管式加热炉设计与应用.ppt

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1、关于管式加热炉设计关于管式加热炉设计和应用和应用第一张，PPT共三十六页，创作于2022年6月第一章第一章 管式炉的结构、种类和主要指标管式炉的结构、种类和主要指标1.1 1.1 概述概述 加加热热炉炉的的定定义义：在在炼炼厂厂生生产产的的主主要要装装置置中中，对对原原油油或或油油品品进进行行加加工工时时，一一般般都都需需要要在在较较高高的温度下进行，因此必须有的温度下进行，因此必须有提供热源的加热设备提供热源的加热设备，这种加热设备叫加热炉。，这种加热设备叫加热炉。现现代代炼炼厂厂都都采采用用管管式式加加热热炉炉，它它利利用用燃燃料料在在炉炉膛膛内内燃燃烧烧时时产产生生的的火火焰焰与与高高温

2、温烟烟气气作作为为热热源源，来来加加热热在在炉炉管管中中高高速速流流动动的的油油品品，使使其其达达到到工工艺艺规规定定的的温温度度，以以供供给给原原油油或或油品在进行分馏、裂解或反应等加工过程中所需要的热量，从而保证生产正常进行。油品在进行分馏、裂解或反应等加工过程中所需要的热量，从而保证生产正常进行。第二张，PPT共三十六页，创作于2022年6月第一章第一章 管式炉的结构、种类和主要指标管式炉的结构、种类和主要指标（1 1）被被加加热热介介质质在在管管内内流流动动，故故仅仅限限于于加加热热气气体体或或液液体体。而而且且，这这些些气气体体或或液液体体通通常常都都是是易易燃燃易易爆爆的的烃烃类类

3、物物质质，同同锅锅炉炉加加热热水水或或蒸蒸汽汽相相比比，危危险险性性大大，操操作作条条件件要要苛苛刻刻得得多。多。管式加热炉的管式加热炉的特征特征：（2 2）加热方式为直接受火式。）加热方式为直接受火式。（3 3）只烧液体或气体燃料。）只烧液体或气体燃料。（4 4）长周期连续运转，不间断操作。）长周期连续运转，不间断操作。第三张，PPT共三十六页，创作于2022年6月第一章第一章 管式炉的结构、种类和主要指标管式炉的结构、种类和主要指标 管式加热炉的管式加热炉的重要性重要性：（1）管管式式炉炉的的基基建建投投资资费费用用，一一般般约约占占炼炼油油装装置置总总投投资资的的1020%，占占总总设设

4、备备费费用用的的30%左左右右。在在重重整整制制氢氢和和裂裂解解等等化化工工装装置置中中则则占占建建设设费费用用的的25%左左右右。管管式式炉炉的的基基建建投投资资费费用用大大小小直直接影响着整个生产装置或炼油厂、石油化工厂的基建投资。接影响着整个生产装置或炼油厂、石油化工厂的基建投资。被被加加热热型型管管式式炉炉的的工工程程费费用用占占装装置置工工程程费费用用的的比比例例较较小小，加加热热反反应应型型管管式式炉炉占占的的比例则较大，详见下表比例则较大，详见下表1 1工程费比例。工程费比例。表表1 1 工程费比例工程费比例 （%）第四张，PPT共三十六页，创作于2022年6月第一章第一章 管式

5、炉的结构、种类和主要指标管式炉的结构、种类和主要指标 （2）管管式式炉炉是是炼炼厂厂消消耗耗燃燃料料的的主主要要设设备备。一一般般加加工工深深度度较较浅浅的的炼炼厂厂所所用用燃燃料料量量约约占占加加工工能能力力的的36%，中中等等加加工工深深度度的的约约占占48%，较较深深的的为为815%，其其费费用用约约占占总总运运行行操操作作费费用用的的6070%。因因此此，炉炉子子热热效效率率的的高高低低与与节节约约燃燃料料、降降低低成成本本有有极极密密切切的的关关系系。表表2列列举举了了石石油油加加工常见装置的能耗比例。工常见装置的能耗比例。表表2 2 能耗比例能耗比例 （%）在在生生产产中中，我我们

