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1、管式加热炉的基本知识一、 管式加热炉的分类与特征各种管式加热炉通常可按外形或用途来分类。1. 按外形大致可分为四类：箱式炉、立式炉、圆形炉、大型方炉。这种划分方法是按辐射室的外观形状区分，而与对流室无关。例如：所谓箱式炉，顾名思义其辐射室为一箱子状的六面体。所谓立式炉，其辐射室为直立状的六面体，其宽度要窄一些，两侧墙的间距与炉膛高度之比约为1：2。1.1 箱式炉1.1. 1 横管和立管大型箱式炉如图2.5.1、图2.5.2所示，这两种炉型结构基本一致，只是一为横管、一为立管。它们的优点是只要增加中央的隔墙数目，可在炉膛体积热强度图2.5.1 横管大型箱式炉 图2.5.2 立管大型箱式炉 图2.
2、5.3 顶烧式炉 图2.5.4 斜顶炉Error! No bookmark name given.不变的前提下，“积木组合式”地把炉子放大。该炉型适合于大型炉，其主要缺点是敷管率低，炉管需要合金吊挂，造价高，需设独立烟囱等。1.1. 2 顶烧式炉 图2.5.3为顶烧式炉。这种炉子的燃烧器和辐射炉管交错排列，单排管双面辐射，管子沿整个圆周的热分布均匀，燃烧器顶烧，对流室和烟囱在地面。它的缺点是炉子体积大，造价较高，用于单纯加热不经济。目前，在合成氨厂常用它作为大型烃蒸汽转化炉的炉型。1.1. 3 斜顶炉图2.5.4为斜顶炉，它由箱式炉演变而来，砍去其炉膛烟气流动死区而变成斜顶炉。常用的是双斜顶炉
3、。由于改成斜顶，使箱式炉受热不均匀性有所改善，处理量也可加大。其对流室在中间，烟气下行经地下或地面烟道排入烟囱内，也可在烟道处加装空气预热器，提高炉子热效率。这种炉子没有克服箱式炉的其它缺点，除老装置原有使用外，新建装置很少采用。 1.2立式炉1.2.1底烧横管立式炉图2.5.5为底烧横管立式炉，传热方式与箱式炉相似，辐射室保持了立式炉特点。炉管布置在两侧，中间是一列底烧的燃烧器，烟气由辐射室经对流室、烟囱一直上行。其燃烧器能量小，数量多，在炉子中央形成一道火焰膜，以提高辐射传热效果。目前使用的立式炉多采用这一型式。1.2.2附墙火焰立式炉图2.5.6为附墙火焰立式炉，这种立式炉炉膛中有火墙，
4、它可增强炉膛内辐射面积，提高炉管受热强度，同时将辐射室分成两室，每室可各走一路油品，分别调节温度。图2.5.5 底烧横管立式炉 图2.5.6 附墙火焰立式炉1.2.3环形管立式炉图2.5.7为环形管立式炉，这种炉子用多根U型管把火焰包围起来，适用于炉管路数多，要求管内压力降小的场合。随着炉子热负荷的增大，U形管可增加到两个甚至三个，如图2.5.8所式。图2.5.7 环形管立式炉 图2.5.8 多个环形管立式炉1.2.4立管立式炉图2.5.9为立管立式炉，是我国首创的炉型。其炉管沿墙直立排列，与横管立式炉相比可节省大量高铬镍钢管架，并保留了立式炉的优点，大热负荷加热炉常选用这种炉型。1.2.5无
