第一讲__管式加热炉.ppt

一、管式加热炉 一个设备，具有耐火材料包围的燃烧室，利用燃料燃烧产生的热量将物质（固体或流体）加热，这样的设备叫做“炉子”。 工业上有各种各样的炉子，如冶金炉、热处理炉、窑炉、焚烧炉和蒸汽锅炉。 二、管式加热炉的特征 被加热物质在管内流动，故仅限于加热气体或液体。而且，这些气体或液体通常都是易燃易爆的烃类物质，同锅炉加热水或蒸汽相比，危险性大，操作条件要苛刻得多； 只烧液体或气体燃料； 长周期连续运行，不间断操作。 三、管式加热炉的一般结构 管式加热炉一般由辐射室、对流室、余热回收系统、燃烧器以及通风系统五部分所组成。 1、辐射室 辐射室是通过火焰或高温烟气进行辐射传热的部分。 这个部分直接收到火焰冲刷，温度最高，必须充分考虑所用材料的温度、耐热性等。 这个部分是热交换的主要场所，全炉热负荷的70%~80%是由辐射室所承担的，它是全炉最重要的部位。 烃蒸汽转化炉、乙烯裂解炉等，其反应和裂解过程全部用辐射室来完成。可以说一个炉子的优劣主要看它辐射室性能如何。 2、对流室 对流室是靠由辐射室出来的烟气进行对流换热的部分，但实际上它也有一部分辐射热交换，而且有时敷设换热还占有很大的比例。 所谓对流室不过是指对流传热起支配作用的部位。 对流室内密布多排炉管，烟气以较大速度冲刷这些管子，进行有效的对流换热。 对流室一般担负全炉热负荷20%~30% 对流室吸热量的比例越大，全炉的热效率越高，但究竟占多大比例合适，应根据管内流体同烟气的温度差和烟气通过对流管排的压力损失等，选择最经济合理的比值。 对流室一般都布置在辐射室之上，与辐射室分开，单独放在地面上也可以。为了尽量提高传热效率，多数炉子在对流室采用类钉头管和翅片管。 3、余热回收系统 余热回收系统是从离开对流室的烟气进一步回收余热的部分。回收方法分两类。 一类是靠余热燃烧用空气来回收热量，这些热量再次返回炉中。 另一类是采用同炉子完全无关的其他流体回收热量。 前者称为“空气预热式”，后者因为常常使用水回收，被称为“废热锅炉”。 空气预热方式又有直接安装在对流室上面的固定式空气预热器和单独放在地上的回转式空气预热器等种类。 固定管式空气预热器由于低温腐蚀和积灰，不能长期保持太高的效率，它的优点是同炉体结合成一体，设计制造比较简单，适合于回收热量不大时选用。 废热锅炉一般多采用强制式循环方式，尽量放到对流室顶部。 目前，炉子的余热回收系统以采用空气预热方式为多，通常只有高温管式炉（如烃蒸汽转化炉、乙烯裂解炉）和纯辐射炉才使用废热锅炉，因为这些炉子的排烟温度太高。 安设余热回收系统以后，整个炉子的总热效率能达88%~90%。 4、燃烧器 燃烧器组织热量燃烧产生热量，是炉子的重要组成部分。 管式加热炉只燃烧燃料气和燃料油，所以不需要烧煤那样复杂的辅助系统，火嘴结构也比较简单。 由于火焰猛烈，必须特别重视火焰雨炉管间距以及燃烧器的间隔，尽可能使炉膛受热均匀，使火焰不冲刷炉管并实现低氧完全燃烧。 为此，要合理选择燃烧器的型号，仔细布置燃烧器。 5、通风系统 通风系统是将燃烧用空气导入燃烧器，并将烟气引出炉子，它分为自然通风方式和强制通风方式两种。 前者依靠烟囱本身的抽力，不消耗机械功。后者要使用风机，消耗机械功。 过去，绝大多数炉子因为炉内烟气侧阻力不大，都采用自然通风方式，烟囱通常安在炉顶，烟囱的高度只要足以克服炉内烟气侧阻力就可以了。 但是近年来由于公害问题，石油化工厂已经开始安装独立于炉群的超高型集合烟囱，这一烟囱通过烟道把若干台炉子的烟气收集起来，从100m左右的高处排放，以降低地面上污染气体的浓度。 强制通风方式只在炉子结构复杂，炉内烟气侧阻力很大，或者没有余热回收系统时采用，它必须使用风机。 四、管式加热炉的主要技术指标 1、热负荷 每台管式加热炉单位时间内向管内介质传递热量的能力称为热负荷，一般用MW为单位。 管内介质所吸收的热量、汽化或化学反应，全部有效利用热。 对简单管式加热炉（管内介质入炉状态为纯液相出炉为汽液混相）其热负荷计算公式为 2、炉膛体积发热强度qv 炉膛大小对燃料的稳定性有影响，如果炉膛体积过小，燃烧空间不够，火焰舔到炉管和管架上，炉膛温度也高，不利于长期安全运行，因此炉膛体积热强度不允许过大，一般控制在： 燃油时小于125kW/m3； 燃气时小于165kW/m3。 3、辐射表面热强度qR 辐射炉管每单位面积（一般按炉管外径计算表面积）单位时间内所传递的热量qR称为炉管辐射表面热强度，也称为辐射热通量或热流率，单位为W/m2。 qR表示辐射室炉管传热强度的大小。应注意它一般指全辐射室所有炉管的平均值。 由于辐射室内各部位受热不一样，不同炉管以及同一炉管的不同位置实际上局部热强度很不相同。 一台炉子的平均辐射热强度究竟取多少为宜与许多因素有关，例如管内介质的特性、管