6、们总总是是希希望望整整个个装装置置达达到到“三三高高一一低低”（高高处处理理量量、高高质质量量、高高效效率率和和低低消消耗耗）及及“长长周周期期安安全全运运转转”，大大量量实实践践表表明明，管管式式炉炉设设计计与与操操作作的的好好坏坏，往往往往是关键问题之一是关键问题之一。第五张，PPT共三十六页，创作于2022年6月第一章第一章 管式炉的结构、种类和主要指标管式炉的结构、种类和主要指标1.2 1.2 管式加热炉的一般结构管式加热炉的一般结构管式加热炉的一般结构管式加热炉的一般结构 管管式式加加热热炉炉如如下下图图所所示示，一一般般由由盘盘管管及及其其支支撑撑系系统统、钢钢结结构构、炉炉衬衬、

7、燃燃烧烧器器系系统统，以及余热回收系统以及余热回收系统等部分组成。等部分组成。第六张，PPT共三十六页，创作于2022年6月第一章第一章 管式炉的结构、种类和主要指标管式炉的结构、种类和主要指标 1 1）盘管）盘管 炉炉管管与与弯弯头头或或集集合合管管连连接接组组成成盘盘管管。在在纯纯加加热热型型管管式式炉炉中中,工工艺艺介介质质在在盘盘管管内内边边流流动动、边边吸吸热热，出出炉炉后后进进入入分分馏馏塔塔、反反应应器器、换换热热器器等等后后续续设设备备。在在加加热热一一反反应应型型管管式式炉炉中中，如如制制氢氢转转化化炉炉，每每根根炉炉管管就就是是一一个个直直接接火火焰焰加加热热的的转转化化反

8、反应应器器，管管内内装装填填有有催催化化剂剂、工工艺艺介介质质(烃烃+水水蒸蒸汽汽)，边边吸吸热热、边边进进行行着着复复杂杂的的烃烃一一蒸蒸汽汽转转化化反反应应、水水煤煤气气反反应应和和析析炭炭消消炭炭反应等，工艺介质离开转化炉时，已经转化成氢反应等，工艺介质离开转化炉时，已经转化成氢+水蒸汽水蒸汽+二氧化碳二氧化碳+一氧化碳。一氧化碳。第七张，PPT共三十六页，创作于2022年6月第一章第一章 管式炉的结构、种类和主要指标管式炉的结构、种类和主要指标 2 2）钢结构）钢结构 管式炉的钢结构是用来支撑全炉重量，同时还要承受风荷载和地震力。管式炉的钢结构是用来支撑全炉重量，同时还要承受风荷载和地

9、震力。3 3）炉衬）炉衬 管管式式炉炉的的炉炉衬衬主主要要起起耐耐火火保保温温作作用用，它它的的受受热热面面要要承承受受几几百百摄摄氏氏度度甚甚至至一一千千多多摄摄氏氏度度的的高高温温，同同时时要要使使炉炉外外壁壁温温度度降降到到100100以以下下，以以避避免免人人员员烫烫伤伤和和减减少少散散热热损损失。失。第八张，PPT共三十六页，创作于2022年6月第一章第一章 管式炉的结构、种类和主要指标管式炉的结构、种类和主要指标 4 4）燃烧器系统）燃烧器系统 燃燃烧烧器器系系统统一一般般包包括括燃燃烧烧器器、燃燃料料供供给给及及其其自自控控系系统统。燃燃烧烧器器的的好好坏坏，直直接接影影响响着着

10、管管式式炉炉的的热热效效率率、大大气气污污染染和和噪噪音音污污染染等等。为为了了满满足足节节能能和和环环保保方方面面越越来来越越高高的的要要求求，开开发发和和研研制制性能优良的燃烧器及其控管系统，是十分必要的。性能优良的燃烧器及其控管系统，是十分必要的。第九张，PPT共三十六页，创作于2022年6月第一章第一章 管式炉的结构、种类和主要指标管式炉的结构、种类和主要指标 5 5）余热回收系统）余热回收系统 余余热热回回收收系系统统一一般般包包括括空空气气预预热热器器或或废废热热锅锅炉炉、鼓鼓风风机机、引引风风机机、烟烟道道、风风道道等等。管管式式炉炉设设置置余余热热回回收收系系统统的的目目的的，

