因供电不稳定而引发事故。
4. 清洁与维护：管式加热炉应定期进行清洁和维护，保持设备的良好状态。
定期检查设备的电气连接、密封状态，维护加热元件的可靠性。
设备清洁时，应先切断电源，避免发生触电等危险。
5. 安全防护设施：管式加热炉需要配备相应的安全防护设施，如温度控制器、过热保护装置等。
设备使用时，应通过安全防护设施实时监测设备工作状态，确保加热温度在安全范围内。
6. 废气排放：管式加热炉在工作过程中产生废气，需要合理排放，避免对环境造成污染。
废气排放应符合相关环保规定，并做好相应的防护措施，避免废气泄漏给人员带来危害。
7. 火灾防范：管式加热炉是火源设备，操作人员需要加强火灾防范意识。
禁止在加热炉附近存放易燃物品，定期清理设备周围的杂物。
离开操作岗位时，应切断电源、关闭阀门，确保设备的安全。
8. 人员安全：操作人员需要穿戴符合安全要求的个人防护装备，如防热手套、护目镜等。
在操作设备时，应保持警惕，避免因人员操作不当而导致的事故发生。
如发现设备存在异常情况，应立即停止操作并上报相关负责人。
管式炉课件1基础知识
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。
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 4.对流表面热强度：含义同辐射热 强度一样，但它是对对流室而言。 5.热效率：它表示向炉子提供的能 量被有效利用的程度，可用公式表 示为η=被加热介质吸收的有效能 量/ 供给炉子的能量。它是衡量燃 料消耗、评价加热炉设计和操作水 平的重要指标。
1.2 油田用加热炉分类与型号
按基本结构分为： 管式直接加热炉、火筒式加热炉 按被加热介质的种类分为： 原油加热炉、井产物加热炉、 生产用水加热炉、天然气加热炉 按燃料种类分类： 燃气加热炉、燃油加热炉、 燃油燃气加热炉
型号编制方法及命名
加热炉型式代号：
加热炉型式 火筒式直接加热炉 火筒式间接加热炉 代号 HZ HJ
加热炉额定热负荷系列
40 50 63 80 100 125 160 200
315
400
500
630
800
1000
1250
1600
2000
2500
3150
4000
5000
2.炉膛体积发热强度： 燃料燃烧的总发热量除以炉 膛体积，称之为炉膛体积发热 强度，简称为体积热强度，它 表示单位体积的炉膛在单位时 间内燃料燃烧所发出的热量。
•B=F/Ql xη •B---燃料用量（kg/h, Nm3/h） •F----热负荷 KW •Ql---燃料低发热值 （燃料油：10000 Kcal/kg, 天然气: 8500 Kcal/Nm3） •η---热效率
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。
管式加热炉设计和应用—第六章
温度
水银温度计或热电偶，电阻温度计，0.5级
第六章
测试项目 消耗量
加热炉的检测技术
测试方法或测试仪器、仪表 压差式流量计，允许误差±1％
第六章
6.3.3 负压表
加热炉的检测技术
无论是自然通风还是强制通风的加热炉，炉膛压力都是加热炉操作 中重要控制参数，它不仅影响着燃料的燃烧状况、加热炉操作的优化、 热效率的提高，而且还影响着加热炉的安全运行。 一般把炉膛负压控制在 -20Pa(对流室下方)，同时还要兼顾火焰的燃 烧状况，以保证燃料的充分燃烧。 对自然通风的加热炉，一般是通过调节烟道挡板的开度来调节炉膛 负压的。 对强制通风的加热炉，一般是通过调节引风机入口蝶阀的开度来控 制炉膛负压的。
加热炉的检测技术
对氧化锆氧分析仪的更换、故障原因、处理结果等应作详细记录。
9）氧化锆测氧仪测得的是湿烟气中的氧含量。应用该值计算过剩空气系 数时要注意。
第六章
6.3.2 热电偶
加热炉的检测技术
热电偶作为温度的检测元件，通常与显示仪表配套，用于直接测量 各种生产过程中流体、蒸汽和气体介质以及金属表面等的温度，也可以 将其毫伏信号送给巡测装臵、温度变送器、自动调节器和计算机等。 热电偶作为温度的检测元件，热电偶由一对不同材料的导电体 (热电 偶丝 ) 组成，其一端 (热端、测量端 )相互连接并感受被测温度；另一端 ( 冷端、参比端)则连接到测量装臵中。根据热电效应，测量端和参比端的 温度之差与热电偶产生的热电动势随着测量端的温度升高而加大，其数 值只与热电偶材料及两端温差有关，而与热电偶的长度、直径无关。 热电偶的结构有热电偶元件、保护套管、安装固定装臵、接线盒等 部件。
管式炉加热系数.
