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第七章 加热炉 常减压蒸馏是在油品汽化和冷凝过程中进行的，加热炉的作用就是为油品的汽化提供热源，管式加热炉是一种火力加热设备，它利用燃料在炉膛内燃烧时产生的高温与烟气作为热源来加热炉管中高速流动的油品，使其达到工艺规定的温度，为蒸馏过程提供稳定的汽化量和热量。自1910年首次用于炼油工业以来，发展迅速，由传统的箱式炉、立式炉至今天普遍使用的圆筒炉、方形炉，结构已越来越先进、科学的各种新型高效的加热炉也相继问世，已成为近代炼油工业与石油化学工业中必不可少的工艺设备之一，在生产和建设中地位十分重要。 加热炉操作不好往往会影响整个蒸馏装置的生产，加热炉若发生事故不能正常运行，整个装置都将被迫停工。因此，运行良好的加热炉应该是在满足工艺要求的前提下操作安全、平衡、消耗低，处理能力大，运行周期长。 7.1 加热炉的类型和结构 管式炉的类型很多，如按用途分有纯加热炉和加热－反应炉两种。前者如常减压炉，后者如裂解炉、焦化炉等；按炉内进行传热的主要方式分有纯对流式、辐射－对流式和辐射式；按燃烧方式分有火焰燃烧式和无火焰燃烧式；根据炉型结构的不同可分为箱式炉、立式炉和圆筒炉等，箱式炉有方箱炉及斜顶炉，立式炉有卧管立式炉、双室立式炉、立管立式炉等。 炼厂管式加热炉由对流室和辐射室二部分空间所组成。对流室里排列的炉管叫对流管，在传热方式上以对流传热形式为主。辐射室里的炉管叫辐射管，以辐射传热为主。炼厂加热炉从外形上以圆筒炉和立式炉两种形式为主，现以圆筒炉为例对加热炉的结构作一说明。 　　　　　 圆筒加热炉的结构由三大部分组成： (1)钢结构——包括简体钢架、炉底钢架、炉顶钢架；对流室钢架、弯头箱、弯头箱门；烟囱、烟道、环形吊梁；挡板调节，卷扬机等。 (2)砖结构及炉衬——辐射室通常用保温砖和轻质耐火砖砌筑，目前采用陶纤炉衬的也较多。炉顶、炉底、对流室炉墙，烟道和烟囱等处一般都用轻质耐热混凝土捣制。 (3)炉管附件及其配件——包括炉管、弯头、对流室管板、辐射管吊管架，导向架、拉钩、定位管、看火门、防爆门、人孔、燃烧器、吹灰器等。 7.2 加热炉的设备 常减压装置中，一般采用的炉型是立式圆筒炉和方箱炉，其中圆筒炉结构如图8-1所示，主要设备有：辐射室、对流室、烟囱、燃烧器、炉管、空气预热系统等等。 7.2.1 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，为圆柱形的筒体，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，同时也保护了外侧钢板及钢结构不受高温侵害。隔热层质量差或者损坏不仅热量损失大还会导致外侧钢板变形甚至被炉内高温烧坏。 图8-1 圆筒炉结构 图8-1　　圆筒加热炉的结构 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。 7.2.2 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。 7.2.3 烟囱 对流室上面是烟囱，为碳钢卷成的圆筒状。烟囱产生抽力，使炉内烟气从烟囱排出，并保持炉膛处于负压状态。烟囱抽力的大小取决于烟气与大气之间的温差，还与烟囱的高度有关。温差越大，烟囱越高，抽力就越大。由于炉内烟气温度高于外界大气温度，炉内烟气密度小于大气密度，这就形成了空气进入炉内，并使炉内烟气向上流动，直至从烟囱排入大气的动力。随着烟气的排出炉内产生负压，促使炉外空气进入炉内。在满足抽力前提下，烟囱还要求有足够的高度，使烟气中的有害成分在高空处扩散，降低地面有害物质浓度，达到环保要求。烟囱的根部有一蝶阀称为烟道档板，当烟道挡板的调节手柄与烟道方向一致时烟道全开，与烟道方向垂直时，烟道全关。其他位置烟道开度介于两者之间。为了防止在实际操作中自控失灵或误操作导致烟道档板全关，威胁加热炉的安全，一般加热炉烟道档板都有一个安全限位装置，其作用就是使烟道档板达不到全关的状态。 7.2.4 燃烧器 燃烧器是加热炉的重要部件，按其所用的燃料可分为气体燃烧器、液体燃烧器和油气联合燃烧器三种。按雾化方式不同分为蒸汽雾化燃烧器和机械雾化燃烧器。常减压装置由于重油燃烧和多种瓦斯燃烧来源便利，一般采用油气联合燃烧器。燃烧器的关键部件为喷嘴，一般加热炉采用蒸汽与油内混式喷嘴，在这种喷嘴中，燃烧油经中间油管通过，蒸汽在夹管外层通过到喷管端的混合室后喷出呈圆锥形的油雾。目前国内加热炉使用的燃烧器大多为VI型油气联合燃烧器，其结构如图8－2所示。 图8－2 立式油气联合燃烧器 这种燃烧