加热炉基础知识2015.

加热炉Page2202013-4-13装置上能耗最多的是什么设备？加热炉衡量加热炉能耗大小的参数是什么？热效率制约热效率提高的因素有哪些？Page3202013-4-14利用燃料在炉膛内燃烧时产生的高温作为热源，来加热炉管中流动的介质，使其达到规定的工艺温度。管式加热炉工作原理火焰与烟气烟囱对流室辐射室燃烧器燃烧三要素：可燃物（燃料油或燃料气）助燃物、点火源Page4202013-4-15炉出口温度炉子处理量燃料用量过剩空气系数热效率炉子正常操作的标志稳定高少低高加热炉的大小是以的大小决定的。热负荷Page5202013-4-17传热的三种基本方式1、热传导：在一个物体内部，由于分子的振动，而分子没有发生宏观位移的传热方式称为导热。2、对流传热:流体本身流动，将热能从流体的一部分传递到另一部分，称为对流传热。3、辐射传热：传热不需要媒介，而直接由热源以辐射能（电磁波）的形式辐射出来，被其它物体接收而转变为热能。Page6202013-4-18辐射室内的传热过程燃料燃烧火焰高温烟气炉墙炉管外壁炉管内壁管内介质辐射对流辐射传导对流以辐射为主Page7202013-4-19对流室内的传热过程高温烟气对流管外壁对流管内壁管内介质传导对流以对流为主对流辐射Page8202013-4-110一：分类二：结构三：燃料的燃烧四：工艺指标五：提高热效率的途径六：相关操作主要内容加热炉Page9202013-4-111一、分类按外形分按用途分Page10202013-4-112一、箱式炉三、圆筒炉二、立式炉按外形分类四、无焰炉Page11加热炉炉型概述一般在化学工业中使用的加热炉，是一个在钢板外壳里面砌筑耐火绝热材料的燃烧室，燃料在燃烧室内燃烧，产生的热量用以加热排列在燃烧室内的钢管里的原料，通常称这种形式的加热装置为管式加热炉。Page12--13箱式炉分为方箱炉和斜顶炉炉管受热不均匀，易产生局部过热炉管表面热强度低结构复杂，耗用钢材多特点特点Page13202013-4-114立式炉分类：根据辐射管子排列方式可分为：卧管立式炉、立管立式炉、附墙火焰式和阶梯炉等结构：外形为长方体，分为（下）辐射室、（中）对流室、（上）烟囱三部分Page14立式炉Page15202013-4-1151、炉管水平，传热均匀；2、占地面积大；3、管内流动阻力小；方便清焦。Page16202013-4-116特点火焰垂直向上，与烟气流动方向一致1、炉管长度方向受热不均匀；2、可节省大量高铬镍钢的材料。Page17202013-4-117使火墙成为良好的热辐射体，增加炉膛内辐射面积单排管双面辐射；火嘴高度不同。轴向、径向受热均匀Page18202013-4-118圆筒炉1、轴向热强度分布不均匀；炉墙再辐射作用减弱。炉管表面热强度较低。2、结构简单紧凑、节省钢材、占地面积小，适用于中、小负荷炉子。适用于介质的纯加热结构：辐射炉管沿炉墙周围排成一圈，炉底有火嘴Page19202013-4-119作用：增加炉管上部传热，减少炉管上下传热的不均匀性。当炉子烧劣质燃料时易腐蚀损坏，且造价高。解决轴向受热不均问题，增加辐射锥Page20202013-4-120无焰炉1、单排管双面辐射：炉管受热均匀，炉管表面热强度高2、无焰火嘴：过剩空气系数小，燃料燃烧完全，炉子热效率高只燃烧气体燃料燃料燃烧的速度极快，在燃烧器孔道里就完成燃烧的全部过程，因此没有火焰Page21202013-4-123一、化学反应炉四、混相加热炉三、气体加热炉二、液体加热炉按用途分类Page22202013-4-124管内装催化剂管内不装催化剂液体加热炉管内无相变化、单纯的液体加热炉管内进口为液相、出口为气液混相的炉子管内进口为液相，出口全部汽化的炉子气体加热炉混相加热炉化学反应炉Page23202013-4-125二、结构辐射室余热回收系统对流室燃烧器通风系统Page24燃烧器组成：燃料喷嘴、配风器、燃烧通道燃油燃烧器燃气燃烧器油气混合燃烧器分类自然通风燃烧器强制通风燃烧器Page25加热炉燃烧器在管式加热炉中，油品所需的热量都是通过燃料在燃烧器中燃烧所产生热量来得到的。