11、是是为为了了回回收收烟烟气气余余热热，以以提提高高管管式式炉炉的的热热效效率率，降降低石油化工厂的能耗。低石油化工厂的能耗。第十张，PPT共三十六页，创作于2022年6月第一章第一章 管式炉的结构、种类和主要指标管式炉的结构、种类和主要指标1.3 1.3 管式加热炉的种类管式加热炉的种类 各种管式加热炉通常可按外形或用途来分类。各种管式加热炉通常可按外形或用途来分类。1.3.1 1.3.1 按外形分类按外形分类 按按外外形形大大致致上上分分为为以以下下四四大大类类（1616类类）：箱箱式式炉炉（6 6类类）、立立式式炉炉（6 6类类）、圆圆筒筒炉炉（3 3类类）、大大型型方方炉炉（1 1类类）

12、。这这种种划划分分法法系系按按辐辐射射室室的的外外观观形形状状，而而与与对对流流室室无无关关。所所谓谓箱箱式式炉炉，顾顾名名思思义义其其辐辐射射室室为为一一“箱箱子子状状”的的六六面面体体。与与它它相相比比，立立式式炉炉的的辐辐射射室室宽宽度度要要窄窄一一些些，其其两两侧侧墙墙的的间间距距与与炉炉膛膛高高度度之之比比约约为为1 1：2 2。圆圆筒筒炉炉、大大型型方方炉炉的的称称呼呼也按同理而来。也按同理而来。第十一张，PPT共三十六页，创作于2022年6月第一章第一章 管式炉的结构、种类和主要指标管式炉的结构、种类和主要指标1 1）箱式炉）箱式炉 包括包括6 6类：烟气下行式、大型箱式炉、横管

13、大型箱式炉、立管大型箱式炉、类：烟气下行式、大型箱式炉、横管大型箱式炉、立管大型箱式炉、顶烧式、斜顶炉。顶烧式、斜顶炉。烟气下行式烟气下行式大型箱式炉大型箱式炉横管大型箱式炉横管大型箱式炉立管大型箱式炉立管大型箱式炉顶烧式顶烧式斜顶炉斜顶炉第十二张，PPT共三十六页，创作于2022年6月第一章第一章 管式炉的结构、种类和主要指标管式炉的结构、种类和主要指标2 2）立式炉）立式炉 包括包括6 6类：底烧横管式、附墙火焰式、环形管立式炉、立管立式炉、无焰燃烧炉、阶梯类：底烧横管式、附墙火焰式、环形管立式炉、立管立式炉、无焰燃烧炉、阶梯炉。炉。底烧横管式底烧横管式附墙火焰式附墙火焰式环形管立式炉环形

14、管立式炉立管立式炉立管立式炉无焰燃烧炉无焰燃烧炉阶梯炉阶梯炉第十三张，PPT共三十六页，创作于2022年6月第一章第一章 管式炉的结构、种类和主要指标管式炉的结构、种类和主要指标3 3）圆筒炉）圆筒炉 螺旋管式螺旋管式纯辐射式纯辐射式辐射对流型辐射对流型第十四张，PPT共三十六页，创作于2022年6月第一章第一章 管式炉的结构、种类和主要指标管式炉的结构、种类和主要指标4 4）大型方炉）大型方炉 这这种种炉炉子子用用两两排排炉炉管管把把炉炉膛膛分分成成若若干干小小间间，每每间间设设置置一一或或二二个个大大容容量量高高强强燃燃烧烧器器。分分隔隔可可以以沿沿两两个个方方向向进进行行，称称之之为为“

15、十十字字交交叉叉”分分隔隔法法。它它通通常常把把对对流流室室单单独独放放到到地地面面上上。还还有有把把几几台台炉炉子子的的烟烟气气用用烟烟道道汇汇集集拢拢来来，送送进进一一个个公公用用的的对对流流室室或或废废热热锅锅炉炉。这这种种炉炉子子结结构构简简单单，节节省省占占地地，便便于于回回收收余余热热，容容易易实实现现炉炉群群集集中排烟，减轻大气污染。中排烟，减轻大气污染。它是专为超大型加热炉而开发的。它是专为超大型加热炉而开发的。第十五张，PPT共三十六页，创作于2022年6月第一章第一章 管式炉的结构、种类和主要指标管式炉的结构、种类和主要指标1.3.2 1.3.2 按用途分类按用途分类 按按