管式加热炉节能宁波市方圆工业炉技术开发有限公司李飞目录一. 管式加热炉的回顾 1二. 管式炉热力计算的理论基础: 11. 辐射-对流-热传导基本理论 12. LOBO-EVANS法 2三. 加热炉的节能 31. 工艺节能 32. 优化加热炉的设计方案，设计节能 32.1. 加热炉系统的总体布局 32.2. 余热回收利用方案： 52.3. 炉型的差别对能量利用的影响 63. 应用成熟可靠的设备，设备节能 103.1. 炉衬材料对加热炉热效率的影响 103.2. 金属表面温度对加热炉效率的影响 103.3. 总结 144. 加热炉在操作中的节能 145. 其它的几种节能手段： 175.1. 利用工艺废气做为加热炉的燃料 175.2. 利用工艺废热： 175.3. 不完全再生催化装置中的CO焚烧炉的节能 18 5.4. 降低其它消耗节能 205.5. 挖掘现有加热炉的操作潜力节能 215.6. 装置扩能加热炉规划 23四. 如何使用好热管 251. 工业上应用的热管的优点 252. 工业上应用的热管的缺点 253. 安全地使用热管，提高热管寿命 273.1. 高温段的防护 273.2. 对热管进行低温防护 274. 提高在线运行热管的使用效果 285. 燃油加热炉的热管预热器的问题 30五. 燃气轮机—加热炉联合系统方案 311. 基础资料 312. 联合系统的组成 323. 燃烧及排气计算结果 334. 联合系统中加热炉的操作参数及与单独加热炉的比较 335. 联合系统投资估算 346. 经济评价 347. 联合系统技术分析 358. 联合系统的技术分析 359. 经济分析 3610. 结论 36六. 我国管式炉的现状及对策 361. 设计规范不完善 362. 管式炉的制造以现场为主 373. 方案对比不充分 374. 炉膛温度800℃的限制 375. 新技术的应用 376. 加热炉的配件供应商的技术水平有待提高 37七. 思考题： 37一. 管式加热炉的回顾随着工业化的发展，石油作为重要的能源形式，带动了石油炼制、石油化工等整个石化行业的发展。
石油工业用加热炉型式与基本参数
在石油工业中，加热炉主要用于加热原油、各种介质和化工产品，因此加热炉的型式和基本参数需要满足不同的生产工艺和加热要求。
下面介绍一些常见的加热炉型式及其基本参数：
1. 管式加热炉（Tube Furnace）：
管式加热炉是石油工业中应用较为广泛的一种加热炉。
它通过设置一定数量的直燃热管，将燃料通过管道加热，有效提高加热效率。
基本参数包括热管数量、热管直径、热管长度、燃料消耗量等。
2. 壳与管式加热炉（Shell and Tube Furnace）：
壳与管式加热炉是一种将热管与外壳结合的高效加热炉。
基本参数包括热管数量、热管直径、壳管直径、热管排列方式、燃料消耗量等。
3. 螺旋板式加热炉（Spiral Plate Furnace）：
螺旋板式加热炉是将多块螺旋板状的金属板焊接而成的换热器，具有较高的换热效率。
基本参数包括螺旋板片数量、螺旋板片直径、厚度、燃料消耗量等。
4. 电热加热炉（Electric Furnace）：
电热加热炉通常适用于小型加热设备，因为它不需要燃烧燃料，通过电阻加热。
基本参数包括输入功率、电压、工频等。
上述加热炉的基本参数需要根据实际工艺要求进行设计和选择。
在石油工业中，为了提高加热效率、降低能耗、减少环境污染，选用适宜的加热炉型式及其基本参数显得尤为重要。
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给，与燃料边烧边混合（二次空气）。
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）
高强燃烧器
埃
肖
索
伯
燃
燃
烧
烧
器
器
坛 形 燃 烧 器
声波火嘴示意图 1－脉冲面 2－共振室 3－抛物线折射面
管
急 弯 弯 管
炉 管 拉 钩
1-4-3 燃烧器（火嘴） 由燃料喷嘴、调风器和火道（也称燃烧道）组成 燃烧器的类型：气体火嘴、油火嘴和油气联合火嘴
气体火嘴
预混式 结构复杂，对燃料要求高，易发生回火。
按 燃 料 气 和 空 气
混 合 的 先 后 可 分 为
外混式 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)。
它表征炉膛内烟气温度的高低，是炉子操作中重要 的控制指标。
箱 式 炉
管式加热炉的主要技术指标 管内流速及压力热降负荷
液体在管内的流速越低，则边界层越厚， 传热系数越炉小管，表管面壁热温强度度越高，介质在炉内
的停留时间也炉越膛长热。强其度结果，介质易结焦，
