加热炉的基本结构
加热炉学习
一、管式加热炉的结构及工作原理1.1 管式加热炉在炼油和石油化工中的重要性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与烟气作为热源，加热在炉管中高速流动的介质，使其达到工艺规定的温度，以供给介质在进行分馏、裂解或反应等加工过程中所需的热量，保证生产正常进行。
与其他加热方式相比，管式加热炉的主要优点是加热温度高（可达1273K），传热能力高和便于操作管理。
近60多年所来，管式炉的发展很快，已成为近代石化工业中必不可少的工艺设备之一，在生产和建设中具有十分重要的地位。
例如：一个年处理量为2.5Mt原油的常减压蒸馏装置，虽所用的加热炉的座数不多，但其提供的总热量却达70MW，如果炉子加热能力不够，就会限制整个装置处理能力的提高，甚至无法完成预定的任务。
管式加热炉消耗的燃料量相当可观，一般加工深度较浅的炼厂，约占其原油能力的3%~6%，中等深度的占4%~8%，较深的为8%~15%，其费用约占操作费用的60%~70%，因此，炉子热效率的高低与节约燃料降低成本有密切的关系。
此外，管式炉炉管结焦、炉管烧穿、炉衬烧塌等事故也常常是迫使装置停工检修的重要原因。
在生产中，希望生产装置能达到高处理量、高质量和低消耗以及长周期、安全运转，大量实践表明，管式炉的操作往往是关键之一。
管式炉的基建投资费用，一般约占炼油装置总投资的10%~20%，总设备费用的30%左右，在重整制氢和裂解等石油化工装置中，则占建设费用的25%左右，因此，加热炉设计选型的好坏，还直接影响装置经济的合理性。
1.2 管式加热炉的分类和主要工艺指标1.2.1管式加热炉的分类管式炉的类型很多，如按用途分有纯加热和加热-反应炉，前者如：常压炉、减压炉，原料在炉内只起到加热（包括汽化的作用）；后者如：裂解炉、焦化炉，原料在炉内不仅被加热，同时还应保证有一定的停留时间进行裂解或焦化反应。
按炉内进行传热的主要方式分类，管式炉有：纯对流式、辐射-对流式和辐射式。
第7讲材料加热炉基础
因材料及其制 品的加热工艺 要求而异
加热热源 处于坩埚 或马弗外 加热热源与 加热材料处于 同一空间外 炉壳一般为空冷，炉 衬为传导传热，炉壳 表面的温度较高 高温气氛炉和真空 炉需要用炉壳密封
炉体结构设计 满足炉膛空间 温度场的要求
如：气体渗碳炉、 低温预抽真空炉
可以方便地更 换或调整加热 介质
如：普通箱式炉和井式炉 大多数中低温加热炉和 空气气氛的高温炉的炉 体结构多为热壁式炉体 一般采用多冷壁式炉体结 构，炉壳一般采取水冷方 式，炉衬多为隔热屏式结 构，以防止辐射换热。
热壁式炉衬砌筑要求
1、炉墙用砌砖体尺寸应是砖尺寸(230、113．65等)的整倍数。 2、应计入灰缝尺寸，一般不大于2mm。 3、在炉体高度方向上绝不能用砍削砖的办法来满足砌砖体尺寸。 4、炉衬的砖缝必须相互交错，错开量应以砖长的二分之一为宜， 个别情况不小于砖长的1／4。 5、炉墙拐角处砌筑必须相互咬合。 6、砌砖体必须留膨胀缝。每米砌砖休的膨胀缝一般规定为：刚玉 砖为12～14mm,高铝砖为8～10mm，硅砖为10～12mm，镁砖为 12～14mm,粘土砖和硅藻土砖为5～6mm。温度在700℃以下的硅 藻土砖层，可不留膨胀缝。膨胀缝应错开，其内充填耐火纤维或马 粪纸。7、隔热层用硅藻土砖必须干砌。砖缝空隙用干燥的隔热填 料填满。固定在砌体内的金属预埋体应在砌砖时同时安装。 8、除炉口等特殊情况，不得用重质耐火砖砌筑在与炉充直接接触 的部位，以减少热损失。
