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1、 加 热 炉 装置操作工技师培训班 天 津 石 化 培 训 中 心 p装置上能耗最多的是 什么设备？ 加热炉 p衡量加热炉能耗大小 的参数是什么？ 热效率 p制约热效率提高的因素 有哪些？ 利用燃料在炉膛内燃烧时产生的高温 作为热源，来加热炉管中流动的介质，使其达 到规定的工艺温度。 管式加热炉工作原理 火焰与烟气 烟囱 对流室 辐射室 燃烧器 燃烧三要素：可燃物（燃 料油或燃料气） 助燃物、点火源 炉出口温度 炉子处理量 燃料用量 过剩空气系数 热效率 炉子正常操作的标志 稳定 高 少 低 高 加热炉的大小是以 的 大小决定的。 热负荷 请您思考 加热炉内 是怎样 传热的？ 传热的三种基本方
2、式 1、热传导：在一个物体内部，由于分子 的振动，而分子没有发生宏观位移的传 热方式称为导热。 2、对流传热:流体本身流动，将热能从流 体的一部分传递到另一部分，称为对流 传热。 3、辐射传热：传热不需要媒介，而直接 由热源以辐射能（电磁波）的形式辐射 出来，被其它物体接收而转变为热能。 辐射室内的传热过程 燃 料 燃 烧 火 焰 高 温 烟 气 炉 墙 炉 管 外 壁 炉 管 内 壁 管 内 介 质 辐射 对流 辐射传导对流 以辐射为主 对流室内的传热过程 高 温 烟 气 对 流 管 外 壁 对 流 管 内 壁 管 内 介 质 传导 对流 以对流为主 对流 辐射 一：分类 二：结构 三：燃料
3、的燃烧 四：工艺指标 五：提高热效率的途径 六：相关操作 主 要 内 容 加热炉 一、 分类 l按外形分 l按用途分 一、箱式炉 三、圆筒炉 二、立式炉 按 外 形 分 类 四、无焰炉 箱式炉 分为方箱炉和斜顶炉 炉管受热不均匀，易产生局部过热 炉管表面热强度低 结构复杂，耗用钢材多 特点 现已淘汰 立式炉 分类：根据辐射管子排列方式可分为： 卧管立式炉、立管立式炉、附墙火焰式 和阶梯炉等 结构：外形为长方体，分为（下）辐射室、 （中）对流室、（上）烟囱三部分 1、炉管水平， 传热均匀； 2、占地面积大； 3、管内流动阻力 小；方便清焦。 特点 火焰垂直向上 ，与烟气流动方向 一致 1、炉管长
4、度方向受 热不均匀； 2、可节省大量高铬 镍钢的材料。 使火墙成为良好的 热辐射体，增加炉 膛内辐射面积 单排管双面辐射； 火嘴高度不同。 轴向、径向受热均匀 圆筒炉 1、轴向热强度分布不均匀； 炉墙再辐射作用减弱。 炉管表面热强度较低。 2、结构简单紧凑、节省钢材 、占地面积小，适用于中、 小负荷炉子。 适用于介质的纯加热 结构：辐射炉管沿炉墙周围 排成一圈，炉底有火嘴 作用：增加炉管上部 传热，减少炉管上下 传热的不均匀性。 当炉子烧劣质燃料时 易腐蚀损坏，且造价 高。 解决轴向受热不 均问题，增加辐 射锥 无焰炉 1、单排管双面辐射： 炉管受热均匀，炉管表面 热强度高 2、无焰火嘴： 过
5、剩空气系数小，燃料燃 烧完全，炉子热效率高 只燃烧气体燃料 燃料燃烧的速度极快，在燃 烧器孔道里就完成燃烧的全 部过程，因此没有火焰 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。 对一般用途的中小负荷炉子，宜优先 考虑立式圆筒炉。 单排管双面辐射加热炉一般只用于烃类 蒸汽转化和乙烯裂解等高温过程。 炉型选择 大型化、高效化 大能量燃烧器 各种形式的余热回收系统 集中的高烟囱 长周期运转 发展方向 一、化学反应炉 四、混相加热炉 三、气体加热炉 二、液体加热炉 按 用 途 分 类 管内装催化剂 管内不装催化剂 液体加热炉 管内无相变化、单纯的液体加热炉 管内进口为液相、出口