燃烧器的形式、排列方式和能力的大小对炉子的热负荷、热效率、炉管表面热强度、加热的均匀性级及环境污染都起着决定性的作用。各种形式的燃烧器按照所用燃料种类的不同，燃烧器可分为燃料气燃烧器、燃料油燃烧器和油一气联合燃烧器。按通风方式的不同可分为自然通风燃烧器和强制送风燃烧器。1．燃烧器的结构燃烧器包括燃料气喷嘴和燃烧道。1）燃料气喷嘴的作用是将燃料气分散成小细流，并以恰当的角度导人燃烧道，以便与空气良好混合，充分燃烧。2）燃烧道也称火道，其作用为约束空气流型并与燃料良好混合，稳定燃烧；其次燃烧道内的耐火材料蓄积热量为火焰根部提供热源，促进燃料完全燃烧。Page26炉管管式炉炉管是物料摄取热量的媒介。按受热方式不同可分为辐射炉管和对流炉管，前者设置于辐射室内，后者设置于对流室内。为强化传热，对流管往往采用翅片管或钉头管，其安装方式多采用水平安装。由于炉管置于高温中，管内又有油品或其他介质，在温度、压力和腐蚀的联合作用，因此，炉管材料应具有耐热、耐压和耐腐蚀的特殊要求。加热炉辐射室一般为Gr9Mo合金钢管，对流室为10﹟优质碳钢管。炉膛温度一般在600度以上，因此炉管内应时刻保持有一定流量的冷物料来吸收热量，确保炉管壁温不超过耐热指标。严防炉管内物料中断和超高温、超负荷运行，以致损坏炉管，酿成事故。整个加热炉的炉管系统还包括连接直管之间的回弯头和支持炉管的管架。回弯头把相邻两直管连通，使油品流向转弯180度。在进出口处回弯头将炉管与物料进出管线相连。虽然回弯头处于高温区外部，但由于管内物料流向急剧改变，冲蚀严重，容易发生漏油着火。管架的作用是支撑炉管防止其受热弯曲变形。Page27加热炉炉管Page28辐射室辐射室又称燃烧室或称炉膛，是管式加热炉的核心，位于炉体的下部，为圆柱形的简体，其外层是由钢板卷成的圆筒体，内层是隔热层即炉墙。隔热层主要有减少热量损失的作用在辐射室内，沿炉墙一周是排成一圈的炉管，炉底有燃烧器呈圆形分布，加热炉供风系统的风道设置在炉底，由中心呈放射状通向每一个燃烧器。作用：火焰和高温烟气通过辐射将热量传给辐射管，炉壁对热量的反射也间接地传热给辐射管Page29防爆门阻火器由于瓦斯阀门关不严或多次点火未点着，使炉膛内存有可燃气体，在点火时易发生爆炸。这时，炉膛压力将防爆门推开泄掉一部分压力。为防止火焰倒窜入瓦斯罐或其他容器内产生爆炸，在炉内瓦斯线上都设有瓦斯阻火器。阻火器应设在瓦斯入炉前的管线上。内有多层金属网状物，传热快，一旦火焰通过时，热量很快散失降低温度，从而灭火。Page30对流室在辐射室上面的长方形是对流室，其外壁结构与辐射室相同，对流室炉管一般为水平横排，为了提高供热效率，有些对流热炉管外壁镶有钉头或翅片，这些钉头或翅片一般只在炉管的下侧有，这主要是因为上侧采用钉头或翅头容易积灰且不易清除，反而降低了传热效率。作用烟气通过对流将热量传给管内介质，充分回收烟气中的热量。对流室吸热量的比例越大，全炉的热效率越高Page31当管内介质为液态时，管外侧对流传热系数远小于管内侧对流传热系数，对流室采用钉头管或翅片管可提高对流管外侧的对流传热系数扩大传热面积，从而提高加热炉的热效率钉头管和翅片管有什么作用在对流管的外壁焊接一定规格的钉头或翅片Page32余热回收系统降低排烟温度是提高热效率的一种重要方法利用空气预热器或余热锅炉可降低排烟温度但在余热回收系统易引起低温露点腐蚀空气预热器热源两种：一是常减压侧线，一般为翅片管换热器；二是加热炉烟道气为热源它是将烟气经集烟管通过引风机引入空气预热器中热交换后，烟气经排烟管排入大气中。