950
1200
厚度， mm 113 45 113 125 113 113 65 50 100～120 113 10～20 80～120 ～160 113 113 ～120 90 90 113 ～70
热壁式炉衬结构及设计
管式加热炉
①螺旋管式炉
炉管是一段绕成螺旋状的小管，能完全排 空，虽然它属于立管式炉型，但其管内特 性更接近于水平管，能完全排空，管内压 降小。 这种炉子的主要缺点是为了便于盘绕，易 于制造，被加热介质通常宜走一路（即管 程数为1）。
螺旋管式
纯辐射式
有反射锥式
无反射锥-对流型
②有反射锥的辐射——对流型
横管大型箱式炉
立管大型箱式炉
④顶烧式
在这种炉子的辐射室内，燃烧器和炉管交 错排列，单排管双面辐射，管子沿整个圆 周上的热分布要比单面辐射均匀的多。 燃烧器顶烧，对流室和烟囱放在地面上。
它的缺点是炉子体积大，造价很高，用于 单纯加热不经济。 目前在合成氨厂用它作为大型烃蒸汽转化 炉型，运转良好。
卧管立式炉
②附墙火焰式
这种炉子用很多根弯成U字形的炉管把火焰 包围起来，用于炉管路数较多，要求管内 压力降小的场合。 随着炉子热负荷的增大，U形弯可以增加到 二个甚至三个。
大型催化重整的反应器迚料加热炉大多采 用此类炉型。
③立管立式炉
这是我国首创的炉型。 横管炉用到大量高铬镍钢的管架。
2、对流室
对流室是靠由辐射室出来的烟气进行对流 换热的部分，但实际上它也有一部分辐射 热交换，而且有时敷设换热还占有很大的 比例。
所谓对流室不过是挃对流传热起支配作用 的部位。 对流室内密布多排炉管，烟气以较大速度 冲刷这些管子，迚行有效的对流换热。
对流室一般担负全炉热负荷20%~30% 对流室吸热量的比例越大，全炉的热效率 越高，但究竟占多大比例合适，应根据管 内流体同烟气的温度差和烟气通过对流管 排的压力损失等，选择最经济合理的比值。 对流室一般都布置在辐射室之上，与辐射 室分开，单独放在地面上也可以。为了尽 量提高传热效率，多数炉子在对流室采用 类钉头管和翅片管。
加热炉结构
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（1）工作过程：烧嘴和蓄热体是成对出现的， 当空气和煤气通过烧嘴时，被加热供燃烧所用， 另一侧的烧嘴则充当排烟的角色，同时蓄热体被 烟气加热。当到达换向时刻时，换向阀动作使系 统反向运行，加热好的蓄热体被用来预热空气和 煤气，冷却的蓄热体又被排出的高温烟气加热， 最后排出的烟气只有150～200℃，空气和煤气预 热温度800～1000 ℃左右。
加热炉多采用PLC系统实现对各点的温度、压 力、流量的调节控制。 PLC系统的功能： (1) PLC系统完成对生产过程中各种数据的采 集，输入/输出信号的变换、处理、显示、记录、 积累、运算、连锁报警等功能。 (2)操作人员能通过对流程画面、趋势记录、 报警等画面的观察，分析问题。可以在控制台上 对各个调节阀进行操作。
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5.装出料系统
推钢式加热炉一般有装钢辊道、上料台架， 出钢是斜坡直接滑下；步进式加热炉有装钢机、 出钢机，装、出钢机的水平运动由电动齿轮传动， 升降运动由液压驱动。
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步进梁的工作原理：
