管式加热炉第三节管式加热炉概述.ppt

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1、第3节 管式加热炉概述,3.1 管式加热炉在石油加工和石油化 工中的重要性 3.2 加热炉的一般结构 3.3 管式加热炉的分类 3.4 加热炉的主要工艺指标 3.5 管式加热炉的主要部件,3.1 管式加热炉在石油加工和石油化 工中的重要性,3.1.1 管式加热炉的定义 3.1.2 管式炉的特性-必要性,3.1.1 管式加热炉的定义,一种火力加热设备 利用燃料在炉膛内燃烧时产生的高温火焰和炽热的烟气作为热源，加热炉管内流动的介质 使之达到工艺规定温度的单元设备,燃烧的必要条件： 可燃物、助燃剂、必要的温度,3.1.2 管式加热炉的必要性,加热温度高、传热速率快,火焰温度1000以上，其他加热设备

2、难觅；,传热速率快；,3.1.2 管式加热炉的必要性,是整个石油加工和石油化工过程中能耗 最大的设备之一,原油处理量的315%要被作为燃料烧掉 比值随着原油的加工深度的加深而增加 常减压炉每天就要烧掉10万元左右的燃料 处理量250万吨/a的炼厂炉子每天就要烧掉25万 元左右的燃料,3.1.2 管式加热炉的必要性,是控制运转周期及自动化程度的关键设备,高温下的温度测量问题 燃料燃烧情况的控制 燃料燃烧情况和风门开度之间的关系复杂,“三高一低”（高处理量、高质量、高效率和低 能耗）及“长周期安全运转”,3.2 加热炉的一般结构,3.2 加热炉的一般结构,1.辐射室（炉膛）,位于加热炉的底部 主要

3、传热方式：辐射 传热份额：7080% 加热炉的主要部位,3.2 加热炉的一般结构,2.对流室,位于辐射室的上部 主要传热方式：对流 传热份额：2030% 增加加热炉热效率的 主要部位,3.2 加热炉的一般结构,3.燃烧器（火嘴）,燃料在其中燃烧放出热量 决定炉子性能的部件 多个火嘴应注意分布合理性 圆筒炉中应杜绝两个火嘴出现,3.2 加热炉的一般结构,4.通风系统,作用：将空气引入加热炉中 将烟气排放出炉体 高空排放减少地面污染,分类：,强制通风,自然通风,利用外部气体输送机械鼓风 一般炉膛内微正压,利用烟囱产生抽力实现引入空气和排除烟气 炉膛内负压,3.2 加热炉的一般结构,4.通风系统,烟

4、囱挡板：调节烟气排出量和空气入炉量,3.2 加热炉的一般结构,5.余热回收系统,作用：回收出对流室烟气中高品位热量， 提高炉子热效率,分类：,空气预热器,废热锅炉,3.3 管式加热炉的分类,3.3.1 箱式炉 3.3.2 斜顶炉 3.3.3 立式炉 3.3.4 圆筒炉,分类：,按用途分：纯加热炉、加热反应炉 纯加热炉如常压炉、减压炉、催化裂化炉 加热反应炉如裂解炉和焦化炉 按传热方式分：纯对流炉、辐射炉、对流辐射炉 按燃烧方式分：火炬式、无焰燃烧炉 按炉型分：箱式炉、立式炉、圆筒炉,3.3.1 箱式炉,优点：操作和维修简单； 可使用低质量的燃料油； 缺点：钢材耗量多；占地面积 大；造价较高；炉

5、管受 热不均；靠近火墙顶部 的炉管因局部过热易烧 毁；需在炉外另设烟囱 等。,3.3.2 斜顶炉,比方箱炉减少了死角，炉管表面热强度略有提高，应用范围比放箱炉广，至今在中、小化工厂中还有采用。,3.3.3 立式炉,立管立式炉,卧管立式炉,无焰燃烧炉,特点：,火焰垂直向上，与烟气流动方向相同，连成片状燃烧，传热比较均匀； 烟气向下流动的对流室改为向上抽风式，阻力损失小，大大降低了烟囱高度，切无需在炉体外另行建设； 取消炉顶吊挂，使结构简化，造价降低。,3.3.4 圆筒炉,有反射锥的圆筒炉 无反射锥的圆筒炉 大型圆筒炉,优点：结构简单紧凑，占地面积小， 金属耗量少，便于建造维修； 缺点：炉管沿长度