16、用用途途管管式式加加炉炉热热大大致致分分为为以以下下几几类类：炉炉管管内内进进行行化化学学反反应应的的炉炉子子、加加热热液液体体的炉子、加热气体的炉子和加热气、液混相流体的炉子。的炉子、加热气体的炉子和加热气、液混相流体的炉子。1 1）炉管内进行化学反应的炉子）炉管内进行化学反应的炉子 它分为两种：它分为两种：a a、炉管内装催化剂的，如烃类水蒸汽转化炉、炉管内装催化剂的，如烃类水蒸汽转化炉。b b、炉管内不装催化剂的，如乙烯裂解炉。、炉管内不装催化剂的，如乙烯裂解炉。第十六张，PPT共三十六页，创作于2022年6月第一章第一章 管式炉的结构、种类和主要指标管式炉的结构、种类和主要指标 2 2

17、）加热液体的炉子）加热液体的炉子 它分为三种：它分为三种：a a、管内无相变化、单纯的液体加热炉、管内无相变化、单纯的液体加热炉。b b、管内进口为液相，出口为气、液混相的炉子。、管内进口为液相，出口为气、液混相的炉子。c c、进口为液相、出口全部汽化的炉子。、进口为液相、出口全部汽化的炉子。第十七张，PPT共三十六页，创作于2022年6月第一章第一章 管式炉的结构、种类和主要指标管式炉的结构、种类和主要指标 3 3）气体加热炉）气体加热炉 如如水水蒸蒸汽汽的的过过热热、工工艺艺气气体体的的预预热热就就使使用用这这种种炉炉子子。它它多多在在较较高高温温度度下下操操作作，但但因因为为是是纯纯气气

18、相相，结结焦焦的的可可能能性性不不大大。应应该该注注意意的的是是当当气气体体量量很很大大时时，炉炉管管的的路路数很多，必须从结构上保证各路均匀，防止偏流。数很多，必须从结构上保证各路均匀，防止偏流。第十八张，PPT共三十六页，创作于2022年6月第一章第一章 管式炉的结构、种类和主要指标管式炉的结构、种类和主要指标 4 4）加热混相流体的炉子）加热混相流体的炉子 这这种种炉炉子子常常用用于于加加氢氢精精制制、加加氢氢裂裂化化等等装装置置的的反反应应器器进进料料加加热热。由由于于管管内内流流体体从从炉炉子子入入口口起起就就是是气气、液液混混相相，较较上上述述纯纯气气体体加加热热炉炉更更难难保保证

19、证各各路路流流量量的的均均匀匀，设设计计上上要要更更重重视视管管径、管内质量流速、盘管路数的选取，以及管内流动状态的判断和分叉管的配管设计等径、管内质量流速、盘管路数的选取，以及管内流动状态的判断和分叉管的配管设计等。第十九张，PPT共三十六页，创作于2022年6月第一章第一章 管式炉的结构、种类和主要指标管式炉的结构、种类和主要指标1.3.3 1.3.3 炉型选择的基本原则炉型选择的基本原则 如如何何正正确确选选择择上上述述各各种种炉炉型型没没有有绝绝对对不不变变的的标标准准，对对具具体体情情况况要要作作具具体体分分析析。对对于于圆圆筒筒炉炉、横横管管立立式式炉炉和和立立管管箱箱式式炉炉等等

20、三三种种基基本本炉炉型型，其其技技术术指指标标的的对对比比如如下下表表3 3所示。所示。第二十张，PPT共三十六页，创作于2022年6月第一章第一章 管式炉的结构、种类和主要指标管式炉的结构、种类和主要指标以下原则可供选型时参考：以下原则可供选型时参考：辐辐射射室室用用立立管管有有很很多多优优点点：炉炉管管的的支支承承结结构构简简单单，辐辐射射管管架架合合金金钢钢用用量量少少；管管子子不不承承受受由由自重而引起的弯曲应力；管系的热膨胀易于处理；炉子旁边不需要预留抽炉管所需的空地等。自重而引起的弯曲应力；管系的热膨胀易于处理；炉子旁边不需要预留抽炉管所需的空地等。横横管管仅仅在在下下列列特特殊殊

