石油化工加熱爐的種類用途和主要指標(biāo)概論-課件

第一章

石油化工加熱爐的種類、用途和主要指標(biāo)

一個(gè)設(shè)備，具有用耐火材料包圍的燃燒室，利用燃料燃燒產(chǎn)生的熱量將物質(zhì)(固體或流體)加熱，這樣的設(shè)備叫做“爐子”。工業(yè)上有各種各樣的爐子，如冶金爐、熱處理爐、窯爐、焚燒爐和蒸汽鍋爐等。石油化工加熱爐是其生產(chǎn)過程中的高溫反應(yīng)設(shè)備和高溫加熱設(shè)備。石油化工加熱爐主要特征有四點(diǎn)。1.1概述1

第一章石油化工加熱爐的種類、用途和主要指標(biāo)

按外形大致上分為以下四類（16類）：箱式爐（6類）、立式爐（6類）、圓筒爐（3類）、大型方爐（1類）。這種劃分法系按輻射室的外觀形狀，而與對(duì)流室無關(guān)。所謂箱式爐，顧名思義其輻射室為一“箱子狀”的六面體。與它相比，立式爐的輻射室寬度要窄一些，其兩側(cè)墻的間距與爐膛高度之比約為1：2。圓筒爐、大型方爐的稱呼也按同理而來。2

1.2加熱爐分類（按外形和按用途分）1.2.1按外形分類按外形大致上分為以下四類（16類）：23圖1-4圖1-5圖1-63圖1-4圖1-53第一章

石油化工加熱爐的種類、用途和主要指標(biāo)4圖1-7圖1-8圖1-9第一章石油化工加熱爐的種類、用途和主要指標(biāo)4圖1-74圖1-10圖1-11圖1-125圖1-105(3)立式圓筒爐①螺旋管式(圖1-14)

當(dāng)爐子熱負(fù)荷非常小，而且對(duì)熱效率無要求時(shí)，采用這兩種爐型。它們是最簡單、最便宜的爐子。圖1-14型爐內(nèi)，爐管是一段盤繞成螺旋狀的小管，雖然它屬于立管式爐型，但其管內(nèi)特性更接近于水平管，能完全排空，管內(nèi)壓降小。這種爐子的主要缺點(diǎn)是為了便于盤旋，易于制造，被加熱介質(zhì)通常只有一管程。6(3)立式圓筒爐①螺旋管式(圖1-14)66①螺旋管式(圖1-14)②純輻射式(圖l-15)7圖1-14圖1-15①螺旋管式(圖1-14)7圖1-147(4)大型方爐8如圖l-19所示，這種爐子用兩排爐管把爐膛分成若干小間，每間設(shè)置一或二個(gè)大容量高強(qiáng)燃燒器。分隔可以沿兩個(gè)方向進(jìn)行，稱之為“十字交叉”分隔法。它通常把對(duì)流室單獨(dú)放到地面上。還有把幾臺(tái)爐子的煙氣用煙道匯集攏來，送進(jìn)一個(gè)公用的對(duì)流室或廢熱鍋爐。這種爐子結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)省占地，便于回收余熱，容易實(shí)現(xiàn)爐群集中排煙，減輕大氣污染。它是專為超大型加熱爐而開發(fā)的。(4)大型方爐8如圖l-19所示，這種8圖1-199圖1-1999

1.2.2按用途分類

按用途管式熱加爐大致分為以下幾類：爐管內(nèi)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的爐子、加熱液體的爐子、加熱氣體的爐子和加熱氣、液混相流體的爐子。10(1)爐管內(nèi)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的爐子這種爐子管內(nèi)發(fā)生吸熱化學(xué)反應(yīng)。按復(fù)雜程度來說，它代表了加熱爐技術(shù)的最高水平。它分為兩種：

