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1、精选资料.摘 要 对于石油化工等行业，管式加热炉是使用最普遍的加热设备。在石油加工的各项工作之中，管式加热炉都起着重要作用。使用管式加热炉技术，除了可以降低生产成本外,还能够有效地节约能源。但在当今节能减排的大形势之下，管式加热炉的耗能过大缺点还是日显突出。在本设计中，通过优化管式加热炉的整体结构，并根据装置的操作情况和特点制定出一套改善方案，来提高管式加热炉的热效率，从而实现节能作用。本设计适用于使用常减压工艺技术的管式加热炉，通过对整个工艺过程的仔细分析，及对各种优化方案的选择，最终确定了使用两台辐射-对流型圆筒加热炉共同工作的设计方案。除此之外，通过对管式加热炉的工艺进行计算，包括辐射室
2、及对流室的结构尺寸、燃料用量、炉内压力等参数的计算，以达到管式加热炉结构优选的目的。通过使用螺杆膨胀机以实现烟气余热二次利用，进一步提高热效率，实现能源的节约。关键词：热效率；结构优选；辐射对流型加热炉；余热二次利用可修改编辑83 / 92Abstract Tube heating furnace is the most widely used heating equipment in the petrochemical industry. Tube heating furnace play a most significant role in the works of petroleum p
3、rocessing. Using the technology of Tube heating furnace can not only reduce the cost of production, but also can reserve energy effectively .however，in the trend of saving energy nowadays, the drawbacks of Tube heating furnace that it cost so much energy becomes more and more obvious each day . In t
4、his design, I made a optimized plan by optimizing the Overall Structure of Tube heating furnace and also according to operating conditions and characteristics of the device. With the help of the optimized plan, we can rise the thermal efficiency of Tube heating furnace ,and then reach the goal of En
5、ergy conservation. The tube heating furnace in this design is applied to the atmospheric-vacuum technology，after a careful analysis of the entire process and the choices of a variety of optimizations, I finally made the combined operation scheme of two sets of radiation-convection cylindrical heatin
6、g furnaces. Besides, in the process calculation of the tube furnace, which include the calculation of the structural dimensions of the radiation chamber and convection room, the calculation of furnace pressure, the calculation of fuel consumption, to reach the appointment of optimizing the structure
7、 of Tube heating furnace. By using the screw expander as the waste heat recycling equipment of flue gas can improve thermal efficiency and saves energy much better.Key words: Thermal efficiency ;structure optimizing; Radiation-convection type heating furnace; heat Recycling目 录摘要IAbstractII1 引 言11.1
8、课题的选择依据及其意义11.2 当今国内外炼化加热炉的节能技术应用现状及发展11.2.1 当今国内外炼化加热炉的节能技术应用现状11.2.2 我国炼化加热炉节能技术的应用情况21.2.3管式加热炉节能技术的发展趋势31.3节能设计的新型技术31.4 确定设计方案42 管式加热炉工艺计算52.1 计算设计热负荷及加热炉选型52.1.1 计算设计热负荷52.2 燃烧过程计算72.2.1计算燃料的热值82.2.2 计算理论空气量92.2.3 选取过剩空气系数及加热炉排烟温度92.2.4 计算加热炉热设计效率102.2.5 燃料气用量112.2.6 计算烟气流量122.3 辐射室热力计算122.3.1
9、 估算辐射段热负荷132.3.2 选取辐射室炉管表面热强度142.3.3 估算辐射室炉管管壁温度152.3.4 计算辐射室炉管加热表面积162.3.5 确定辐射室炉管管程数、管径及管心距172.4 辐射室炉体尺寸182.4.1 辐射炉管的节圆直径、有效长度182.4.2 辐射炉管根数182.4.3 辐射段炉膛直径192.4.4 辐射段炉膛高度202.5对流室炉体尺寸212.5.1 对流室炉管管径、管心距212.5.2 对流室炉管管长及对流室宽度222.6 辐射段传热核算252.6.1 当量冷平面252.6.2 总辐射交换因数262.6.3 辐射段热平衡282.6.4 辐射段烟气出口温度292.