21、情情况况下下才才有有优优点点：被被加加热热介介质质容容易易结结焦焦或或堵堵塞塞，炉炉管管要要求求用用带带堵堵头头的的回回弯弯头头连连接接，以以便便除除焦焦或或清清洗洗；要要求求管管系系能能完完全全排排空空；管管内内为为混混相相状状态态，要要求求流流动动平稳、可靠等。平稳、可靠等。1 1）从结构、制造、投资费用方面考虑，应优先选择辐射室用立管的加热炉。从结构、制造、投资费用方面考虑，应优先选择辐射室用立管的加热炉。第二十一张，PPT共三十六页，创作于2022年6月第一章第一章 管式炉的结构、种类和主要指标管式炉的结构、种类和主要指标 2 2）对一般用途的中小负荷炉子，宜优先考虑立式圆筒炉。）对一

22、般用途的中小负荷炉子，宜优先考虑立式圆筒炉。3 3）具体来讲，一般应符合下列要求。）具体来讲，一般应符合下列要求。a.a.设设计计热热负负荷荷小小于于1 1 MWMW时时，宜宜选选用用纯纯辐辐射射型型管管式式炉炉，并并优优先先选选用用纯纯辐辐射射型型圆圆筒筒炉炉。当当管管式炉炉群（如重整装置加热炉）共用一个余热回收系统时，则不受此限。式炉炉群（如重整装置加热炉）共用一个余热回收系统时，则不受此限。b.b.设计热负荷为设计热负荷为1 MW1 MW30 MW30 MW时，应优先选用辐射一对流型圆筒炉。时，应优先选用辐射一对流型圆筒炉。c.c.设设计计热热负负荷荷大大于于30 30 MWMW时时，应

23、应通通过过技技术术经经济济对对比比选选用用炉炉膛膛中中间间排排管管的的圆圆筒筒炉炉、立立式式炉、箱式炉或其它炉型。炉、箱式炉或其它炉型。d.d.被被加加热热介介质质重重度度大大、易易结结焦焦、气气化化率率大大、或或有有特特殊殊工工艺艺要要求求的的管管式式炉炉,如如焦焦化炉、减粘炉、沥青炉等宜选用水平管立式炉。化炉、减粘炉、沥青炉等宜选用水平管立式炉。第二十二张，PPT共三十六页，创作于2022年6月第一章第一章 管式炉的结构、种类和主要指标管式炉的结构、种类和主要指标 e.e.被被加加热热介介质质易易脱脱析析出出晶晶体体，或或含含有有固固体体物物质质时时，如如石石蜡蜡加加氢氢炉炉，白白土土精精

24、制制炉炉等等，宜宜选选用螺旋管圆筒炉。用螺旋管圆筒炉。f.f.炉炉管管价价格格昂昂贵贵，要要求求提提高高炉炉管管表表面面利利用用率率，或或要要求求减减少少加加热热面面积积，缩缩短短流流程程长长度度，以以减减少少压压降降时时，如如重重油油加加氢氢反反应应炉炉、催催化化重重整整炉炉、加加氢氢裂裂解解炉炉、加加氢氢精精制制炉炉等等，宜选用单排管双面辐射的炉型。宜选用单排管双面辐射的炉型。g.g.被被加加热热介介质质以以气气相相为为连连续续相相，体体积积流流量量大大、要要求求压压降降小小时时（如如重重整整炉炉），宜宜选选用用集集合合管管竖竖管管式式、U U型型或或倒倒U U型型盘盘管管结结构构的的箱箱

25、式式炉炉；小小负负荷荷时时也也可可采采用用盘盘管管为为集集合合管管连连接接的的立立管管圆筒炉。圆筒炉。h.h.被被加加热热介介质质有有化化学学反反应应时时，如如制制氢氢炉炉、合合成成氨氨一一段段转转化化炉炉等等，炉炉内内温温度度场场应应与与管管内内化化学反应过程相适应，并选用单排管双面辐射的箱式炉。学反应过程相适应，并选用单排管双面辐射的箱式炉。第二十三张，PPT共三十六页，创作于2022年6月第一章第一章 管式炉的结构、种类和主要指标管式炉的结构、种类和主要指标1.4 1.4 近年来新出现的炉型近年来新出现的炉型 1.4.1 1.4.1 长圆形螺旋管箱式炉长圆形螺旋管箱式炉 长长圆圆形形螺螺