1.2.2按用途分類10(1)爐管內(nèi)10①爐管內(nèi)裝催化劑的，如烴類水蒸氣轉(zhuǎn)化爐。②爐管內(nèi)不裝催化劑的，如乙烯裂解爐。無論其中哪一種，不光要求從爐子吸熱，而且要滿足管路中各段在化學(xué)反應(yīng)方面的各種條件，如溫度和熱輸入量要求等。11①爐管內(nèi)裝催化劑的，如烴類水蒸氣轉(zhuǎn)化爐(2)加熱液體的爐子12這類爐子可分為三種：①管內(nèi)無相變化、單純的液體加熱爐這是把工藝液體預(yù)熱到其沸點(diǎn)以下(如溫水加熱、液相熱載體加熱等)使用的爐子。它加熱的終溫低，管內(nèi)結(jié)焦和腐蝕也小，操作上的問題較少。(2)加熱液體的爐子12這類爐子可分為三種：①管內(nèi)無相變化、12②管內(nèi)進(jìn)口為液相、出口為氣液混相的爐子在生產(chǎn)過程中，往往要求被加工的流體在氣液混相狀態(tài)下進(jìn)入蒸餾塔等，此時(shí)使用這種加熱爐。在全部工藝加熱爐中它的數(shù)量最大。對(duì)于這種爐子，最重要的是把握住吸熱量、氣化率、壓力降、溫度之間的關(guān)系。13②管內(nèi)進(jìn)口為液相、出口為氣液混相的爐子1313③進(jìn)口為液相、出口全部汽化的爐子這種爐子是反應(yīng)器的進(jìn)料加熱爐，它把液體完全汽化，加熱到一定溫度，然后送入工藝反應(yīng)器。由于反應(yīng)器的操作條件(如催化劑活性等)在運(yùn)轉(zhuǎn)期中是變化的，這種爐子的操作溫度和壓力等往往變化很大。較之上述①、②兩種，有必要掌握它的變動(dòng)范圍，以防止裂解和結(jié)炭發(fā)生。14③進(jìn)口為液相、出口全部汽化的爐子1414(3)氣體加熱爐如水蒸氣的過熱、工藝氣體的預(yù)熱就使用這種爐子。它多在較高溫度下操作，但因?yàn)槭羌儦庀?，結(jié)焦的可能性不大。應(yīng)該注意的是當(dāng)氣體量很大時(shí)，爐管的路數(shù)很多，必須從結(jié)構(gòu)上保證各路均勻，防止偏流。15(3)氣體加熱爐1515(4)加熱混相流體的爐子這種爐子常用于加氫精制、加氫裂化等裝置的反應(yīng)器進(jìn)料加熱。由于管內(nèi)流體從爐子入口起就是氣、液混相，較上述純氣體加熱爐更難保證各路流量的均勻，設(shè)計(jì)上要更重視管徑、管內(nèi)重量流速、盤管路數(shù)的選取，以及管內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)的判斷和分叉管的配管設(shè)計(jì)等。16(4)加熱混相流體的爐子16161.4管式加熱爐的基本構(gòu)成與組成管式加熱爐一般由輻射室、對(duì)流室、余熱回收系統(tǒng)、燃燒器和通風(fēng)系統(tǒng)等五部分組成，如圖1-27所示。其結(jié)構(gòu)通常包括：鋼結(jié)構(gòu)、爐管、爐墻（內(nèi)襯）、燃燒器、孔類配件等。171.4管式加熱爐的基本構(gòu)成與組成1717圖1-27管式加熱爐的一般結(jié)構(gòu)18圖1-27管式加熱爐的一般結(jié)構(gòu)18181.4.1基本結(jié)構(gòu)、爐膛與部件1.4.1.1爐膛與爐墻（爐襯）爐膛是由爐墻、爐頂和爐底圍成的空間，是對(duì)物質(zhì)進(jìn)行加熱的地方。爐墻、爐頂和爐底通稱為爐襯，爐襯是加熱爐的關(guān)鍵技術(shù)條件之一。在加熱爐的運(yùn)行過程中，不僅要求爐襯能夠在高溫和荷載條件下保持足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，要求爐襯能夠耐受煙氣的沖刷和侵蝕，而且要求有足夠的絕熱保溫和氣密性能。191.4.1基本結(jié)構(gòu)、爐膛與部件1919管式爐的爐墻結(jié)構(gòu)主要有耐火磚結(jié)構(gòu)、耐火混凝土結(jié)構(gòu)和耐火纖維結(jié)構(gòu)。其中耐火磚結(jié)構(gòu)又分為砌磚爐墻、掛磚爐墻和拉磚爐墻。20管式爐的爐墻結(jié)構(gòu)主要有耐火磚結(jié)構(gòu)、耐火混20