5、焰燃烧炉、阶梯炉 这两种炉子都是单排管双面辐射炉型。图2.5.10为无焰燃烧炉，其侧壁装有许多小能量气体无焰燃烧器，使整个侧壁成为均匀辐射面，这种炉型有优良的加热均匀性，并可分区调节温度，它是乙烯裂解和烃类蒸汽转化最合适的炉型之一，但造价昂贵，用于纯加热非常不经济。 图2.5.9立管立式炉 图2.5.11炉型称为阶梯炉，它在每级“阶梯”的底部安装一排扁平附墙火焰的燃烧器。燃烧器的数量较无焰燃烧炉少，造价也低，但加热均匀程度和分区调节特性不及无焰燃烧炉。图2.5.10 无焰燃烧炉 图2.5.11 阶梯炉 图2.5.12螺旋管式炉1.3立式圆筒炉1.3.1螺旋管式、纯辐射式炉当炉子热负荷很小，热效
6、率要求不高，可采用这两种炉型。它结构简单，造价低。图2.5.12为螺旋管式炉，其炉管盘绕成螺旋状，它属于立式炉型，但其管内特性更接近于水平管，能完全排空，管内压降小。主要缺点是被加热介质通常走一路（管程数为1）。2.5.13 纯辐射式炉 图2.5.14 纯辐射锥式炉图2.5.15 辐射-对流式炉图2.5.13为纯辐射式炉，没有对流室，火嘴在炉底，炉管直立沿炉墙排成一圈。它结构简单，重量较轻，但热效率低。图2.5.14表示在纯辐射式圆筒炉顶部加个辐射锥。以提高上部炉管的受热强度，使炉管全长受热均匀。辐射锥要用昂贵的高铬镍钢制成，且容易烧毁或腐蚀损坏，故近年来很少使用辐射锥了。13.2辐射-对流式
7、炉图2.5.15为辐射-对流式炉，它已成为现代普遍被采用的炉型。它在辐射室顶部增加了水平管式对流室，并采用钉头管和翅片管，热效率较高。但结构复杂，金属用量大，通常对流管面积不宜太大，一般要小于辐射炉管面积。国内这种炉型的高径比约为1.72.5。1.4大型方炉图2.5.16为 大型方炉，它用两排炉管把炉膛分成若干小间，每间设置一或两个大能量高强燃烧器，分隔可沿两个方向进行，称之为“十字交叉”分隔法。它通常把对流室单独放在地面上，还有把几台炉子的烟气用烟道汇集起来，送进一个公用的对流室或废热锅炉。这种炉子结构简单，节省占地，便于回收余热，容易实现多炉集中排烟，减轻大气污染。二、 按用途公类管式加热
8、炉按用途可大致分为以下几类；1. 炉管内进行化学反应的炉子它分为两种： 炉管内装有催化剂。如烃类蒸汽转化炉。 炉管内不装催化剂，如乙烯裂解炉。无论其中哪一种，不仅要求从炉内取液，而且要满足各段管路化学反应及正常运行的各种条件，如温度、压力。流量和热输入量等。2. 加热液体的炉子这类炉子可分为三种： 管内无相变化。单纯的液体加热炉。就是把液体加热到其沸点以下的加热炉。它加热的终温低，管内结焦和腐蚀也小，操作容易 炉管入口为液相，出口为气、液混相的炉子。在炼油过程中，要求被加工的流体在气、液混相状态下进入蒸馏塔时使用这种加热炉。在全部工艺加热炉中它的数量较多。 入口为液相，出口全部汽化的炉子。这种炉子是反应器的进料加热炉。它把液体完全汽化。加热到饱和温度，然后送入工艺反应器。由于反应器的操作条件在运转期中是变化的，所以炉子的操作温度和压力等也往往变化很大。3. 气体加热炉水蒸气的过热，工艺气体的预热都使用这种炉子。它是纯气相，多在较高温度下操作，一般情况下结焦的可能性不大。4. 加热混相流体的炉子这种炉子常用于加氢精制、加氢裂化等装置的反应器进料加热。由于管内流体从炉子入口起是气、液混相，较上述纯气体加热炉更难保证各路流量的均匀性。这与炉管的管径、重量流速、盘管路数、管内流动状态和分叉管结构等有关。