26、旋旋管管箱箱式式炉炉是是为为适适应应煤煤制制油油工工艺艺的的要要求求而而开开发发的的。煤煤制制油油工工艺艺加加热热炉炉的的盘盘管管内内介介质质是是气气、液液、固固三三相相流流。在在较较高高流流速速下下，三三相相流流中中的的固固体体颗颗粒粒对对炉炉管管壁壁金金属属的的冲冲蚀蚀非非常常严严重重，尤尤其其是是急急拐拐弯弯处处，因因此此不不能能用用急急弯弯弯弯管管。一一般般认认为为拐拐弯弯处处回回转转直直径径应应大大于于6 6倍倍管管径径，冲冲蚀蚀才才可可缓缓解解。长长圆圆形形螺螺旋旋管管因因此此而而产产生生。为为避避免免拐拐弯弯处处的的冲冲蚀蚀，应尽量采用直管，但加热炉内应尽量采用直管，但加热炉内长

27、圆形螺旋盘管俯视示意长圆形螺旋盘管俯视示意第二十四张，PPT共三十六页，创作于2022年6月第一章第一章 管式炉的结构、种类和主要指标管式炉的结构、种类和主要指标 不不可可能能是是单单一一直直管管，必必须须在在拐拐弯弯处处选选用用螺螺旋旋盘盘管管，这这样样就就构构成成了了长长圆圆形形螺螺旋旋盘盘管管。煤煤制制油油工工艺艺加加热热炉炉炉炉管管内内介介质质一一般般是是油油煤煤浆浆加加氢氢气气，操操作作压压力力为为171718 18 MPaMPa，与与高高压压加加氢氢差差不不多多。炉炉管管材材质质为为昂昂贵贵的的TP347TP347不不锈锈钢钢，因因此此采采用用单单排排管管双双面面辐辐射射炉炉型型。

28、其其俯俯视视图图很很象象运运动动场场的的跑跑道道。由由于于不不能能用急弯弯管，这种炉子也不可能设置对流室。高温烟气只好送到烟气余热锅炉发生蒸汽。用急弯弯管，这种炉子也不可能设置对流室。高温烟气只好送到烟气余热锅炉发生蒸汽。第二十五张，PPT共三十六页，创作于2022年6月第一章第一章 管式炉的结构、种类和主要指标管式炉的结构、种类和主要指标1.4.2 1.4.2 双室圆筒炉双室圆筒炉 双双室室圆圆筒筒炉炉(俗俗称称“双双胞胞胎胎炉炉”)是是为为克克服服大大型型圆圆筒筒炉炉中中间间闲闲置置空空间间太太大大的的缺缺点点而而开开发发的的。由由于于炉炉管管管管心心距距按按SH/T3036SH/T303

29、6的的规规定定为为2 2倍倍炉炉管管直直径径，随随着着热热负负荷荷的的增增加加，圆圆筒筒炉炉辐辐射射室室的的节节圆圆直直径径也也增增加加，而而火火焰焰中中心心至至炉炉管管中中心心的的距距离离也也要要符符合合SH/T3036SH/T3036的的规规定定，这这就就使使得得大大型型化化的的圆圆筒筒炉炉中中间间闲闲置置空空间间随随热热负负荷荷的的增增加加而而增增加加。当当然然在在炉炉膛膛中中间间排排管管可以充分利用中间的闲置空间，但因炉顶可以充分利用中间的闲置空间，但因炉顶双室圆筒炉 有有对对流流室室，中中间间管管排排的的支支承承比比较较困困难难。另另外外，中中间间管管排排的的运运行行情情况况也也很很

30、难难观观察察清清楚楚。为为了了充充分分发发挥挥圆圆筒筒炉炉结结构构简简单单和和节节省省投投资资等等优优点点，克克服服大大型型化化后后中中间间闲闲置置空间过大的缺点就产生了双室圆筒炉，即由两个圆筒形空间过大的缺点就产生了双室圆筒炉，即由两个圆筒形第二十六张，PPT共三十六页，创作于2022年6月第一章第一章 管式炉的结构、种类和主要指标管式炉的结构、种类和主要指标 辐辐射射室室共共用用一一个个对对流流室室构构成成的的炉炉型型。这这种种炉炉型型适适用用于于热热负负荷荷505080MW 80MW 的的加加热热炉炉，近几年来已在国内建造了近几年来已在国内建造了5 5、6 6 台。台。第二十七张，PPT