1.4.1.2爐管管式爐爐管是物料攝取熱量的媒介。按受熱方式不同可分為輻射爐管和對(duì)流爐管，前者設(shè)置于輻射室內(nèi)，后者設(shè)置于對(duì)流室內(nèi)。為強(qiáng)化傳熱，對(duì)流管圖1-28拉磚爐墻往往采用翅片管或釘頭管，其安裝方式多采用水平安裝。211.4.1.2爐管21211.4.1.3鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)是管式爐的承載骨架。管式爐的其它構(gòu)件依附于鋼結(jié)構(gòu)，其基本元件是各種型鋼，通過焊接或螺栓連接構(gòu)成管式爐的骨架。老式管式爐，如方箱爐、斜頂爐等，其鋼結(jié)構(gòu)占整個(gè)管式爐投資的比重較小，近代管式爐其鋼結(jié)構(gòu)的投資比例越來越大。221.4.1.3鋼結(jié)構(gòu)22221.4.1.4其它部件管式爐配件較多，主要有看火孔、點(diǎn)火孔、測(cè)試孔、爐用人孔、防爆門、吹灰器、煙囪擋板等。231.4.1.4其它部件2323輻射室內(nèi)的爐管，通過火焰或高溫?zé)煔膺M(jìn)行傳熱，以輻射熱為主，故稱之為輻射管。它直接受火焰輻射沖刷，溫度高，其材料要具有足夠的高溫強(qiáng)度和高溫化學(xué)穩(wěn)定性。241.4.2輻射室輻射室是加熱爐進(jìn)行熱交換的主要場(chǎng)所，其熱負(fù)荷約占全爐的70％-80％。烴類蒸汽轉(zhuǎn)化爐、乙烯裂解爐的反應(yīng)和裂解過程全部由輻射室來完成。輻射室內(nèi)的爐管，通過火焰或高溫?zé)煔膺M(jìn)行傳熱，241.4.3對(duì)流室對(duì)流室是靠輻射室排出的高溫?zé)煔膺M(jìn)行對(duì)流傳熱來加熱物料。煙氣以較高的速度沖刷爐管管壁，進(jìn)行有效的對(duì)流傳熱，其熱負(fù)荷約占全爐的20％-30％。對(duì)流室一般布置在輻射室之上，有的單獨(dú)放在地面。為了提高傳熱效果，爐管多采用釘頭管或翅片管。251.4.3對(duì)流室25251.4.4余熱回收系統(tǒng)余熱回收系統(tǒng)用以回收加熱爐的排煙余熱。回收方法有兩類：一類是靠預(yù)熱燃燒空氣來回收，使回收的熱量再次返回爐中；另一類是采用另外的回收系統(tǒng)回收熱量。前者稱為空氣預(yù)熱方式，后者通常用水回收稱為廢熱鍋爐方式?？諝忸A(yù)熱方式有直接安裝在對(duì)流室上面的固定管式空氣預(yù)熱器，還有單獨(dú)放在地面上的管式空氣預(yù)熱器等型式。261.4.4余熱回收系統(tǒng)2626目前，爐子的余熱回收系統(tǒng)多采用空氣預(yù)熱方式，只有高溫管式爐(烴類蒸汽轉(zhuǎn)化爐、乙烯裂解爐)和純輻射爐才使用余熱鍋爐，這類高溫管式爐的排煙溫度較高，安裝余熱回收系統(tǒng)后，爐子的總效率可達(dá)到88％-90％。27目前，爐子的余熱回收系統(tǒng)多采用空氣預(yù)熱27水熱媒空氣預(yù)熱器利用除氧水或除鹽水作熱媒(中間載熱體)，建立一個(gè)閉路循環(huán)系統(tǒng)。熱媒水通過放置在加熱爐對(duì)流室出口的煙氣換熱器吸收煙氣的熱量，再通過布置在鼓風(fēng)機(jī)出口的空氣預(yù)熱器放出熱量，加熱空氣，將煙氣熱量傳遞給加熱爐所需的空氣。為了防止煙氣換熱器發(fā)生低溫露點(diǎn)腐蝕，在水熱媒空氣預(yù)熱器進(jìn)口和循環(huán)水泵入口之間，設(shè)置旁路調(diào)節(jié)閥，控制空氣預(yù)熱器的換熱量，保證進(jìn)煙氣換熱器熱媒水的溫度高于露點(diǎn)溫度，即煙氣換熱器的最低壁溫高于露點(diǎn)(一般設(shè)計(jì)值為120℃-150℃)水熱媒空氣預(yù)熱器利用除氧水或除鹽水作熱媒(中間載熱體)，建立28石油化工加熱爐的種類用途和主要指標(biāo)概論(-課件291.4.5燃燒器燃燒器的作用是完成燃料的燃燒，為熱交換提供熱量。燃燒器由燃料噴嘴、配風(fēng)器、燃燒道三部分組成。燃燒器按所用燃料的不同可分為燃油燃燒器、燃?xì)馊紵骱陀?氣聯(lián)合燃燒器。燃燒器性能的好壞，直接影響燃燒質(zhì)量及爐子的熱效率。操作時(shí)，特別應(yīng)注意火焰要保持剛直有力，調(diào)整火嘴盡可能使?fàn)t膛受熱均勻，避免火焰舔爐管，并實(shí)現(xiàn)低氧燃燒。要保證燃燒質(zhì)量和熱效率，還必須有可靠的燃料供應(yīng)系統(tǒng)和良好的空氣預(yù)熱系統(tǒng)。301.4.5燃燒器3030通風(fēng)系統(tǒng)的作用是把燃燒用空氣導(dǎo)入燃燒器，將廢煙氣引出爐子。它分為自然通風(fēng)和強(qiáng)制通風(fēng)兩種方式。前者依靠煙囪本身的抽力，后者使用風(fēng)機(jī)。31

1.4.6通風(fēng)系統(tǒng)過去，絕大多數(shù)爐子都采用自然通風(fēng)方式，煙囪通常安裝在爐頂。近年來，隨著爐子結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化，爐內(nèi)煙氣側(cè)阻力增大，加之提高爐子熱效率的需要，采用強(qiáng)制通風(fēng)方式日趨普遍。通風(fēng)系統(tǒng)的作用是把燃燒用空氣導(dǎo)入燃燒器311.5管式加熱爐的主要技術(shù)指標(biāo)1.5.1熱負(fù)荷每臺(tái)管式加熱爐單位時(shí)間內(nèi)管內(nèi)介質(zhì)吸收的熱量稱為有效熱負(fù)荷，簡稱熱負(fù)荷。管內(nèi)介質(zhì)所吸收的熱量用于升溫、汽化或化學(xué)反應(yīng)。熱負(fù)荷的理論值，可根據(jù)介質(zhì)在管內(nèi)的工藝過程(加熱、化學(xué)反應(yīng))進(jìn)行計(jì)算。加熱爐的設(shè)計(jì)熱負(fù)荷(Q)通常取計(jì)算熱負(fù)荷(Q’)的1.15-1.2倍。熱負(fù)荷的大小表示爐子生產(chǎn)能力的大小。321.5管式加熱爐的主要技術(shù)指標(biāo)32321.5.2爐膛體積熱強(qiáng)度