炉管易炉损膛坏温。度但（流又速称过火高墙又温增度加）管内压力降，
按用途分类
炉管内进行化学反应的炉子 炉管内装催化剂的，如烃类蒸汽转化炉。 炉管内不装催化剂的，如乙烯裂解炉。
加热液体的炉子 1-3 管管式内加无热相炉变的化种、类单纯的液体加热炉
管内进口为液体、出口为汽、液混相 按炉型进结口构为分液类相：、出立口式全炉部、汽圆化筒的炉炉、子大型方炉 气按体用加途热 分炉 类: 化学反应炉、加热液体的炉子 多，注不意易从结结气焦构体, 上加当保热气证炉体各、量路加很均热大匀混时，相，防流炉止体管偏的的流路炉。数子很
加炉热型混选相 择流 的体 基的 本炉原子则 更难保证各路流量的均匀，更要重视管径、
管内质量流速、盘管路数的选取，以及管内流动状 态的判断和分叉管的配管设计等。
炉型选择的基本原则
• 从结构、制造、投 资费用方面考虑，
应优先选择辐射室 用立管的加热炉。
• 对一般用途的中小 负荷炉子，宜优先 考虑立式圆筒炉。
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 WF[eIv (1 e)IL Ii ] Q0
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。
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学习内容： 1. 管式加热炉的种类和结构 2. 管式加热炉的设计方法 3. 余热回收设施 4. 管式加热炉的操作、控制与优化技术
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第一章 管式加热炉种类、主要部件和技术指标 1-1 管式加热炉的一般结构 管式加热炉的四个主要组成部分：
1-2 管式加热炉的主要技术指标 热负荷 每台加热炉单位时间内向管内介质传递
增加了管路管系内统流的速动及力压消力耗降。
返回立式炉
1-3 管式加热炉的种类 按炉型结构分类 ： 立式炉、圆筒炉、大型方炉
立 式 炉
箱式炉
圆筒炉
大型方炉
1-3 管式加热炉的种类 按炉型结构分类 ： 立式炉、圆筒炉、大型方炉 按用途分类: 化学反应炉、加热液体的炉子
气体加热炉、加热混相流体的炉子
管式加热炉
炉管
管式加热炉的特征
学习内容
第一章
管式加热炉的特征： （1）被加热物质在管内流动，故仅限于加热气 体和液体。而且，这些气体或液体通常都是易燃 易爆的烃类物质，同锅炉加热水和蒸汽相比，危 险性大，操作条件要苛刻得多。 （2）加热方式为直接受火式，加热温度高，传 热能力大。 （3）只烧气体或液体燃料。 （4）长周期连续运转，不间断操作，便于管理。
炉管表面热强度 单位时间内单位炉管表面积所传 递的热量称为炉管表面热强度，单位为kJ/m2·h或
W/m2。炉管表面热强度越大，完成相同热任务所需 的传热面积越小，使用的炉管就越少，炉子体积可 减小，投资可以降低。应注意的是炉管表面热强度
一般指平均值。
炉膛温度（又称火墙温度） 炉膛温度指烟气离开辐射室进入对流室时的温度，
择 抗氧化和耐腐蚀性能良好；
炉 管
材 高温组济性合理； 管子供应方便。
材
材 料
优质碳钢、铬钼合金钢和铬镍不锈钢
料 新型 以钴为主体的高温合金钢
炉管 内壁渗铝的钢管 材料 炉管陶瓷涂料
炉管连接件
箱 式 铸 钢 回 弯 头
U
型
弯
拔
头
制
集
合
• 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。
烟气排放量较少，可采用较小的烟囱。
炉内为高温高压，对炉管壁厚及材质的要求高。
可以采用类似燃气轮机用的小型高强燃烧器代替大 火嘴，可进一步缩小炉子体积。
1-4 管式加热炉的主要部件
炉管、弯头、管架与管板、火嘴以及各
种第配一件章，如烟道挡板、看火门、防爆门、人孔门、
。 吹1-灰1 器管、式灭加火热蒸炉汽的管一等般结构
1-炉2 管式传加热热面炉的直主接要见技火术指有标氧化腐蚀 有结
管 焦现象 蠕变 破裂 金属耗量大
1-3 管式加热炉的种类
炉 1-管4
规
管表表式1-1加-22 热炉常的用主炉要管部规件格 表表1-1-33 常用管心距
格 炉管长度主要有：6000，9000，12000，
15000mm。
选 强度高，特别是持久强度高；
分级用能式压缩燃烧炉
b将炉上部的 高温高压排 烟引入烟气 轮机做功， 输出电力， 烟气轮机排 出的热烟气 再导入对流 段预热被加 热介质。
压缩式燃烧炉的特点
高速对流传热，排烟温度较低，可降低燃料消耗，易于 设置较完善的热回收系统。
炉体尺寸小,占地面积小，投资费用低。
废气有较高的压缩能，可回收利用，例如用来驱动 烟气轮机做功发电。