31、共三十六页，创作于2022年6月第一章第一章 管式炉的结构、种类和主要指标管式炉的结构、种类和主要指标1.5 1.5 管式炉的主要技术指标管式炉的主要技术指标 1.5.1 1.5.1 热负荷热负荷 每每台台管管式式加加热热炉炉单单位位时时间间内内向向管管内内介介质质传传递递热热量量的的能能力力称称为为热热负负荷荷，一一般般用用MWMW为为单单位位。管管内内介介质质所所吸吸收收的的热热量量用用于于升升温温、汽汽化化或或化化学学反反应应，全全部部是是有有效效利利用用热热。此此值值越越大大，炉炉子子的的生产能力也越大。生产能力也越大。设计热负荷确定原则：设计热负荷确定原则：1 1）凡凡已已提提供供最

32、最大大热热负负荷荷者者,即即最最大大热热负负荷荷作作为为设设计计热热负负荷荷，辐辐射射管管表表面面平平均均热热强度选用高值。强度选用高值。2 2）凡凡给给定定正正常常热热负负荷荷者者，即即正正常常热热负负荷荷作作为为设设计计热热负负荷荷，辐辐射射表表面面平平均均热热强强度度选选用用偏偏低值。低值。第二十八张，PPT共三十六页，创作于2022年6月第一章第一章 管式炉的结构、种类和主要指标管式炉的结构、种类和主要指标1.5.2 1.5.2 炉膛体积发热强度炉膛体积发热强度 燃燃料料燃燃烧烧的的总总热热量量除除以以炉炉膛膛体体积积，称称之之为为炉炉膛膛体体积积发发热热强强度度，简简称称为为体体积积

33、热热强强度度，它表示单位体积的炉膛在单位时间里燃料燃烧所发出的热量，一般用它表示单位体积的炉膛在单位时间里燃料燃烧所发出的热量，一般用kw/mkw/m3 3为单位。为单位。炉炉膛膛大大小小对对燃燃料料燃燃烧烧的的稳稳定定性性有有影影响响，如如果果炉炉膛膛体体积积过过小小，则则燃燃烧烧空空间间不不够够，火火焰焰容容易易舔舔到到炉炉管管和和管管架架上上，炉炉膛膛温温度度也也高高，不不利利于于长长周周期期安安全全运运行行，因因此此炉炉膛膛体体积积发发热热强强度度不不允允许许过大，过大，一般控制在燃油时小于一般控制在燃油时小于125kW/m125kW/m3 3，烧气时小于，烧气时小于165kW/m16

34、5kW/m3 3。第二十九张，PPT共三十六页，创作于2022年6月第一章第一章 管式炉的结构、种类和主要指标管式炉的结构、种类和主要指标1.5.3 1.5.3 辐射表面热强度辐射表面热强度 qR 辐辐射射炉炉管管每每单单位位表表面面积积(一一般般按按炉炉管管外外径径计计算算表表面面积积)、每每单单位位时时间间内内所所传传递递的的热热量量称为炉管的辐射表面热强度称为炉管的辐射表面热强度qR,也称为辐射热通量或热流率，单位为也称为辐射热通量或热流率，单位为W/mW/m2 2。qR表表示示辐辐射射室室炉炉管管传传热热强强度度的的大大小小。应应注注意意qR一一般般指指全全辐辐射射室室所所有有炉炉管管

35、的的平平均均值值。由由于于辐辐射射室室内内各各部部位位受受热热不不一一致致，不不同同的的炉炉管管以以及及同同一一根根炉炉管管的的不不同同位位置置，实实际际上上局局部部热热强强度度很很不不相相同同。qR值值越越大大，完完成成一一定定加加热热任任务务所所需需的的辐辐射射炉炉管管就就越越少少，辐辐射射室室体体积积越越紧紧凑凑，投投资资也也可可降低，所以降低，所以要尽可能提高炉管表面热强度要尽可能提高炉管表面热强度。各种炉子的辐射表面热强度推荐值见表。各种炉子的辐射表面热强度推荐值见表4 4。第三十张，PPT共三十六页，创作于2022年6月第一章第一章 管式炉的结构、种类和主要指标管式炉的结构、种类和