爐膛單位體積在單位時(shí)間內(nèi)燃料燃燒的放熱量，稱為爐膛體積熱強(qiáng)度。即33式中g(shù)v-爐膛體積熱強(qiáng)度，KW／m3B-燃料用量，kg/hQ1-燃料低熱值，kJ/kg燃料

V-爐膛（輻射室）體積，m3gv值越大爐膛溫度越高，不利于長周期安全運(yùn)行，因此爐膛體積熱強(qiáng)度不允許過大，一般控制在1.16×102kW／m3以下。

1.5.2爐膛體積熱強(qiáng)度33331.5.3輻射表面熱強(qiáng)度

輻射爐管單位表面積(一般按爐管外徑計(jì)算表面積)、單位時(shí)間內(nèi)所傳遞的熱量稱為爐管的輻射表面熱強(qiáng)度gR,也稱為輻射熱通量或熱流率。341.5.3輻射表面熱強(qiáng)度3434

gR表示輻射室爐管傳熱強(qiáng)度的大小。應(yīng)注意gR一般指輻射室所有爐管的平均值。由于輻射室內(nèi)各部位受熱不一致，不同的爐管以及同一根爐管的不同部位，實(shí)際局部熱強(qiáng)度相差很大。gR值越大，完成一定加熱任務(wù)所需的輻射爐管就越少，輻射室體積越緊湊，投資也可降低，所以要盡可能提高爐管表面熱強(qiáng)度。各種爐子的輻射表面熱強(qiáng)度推薦值見表1-2。35gR表示輻射室爐管傳熱強(qiáng)度的大小。應(yīng)注351.5.4對(duì)流表面熱強(qiáng)度

對(duì)流爐管單位面積在單位時(shí)間內(nèi)所傳遞的熱量稱為對(duì)流表面熱強(qiáng)度。目前，加熱爐對(duì)流室多以釘頭管或翅片管代替過去的光管，以強(qiáng)化傳熱。釘頭管或翅片管的熱強(qiáng)度一般為光管的兩倍以上。也就是說，一根釘頭管或翅片管相當(dāng)于兩根以上光管的傳熱能力。361.5.4對(duì)流表面熱強(qiáng)度3636

即熱效率是衡量燃料利用情況，評(píng)價(jià)爐子設(shè)計(jì)和操作水平，標(biāo)定爐子性能的主要指標(biāo)。熱效率越高，燃料的有效利用率越高，燃料耗量越少，運(yùn)行越經(jīng)濟(jì)。371.5.5熱效率加熱爐有效利用的熱量與燃料燃燒時(shí)所放出的總熱量之比叫熱效率，即熱效率是衡量燃料利用情況，評(píng)價(jià)爐子37火墻溫度又稱爐膛溫度，是指煙氣離開輻射室進(jìn)入對(duì)流室時(shí)的溫度。它代表爐膛內(nèi)煙氣溫度的高低，是爐子操作中的重要控制指標(biāo)。38

1.5.6火墻溫度

火墻溫度高，說明輻射室傳熱強(qiáng)度高。火墻溫度過高時(shí)，爐管易結(jié)焦，甚至燒壞爐管和管板等。所以火墻溫度一般控制在約850℃以下(烴類蒸汽轉(zhuǎn)化爐、乙烯裂解爐，爐溫可達(dá)900℃以上)?；饓囟扔址Q爐膛溫度，是指煙氣離開輻射38石油化工加熱爐的種類用途和主要指標(biāo)概論(-課件3939、把生活中的每一天，都當(dāng)作生命中的最后一天。