此类型的空气预热器目前主要有管束式、回转蓄热式和热管式三种形式作用：利用烟气余热来加热空气，可降低排烟温度，提高热效率；同时空气温度高，又可以提高燃烧效率，强化传热效果。Page33通风系统作用1、将燃烧用空气导入燃烧器；2、并将废烟气引出炉子；烟囱作用一是排烟，减少污染；二是自然通风时利用烟囱形成的抽力吸入空气；自然通风自然通风利用烟囱抽力吸入空气，并将烟气排出；抽力形成是由于烟气温度比外界空气的温度高，使得烟气密度比空气小，所以烟气会自然上升；同时烟囱较高，烟气排出后能迅速扩散，带动烟囱内烟气上升，下部形成负压，外界空气压力高，空气吸入炉内。烟囱越高，抽力越大；气体密度差越大，抽力越大；抽力大时烟道挡板应关小些。Page34强制通风利用风机将燃料燃烧所需空气送入炉内优点使空气有足够的动能来扩散和混合，保证在尽可能低的过剩空气系数下，完全燃烧易于控制燃料与空气的比例，以及火焰的形状Page35燃料燃料主要成分：可燃组分C1-C4烃类气体、H2、CO、H2S等；烧气时，火焰呈蓝白色过剩空气系数过剩空气系数过大，炉膛温度下降,辐射管热强度减小,影响传热；排烟温度一定时，α大则烟气量大，带走热量多，降低加热炉的热效率；烟气中含氧量高，易使炉管氧化剥皮；过剩空气系数大，生成SO3的量增加，提高烟气的露点温度，加大低温腐蚀范围；过剩空气系数大，促使氮氧化物的形成而加剧环境的污染；如果α过小，会导致不完全燃烧和浪费燃料，同时炉内温度低，传热不好，炉子热效率低。若炉膛发暗、火焰发红或烟囱冒黑烟时，烟气中必有CO存在。主要是由于供风量不足或瓦斯量太大造成的。过剩空气系数的大小可通过烟气氧含量反映出来；进炉空气量的多少，通过风门和烟道挡板的开度来调节的；Page36提高热效率的途径回收烟气余热，降低排烟温度降低过剩空气系数减少炉壁散热损失途径一—回收烟气余热，降低排烟温度1、操作上确保炉膛温度均匀，防止局部过热和管内结焦.如果管内结焦则传热效果差，炉膛温度和排烟温度随之升高。2、对流室炉管外壁加钉头或翅片，可提高对流传热系数，扩大传热面积，从而提高加热炉的热效率；对流管设置吹灰器，对炉管表面吹灰；3、增加烟气余热回收系统；4、减少低温露点腐蚀；Page37途径二—降低过剩空气系数改进燃烧器，尽量使空气与燃料完全混合。采用强制送风燃烧器，提高进风流速，改善进风方式，保证在较低过剩空气系数下完全燃烧。控制好“二门一板”，既不出现正压(使高温烟气漏出,加大热损失)，也不要负压过大(使空气漏入多)。在保证燃烧的前提下，尽量降低入炉空气量。加强炉体密封，全面封堵所有漏风点途径三—减少炉壁散热损失采用耐热和保温性能好的材料可以降低炉壁温度；控制炉膛温度，不得超温，以免烧坏炉墙，使炉壁温度升高；搞好炉墙检修，保证炉膛没有大的裂纹和孔洞，防止烟气窜入炉膛和墙壁之间造成局部过热；Page38加热炉基本结构相关图片炉膛与炉墙炉膛是由炉墙、炉顶和炉底围成的空间，是对物质进行加热的地方。炉墙、炉顶和炉底通称为炉衬，炉衬是加热炉的关键技术条件之一。管式炉的炉墙结构主要有耐火砖结构、耐火混凝土结构和耐火纤维结构。Page39加热炉基本结构相关图片钢结构钢结构是管式炉的承载骨架。管式炉的其它构件依附于钢结构，其基本元件是各种型钢，通过焊接或螺栓连接构成管式炉的骨架。老式管式炉，如方箱炉、斜顶炉等，其钢结构占整个管式炉投资的比重较小，近代管式炉其钢结构的投资比例越来越大。Page40请批评指正！