《壓力容器結(jié)構(gòu)與制造》課件-加熱爐的原理與結(jié)構(gòu)

加熱爐的原理與結(jié)構(gòu)加熱爐的總體結(jié)構(gòu)常用加熱爐的工作原理23目錄CONTENTS加熱爐的分類1加熱爐的分類1一、加熱爐的分類按外觀形狀分為箱式爐、立式爐、圓筒爐、大型方爐;按工藝用途分為常壓爐、減壓爐、焦化爐、制氫爐、瀝青爐等;按爐室數(shù)目分為雙室爐、三合一爐、多室爐等;按傳熱方法分為純輻射爐、純對流爐、對流-輻射爐等。常用的加熱爐有圓筒爐、立式爐和箱式爐。加熱爐的總體結(jié)構(gòu)2二、加熱爐的總體結(jié)構(gòu)輻射室又稱為爐膛或燃燒室，是管式加熱爐的核心部分，傳熱方式主要是熱輻射，全爐熱負荷70%-80%是由輻射室擔負。輻射室是通過火焰和高溫煙氣進行輻射傳熱的主要場所，直接受到火焰和高溫煙氣的沖刷，溫度很高，因此必須充分考慮所用材料的強度和耐熱性。輻射室矩形的對流室安裝在圓筒體輻射室的上方。對流爐管采用多層水平安裝，用回彎頭相互連接。主要傳熱方式為對流，工作時從輻射室進入對流室的高溫煙氣以較大的流速沖刷對流爐管，與管內(nèi)原料進行傳熱，對流室一般擔負全路熱負荷的20%-30%。對流室二、加熱爐的總體結(jié)構(gòu)為了提高對流傳熱效率，對流爐管常采用翅片管或釘頭管。（a）翅片管（b）釘頭管釘頭管采用埋弧焊加工方法翅片管采用高頻焊加工方法二、加熱爐的總體結(jié)構(gòu)對流室選管規(guī)則燒燃料氣燒重油均可以優(yōu)先使用釘頭管釘頭管二、加熱爐的總體結(jié)構(gòu)燃燒器：燃燒器是爐子的重要組成部分。管式加熱爐只燃燒燃料氣和燃料油，所以不需要燒煤那樣復雜的輔助系統(tǒng)，火嘴結(jié)構(gòu)也比較簡單。由于燃燒火焰猛烈，必須特別重視火焰與爐管的間距以及燃燒器間的間隔。盡可能使爐膛受熱均勻、火焰不沖刷爐管并實現(xiàn)低氧完全燃燒。為此，燃燒器型號的選擇和合理布置是很重要的。二、加熱爐的總體結(jié)構(gòu)通風系統(tǒng)：通風系統(tǒng)是把燃料燃燒所用空氣導入燃燒器,同時將廢煙氣引出加熱爐。通風方式有自然通風和強制通風,自然通風依靠煙囪本身的抽力,強制通風則使用鼓風機和引風機。隨著高效大功率燃燒器的應(yīng)用及節(jié)能降耗工作的需要,多使用強制通風方式。二、加熱爐的總體結(jié)構(gòu)常用加熱爐的工作原理3三、常用加熱爐的工作原理優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、造價低。缺點：為了便于盤管、易于制造，被加熱介質(zhì)通常只有一個管程。螺旋管式圓筒加熱爐：純輻射式圓筒爐的結(jié)構(gòu)如圖所示，無對流室，火嘴在爐底，爐管直立沿爐墻排成一圈。四川化工職業(yè)技術(shù)學院三、常用加熱爐的工作原理螺旋管式圓筒加熱爐：(a)型結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、熱效率低。(b)型在爐頂部增加了輻射錐,使爐管全長受熱均勻,從而提高了上部爐管的受熱強度。