6、为气液混相的炉子 管内进口为液相，出口全部汽化的炉子 气体加热炉 混相加热炉 化学反应炉 二、 结构 u辐射室 u余热回收系统 u对流室 u燃烧器 u通风系统 （一）燃烧器 组成：燃料喷嘴、配风器、燃烧通道 燃油燃烧器 燃气燃烧器 油气混合燃烧器 分 类 自然通风燃烧器 强制通风燃烧器 （二）炉管 由于炉管置于高温中，管内又有油品或其他介质，在温度、压力 和腐蚀的联合作用，因此，炉管材料应具有耐热、耐压和耐腐蚀 的特殊要求。加热炉辐射室一般为Gr9Mo合金钢管，对流室为 10 优质碳钢管。炉膛温度一般在600度以上，因此炉管内应时 刻保持有一定流量的冷物料来吸收热量，确保炉管壁温不超过耐 热指
7、标。严防炉管内物料中断和超高温、超负荷运行，以致损坏 炉管，酿成事故。 整个加热炉的炉管系统还包括连接直管之间的回弯头和支持炉管 的管架。回弯头把相邻两直管连通，使油品流向转弯180度。在 进出口处回弯头将炉管与物料进出管线相连。虽然回弯头处于高 温区外部，但由于管内物料流向急剧改变，冲蚀严重，容易发生 漏油着火。管架的作用是支撑炉管防止其受热弯曲变形。 火焰和高温烟气通过 将热量 传给辐射管，炉壁对热量的反射 也间接地传热给辐射管 （三）辐射室 作用: 辐射 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，为圆柱形的简体，其外层是由钢板卷 成的圆筒体，内层是隔热层即炉墙。隔热
8、层主要有减少 热量损失的作用 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。 由于瓦斯阀门关不严或多次点火未 点着，使炉膛内存有可燃气体，在 点火时易发生爆炸。这时，炉膛压 力将防爆门推开泄掉一部分压力。 为防止火焰倒窜入瓦斯罐或其他容 器内产生爆炸，在炉内瓦斯线上都 设有瓦斯阻火器。阻火器应设在瓦 斯入炉前的管线上。内有多层金属 网状物，传热快，一旦火焰通过时 ，热量很快散失降低温度，从而灭 火。 防爆门 阻火器 （四）对流室 作用: 烟气通过 将热量传给管内介 质，充分回收烟气中的热量。 对流室吸热量的比
9、例越大，全炉的热效率越 。 对流 高 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。 当管内介质为液态时，管外侧对 流传热系数远小于管内侧对流传 热系数，对流室采用钉头管或翅 片管可 对流管外侧的 且 ，从而提高加热 炉的热效率 提高对流传热系数 扩大传热面积 不可用于烧污油或高粘度渣油的加热炉 必须安装吹灰器 钉头管和翅片管有什么作用 在对流管的外壁焊 接一定规格的钉头 或翅片 结论 灰垢是什
10、么 灰：燃料油中的可燃组分碳元素在不完全 燃烧时残留下来的微粒 垢：燃料燃烧后残留的不可燃组分 主要是一些固体盐类 灰垢形成的影响因素： 1、燃料的种类和性质 2、烟气流速高，灰垢沉积少。但如果流速太高， 会使烟气侧流动阻力 ，这样需要很 的烟囱 。 3、对流室吹灰 大 与原油脱盐 深度有关 高 在尾部低温受热面，积灰后的管壁更 易吸附烟气中所含的硫酸蒸汽，加剧 。 增加热阻，影响传热，使烟气排烟温 度 ，热效率 ； 减少烟气流通面积，使烟气流速升高，烟气 流动的阻力 ，易使炉膛出现 压；严 重时会堵塞通路。 为什么要对炉管进行吹灰 升高 加大 正 下降 露点腐蚀 作用 利用喷射蒸汽或空气清扫
11、炉管表面的积灰 主要用于对流室采用翅 片管或钉头管的部位 部位 用什么吹灰吹 灰 器 吹灰器种类：有蒸汽吹灰器、声 波吹灰器、激波吹灰器等。 （五）余热回收系统 但在余热回收系统易引起 腐蚀。 排烟温度是提高热效率的一种重要方法。 利用空气预热器或余热锅炉可降低排烟温度。 降低 低温露点 空气预热器热源两种：一是常减压侧线，一般为翅 片管换热器。二是加热炉烟道气为热源，它是将烟 气经集烟管通过引风机引入空气预热器中热交换后 ，烟气经排烟管排入大气中。此类型的空气预热器 目前主要有管束式、回转蓄热式和热管式三种形式 。 预热炉用燃烧空气 l利用烟气余热来加热空气，可 ， 提高热效率； l同时空气