当钢坯放在固定梁上时，低于固定梁平面的 活动梁托起钢坯上升到高于固定梁平面，然后活 动梁与钢坯向前水平运动，到达水平运动距离后， 活动梁下降将钢坯放在固定梁上后继续下降到下 限位置，再作后退运动，回到起始位置，整个过 程为一个矩形轨迹。
（2）烟道：烟道是连接炉膛和烟囱的通道，要充 分考虑其断面尺寸和密封绝热问题。断面尺寸影 响烟气流动阻力损失，密封性影响排烟系统的吸 力和余热回收率。
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烟道布置时要尽量缩短长度和减少烟气流动 阻力损失，要与厂房柱基、设备基础和电缆等保 持一定的距离，以免它们受烟道温度的影响。为 了控制排烟量以调节炉膛压力，烟道上必须设置 烟道闸板。 （3）烟囱：烟囱是通常用的一种排烟装置。烟囱 结构有砖烟囱、钢筋混凝土烟囱和金属烟囱。绝 大多数的烟囱采用钢筋混凝土烟囱修建。
管式炉的一般结构和零部件
管式炉的一般结构和零部件管式加热炉如图2.5.17所示，一般由辐射室、对流室、余热回收系统、燃烧器及通风系统五部分组成。
图2.5.17 管式加热炉l. 辐射室辐射室是通过火焰或高温烟气进行辐射传热的部分。
这个部分直接受到火焰冲刷，温度最高，必须充分考虑所用材料的强度、耐热性等。
这个部分是热交换的主要场所，全炉热负荷的70—80％是由辐射室承担的，它是全炉最重要的部位。
可以说，一个炉的优劣主要是看它的辐射室性能如何。
1.1. 辐射室尺寸辐射室的尺寸主要是从以下三个方面来考虑的：①辐射室热负荷及辐射管外表面平均热强度；②管心距和管墙距；③燃烧器的能量（发热量）型式和布置以及炉管至火焰的距离。
1.2. 辐射室零配件的设置为了便于操作和保证安全运行，管式炉辐射室应设置下列配件：看火门、人孔门、防爆门、热电偶套管、测压管、灭火蒸汽管等。
✧看火门看火门主要是用来观察炉内火焰状况和辐射管运行情况，因此看火门的数量和位置应能看到所有燃烧器燃烧状况，并能观察到所有的辐射管。
✧人孔门及检修孔门为了能进入辐射室进行检修，需要设置人孔门和检修门。
当辐射室内有隔墙分开并且不能通行时，每间内必须设置一个人孔门。
对于炉底无法安装人孔门的小圆筒炉，检修时可拆下燃烧器，其开孔兼作人孔。
✧防爆门当炉内积存可燃气体和空气的混合物时，就有发生爆炸的危险，因此辐射室应设置防爆门，以便在发生爆炸事故时，能及时卸压。
防爆门的位置应能保证卸压时喷出的热气流不致危及人员和临近设备的安全．为了能及时卸压，防爆门的数量应与辐射室的空间成比例，多室炉膛每室至少应有一个防爆门。
✧热电偶套管和测压表烟气出辐射室的温度是必须测量的特性温度。
对于圆筒炉和立式炉，烟气出辐射室的温度测点设在辐射室至对流定的过渡处。
斜顶炉和方箱炉，该测温点设在火墙上方，因此该点温度通常又称为火墙温度。
管式炉都是在负压下操作的，为了保证炉内各点均处于负压下，以避免烟气外溢而损坏钢结构，通常要求炉顶（辐射室顶）负压保持在2mmH2O柱左右，因此，在辐射室顶部设置测压管。
水套加热炉的工作原理
水套加热炉的工作原理
水套加热炉是一种常用的加热设备，它的工作原理如下：
1. 水套：水套是位于加热炉外壳内部的一层空间，通常是一个密闭的容器。
水套中装有水或其他导热介质。
2. 加热元件：加热元件通常位于水套的外部，通过传导热量给水套。
加热元件可以是电加热管、燃气烧炉或蒸汽管道等形式。
