辐射传热与管式加热炉.pptx

一、管式加热炉在石油加工和石油化工中的重要性一、管式加热炉在石油加工和石油化工中的重要性加热温度高、传热速率快v火焰温度10001000以上，其他加热设备难觅；v传热速率快；第六节 管式加热炉概述第1页/共44页是能耗最大的设备之一 v原油处理量的3 315%15%要被作为燃料烧掉v比值随着原油的加工深度的加深而增加 v常减压炉每天就要烧掉1010万元左右的燃料 v处理量250250万吨/a/a的炼厂炉子每天就要烧掉250250万 元左右的燃料 第六节 管式加热炉概述第2页/共44页是控制运转周期及自动化程度的关键设备v高温下的温度测量问题 v燃料燃烧情况的控制 v燃料燃烧情况和风门开度之间的关系复杂v“三高一低”（高处理量、高质量、高效率和低 能耗）及“长周期安全运转”第六节 管式加热炉概述第3页/共44页二、加热炉的一般结构1.1.辐射室（炉膛）位于加热炉的底部主要传热方式：辐射传热份额：707080%80%加热炉的主要部位第六节 管式加热炉概述第4页/共44页2.2.对流室位于辐射室的上部主要传热方式：对流传热份额：202030%30%增加加热炉热效率的主要部位第六节 管式加热炉概述第5页/共44页3.3.燃烧器（火嘴）燃料在其中燃烧放出热量决定炉子性能的部件多个火嘴应注意分布合理性圆筒炉中应杜绝两个火嘴出现第六节 管式加热炉概述第6页/共44页4.4.通风系统作用：将空气引入加热炉中 将烟气排放出炉体 高空排放减少地面污染分类：强制通风自然通风利用外部气体输送机械鼓风一般炉膛内微正压利用烟囱产生抽力实现引入空气和排除烟气炉膛内负压第六节 管式加热炉概述第7页/共44页烟囱挡板：调节烟气排出量和空气入炉量第六节 管式加热炉概述第8页/共44页5.5.余热回收系统作用：回收出对流室烟气中高品位热量，提高炉子热效率分类：空气预热器废热锅炉第六节 管式加热炉概述第9页/共44页三、管式加热炉的分类三、管式加热炉的分类按用途分：纯加热炉、加热反应炉 纯加热炉如常压炉、减压炉、催化裂化炉 加热反应炉如裂解炉和焦化炉按传热方式分：纯对流炉、辐射炉、对流辐射炉按燃烧方式分：火炬式、无焰燃烧炉按炉型分：箱式炉、立式炉、圆筒炉 第六节 管式加热炉概述第10页/共44页1.1.箱式炉箱式炉优点：操作和维修简单；可使用低质量的燃料油；缺点：钢材耗量多；占地面积 大；造价较高；炉管受 热不均；靠近火墙顶部 的炉管因局部过热易烧 毁；需在炉外另设烟囱 等。第六节 管式加热炉概述第11页/共44页2.2.斜顶炉斜顶炉比方箱炉减少了死角，炉管表面热强度略有提高，应用范围比放箱炉广，至今在中、小化工厂中还有采用。第六节 管式加热炉概述第12页/共44页第13页/共44页3.3.立式炉立式炉v立管立式炉v卧管立式炉v无焰燃烧炉第六节 管式加热炉概述第14页/共44页特点：火焰垂直向上，与烟气流动方向相同，连成片状燃烧，传热比较均匀；烟气向下流动的对流室改为向上抽风式，阻力损失小，大大降低了烟囱高度，切无需在炉体外另行建设；取消炉顶吊挂，使结构简化，造价降低。第六节 管式加热炉概述第15页/共44页4.4.圆筒炉圆筒炉有反射锥的圆筒炉无反射锥的圆筒炉大型圆筒炉第六节 管式加热炉概述第16页/共44页优点：结构简单紧凑，占地面积小，金属耗量少，便于建造维修；缺点：炉管沿长度受热不均，炉管表面热强度不高，对流室较小，热效率低。第六节 管式加热炉概述第17页/共44页四、加热炉的主要工艺指标1.1.全炉热负荷Q Q炉子单位时间内传给被加热物料的总热量，以Q Q表示，单位为kJ/hkJ/h或W W、MWMW；Q Q值越大，炉子的生产能力也越大 第六节 管式加热炉概述第18页/共44页2.2.炉膛体积热强度q qV V v指单位时间单位炉膛体积所传递的热量v单位为：kJ/(mkJ/(m3 3h)h)或W/mW/m3 3 v此值越大，完成相同任务所需的炉子越紧凑v一般情况下控制在3kW/m3kW/m3 3左右，不易过大第六节 管式加热炉概述第19页/共44页3.3.炉管表面热强度q qA A v单位面积（按炉管外径计算）炉管，单位时间内所传 递的热量；单位为：kW/mkW/m2 2 v可分为辐射炉管表面热强度和对流炉管表面热强度v钉头管或翅片管的对流表面热强度习惯上仍然使用管 外表面面积（即ddo oL L），而不计算钉头或翅片本身 的表面面积v此值越大，完成相同的传热任务所需的传热面越小第六节 管式加热炉概述第20页/共44页4.4.