(完整版)加热炉计算

4.加热炉的计算

管式加热炉是一种火力加热设备，它利用燃料在炉膛内燃烧时产生的高温火焰和烟气作为热源，加热在管道中高速流动的介质，使其达到工艺规定的温度，保证生产的进行。在预加氢中需要对原料进行加热，以达到反应温度。预加氢的量较小，因此采用圆筒炉。主要的参数如下：

原料：高辛烷值石脑油； 相对密度：

20

40.7351

d =

进料量：62500/kg h 入炉温度：I τ=350C ； 出炉温度：

o τ=490C ；

出炉压强：215/kg cm

气化率： e=100%； 过剩空气系：α：辐射：1.35 对流段：1.40 燃料油组成：

87%,11.5%,0.5%,1%C H O W ====

加热炉基本参数的确定

4.1加热炉的总热负荷

查《石油炼制工程（上）》图Ⅰ-2-34可知，在入炉温度t1=350℃,进炉压力约15.0㎏/㎝2条件下，油料已完全汽化，混合油气完全汽化温度是167℃。

原料在入炉温度350C ，查热焓图得232/i I kJ kcal

= 原料的出炉温度为490C ，查热焓图得377/v I kcal kg =。

将上述的数值代入得到加热炉的总热负荷 Q = m[eIV+(1-e)IL-Ii]

=[1377232]62500 4.184⨯-⨯⨯

37917500/kJ h =

4.2燃料燃烧的计算

燃料完全燃烧所生成的水为气态时计算出的热值称为低热值，以Ql 表示。在加热炉正常操作中，水都是以气相存在，所以多用低热值计算。

(1) 燃料的低发热值

1Q =[81C+246H+26(S-O)-6W] 4.184⨯

=[8187+24611.5+26(0-0.5)-61] 4.184⨯⨯⨯⨯⨯ 41241.7/(kJ kg =燃料) (2) 燃烧所需的理论空气量

0 2.67823.2C H S O L ++-=

2.6787811.500.52

3.2⨯+⨯+-=

13.96kg =空气/kg 燃料 (3) 热效率η

设离开对流室的烟气温度

s

T 比原料的入炉温度高100C ，则

350100450s T C

=+=

由下面的式子可以得到

,

100L I q q η=--，

取炉墙散热损失

,

1

0.05L

L q q Q =

=并根据α和s T 查相关表，得烟气出对流室时

带走的热量123%

L

q Q =，

所以 1(523)%72%η=-+= (4) 燃料的用量

1379175001277/0.7241241.7

Q B kg h Q η=

==⨯;

(5) 火嘴数量

假定火嘴的额定喷油能力比实际燃料大30%，选择标准火嘴的流量200kg/h ，则需要火嘴的数量为

1.3 1.312778.3

200200B n ⨯===

进行取整取9n = (6)烟道气流量

0(1.5)1277(1.5 1.413.96)

g W B L α=+=⨯+⨯

26873/kg h =

4.3加热炉相关参数计算

(1) 圆筒炉辐射室的热负荷

根据工艺要求和经验，参照表4-1，选取四反加热炉为圆筒炉。圆筒炉对流室较小，炉管较少，当用光管时，对流室热负荷QC 所占比例较小，现已知加热炉的总热负荷Q ，现在取辐射室的热负荷

R

Q 为全炉热负荷的75%，则

0.75

R Q Q =⨯

379175000.7521438125/R Q kJ h

=⨯=

(2) 辐射段管壁平均温度估算

55

2I o

w T ττ+=+

,()0.75

L o o I T τττ=--⨯

490(490350)0.75=--⨯ 385C =

385490554932w T C

+=+= (3) 辐射管表面积、管径及管心距 根据经验选用辐射表面热强度224125/()

R q kcal m h =

(4) 辐射管的表面积

228438125

28224125 4.184R R R Q A m q =

==⨯

(5)管径

同时选管道内油料质量流量，由《管式热炉》(穆文俊主编)表4-1知，经验

值为100-1502

/()kg m s ,故取2150/()F G kg m s =，N 增加，压降降低，但易出现偏

流，烧坏炉管；N 减少，压降增大，动力消耗增加。

取管程数9N =，则炉管的内径

i d =

=

0.128m =

=

根据国产炉管的规格选择炉管的尺寸为1528φ⨯的炉管 (6) 管心距 选用管心距为

10220.1520.304S d m

==⨯=

(7) 高径比

国内多为空心圆筒炉，管长受热不均，所以高径比Lef/D′=1.7—2.5。节圆直

径越大，高径比越小，取Lef/D′=2.1。选定炉子的高径比'

2.1

ef

L D

=，由下面的式

子计算节圆直径

'''()(2.1)

R ef C

A D L D D πππ

⨯==

' 5.2D m =

==

辐射管的有效长度

'2.1 2.1 5.210.92ef L D m

==⨯=

根据国产的炉管规格，取12ef L m

=。

(8) 对流段长

选用对流管1528φ⨯标准钉头管。

1.25 5.4 5.220.152 1.25 5.40.152

c L D

d =--=+⨯--⨯

3.433m =