化工原理講稿上冊應化管式加熱爐3第1頁/共45頁一、管式加熱爐在石油加工和石油化工中的重要性⒈加熱溫度高、傳熱速率快火焰溫度1000℃以上，其他加熱設備難覓；傳熱速率快；第六節管式加熱爐概述第2頁/共45頁⒉是能耗最大的設備之一原油處理量的3～15%要被作為燃料燒掉比值隨著原油的加工深度的加深而增加常減壓爐每天就要燒掉10萬元左右的燃料處理量250萬噸/a的煉廠爐子每天就要燒掉250萬元左右的燃料第六節管式加熱爐概述第3頁/共45頁⒊是控制運轉周期及自動化程度的關鍵設備高溫下的溫度測量問題燃料燃燒情況的控制燃料燃燒情況和風門開度之間的關系復雜“三高一低”（高處理量、高質量、高效率和低能耗）及“長周期安全運轉”

第六節管式加熱爐概述第4頁/共45頁二、加熱爐的一般結構1.輻射室（爐膛）位于加熱爐的底部主要傳熱方式：輻射傳熱份額：70～80%加熱爐的主要部位第六節管式加熱爐概述第5頁/共45頁2.對流室位于輻射室的上部主要傳熱方式：對流傳熱份額：20～30%增加加熱爐熱效率的主要部位第六節管式加熱爐概述第6頁/共45頁3.燃燒器（火嘴）燃料在其中燃燒放出熱量決定爐子性能的部件多個火嘴應注意分布合理性圓筒爐中應杜絕兩個火嘴出現第六節管式加熱爐概述第7頁/共45頁4.通風系統作用：將空氣引入加熱爐中將煙氣排放出爐體高空排放減少地面污染分類：強制通風自然通風利用外部氣體輸送機械鼓風一般爐膛內微正壓利用煙囪產生抽力實現引入空氣和排除煙氣爐膛內負壓第六節管式加熱爐概述第8頁/共45頁煙囪擋板：調節煙氣排出量和空氣入爐量第六節管式加熱爐概述第9頁/共45頁5.余熱回收系統作用：回收出對流室煙氣中高品位熱量，提高爐子熱效率分類：空氣預熱器廢熱鍋爐第六節管式加熱爐概述第10頁/共45頁三、管式加熱爐的分類按用途分：純加熱爐、加熱反應爐純加熱爐如常壓爐、減壓爐、催化裂化爐加熱反應爐如裂解爐和焦化爐按傳熱方式分：純對流爐、輻射爐、對流輻射爐按燃燒方式分：火炬式、無焰燃燒爐按爐型分：箱式爐、立式爐、圓筒爐第六節管式加熱爐概述第11頁/共45頁1.箱式爐優點：操作和維修簡單；可使用低質量的燃料油；缺點：鋼材耗量多；占地面積大；造價較高；爐管受熱不均；靠近火墻頂部的爐管因局部過熱易燒毀；需在爐外另設煙囪等。第六節管式加熱爐概述第12頁/共45頁2.斜頂爐

比方箱爐減少了死角，爐管表面熱強度略有提高，應用范圍比放箱爐廣，至今在中、小化工廠中還有采用。第六節管式加熱爐概述第13頁/共45頁第14頁/共45頁3.立式爐立管立式爐臥管立式爐無焰燃燒爐第六節管式加熱爐概述第15頁/共45頁特點：①火焰垂直向上，與煙氣流動方向相同，連成片狀燃燒，傳熱比較均勻；②煙氣向下流動的對流室改為向上抽風式，阻力損失小，大大降低了煙囪高度，切無需在爐體外另行建設；③取消爐頂吊掛，使結構簡化，造價降低。第六節管式加熱爐概述第16頁/共45頁4.圓筒爐有反射錐的圓筒爐無反射錐的圓筒爐大型圓筒爐第六節管式加熱爐概述第17頁/共45頁優點：結構簡單緊湊，占地面積小，金屬耗量少，便于建造維修；缺點：爐管沿長度受熱不均，爐管表面熱強度不高，對流室較小，熱效率低。第六節管式加熱爐概述第18頁/共45頁四、加熱爐的主要工藝指標1.全爐熱負荷Q爐子單位時間內傳給被加熱物料的總熱量，以Q表示，單位為kJ/h或W、MW；Q值越大，爐子的生產能力也越大第六節管式加熱爐概述第19頁/共45頁2.爐膛體積熱強度qV