3. 温控系统：水套加热炉通常配备有一个温控系统，用于控制加热元件的工作温度。
温控系统可以根据设定的温度来调节加热元件的加热功率，以保持水套内的温度稳定。
4. 工作过程：在工作时，加热元件通过传热给水套，使水套内的水或导热介质温度升高。
随着水套内温度的上升，加热炉将产生热量，并将其传递给需要加热的物体或介质。
总之，水套加热炉通过在外部设置水套，加热元件将热量传导给水套，然后传递给需要加热的物体或介质，从而实现加热的目的。
真空加热炉结构原理及设计操作维护要点
真空加热炉维护要点
密封 ➢ 除真空阀需保持良好的密封效果外，外接的上水阀、
排水阀、仪表接头等处的密封效果也需检查。 ➢ 检查方法 • 1、听，当负压形成后，这些接头处没有吸气的声音。 • 2、试，负压形成后，调整水浴温度上下限至极限差
值（5℃），经过较长时间运行，真空度不下降。 ➢ 燃气管路系统的密封性能，直接影响生产安全，应定
3、真空相变加热炉检查保养记录
项目 液位
水浴温度
水浴压力
排烟温度
燃气压力（减压 阀前） 燃气压力（减压 阀后） 阀门仪表连接密 封性 真空阀
内容 液位显示清晰 显示正确 显示清晰 校验周期 显示清晰 校验周期 显示清晰 校验周期 显示清晰 校验周期
显示清晰 校验周期 是否有渗漏
是否有渗漏
运行参数
检查周期
型号的说明
□□－□/□/□－□
燃料种类（Y/Q/YQ） 壳程压力(MPa) 管程压力（MPa） 管程介质 加热炉功率（kW） 加热炉型号
型号说明：
真空加热炉—VH；采暖真空加热炉—CWNS；天然气真空加热 炉—VHG；
加热炉功率：用四位数字表示，不足位时前面补零。 管程介质（即被加热的介质符号）： 原油—Y；污水—SY；天然气—Q；多种介质—DY；采暖水—SH。 管程压力： 被加热介质的设计压力，单位MPa；被加热介质为多种介质，则
每天2次 每天1次
----------
每天1次
防爆门
活动是否灵活 密封性是否良好
活动灵活 密封良好
每月1次
保养周期
备注
每月1次 如有必要清洗液位
计内的污垢
每月1次 到有效期或损坏更
换
每月1次 到有效期或损坏更
换
加热炉基础知识及开工烘炉汇总
加热炉基础知识及开工烘炉
加热炉基础知识及开工烘炉
一 加热炉原理及结构
二 加热炉的基础知识
三 加热炉的烘炉 四 加热炉的基本操作
一 加热炉原理及结构
1、工作原理 在石油化工厂装置内所用的加热炉，都是通过管子将油品或其它介质进行加热的，故称为管式加热炉， 通常简称为加热炉或炉子。管式加热炉是直接见火的加热设备。燃料在管式炉的辐射室内燃烧，释放出 的热量主要通过辐射传热和对流传热传递给炉管，再经过传导传热和对流传热传递给管内被加热介质， 这就是管式炉的工作原理。 2、加热炉种类 圆筒炉、方箱炉、斜顶炉、立式炉 常见的就是圆筒炉和立式炉。 3、加热炉结构 主要有：燃烧器、快开风门、看火孔、防爆门、球形看火孔、点火孔、烟道挡板、炉管、吊架、挂钩、 合金管板等。 燃烧器是一种将燃料和空气按照所需混合比和流速在湍流条件下集送入炉内，确保和维持点火及燃烧条 件的部件。它对加热炉的技术经济指标，热效率，炉管的热强度，受热的均匀性和加热炉长周期安全运 转，有着直接的十分重要的关系。 “三门一板”是指油门，风门，汽门和烟道挡板。是加热炉操作的一种简称。适当调节燃料油及雾化蒸 汽的阀门，可以使各个燃烧器的火烟长短基本均匀，雾化良好。燃烧器风门或燃烧器的风道蝶阀与烟囱 挡板的调节要和互相配合。烟囱挡板开的太大，漏入空气量过多；挡板关的过小，风门或蝶阀开的过大 ，可能是炉内局部形成正压，使高温烟气漏出炉外。一般控制指标应使对流室入口负压为-0.266～0.532kpa。