40、機(jī)不可失，時(shí)不再來。

41、就算全世界都否定我，還有我自己相信我。

42、不為模糊不清的未來擔(dān)憂，只為清清楚楚的現(xiàn)在努力。

43、付出才會(huì)杰出。

44、成功不是憑夢(mèng)想和希望，而是憑努力和實(shí)踐。

45、成功這件事，自己才是老板！

46、暗自傷心，不如立即行動(dòng)。

47、勤奮是你生命的密碼，能譯出你一部壯麗的史詩。

48、隨隨便便浪費(fèi)的時(shí)間，再也不能贏回來。

49、不要輕易用過去來衡量生活的幸與不幸！每個(gè)人的生命都是可以綻放美麗的，只要你珍惜。

50、給自己定目標(biāo)，一年，兩年，五年，也許你出生不如別人好，通過努力，往往可以改變%的命運(yùn)。破罐子破摔只能和懦弱做朋友。

51、當(dāng)眼淚流盡的時(shí)候，留下的應(yīng)該是堅(jiān)強(qiáng)。

52、上天完全是為了堅(jiān)強(qiáng)你的意志，才在道路上設(shè)下重重的障礙。

53、沒有播種，何來收獲；沒有辛苦，何來成功；沒有磨難，何來榮耀；沒有挫折，何來輝煌。

54、只要路是對(duì)的，就不怕路遠(yuǎn)。

55、生命對(duì)某些人來說是美麗的，這些人的一生都為某個(gè)目標(biāo)而奮斗。

56、浪花總是著揚(yáng)帆者的路開放的。

74、失敗是什么？沒有什么，只是更走近成功一步；成功是什么？就是走過了所有通向失敗的路，只剩下一條路，那就是成功的路。

75、要改變命運(yùn)，首先改變自己。

76、我們?nèi)粢呀邮茏顗牡?，就再?zèng)]有什么損失。

77、在生活中，我跌倒過。我在嘲笑聲中站起來，雖然衣服臟了，但那是暫時(shí)的，它可以洗凈。

78、沒有壓力的生活就會(huì)空虛；沒有壓力的青春就會(huì)枯萎；沒有壓力的生命就會(huì)黯淡。

79、人生就像一杯沒有加糖的咖啡，喝起來是苦澀的，回味起來卻有久久不會(huì)退去的余香。

80、最困難的時(shí)候，就是距離成功不遠(yuǎn)了。

81、知道自己要干什么，夜深人靜，問問自己，將來的打算，并朝著那個(gè)方向去實(shí)現(xiàn)。而不是無所事事和做一些無謂的事。

82、出路出路，走出去了，總是會(huì)有路的。困難苦難，困在家里就是難。

83、人生最大的喜悅是每個(gè)人都說你做不到，你卻完成它了！

84、勇士搏出驚濤駭流而不沉淪，懦夫在風(fēng)平浪靜也會(huì)溺水。

85、生活不是林黛玉，不會(huì)因?yàn)閼n傷而風(fēng)情萬種。

86、唯有行動(dòng)才能改造命運(yùn)。

87、即使行動(dòng)導(dǎo)致錯(cuò)誤，卻也帶來了學(xué)習(xí)與成長；不行動(dòng)則是停滯與萎縮。

88、光說不干，事事落空；又說又干，馬到成功。

89、對(duì)于每一個(gè)不利條件，都會(huì)存在與之相對(duì)應(yīng)的有利條件。

90、人的潛能是一座無法估量的豐富的礦藏，只等著我們?nèi)ネ诰颉?/p>

91、要成功，不要與馬賽跑，要騎在馬上，馬上成功。

2、虛心使人進(jìn)步，驕傲使人落后。

3、謙虛是學(xué)習(xí)的朋友，自滿是學(xué)習(xí)的敵人。

4、若要精，人前聽。

5、喜歡吹噓的人猶如一面大鼓，響聲大腹中空。

6、強(qiáng)中更有強(qiáng)中手，莫向人前自夸口。

7、請(qǐng)教別人不折本，舌頭打個(gè)滾。

8、人唯虛，始能知人。滿招損，謙受益。滿必溢，驕必?cái)　?9、把生活中的每一天，都當(dāng)作生命中的最后一天。40

第一章

石油化工加熱爐的種類、用途和主要指標(biāo)

一個(gè)設(shè)備，具有用耐火材料包圍的燃燒室，利用燃料燃燒產(chǎn)生的熱量將物質(zhì)(固體或流體)加熱，這樣的設(shè)備叫做“爐子”。工業(yè)上有各種各樣的爐子，如冶金爐、熱處理爐、窯爐、焚燒爐和蒸汽鍋爐等。石油化工加熱爐是其生產(chǎn)過程中的高溫反應(yīng)設(shè)備和高溫加熱設(shè)備。石油化工加熱爐主要特征有四點(diǎn)。1.1概述41

第一章石油化工加熱爐的種類、用途和主要指標(biāo)

按外形大致上分為以下四類（16類）：箱式爐（6類）、立式爐（6類）、圓筒爐（3類）、大型方爐（1類）。這種劃分法系按輻射室的外觀形狀，而與對(duì)流室無關(guān)。所謂箱式爐，顧名思義其輻射室為一“箱子狀”的六面體。與它相比，立式爐的輻射室寬度要窄一些，其兩側(cè)墻的間距與爐膛高度之比約為1：2。圓筒爐、大型方爐的稱呼也按同理而來。42

1.2加熱爐分類（按外形和按用途分）1.2.1按外形分類按外形大致上分為以下四類（16類）：4243圖1-4圖1-5圖1-63圖1-4圖1-543第一章

石油化工加熱爐的種類、用途和主要指標(biāo)44圖1-7圖1-8圖1-9第一章石油化工加熱爐的種類、用途和主要指標(biāo)4圖1-744圖1-10圖1-11圖1-1245圖1-1045(3)立式圓筒爐①螺旋管式(圖1-14)

當(dāng)爐子熱負(fù)荷非常小，而且對(duì)熱效率無要求時(shí)，采用這兩種爐型。它們是最簡單、最便宜的爐子。圖1-14型爐內(nèi)，爐管是一段盤繞成螺旋狀的小管，雖然它屬于立管式爐型，但其管內(nèi)特性更接近于水平管，能完全排空，管內(nèi)壓降小。這種爐子的主要缺點(diǎn)是為了便于盤旋，易于制造，被加熱介質(zhì)通常只有一管程。46(3)立式圓筒爐①螺旋管式(圖1-14)646①螺旋管式(圖1-14)②純輻射式(圖l-15)47圖1-14圖1-15①螺旋管式(圖1-14)7圖1-1447(4)大型方爐48如圖l-19所示，這種爐子用兩排爐管把爐膛分成若干小間，每間設(shè)置一或二個(gè)大容量高強(qiáng)燃燒器。分隔可以沿兩個(gè)方向進(jìn)行，稱之為“十字交叉”分隔法。它通常把對(duì)流室單獨(dú)放到地面上。還有把幾臺(tái)爐子的煙氣用煙道匯集攏來，送進(jìn)一個(gè)公用的對(duì)流室或廢熱鍋爐。這種爐子結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)省占地，便于回收余熱，容易實(shí)現(xiàn)爐群集中排煙，減輕大氣污染。它是專為超大型加熱爐而開發(fā)的。(4)大型方爐8如圖l-19所示，這種48圖1-1949圖1-19949