三、常用加熱爐的工作原理純輻射式圓筒爐：圖a這種加熱爐對流室采用水平布管，并使用釘頭管或翅片管，熱效率較高，制造及施工簡單，造價低，應(yīng)用非常廣泛。如圖b所示需在大型圓筒爐的爐膛內(nèi)增加爐管以克服該缺點。三、常用加熱爐的工作原理輻射-對流立式圓筒爐：臥管立式爐爐管布置在兩側(cè)，中間是一列底燒的燃燒器，煙氣由輻射室、對流室經(jīng)煙囪一直上行。燃燒器能量小、數(shù)量多、間距較小，從而在爐子中央形成一道火焰“膜”，以提高輻射傳熱效果。現(xiàn)在使用的立式爐多采用這一形式。三、常用加熱爐的工作原理臥管立式爐：附墻火焰立式爐爐膛中間為一排橫管，火焰附墻而上，把兩側(cè)墻的墻壁燒紅，使火墻成為良好的熱輻射體，以提高輻射傳熱的效果。該爐與臥管立式爐相比，增加了爐膛內(nèi)的輻射面積，具有傳熱強度高、受熱均勻的特點。三、常用加熱爐的工作原理附墻火焰立式爐：環(huán)形管立式爐采用多根彎成U字形的爐管把火焰“包圍”起來，適用于爐管管程多，管內(nèi)壓降小的場合。隨爐子熱負荷的增大，U形彎可以增加2~3個。四川化工職業(yè)技術(shù)學院三、常用加熱爐的工作原理環(huán)形管立式爐：立管立式爐爐膛中的爐管沿墻直立排列，不需要管架。與橫管立式爐相比，既可節(jié)省大量管架材料，又保留了立式爐的優(yōu)點，常用作高熱負荷的大型加熱爐的爐型。三、常用加熱爐的工作原理立管立式爐：（a）無焰燃燒爐側(cè)壁裝（b）階梯爐圖a所示的無焰燃燒爐側(cè)壁裝有許多小型的氣體無焰燃燒器，使整個側(cè)壁成為均勻的輻射面，具有良好的加熱均勻性，并可分區(qū)調(diào)節(jié)溫度。圖b所示的階梯爐是在每級“階梯”底部安裝一排產(chǎn)生扁平附墻火焰的燃燒器。燃燒器的數(shù)量較無焰燃燒爐的少，雖造價低，但加熱程度和分區(qū)調(diào)節(jié)特性不如無焰燃燒爐。三、常用加熱爐的工作原理無焰燃燒爐、階梯爐：箱式爐具有占地面積大、構(gòu)造復雜、金屬消耗量大、造價高的缺點，現(xiàn)已逐步被立式爐所取代。三、常用加熱爐的工作原理箱式爐：橫管或立管箱式爐的爐型結(jié)構(gòu)基本一致，只是爐管布置一個為管子橫排、一個為管子豎排優(yōu)點：只要增加中間的隔墻數(shù)目，能更有效地利用爐膛空間和爐壁，可在保持爐膛體積發(fā)熱強度不變的前提下，“積木組合式”地把爐子放大。缺點：敷管率低，爐管需要合金吊掛，造價高，需設(shè)立獨立煙囪等。三、常用加熱爐的工作原理橫管與立管箱式爐：頂燒爐在輻射室內(nèi)，燃燒器和爐管交錯排列，單排管雙面輻射，沿管子整個圓周的熱分布均勻，燃燒器頂燒，對流室和煙囪在地面。缺點是爐子體積大，造價很高，用于單純加熱不經(jīng)濟。常在合成氨廠用它作為大型烴蒸汽轉(zhuǎn)化爐的爐型。三、常用加熱爐的工作原理頂燒爐：斜頂爐是由方箱爐將膛煙氣流動死區(qū)去掉而變成。斜頂改善了方箱爐的受熱不均勻性,其對流室在中間,煙氣下行經(jīng)地下或地面煙道排入煙囪內(nèi),也可在煙道處加空氣預熱器,使爐子熱效率提高。常用的是雙頂爐。此型爐基本不采用。