三 加热炉的烘炉
目的： （1）通过烘炉干燥脱去炉体内耐火砖和衬里的结晶水和自由水，使耐火砖和衬里得到充分的烧结， 以免在开车升温时水份大量汽化膨胀，引起耐火砖和炉墙衬里的爆裂损坏或剥落变形。 （2）通过烘炉考查炉子的设计合理性及施工质量。 （3）通过烘炉考查加热炉所属设备、工艺管线、燃料系统、蒸汽系统的使用性能，考查加热炉的使 用效果及进行空气预热系统的试运行。 （4）考察加热炉系统仪表使用情况。 （5）通过烘炉，使操作工得到实际锻炼，便于熟悉和掌握加热炉的操作，以便正常开车。
蓄热式步进加热炉技术原理
蓄热式步进加热炉1、技术来源蓄热式步进加热炉的确定是本公司经过技改淘汰两台耗能高的斜底加热炉。
顺应国家“十二五”节能减排规划中提出的推广应用蓄热式加热炉的政策落实的。
其技术来源采用济钢设计院和首钢设计院及北京蓄之杰公司在轧钢坯加热炉的基础进行现代化改造应用在热轧无缝钢管管坯加热系统而设计制作的。
2、基本结构主要由以下部分组成（1）炉底传动系统：由液压系统来完成的，使炉的活动梁进行升降及直线运动来完成矩形运动，完成管坯向前平行运动的全过程。
（2）钢结构炉体：主要是加热炉寿命的延长，斜底加热炉采用砖混结构最多用2-3年要进行大修，改造后加热炉可以使用3-5年，只需要进行维护保养即可。
（3）炉膛：这是决定加热管坯所使用加热介质比较关键的一个重要部位，其截面积的大小决定着用能的多少。
（4）蓄热式烧嘴：是炉子的核心所在，既要把炉膛内多余温度蓄存起来，又要把排烟温度从480℃-560℃降到100℃以下，而且还要把吹入的冷风加热到1100℃，减少氮氧化物进入炉膛减少管坯的氧化，增加产量。
（5）蓄热式烧嘴是在炉体两侧对称安装和使用的，是由蓄热箱、蓄热体及管道和换向阀组成的一个关键装置。
蓄热箱的大小和蓄热体的多少直接影响加热效果和用能量及排烟温度的高低。
换向阀每三分钟换向一次，即蓄热式烧嘴每三分钟正向切换进行燃烧对管坯加热，后三分钟反向切换，将炉膛内多余热量吸入蓄热箱由蓄热体将热量蓄集待下一个三分钟与天然气和热风一齐吹入炉膛完成一个加热循环，达到节能的目的。
（6）燃烧系统的控制：该炉子是由三段加热组成的。
分别是预热段（700℃上下）、加热段（1200℃-1300℃上下）、均热段（1250℃-1280℃）.该炉子可根据钢种及直径设定最高加温极限值，到设定温度就不再燃烧不送风送气而且照常生产。
排烟温度在线测定、随时检测、自动控制，风机、引风机燃气均采用工业自动化PLC控制。
3、高效节能特点（1）热效率得到充分利用.一是传统炉子均用耐火砖保温砖砌筑而成，在使用过程中各加温区的温度不一样而造成砖的膨胀不一，容易造成炉顶掉砖、炉墙裂，平均3-6个月要进行修理，而该炉子1-2年只对炉底砖的磨损大小少量更换，炉顶2-3年只对外顶进行保温处理，炉墙基本不用处理，不用停产。
管式加热炉概述
管式加热炉的主要结构之一续
• 燃烧器分类：
按所使用的燃料不同，燃烧器可以分为燃料油燃烧器、燃料气燃 烧器和油-气联合式燃烧器三类。 1、气体燃烧器：是气体燃料燃烧的场所，其燃烧所必须的条件是： 气体燃料在一定比例下充分混合，该混合物要有一定着火温度， 并给予充分混合时间和燃烧化学反应的时间，为了满足这些条件 燃烧器必须有气嘴、火道和炉膛，才能保证燃料迅速且完全燃烧。 2、液体燃烧器：炼油厂用的液体燃料一般是重质油品，燃烧起来比 燃料气体困难，燃烧前要先行汽化，并且要蒸发、扩散与燃烧三 各过程同时进行，这就要求把液体燃料雾化成适于燃烧的细滴， 通常有三种雾花方法：机械雾化、低压空气雾化、高压水蒸气雾 化。 3、油气联合式燃烧器