1.2.2按用途分類

按用途管式熱加爐大致分為以下幾類：爐管內(nèi)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的爐子、加熱液體的爐子、加熱氣體的爐子和加熱氣、液混相流體的爐子。50(1)爐管內(nèi)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的爐子這種爐子管內(nèi)發(fā)生吸熱化學(xué)反應(yīng)。按復(fù)雜程度來說，它代表了加熱爐技術(shù)的最高水平。它分為兩種：

1.2.2按用途分類10(1)爐管內(nèi)50①爐管內(nèi)裝催化劑的，如烴類水蒸氣轉(zhuǎn)化爐。②爐管內(nèi)不裝催化劑的，如乙烯裂解爐。無論其中哪一種，不光要求從爐子吸熱，而且要滿足管路中各段在化學(xué)反應(yīng)方面的各種條件，如溫度和熱輸入量要求等。51①爐管內(nèi)裝催化劑的，如烴類水蒸氣轉(zhuǎn)化爐(2)加熱液體的爐子52這類爐子可分為三種：①管內(nèi)無相變化、單純的液體加熱爐這是把工藝液體預(yù)熱到其沸點(diǎn)以下(如溫水加熱、液相熱載體加熱等)使用的爐子。它加熱的終溫低，管內(nèi)結(jié)焦和腐蝕也小，操作上的問題較少。(2)加熱液體的爐子12這類爐子可分為三種：①管內(nèi)無相變化、52②管內(nèi)進(jìn)口為液相、出口為氣液混相的爐子在生產(chǎn)過程中，往往要求被加工的流體在氣液混相狀態(tài)下進(jìn)入蒸餾塔等，此時(shí)使用這種加熱爐。在全部工藝加熱爐中它的數(shù)量最大。對(duì)于這種爐子，最重要的是把握住吸熱量、氣化率、壓力降、溫度之間的關(guān)系。53②管內(nèi)進(jìn)口為液相、出口為氣液混相的爐子1353③進(jìn)口為液相、出口全部汽化的爐子這種爐子是反應(yīng)器的進(jìn)料加熱爐，它把液體完全汽化，加熱到一定溫度，然后送入工藝反應(yīng)器。由于反應(yīng)器的操作條件(如催化劑活性等)在運(yùn)轉(zhuǎn)期中是變化的，這種爐子的操作溫度和壓力等往往變化很大。較之上述①、②兩種，有必要掌握它的變動(dòng)范圍，以防止裂解和結(jié)炭發(fā)生。54③進(jìn)口為液相、出口全部汽化的爐子1454(3)氣體加熱爐如水蒸氣的過熱、工藝氣體的預(yù)熱就使用這種爐子。它多在較高溫度下操作，但因?yàn)槭羌儦庀?，結(jié)焦的可能性不大。應(yīng)該注意的是當(dāng)氣體量很大時(shí)，爐管的路數(shù)很多，必須從結(jié)構(gòu)上保證各路均勻，防止偏流。55(3)氣體加熱爐1555(4)加熱混相流體的爐子這種爐子常用于加氫精制、加氫裂化等裝置的反應(yīng)器進(jìn)料加熱。由于管內(nèi)流體從爐子入口起就是氣、液混相，較上述純氣體加熱爐更難保證各路流量的均勻，設(shè)計(jì)上要更重視管徑、管內(nèi)重量流速、盤管路數(shù)的選取，以及管內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)的判斷和分叉管的配管設(shè)計(jì)等。56(4)加熱混相流體的爐子16561.4管式加熱爐的基本構(gòu)成與組成管式加熱爐一般由輻射室、對(duì)流室、余熱回收系統(tǒng)、燃燒器和通風(fēng)系統(tǒng)等五部分組成，如圖1-27所示。其結(jié)構(gòu)通常包括：鋼結(jié)構(gòu)、爐管、爐墻（內(nèi)襯）、燃燒器、孔類配件等。571.4管式加熱爐的基本構(gòu)成與組成1757圖1-27管式加熱爐的一般結(jié)構(gòu)58圖1-27管式加熱爐的一般結(jié)構(gòu)18581.4.1基本結(jié)構(gòu)、爐膛與部件1.4.1.1爐膛與爐墻（爐襯）爐膛是由爐墻、爐頂和爐底圍成的空間，是對(duì)物質(zhì)進(jìn)行加熱的地方。爐墻、爐頂和爐底通稱為爐襯，爐襯是加熱爐的關(guān)鍵技術(shù)條件之一。在加熱爐的運(yùn)行過程中，不僅要求爐襯能夠在高溫和荷載條件下保持足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，要求爐襯能夠耐受煙氣的沖刷和侵蝕，而且要求有足夠的絕熱保溫和氣密性能。591.4.1基本結(jié)構(gòu)、爐膛與部件1959管式爐的爐墻結(jié)構(gòu)主要有耐火磚結(jié)構(gòu)、耐火混凝土結(jié)構(gòu)和耐火纖維結(jié)構(gòu)。其中耐火磚結(jié)構(gòu)又分為砌磚爐墻、掛磚爐墻和拉磚爐墻。60管式爐的爐墻結(jié)構(gòu)主要有耐火磚結(jié)構(gòu)、耐火混60