指單位時間單位爐膛體積所傳遞的熱量單位為：kJ/(m3·h)或W/m3

此值越大，完成相同任務所需的爐子越緊湊一般情況下控制在3kW/m3左右，不易過大第六節管式加熱爐概述第20頁/共45頁3.爐管表面熱強度qA

單位面積（按爐管外徑計算）爐管，單位時間內所傳遞的熱量；單位為：kW/m2

可分為輻射爐管表面熱強度和對流爐管表面熱強度釘頭管或翅片管的對流表面熱強度習慣上仍然使用管外表面面積（即πdoL），而不計算釘頭或翅片本身的表面面積此值越大，完成相同的傳熱任務所需的傳熱面越小第六節管式加熱爐概述第21頁/共45頁4.全爐熱效率η爐子傳遞給被加熱物料的有效熱量與燃料完全燃燒所放出的總熱量之比小型爐效率約在70～80%，大型爐效率約在90%左右

此值越高，完成相同任務所消耗的燃料越少第六節管式加熱爐概述第22頁/共45頁5.管內冷介質流速和全爐壓降將20℃情況下，被加熱介質在爐管內的流速，稱為冷介質流速常壓爐的全爐壓降一般為0.686～1.47MPa(7～15at)減壓爐的全爐壓降一般為0.294～0.588MPa(3～6at)第六節管式加熱爐概述第23頁/共45頁五、管式加熱爐的主要部件1.爐體(1)爐墻第六節管式加熱爐概述第24頁/共45頁第六節管式加熱爐概述第25頁/共45頁(2)鋼架鋼架的作用在于保持爐形和支撐爐子各系統足夠的強度，結構簡單節省鋼材，便于操作和檢修第六節管式加熱爐概述第26頁/共45頁第六節管式加熱爐概述第27頁/共45頁2.爐管系統(1)輻射爐管a.爐管材質的選擇傳熱性能好；在一般管壁厚度下，具有較高的機械強度；耐腐蝕；能夠實現長時間安全運轉的要求；10#、20#優質鋼、Cr5Mo、1Cr18Ni9Ti合金鋼等；其中以20#優質鋼應用較多。第六節管式加熱爐概述第28頁/共45頁b.管徑的選擇若管徑過大，傳熱不良，管壁溫度升高，油品易結焦；若管徑過小，油品在管內流動速度過大，造成過多的阻力損失；外徑在60～152mm之間；最常見的范圍是100～150mm。第六節管式加熱爐概述第29頁/共45頁c.爐管長度的選擇管式爐爐管一般在7～8m之間；有加長趨勢，有采用15～18m爐管長度的實例。第六節管式加熱爐概述第30頁/共45頁d.爐管的支撐與安裝管架底部支撐

U型螺栓吊柱第六節管式加熱爐概述第31頁/共45頁(2)對流爐管一般水平（臥管）安裝等腰三角形排列第六節管式加熱爐概述第32頁/共45頁對流爐管型式釘頭管翅片管第六節管式加熱爐概述第33頁/共45頁(3)爐管連接件180°急彎彎頭高壓同心異徑管高壓無縫三通第六節管式加熱爐概述第34頁/共45頁第35頁/共45頁3.燃燒器燃燒器的分類:按使用燃料分按通風方式分自然通風強制通風氣體火嘴油火嘴油-氣聯合火嘴第六節管式加熱爐概述第36頁/共45頁(1)氣體火嘴預混式外混式半預混式第六節管式加熱爐概述第37頁/共45頁各種氣體火嘴的性能比較：火嘴型式火焰特征

主要優點

主要缺點預混式火嘴短而剛直強勁；強度大過剩空氣系數小燃燒速度快結構復雜對燃料要求高，易回火外混式火嘴長而飄，強度小對燃料適應性好，燃燒穩定，結構簡單無回火問題。火焰強度小，燃燒慢過剩空氣系數大半預混式火嘴內外兩個火焰介于二者之間，兼有前兩種火嘴特性介于二者之間，兼有前兩種火嘴缺點第六節管式加熱爐概述第38頁/共45頁①蒸汽霧化：采用蒸汽作為霧化劑(2)油火嘴第六節管式加熱爐概述第39頁/共45頁優點：霧化效果好，火焰剛直有力，生產能力大，加熱負荷調節范圍廣缺點：蒸汽消耗量大，蒸汽不能回收，加重了供水系統的負擔，在霧化過程中，伴有強烈的噪聲霧化蒸汽的壓力一般在4～8kgf/cm2

第六節管式加熱爐概述第40頁/共45頁②機械霧化

使高壓燃料油通過噴嘴的切向槽和旋流室，以很大的流速經小孔噴出使燃料霧化的方式第六節管式加熱爐概述第41頁/共45頁優點：不需要霧化劑，成本低，噪聲小缺點：但部件結構復雜，霧化效果差一般用于鍋爐燃料的霧化第六節管式加熱爐概述第42頁/共45頁③聯