管式加热炉概述
• 管式加热炉是炼油厂和石油化工厂的重要设备之一，它利用燃料在炉膛内燃烧时产生的高温 火焰与烟气作为热源，来加热管路中流动的油品，使其达到工艺规定的温度，以供给原油或 油品进行分馏.裂解和反应等加工过程中所需要 的热量，保证生产正常进行。
1、 管式加热炉的特征：
１）被加热物料在管内流动，仅限于加热流体；而且这些流体都是易燃易爆的烃类物质， 危险性大，操作条件很苛刻； ２）加热方式为直接受火式； ３）只使用液体或气体燃料； ４）长周期连续运转，不简短操作。
管式加热炉的主要结构之二
• 炉体系统： 1、炉墙：其普遍采用的是耐火层-保温层-保 护层的结构，要求其绝热良好，热损失小， 牢固可靠，重量轻而价廉，易于建造和维修。 耐火层须能耐一定高温，常用材料是耐火砖、 耐热混凝土、耐火纤维毡等；保温层应具有 良好的保温性,常用材料有硅藻土、.膨胀珍 珠岩等；保护层可以用石棉沥青涂层或钢壳。 2、钢架：用以保持炉型和支持炉墙、管子、 顶盖、吊架、扶梯、平台等各个系统。钢架 是根据各种炉型，用不同的型钢焊接而成。
油田常用火筒式加热炉简介
油田常用火筒式加热炉简介一、火筒式加热炉的概念1. 火筒式加热炉在金属圆筒壳体内设置火筒传递热量的一种加热炉，称为火筒式加热炉。
火筒式加热炉分为火筒式直接加热炉和火筒式间接加热炉。
2. 火筒式直接加热炉被加热介质在壳体内由火筒直接加热的火筒式加热炉，称为火筒式直接加热炉，简称火筒炉（包括具有加热和其他功能的合一装置）。
可抽式微正压加热炉（含第一代产品微正压加热炉），实际从大的概念上说都是属于火筒式直接加热炉。
他与传统火筒炉相比，一个是负压燃烧，一个是微压燃烧。
传统火筒炉所需的动力是靠烟囱的抽力来实现的，而且烟囱提供的抽力又有限，所以烟囱一方面要做得很高，且烟气通道还要截面大，以最大限度地降低烟气阻力，这样炉子才好烧，这就是为什么火筒炉烟火管很粗，炉子负荷大时不得不做成双火筒结构的原因，这种烟型在满足烟气的露点腐蚀时，热效率低（85%），耗钢量大，不易实现燃烧的自动控制，因为两个火筒的燃烧互相影响。
微正压加热炉所需的动力是靠鼓风机提供的，烟囱不需要很高，烟气流速快，可以采用组烟管束，在同样满足烟气露点腐蚀的情况下，热效率高（90%），耗钢量小，且一般为单火筒结构，容易实现燃烧的自动控制。
3. 火筒式间接加热炉被加热介质在壳体内的盘管(由钢管和管件组焊制成的传热元件)中，由中间载热体加热，而中间载热体由火筒直接加热的火筒式加热炉，称为火筒式间接加热炉。
壳体中间载热介质为水（水不发生相变）的火筒式间接加热炉，简称水套炉。
壳体内的压力小于1个大气压（具有一定的真空度）中间载热介质也为水，水受火筒加热后变为水蒸汽（水发生相变，水蒸汽温度小于100度）的火筒式间接加热炉，简称真空炉。
壳体中间载热介质为其它易发生相变的介质时的火筒式间接加热炉，简称热媒炉。