全炉热效率 v炉子传递给被加热物料的 有效热量与燃料完全燃烧 所放出的总热量之比v小型炉效率约在707080%80%，大型炉效率约在90%90%左右 v此值越高，完成相同任务 所消耗的燃料越少第六节 管式加热炉概述第21页/共44页5.5.管内冷介质流速和全炉压降管内冷介质流速和全炉压降将20情况下，被加热介质在炉管内的流速，称为冷介质流速常压炉的全炉压降一般为0.6861.47MPa(715at)减压炉的全炉压降一般为0.2940.588MPa(36at)第六节 管式加热炉概述第22页/共44页五、管式加热炉的主要部件1.1.炉体(1)(1)炉墙第六节 管式加热炉概述第23页/共44页第六节 管式加热炉概述第24页/共44页(2)(2)钢钢架架钢架的作用在于保持炉形和支撑炉子各系统足够的强度，结构简单节省钢材，便于操作和检修第六节 管式加热炉概述第25页/共44页第六节 管式加热炉概述第26页/共44页2.2.炉管系统炉管系统(1)(1)辐射炉管a.a.炉管材质的选择传热性能好；在一般管壁厚度下，具有较高的机械强度；耐腐蚀；能够实现长时间安全运转的要求；10#、20#优质钢、Cr5Mo、1Cr18Ni9Ti合金钢等；其中以20#优质钢应用较多。第六节 管式加热炉概述第27页/共44页b.b.管径的选择v若管径过大，传热不良，管壁温度升高，油品易结焦；v若管径过小，油品在管内流动速度过大，造成过多的阻力损失；v外径在6060152mm152mm之间；v最常见的范围是100100150mm150mm。第六节 管式加热炉概述第28页/共44页c.c.炉管长度的选择v管式炉炉管一般在7 78m8m之间；v有加长趋势，有采用151518m18m炉管长度的实例。第六节 管式加热炉概述第29页/共44页d.d.炉管的支撑与安装管架底部支撑 U U型螺栓吊柱第六节 管式加热炉概述第30页/共44页(2)(2)对流炉管对流炉管一般水平（卧管）安装等腰三角形排列第六节 管式加热炉概述第31页/共44页对流炉管型式对流炉管型式钉头管翅片管第六节 管式加热炉概述第32页/共44页(3)(3)炉管连接件炉管连接件180急弯弯头高压同心异径管高压无缝三通第六节 管式加热炉概述第33页/共44页第34页/共44页3.3.燃烧器燃烧器燃烧器的分类:按使用燃料分按通风方式分 自然通风强制通风气体火嘴油火嘴油-气联合火嘴第六节 管式加热炉概述第35页/共44页(1)(1)气气体火嘴体火嘴预混式外混式半预混式第六节 管式加热炉概述第36页/共44页各种气体火嘴的性能比较：各种气体火嘴的性能比较：火嘴型式火嘴型式火火 焰焰 特特 征征 主主 要要 优优 点点 主主 要要 缺缺 点点预混式火嘴预混式火嘴短短而而刚刚直直强强劲；强度大劲；强度大过剩空气系数小过剩空气系数小燃烧速度快燃烧速度快结构复杂结构复杂对对燃燃料料要要求求高高，易易回回火火外混式火嘴外混式火嘴长而飘，长而飘，强度小强度小对燃料适应性好，对燃料适应性好，燃烧稳定，结构简单燃烧稳定，结构简单无回火问题。无回火问题。火焰强度小，燃烧慢火焰强度小，燃烧慢过剩空气系数大过剩空气系数大半预混式火嘴半预混式火嘴内外两个内外两个 火焰火焰介于二者之间，介于二者之间，兼有前两种火嘴特性兼有前两种火嘴特性介于二者之间，介于二者之间，兼有前两种火嘴缺点兼有前两种火嘴缺点第六节 管式加热炉概述第37页/共44页蒸汽雾化：采用蒸汽作为雾化剂蒸汽雾化：采用蒸汽作为雾化剂(2)(2)油火嘴油火嘴第六节 管式加热炉概述第38页/共44页优点：雾化效果好，火焰刚直有力，生产能力大，加热负荷调节范围广缺点：蒸汽消耗量大，蒸汽不能回收，加重了供水系统的负担，在雾化过程中，伴有强烈的噪声雾化蒸汽的压力一般在48kgf/cm2 第六节 管式加热炉概述第39页/共44页机械雾化机械雾化 使高压燃料油通过喷嘴的切向槽和旋流室，以很大的流速经小孔喷出使燃料雾化的方式第六节 管式加热炉概述第40页/共44页优点：不需要雾化剂，成本低，噪声小缺点：但部件结构复杂，雾化效果差一般用于锅炉燃料的雾化 第六节 管式加热炉概述第41页/共44页联合雾化联合雾化 先机械雾化，再采用适量蒸汽雾化的方法v优点：一般雾化效果良好v缺点：但结构复杂，控制难度较大第六节 管式加热炉概述第42页/共44页油油-气联合火嘴气联合火嘴半预混式气体火嘴和油火嘴的联合使用可以同时或单独使用气体燃料和液体燃料液体燃料时多采用二次风门调节气体燃料时多采用一次风门调节第六节 管式加热炉概述第43页/共44页感谢您的观看！第44页/共44页