1.4.1.2爐管管式爐爐管是物料攝取熱量的媒介。按受熱方式不同可分為輻射爐管和對(duì)流爐管，前者設(shè)置于輻射室內(nèi)，后者設(shè)置于對(duì)流室內(nèi)。為強(qiáng)化傳熱，對(duì)流管圖1-28拉磚爐墻往往采用翅片管或釘頭管，其安裝方式多采用水平安裝。611.4.1.2爐管21611.4.1.3鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)是管式爐的承載骨架。管式爐的其它構(gòu)件依附于鋼結(jié)構(gòu)，其基本元件是各種型鋼，通過焊接或螺栓連接構(gòu)成管式爐的骨架。老式管式爐，如方箱爐、斜頂爐等，其鋼結(jié)構(gòu)占整個(gè)管式爐投資的比重較小，近代管式爐其鋼結(jié)構(gòu)的投資比例越來越大。621.4.1.3鋼結(jié)構(gòu)22621.4.1.4其它部件管式爐配件較多，主要有看火孔、點(diǎn)火孔、測(cè)試孔、爐用人孔、防爆門、吹灰器、煙囪擋板等。631.4.1.4其它部件2363輻射室內(nèi)的爐管，通過火焰或高溫?zé)煔膺M(jìn)行傳熱，以輻射熱為主，故稱之為輻射管。它直接受火焰輻射沖刷，溫度高，其材料要具有足夠的高溫強(qiáng)度和高溫化學(xué)穩(wěn)定性。641.4.2輻射室輻射室是加熱爐進(jìn)行熱交換的主要場(chǎng)所，其熱負(fù)荷約占全爐的70％-80％。烴類蒸汽轉(zhuǎn)化爐、乙烯裂解爐的反應(yīng)和裂解過程全部由輻射室來完成。輻射室內(nèi)的爐管，通過火焰或高溫?zé)煔膺M(jìn)行傳熱，641.4.3對(duì)流室對(duì)流室是靠輻射室排出的高溫?zé)煔膺M(jìn)行對(duì)流傳熱來加熱物料。煙氣以較高的速度沖刷爐管管壁，進(jìn)行有效的對(duì)流傳熱，其熱負(fù)荷約占全爐的20％-30％。對(duì)流室一般布置在輻射室之上，有的單獨(dú)放在地面。為了提高傳熱效果，爐管多采用釘頭管或翅片管。651.4.3對(duì)流室25651.4.4余熱回收系統(tǒng)余熱回收系統(tǒng)用以回收加熱爐的排煙余熱?；厥辗椒ㄓ袃深悾阂活愂强款A(yù)熱燃燒空氣來回收，使回收的熱量再次返回爐中；另一類是采用另外的回收系統(tǒng)回收熱量。前者稱為空氣預(yù)熱方式，后者通常用水回收稱為廢熱鍋爐方式?？諝忸A(yù)熱方式有直接安裝在對(duì)流室上面的固定管式空氣預(yù)熱器，還有單獨(dú)放在地面上的管式空氣預(yù)熱器等型式。661.4.4余熱回收系統(tǒng)2666目前，爐子的余熱回收系統(tǒng)多采用空氣預(yù)熱方式，只有高溫管式爐(烴類蒸汽轉(zhuǎn)化爐、乙烯裂解爐)和純輻射爐才使用余熱鍋爐，這類高溫管式爐的排煙溫度較高，安裝余熱回收系統(tǒng)后，爐子的總效率可達(dá)到88％-90％。67目前，爐子的余熱回收系統(tǒng)多采用空氣預(yù)熱67水熱媒空氣預(yù)熱器利用除氧水或除鹽水作熱媒(中間載熱體)，建立一個(gè)閉路循環(huán)系統(tǒng)。熱媒水通過放置在加熱爐對(duì)流室出口的煙氣換熱器吸收煙氣的熱量，再通過布置在鼓風(fēng)機(jī)出口的空氣預(yù)熱器放出熱量，加熱空氣，將煙氣熱量傳遞給加熱爐所需的空氣。為了防止煙氣換熱器發(fā)生低溫露點(diǎn)腐蝕，在水熱媒空氣預(yù)熱器進(jìn)口和循環(huán)水泵入口之間，設(shè)置旁路調(diào)節(jié)閥，控制空氣預(yù)熱器的換熱量，保證進(jìn)煙氣換熱器熱媒水的溫度高于露點(diǎn)溫度，即煙氣換熱器的最低壁溫高于露點(diǎn)(一般設(shè)計(jì)值為120℃-150℃)水熱媒空氣預(yù)熱器利用除氧水或除鹽水作熱媒(中間載熱體)，建立68石油化工加熱爐的種類用途和主要指標(biāo)概論(-課件691.4.5燃燒器燃燒器的作用是完成燃料的燃燒，為熱交換提供熱量。燃燒器由燃料噴嘴、配風(fēng)器、燃燒道三部分組成。燃燒器按所用燃料的不同可分為燃油燃燒器、燃?xì)馊紵骱陀?氣聯(lián)合燃燒器。燃燒器性能的好壞，直接影響燃燒質(zhì)量及爐子的熱效率。操作時(shí)，特別應(yīng)注意火焰要保持剛直有力，調(diào)整火嘴盡可能使?fàn)t膛受熱均勻，避免火焰舔爐管，并實(shí)現(xiàn)低氧燃燒。要保證燃燒質(zhì)量和熱效率，還必須有可靠的燃料供應(yīng)系統(tǒng)和良好的空氣預(yù)熱系統(tǒng)。701.4.5燃燒器3070通風(fēng)系統(tǒng)的作用是把燃燒用空氣導(dǎo)入燃燒器，將廢煙氣引出爐子。它分為自然通風(fēng)和強(qiáng)制通風(fēng)兩種方式。前者依靠煙囪本身的抽力，后者使用風(fēng)機(jī)。71