10、6.5 核算辐射段热负荷302.6.6 核算辐射段表面热强度302.6.7 核算辐射段油料入口温度及辐射段炉管壁温312.7 对流段的传热计算322.7.1 对流段热负荷322.7.2 对流段内的传热平均温差322.7.3 对流室炉管内膜传热系数332.7.4 对流室炉管外膜传热系数352.7.5 对流管的总传热系数382.7.6 对流室内炉管表面积及管排数392.7.7 对流炉管的表面传热强度402.8 过热蒸汽段计算402.8.1 过热蒸汽段烟气平均温度412.8.2 过热蒸汽段两种介质换热的平均温差412.8.3 管内介质的质量流速422.8.4 过热蒸汽管的对流传热系数432.8.5
11、过热蒸汽段炉管表面积及管排数452.9 炉管压降计算（有相变化）472.9.1 汽化段压力降472.9.2 加热段压力降542.9.3 加热炉炉管总压力降562.9.4 加热炉炉管入口压力562.10 烟囱计算562.10.1 烟气通过对流段的阻力572.10.2 烟气由辐射段到对流段的阻力592.10.3 烟气由过热蒸汽段到烟囱的阻力602.10.4 烟气在烟囱挡板处的阻力612.10.5 烟气在烟囱内的摩擦损失612.10.6 烟气在烟囱内的动能损失632.10.7 烟囱高度632.11工艺计算结果汇总643 辐射对流型圆筒加热炉配件及炉管系统的选用673.1 炉管材料的选择673.2 钉
12、头管673.3 炉管吊钩683.4 炉管拉钩683.5 看火门693.6人孔门693.7 防爆门713.8 清扫门和吹灰器724 辐射对流型圆筒加热炉结构的选用724.1 加热炉主体结构744.1.1 辐射室结构744.1.2 对流室结构745 优化烟气余热再利用方案76结 论77谢 辞78参考文献79炼厂管式加热炉工艺设计1 引 言1.1 课题的选择依据及其意义在近些年中，我国的经济发展形式日益壮大，与此同时，我们对能源的需求与依赖也日益凸显。随着人们对环保理念愈发重视，节能减排在我们的生活中也随处可见。石油通过炼化过程后，其得到的产物是人类必不可少的使用资源。然而，石油的炼化过程也是一个耗
13、能的过程，并且会产生大量的废物。管式加热炉是最常见的炼油以及石油化工生产装置的加热炉，其能耗最高能达到炼化企业耗能的40%。管式加热炉通常是指炼油和石油化工生产装置的工艺加热炉，简称为石化工艺加热炉1-5。管式加热炉几乎参与了各类工艺过程，成为进行裂解、转化反应的核心设备，支配着整个工厂或装置的产品质量能耗等，推动了石油炼制和化工工艺的发展进步1-5。原油的裂解、转化等反应基本都发生于管式加热炉中。管式加热炉的性能和结构优化设计，决定着炼化产品的质量，也直接影响着能耗量。所以，在现如今能源供应愈发紧张的阶段，通过合理设计、优化加热炉的结构，提高热效率，降低污染物的排放量，对能源的节约及环境的保
14、护做出了巨大贡献。1.2 当今国内外炼化加热炉的节能技术应用现状及发展1.2.1 当今国内外炼化加热炉的节能技术应用现状在国外，石油炼化设备的设计制造工作，与其运输、安装、调试等工作，并非由一个公司单独完成。国外炼化炉的节能技术主要存在于前期优化过程中，主要包含有如下技术特点：(1)专利商、大型工程公司依据工艺的特殊要求开发、制造、安装的专利技术及专有技术，如UOP的U型管重整炉；(2)大型化装置体现在常减压蒸馏、连续重整芳烃装置的单台加热炉热负荷超过150MW；(3) 利用FRNC-5、STAAD PRO、CFX、FLUENT等先进的行业设计软件；(4)在加热炉详细设计时，根据运输尺寸和吊装
15、能力水平进行模块化设计、制造、运输及组装；(5)对于欧洲和日本等能源匮乏的国家，要求热负荷超过24MW的加热炉热效率应不小于90%；(6) 低NOx燃烧器、低NOx催化转化技术、高效吹灰器、声波气体温度测量系统等主流节能技术。1.2.2 我国炼化加热炉节能技术的应用情况伴随国家对科学发展观的逐步落实，可持续发展战略的地位日益突出。国内各炼化企业也更加重视加热炉优化设计，通过对加热炉的改造来实现降低能耗，减少污染物排放。国内炼化企业主要通过管式空气预热器、余热锅炉等技术的应用来降低排烟温度，回收余热；应用蒸汽、激波、声波等方式清除灰尘，减少热量损失；使用重质燃油助燃剂或者应用强化传热型助燃器来提高燃烧效率；利用优质隔热材料来降低热量散失；利用烟气分析仪、红外热像仪等检测技术时时监控排烟指标。2011年5月，辽阳石化公司引进美国GTC公司技术对其45万吨/年对二甲苯装置的3台加热炉实施在线清灰清垢，不仅减少了烟