6、受热不均， 炉管表面热强度不高， 对流室较小，热效率低。,3.3.4 圆筒炉,炼厂使用 较多,3.4 加热炉的主要工艺指标,全炉热负荷Q 炉膛体积热强度qV 炉管表面热强度qA 全炉热效率 管内冷介质流速和全炉压降,1.全炉热负荷Q,炉子单位时间内传给被加热物料的总热量 以Q表示 单位为kJ/h或W、MW Q值越大，炉子的生产能力也越大,2.炉膛体积热强度qV,指单位时间单位炉膛体积所传递的热量 单位为：kJ/(m3h)或W/m3 此值越大，完成相同任务所需的炉子越紧凑 一般情况下控制在3kW/m3左右，不易过大,3.炉管表面热强度qA,单位面积（按炉管外径计算）炉管，单位时间内所传 递的热量

7、；单位为：kW/m2 可分为辐射炉管表面热强度和对流炉管表面热强度 钉头管或翅片管的对流表面热强度习惯上仍然使用管 外表面面积（即doL），而不计算钉头或翅片本身 的表面面积 此值越大，完成相同的传热任务所需的传热面越小,4.全炉热效率,炉子传递给被加热物料的 有效热量与燃料完全燃烧 所放出的总热量之比 小型炉效率约在7080%，大型炉效率约在90%左右 此值越高，完成相同任务 所消耗的燃料越少,5.管内冷介质流速和全炉压降,将20情况下，被加热介质在炉管内的流速称为冷介质流速 常压炉的全炉压降一般为0.6861.47MPa(715at) 减压炉的全炉压降一般为0.2940.588MPa(36

8、at),3.5 管式加热炉的主要部件,3.5.1 炉体 3.5.2 炉管系统 3.5.3 燃烧器,3.5.1 炉体,炉墙,钢架,钢架的作用在于保持炉形和支撑炉子各系统 足够的强度，结构简单 节省钢材，便于操作和检修,3.5.2 炉管系统,辐射炉管 对流炉管 炉管连接件,辐射炉管,a.炉管材质的选择,传热性能好； 在一般管壁厚度下，具有较高的机械强度；耐腐蚀； 能够实现长时间安全运转的要求； 10#、20#优质钢、Cr5Mo、1Cr18Ni9Ti合金钢等； 其中以20#优质钢应用较多。,辐射炉管,b.管径的选择,若管径过大，传热不良，管壁温度升高，油品易结焦； 若管径过小，油品在管内流动速度过大

9、，造成过多的阻力损失； 外径在60152mm之间； 最常见的范围是100150mm。,辐射炉管,c.炉管长度的选择,管式炉炉管一般在78m之间； 有加长趋势，有采用1518m炉管长度的实例。,辐射炉管,d.炉管的支撑与安装,管架,底部支撑,U型螺栓吊柱,对流炉管,一般水平（卧管）安装 等腰三角形排列,对流炉管型式,钉头管,翅片管,炉管连接件,180急弯弯头,高压同心异径管,高压无缝三通,3.5.3 燃烧器,燃烧器的分类:,按使用燃料分,按通风方式分,自然通风,强制通风,气体火嘴,油火嘴,油-气联合火嘴,气体火嘴,预混式,外混式,半预混式,各种气体火嘴的性能比较：,蒸汽雾化：采用蒸汽作为雾化剂,

10、油火嘴,蒸汽雾化：,优点：雾化效果好，火焰刚直有力，生产能力大，加热负荷调节范围广 缺点：蒸汽消耗量大，蒸汽不能回收，加重了供水系统的负担，在雾化过程中，伴有强烈的噪声 雾化蒸汽的压力一般在48kgf/cm2,机械雾化,使高压燃料油通过喷嘴的切向槽和旋流室，以很大 的流速经小孔喷出使燃料雾化的方式,机械雾化：,优点：不需要雾化剂，成本低，噪声小 缺点：但部件结构复杂，雾化效果差 一般用于锅炉燃料的雾化,联合雾化,先机械雾化，再采用适量蒸汽雾化的方法,优点：一般雾化效果良好 缺点：但结构复杂，控制难度较大,油-气联合火嘴,半预混式气体火嘴和油火嘴的联合使用 可以同时或单独使用气体燃料和液体燃料 液体燃料时多采用二次风门调节 气体燃料时多采用一次风门调节,