管式加熱爐的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

1、 管式加熱爐的結(jié)構(gòu)管式加熱爐的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計優(yōu)化設(shè)計 目錄目錄一、管式加熱爐的工作原理一、管式加熱爐的工作原理二、管式加熱爐類型二、管式加熱爐類型三、管式加熱爐的主要工藝指標三、管式加熱爐的主要工藝指標四、加熱爐的技術(shù)改造四、加熱爐的技術(shù)改造 管式加熱爐是煉油廠的重要加熱設(shè)備，耗費能量大。針對早期建造的煉油廠和化工廠在役管式加熱爐熱負荷和熱效率低以及熱源損失大等狀況，提出了一些技術(shù)改造和節(jié)能措施，例如在輻射室增加爐管，并采用新型燃燒器、變頻技術(shù)和全密封技術(shù)等，獲得了良好效果。管式加熱爐的工作原理管式加熱爐的工作原理 管式加熱爐一般由三個主要部分組成：輻射室、對流室及煙囪。 輻射室是加熱爐的核心部

2、分，從火嘴噴出的燃料(油或氣)在爐膛內(nèi)燃燒，需要一定的空間才能燃燒完全，同時還要保證火焰不直接撲到爐管上，以防將爐管燒壞，所以輻射室的體積較大。由于火焰溫度很高(最高處可達15001800左右)，又不允許沖刷爐管，所以熱量主要以輻射方式傳送。 在對流室內(nèi)，煙氣沖刷爐管，將熱量傳給管內(nèi)油品，這種傳熱方式稱為對流傳熱。煙氣沖刷爐管的速度越快，傳熱的能力越大，所以對流室窄而高些，排滿爐管，且間距要盡量小。 煙氣離開對流室時還含有不少熱量，有時可用空氣預熱器進行部分熱量回收，使煙氣溫度降到200左右，再經(jīng)煙囪排出，但這需要用鼓風機或引風機強制通風。有時則利用煙囪的抽力直接將煙氣排入大氣。由于抽力受煙氣

3、溫度、大氣溫度變化的影響，要在煙道內(nèi)加擋板進行控制，以保證爐膛內(nèi)最合適的負壓，一般要求負壓為23mm水柱，這樣既控制了輻射室的進風量，又使火焰不向火門外撲，確保操作安全。 管式加熱爐類型管式加熱爐類型 煉油廠加熱爐類型很多，按照管式爐的結(jié)構(gòu)可分為立式爐、圓筒爐和無焰爐。 立式爐 立式爐爐膛為長方形箱體，爐管可水平放置或垂直放置。臥管立式爐其輻射爐管沿爐壁橫排，火焰垂直于爐管上燒，爐膛較窄對流室置于輻射室之上，長度與輻射室相同，煙囪放在對流室頂部。這種爐的特點是爐管沿長度方向受熱均勻，另外由于其輻射室高度低，故各輻射管間的受熱也比較均勻。對流管較長對提高熱效率比較有利，其缺點是為避免爐管發(fā)生過大

4、的彎曲變形，要按一定間隔設(shè)置高合金爐管支架。 圓筒爐 圓筒爐爐膛為直立圓筒形，輻射管在爐膛周圍垂直地排列一周，方形對流室在圓筒體上部，對流管分水平與直立設(shè)置兩種。圓筒爐的特點是結(jié)構(gòu)緊湊，造價較低。爐管立式排列，可采用上部吊管固定，節(jié)省了管架合金材料用量。 但立式排列使得沿管長方向受熱不均勻，距爐底15m處的管于表面熱強度最高。從熱負荷上看，圓筒爐通常用作中、小型加熱護，這是因為輻射管不能太長，加大爐膛直徑又會提高造價。圓筒爐的熱效率偏低也使熱負荷的提高受到限制。 無焰爐 無焰爐外形和立式爐相似，主要特點是將無焰噴嘴沿爐膛測墻均勻分布。由于無焰燃燒，爐膛體積可縮小，傳熱較均勻，輻射管熱強度高，傳

5、熱較均勻。由于燃燒完全，過?？諝庀禂?shù)小，爐子熱效率較高。管式加熱爐的主要工藝指標管式加熱爐的主要工藝指標 加熱爐熱負荷 每小時傳給油品的總熱量稱為加熱爐熱負荷(千卡/小時)，表明加熱爐能力的大小，國內(nèi)煉油廠所用的管式加熱爐最大熱負荷在4200萬千卡小時左右。 爐管表面熱強度 每平方米爐管單位表面積一小時內(nèi)所吸收的熱量叫爐管表面熱強度(千卡/米2小時)。爐管表面熱強度越高，在一定的熱負荷下所用的爐管就越少，爐子的尺寸可減小，投資可降低，所以要盡可能地提高爐管的表面熱強度。 過?？諝庀禂?shù) 實際供給燃料燃燒的空氣與理論空氣量的比值叫做過?？諝庀禂?shù)。比如1公斤燃料從理論上計算需要14.3公斤空氣正好完