36、主要指标表4 辐射炉管表面热强度、最高油膜温度推荐值第三十一张，PPT共三十六页，创作于2022年6月第一章第一章 管式炉的结构、种类和主要指标管式炉的结构、种类和主要指标1.5.4 1.5.4 对流表面热强度对流表面热强度 qC 含义同辐射热强度一样，单位也是含义同辐射热强度一样，单位也是W/mW/m2 2，但它是对对流室而言。，但它是对对流室而言。目目前前，加加热热炉炉对对流流室室多多以以钉钉头头管管或或翅翅片片管管代代替替过过去去的的光光管管，以以强强化化传传热热。钉钉头头管管或或翅翅片片管管的的热热强强度度一一般般为为光光管管的的两两倍倍以以上上。也也就就是是说说，一一根根钉钉头头管管

37、或或翅翅片片管管相相当当于于两两根根以上光管的传热能力。以上光管的传热能力。第三十二张，PPT共三十六页，创作于2022年6月第一章第一章 管式炉的结构、种类和主要指标管式炉的结构、种类和主要指标1.5.5 1.5.5 热效率热效率 加热炉有效利用的热量与燃料燃烧时所放出的总热量之比叫热效率。加热炉有效利用的热量与燃料燃烧时所放出的总热量之比叫热效率。热热效效率率是是衡衡量量燃燃料料利利用用情情况况，评评价价炉炉子子设设计计和和操操作作水水平平，标标定定炉炉子子性性能能的的主主要要指标指标。热效率越高，燃料的有效利用率越高，燃料耗量越少，运行越经济。热效率越高，燃料的有效利用率越高，燃料耗量越

38、少，运行越经济。第三十三张，PPT共三十六页，创作于2022年6月第一章第一章 管式炉的结构、种类和主要指标管式炉的结构、种类和主要指标1.5.6 1.5.6 火墙温度火墙温度 火火墙墙温温度度又又称称炉炉膛膛温温度度，是是指指烟烟气气离离开开辐辐射射室室进进入入对对流流室室时时的的温温度度。它它代代表表炉炉膛膛内内烟烟气气温度的高低，是炉子操作中的重要控制指标。温度的高低，是炉子操作中的重要控制指标。火火墙墙温温度度高高，说说明明辐辐射射室室传传热热强强度度大大。但但火火墙墙温温度度过过高高，则则意意味味着着火火焰焰太太猛猛烈烈，炉炉管管易易结结焦焦，甚甚至至烧烧坏坏炉炉管管和和管管板板等等

39、。从从保保证证长长周周期期安安全全运运转转考考虑虑，一一般般炉炉子子把把这这个个温度控制在约温度控制在约850 850 以下以下（但烃类蒸汽转化炉、乙烯裂解炉等例外，炉温可达（但烃类蒸汽转化炉、乙烯裂解炉等例外，炉温可达900900以上）。以上）。第三十四张，PPT共三十六页，创作于2022年6月第一章第一章 管式炉的结构、种类和主要指标管式炉的结构、种类和主要指标1.5.7 1.5.7 管内流速管内流速 管管内内流流速速常常用用管管内内质质量量流流速速（单单位位为为kg/m.skg/m.s）或或冷冷油油流流速速（单单位位为为m/sm/s）等等表表示示。管管内内流流速速越越低低，则则边边界界层

40、层越越厚厚，传传热热系系数数越越小小，管管壁壁温温度度越越高高，介介质质越越容容易易结结焦焦，炉炉管管越容易损坏。但流速过高又增加管内压力降，增加了管路系统的动力消耗。越容易损坏。但流速过高又增加管内压力降，增加了管路系统的动力消耗。管管内内流流速速确确定定的的一一般般原原则则是是：在在工工艺艺设设计计条条件件（压压力力降降）许许可可的的情情况况下下，尽尽可可能能的的提提高高管管内内质质量量流流速速，以以提提高高传传热热效效果果，降降低低介介质质油油膜膜温温度度和和管管壁壁温温度度；一一般般来来讲讲，管管内内液液相相质质量量流流速速不不应应低低于于1000kg/m.s1000kg/m.s；加加热热炉炉管管内内气气相相介介质质线线速速度度不不应应低低于于15m/s15m/s；对对混相加热炉应获得合理的流型。管内介质质量流速按表混相加热炉应获得合理的流型。管内介质质量流速按表5 5选用。选用。第三十五张，PPT共三十六页，创作于2022年6月感谢大家观看第三十六张，PPT共三十六页，创作于2022年6月