1.4.6通風(fēng)系統(tǒng)過去，絕大多數(shù)爐子都采用自然通風(fēng)方式，煙囪通常安裝在爐頂。近年來，隨著爐子結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化，爐內(nèi)煙氣側(cè)阻力增大，加之提高爐子熱效率的需要，采用強(qiáng)制通風(fēng)方式日趨普遍。通風(fēng)系統(tǒng)的作用是把燃燒用空氣導(dǎo)入燃燒器711.5管式加熱爐的主要技術(shù)指標(biāo)1.5.1熱負(fù)荷每臺(tái)管式加熱爐單位時(shí)間內(nèi)管內(nèi)介質(zhì)吸收的熱量稱為有效熱負(fù)荷，簡稱熱負(fù)荷。管內(nèi)介質(zhì)所吸收的熱量用于升溫、汽化或化學(xué)反應(yīng)。熱負(fù)荷的理論值，可根據(jù)介質(zhì)在管內(nèi)的工藝過程(加熱、化學(xué)反應(yīng))進(jìn)行計(jì)算。加熱爐的設(shè)計(jì)熱負(fù)荷(Q)通常取計(jì)算熱負(fù)荷(Q’)的1.15-1.2倍。熱負(fù)荷的大小表示爐子生產(chǎn)能力的大小。721.5管式加熱爐的主要技術(shù)指標(biāo)32721.5.2爐膛體積熱強(qiáng)度

爐膛單位體積在單位時(shí)間內(nèi)燃料燃燒的放熱量，稱為爐膛體積熱強(qiáng)度。即73式中g(shù)v-爐膛體積熱強(qiáng)度，KW／m3B-燃料用量，kg/hQ1-燃料低熱值，kJ/kg燃料

V-爐膛（輻射室）體積，m3gv值越大爐膛溫度越高，不利于長周期安全運(yùn)行，因此爐膛體積熱強(qiáng)度不允許過大，一般控制在1.16×102kW／m3以下。

1.5.2爐膛體積熱強(qiáng)度33731.5.3輻射表面熱強(qiáng)度

輻射爐管單位表面積(一般按爐管外徑計(jì)算表面積)、單位時(shí)間內(nèi)所傳遞的熱量稱為爐管的輻射表面熱強(qiáng)度gR,也稱為輻射熱通量或熱流率。741.5.3輻射表面熱強(qiáng)度3474

gR表示輻射室爐管傳熱強(qiáng)度的大小。應(yīng)注意gR一般指輻射室所有爐管的平均值。由于輻射室內(nèi)各部位受熱不一致，不同的爐管以及同一根爐管的不同部位，實(shí)際局部熱強(qiáng)度相差很大。gR值越大，完成一定加熱任務(wù)所需的輻射爐管就越少，輻射室體積越緊湊，投資也可降低，所以要盡可能提高爐管表面熱強(qiáng)度。各種爐子的輻射表面熱強(qiáng)度推薦值見表1-2。75gR表示輻射室爐管傳熱強(qiáng)度的大小。應(yīng)注751.5.4對(duì)流表面熱強(qiáng)度

對(duì)流爐管單位面積在單位時(shí)間內(nèi)所傳遞的熱量稱為對(duì)流表面熱強(qiáng)度。目前，加熱爐對(duì)流室多以釘頭管或翅片管代替過去的光管，以強(qiáng)化傳熱。釘頭管或翅片管的熱強(qiáng)度一般為光管的兩倍以上。也就是說，一根釘頭管或翅片管相當(dāng)于兩根以上光管的傳熱能力。761.5.4對(duì)流表面熱強(qiáng)度3676

即熱效率是衡量燃料利用情況，評(píng)價(jià)爐子設(shè)計(jì)和操作水平，標(biāo)定爐子性能的主要指標(biāo)。熱效率越高，燃料的有效利用率越高，燃料耗量越少，運(yùn)行越經(jīng)濟(jì)。771.5.5熱效率加熱爐有效利用的熱量與燃料燃燒時(shí)所放出的總熱量之比叫熱效率，即熱效率是衡量燃料利用情況，評(píng)價(jià)爐子77火墻溫度又稱爐膛溫度，是指煙氣