6、全燃燒，而實際供給的空氣量是17.2，則過剰空氣系數(shù)就是17.2/14.3=1.2。 在保證燃燒完全的前提下，使爐子在低而穩(wěn)定的過?？諝庀禂?shù)下操作是有利的。過?？諝庀禂?shù)過小會造成燃燒不完全而浪費燃料；過?？諝庀禂?shù)過大，進入爐膛的空氣量大，爐膛溫度下降，影響傳熱效率，同時，也增加了煙氣量。過?？諝庀禂?shù)通常取1.11.5左右。 全爐熱效率 爐子熱負荷與燃料發(fā)出的總熱量之比叫全爐熱效率。管式爐熱效率一般為75%左右，目前先進的管式爐熱效率為80%85%，最高可達88%92%，熱效率高，表明相同的熱負荷所耗的燃料量少。加熱爐的技術(shù)改造加熱爐的技術(shù)改造 早期建造的加熱爐,由于受當時技術(shù)條件的限制，大多在

7、低負荷條件下運行，熱效率低，熱損失較大。所以，對原有管式爐實施改造已成為日益迫切的任務。 增加對流管表面積 增加對流管數(shù)量 管式加熱爐對流段上部一般留有高度不小于800mm的檢修空間，小型加熱爐高度不小于600mm，可在此空間加裝對流管，以增加對流管的換熱面積。 用擴大表面管替代光管 舊式加熱爐對流段有的用光管，管式爐對流管若燒氣體燃料，可用傳熱面積更大的翅片管代替釘頭管,用擴大表面管替代光管或用翅片管替代釘頭管，會增大爐內(nèi)煙氣側(cè)壓力降，降低排煙溫度，使煙囪抽力減小。需增加煙囪高度，或在對流段上部增設(shè)引風機。 建議采用聲波吹灰器,吹灰介質(zhì)為壓縮空氣,吹灰效果好,可提高對流傳熱系數(shù),降低排煙溫度

8、,同樣可提高加熱爐的熱負荷。翅片管 增加輻射管換熱面積 通過增加輻射室的高度（即輻射管的高度）來增加圓筒形立式爐輻射管的換熱面積。對水平管箱式爐，在爐管上部或接近爐底的下部有可利用的空間用來增加爐管數(shù)量，從而增加輻射管的換熱面積。 修正煙囪高度 煙囪的主要用途是安全有效地排放煙氣。煙囪可通過增加高度或直徑加以修正，但煙囪所受的風載荷會增加，故加熱爐基礎(chǔ)和鋼結(jié)構(gòu)的強度及穩(wěn)定性須重新核算，以保證滿足風載荷增加后煙囪的力學性能要求 換用新型燃燒器或變自然通風為強制供風 燃燒器是加熱爐的關(guān)鍵設(shè)備,自然通風的燃燒器需要更多的過?？諝?，火焰長，燃燒空氣被低速導入,很難與燃油充分混合,強制供風的燃燒器壓力降

9、為50.8152.4mm H2O，空氣高速進入，火焰短小有力,爐膛內(nèi)爐管受熱均勻，空氣壓力使燃料和空氣充分混合，燃料油的過?？諝庀禂?shù)為0.100.15，燃料氣的為0.050.10，燃燒充分，煙塵粒子減少，火焰形狀和剛度易于控制，工作噪聲低。 增設(shè)空氣預熱系統(tǒng) 煙氣出口溫度每下降35，熱效率提高1%。應在對流段和煙囪之間增設(shè)空氣預熱器預熱燃燒空氣，余熱可以利用。預熱器用于中小型加熱爐時,應盡量頂置,以簡化結(jié)構(gòu),降低改造費用。 應用高溫輻射涂料增強換熱效果 在管式爐爐膛內(nèi)表面噴涂高溫輻射涂料,以增強輻射傳熱量。爐內(nèi)壁常用的耐火材料(耐火磚、耐火混凝土和耐火纖維氈三大類)輻射系數(shù)小,而高溫輻射涂料的

10、幅射系數(shù)大,涂抹后會增加熱源對爐壁的輻射傳熱量,使爐壁表面溫度上升,達到增大爐管的傳熱量和加熱爐的熱負荷之目的。 改善熱爐工藝 就以常減壓裝置來說，從以往的濕式減壓到現(xiàn)在的干式減壓，應用先進的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方法，提高換熱終溫等，加熱爐的有效負荷大幅度下降。對于大型裝置，裝置之間的熱聯(lián)合，采用大型加熱爐集中供熱等都可以有效的降低燃料消耗。 應用成熟可靠的設(shè)備，設(shè)備節(jié)能 進行了設(shè)計方案的優(yōu)化以后，要通過選擇可靠的設(shè)備來實現(xiàn)節(jié)能的目的。對于工業(yè)爐來說，并沒有什么先進技術(shù)與落后技術(shù)之分，加熱爐的新材料和新設(shè)備的應用其主要是經(jīng)濟性決定的。 控制加熱爐中氧含量 控制燃燒供風 燃燒供風是是必需滿足的，但是不合適的供風也將造成燃料損失，對于加熱爐來說，不但要控制煙氣中的氧含量低，還要控制煙氣中的CO含量低，要經(jīng)常檢測煙氣中的CO含量，無論煙氣中的氧含量有多低，只要是沒有檢測到CO，就可以繼續(xù)降低供風量，但是如果CO超過了預定值，即使是氧含量超標，也要繼續(xù)增加供風，否則就相當于燃料在放空。