12、温度高，又可 ，强化传热效果。 1 降低排烟温度 提高燃烧效率 作用： 适用于炉子排烟温度高和热负荷大的加热炉 。 当炉子热负荷较小时，可采用多炉联合的措 施，用余热锅炉集中回收烟气的余热。一是 可充分利用热量，二是集中的烟气可通过一 个高烟囱排出，有利于减少地面污染。 采用余热锅炉发生蒸汽 作用：利用烟气的热量来产生蒸汽。 适用： 2 作用: （六）通风系统 将燃烧用空气导入燃烧器， 并将废烟气引出炉子。 一是排烟，减少污染；二是自然 通风时利用烟囱形成的 吸入 空气 烟囱作用： 抽力 自然通风 由于烟气温度比外界空气的温度高， 使得烟气密度比空气 ，所以烟气 会自然上升；同时烟囱较 ，烟气
13、 排出后能迅速扩散，带动烟囱内烟气 上升，下部形成负压，外界空气压力 高，空气吸入炉内。 抽 力 是 怎 样 形 成 的 利用烟囱抽力吸入空气，并将烟气排出 小 高 p= (外-内) 9.81H p烟囱的抽力，Pa H烟囱的高度，m 外烟囱外部大气的密度，kg/m3 内烟囱内部烟气的密度，kg/m3 大 大 开大 关小 结论 l烟囱越高，抽力越 ； l气体密度差越大，抽力越 。 抽力大时烟道挡板应 些。 关小 夏季应将烟囱挡板 ，冬季 q使空气有足够的动能来扩散 和混合，保证在尽可能低的 过剩空气系数下，完全燃烧 q易于控制燃料与空气的比例， 以及火焰的形状 强制通风 利用风机将燃料燃烧所需空
14、气送入炉内 优 点 三、燃料的燃烧 过剩空气系数 燃料 燃料发热值 燃料主要成分： ，及少量的 、氮、氧等。 （一）燃料 烧油时，火焰 色； 烧气时，火焰 色。 黄白 兰白 碳和氢 硫 p硫分：含硫量高，会造成露点腐蚀、大气污染等。 p灰分：燃料油的灰分主要是金属化合物。其能造成积灰 堵塞、高温腐蚀和耐火砖的侵蚀等危害。 p残炭：燃料油的粘度越大，胶质和沥青质越多，一般残炭 越高。残炭易在燃烧器喷口积炭结焦，产生雾化不良，严重 时造成火焰偏烧和流淌燃料油。 p安定性：指沉淀物的析出倾向。会使过滤器堵塞，而且 附着在燃烧器喷头上，妨碍燃烧正常进行。 燃 料 油 p机械杂质：机械杂质易造成燃料器喷
15、孔、阀门的堵塞和 磨损。因此要过滤。 p水分：含水燃料油在罐中预热到100C时会突沸，造成冒 罐事故。燃料油含水会使火焰脉动、间断甚至熄火。因此燃 料油要充分脱水。 利用蒸汽的冲击和搅拌作用，使燃 料油喷成雾状，从而与空气得到充 分的混合，使燃料油燃烧完全 v蒸汽量 ，带走热量多，降低 炉子热效率；火焰发白，易灭火。 v蒸汽量 ，雾化不好，燃料油 燃烧不完全；火焰尖端发轻， 呈暗红色。 影 响 作 用 大 小 雾化蒸汽比燃料油压力 。 高 雾化蒸汽 燃 料 气 组成：可燃组分C1-C4烃类气体、H2、 CO、H2S等。 瓦斯不能带油 空气用量与 空气用量的比值定义 实际空气用量(Kg空气/ Kg燃料) 理论空气用量(Kg空气/ Kg燃料) 实际空气用量 (Nm3空气/ Nm3燃料) 理论空气用量 (Nm3空气/ Nm3燃料) （二）过剩空气系数 实际理论 在燃烧过程中，正好把燃料中的碳、氢、 硫完全燃烧，生成二氧化碳、水和二氧化 硫所需的最少空气量。 完全燃烧：燃料燃烧后生成物不能再进行氧化。 如CO2、H2O等。 理论空气量 炉膛温度 ,辐射管热强度减小,影响传热 排烟温度一定时， 大则烟气量大，带走热量 多， 加热炉的热效率； 烟气中含氧量高，易使炉管 ； 生成SO3的量增加，