二、火筒式加热炉的结构1．火筒式加热炉（含二合一装置）1—烟气取样口；2—烟囱；3—烟囱附件；4—介质出口；5—壳体；6—安全阀；7—压力表；8—火筒；9—检查孔；10—介质进口分配管；11—排污口；12—燃烧器；13—阻火器；14—防爆门图1 火筒炉结构示意图2. 水套炉1—烟气取样口；2—烟囱；3—烟囱附件；4-—壳体；5—花板；6—盘管；7—安全阀；8—压力表；9—测温口；10—检查孔；11—排污口；12—火筒；13—液位计；14—燃烧器；15—阻火器；16—防爆门图2 水套炉结构示意图3. 真空炉真空炉在结构上与水套炉很相似，热媒一个是水一个是水蒸汽，一个热效率高一个热效率低，一个结构大一个结构小。
化工界的加热炉工作原理,分类,具体结构
化工界的加热炉工作原理，分类，具体结构，超详细！关注☞化工707加热炉是我们在工厂里经常能见到的设备，它的工作原理你知道吗？结构是怎样的？有哪些种类呢？工作原理：利用燃料在炉膛内燃烧时产生的高温火焰与烟气作为热源，来加热炉管中流动的介质，使其达到规定的工艺温度。
燃料从燃烧器喷出燃烧，产生高温火焰和高温烟气，高温火焰通过辐射将热量传给辐射室内的炉管，进而传给炉管内的介质。
高温烟气由于烟囱的抽力或引风机的作用向上进入加热炉的对流室，通过对流的方式将热量传给对流室内的炉管，进而传给炉管内的介质。
加热炉一般由辐射室、对流室、余热回收系统、燃烧器和通风系统等五部分组成。
其结构通常包括：钢结构、炉管、炉墙（炉衬）、燃烧器、孔类配件等。
加热炉的组成01辐射室辐射室是加热炉进行热交换的主要场所，其热负荷约占全炉的70％-80％。
烃类蒸汽转化炉、乙烯裂解炉的反应和裂解过程全部由辐射室来完成。
辐射室内的炉管，通过火焰或高温烟气进行传热，以辐射热为主，故称之为辐射管。
它直接受火焰辐射冲刷，温度高，其材料要具有足够的高温强度和高温化学稳定性。
02对流室对流室是靠辐射室排出的高温烟气进行对流传热来加热物料。
烟气以较高的速度冲刷炉管管壁，进行有效的对流传热，其热负荷约占全炉的20％-30％。
对流室一般布置在辐射室之上，有的单独放在地面。
为了提高传热效果，炉管多采用钉头管或翅片管。
03余热回收系统图为空气预热器模块余热回收系统是用以回收加热炉的排烟余热的。
回收方法有两类：一类是靠预热燃烧空气来回收，使回收的热量再次返回炉中；另一类是采用另外的回收系统回收热量。
前者称为空气预热方式，后者通常用水回收称为废热锅炉方式。
空气预热方式有直接安装在对流室上面的固定管式空气预热器，还有单独放在地面上的管式空气预热器等型式。
目前，炉子的余热回收系统多采用空气预热方式，只有高温管式炉(烃类蒸汽转化炉、乙烯裂解炉)和纯辐射炉才使用余热锅炉，这类高温管式炉的排烟温度较高，安装余热回收系统后，炉子的总效率可达到88％-90％。
化工加热炉工作原理、结构组成与分类
化工加热炉工作原理、结构组成与分类一、加热炉的工作原理利用燃料在炉膛内燃烧时产生的高温火焰与烟气作为热源，来加热炉管中流动的介质，使其达到规定的工艺温度。
燃料从燃烧器喷出燃烧，产生高温火焰和高温烟气，高温火焰通过辐射将热量传给辐射室内的炉管，进而传给炉管内的介质。
高温烟气由于烟囱的抽力或引风机的作用向上进入加热炉的对流室，通过对流的方式将热量传给对流室内的炉管，进而传给炉管内的介质。
加热炉一般由辐射室、对流室、余热回收系统、燃烧器和通风系统等五部分组成。
其结构通常包括：钢结构、炉管、炉墙（炉衬）、燃烧器、孔类配件等。
二、加热炉的组成1、辐射室辐射室是加热炉进行热交换的主要场所，其热负荷约占全炉的70％-80％。
烃类蒸汽转化炉、乙烯裂解炉的反应和裂解过程全部由辐射室来完成。
辐射室内的炉管，通过火焰或高温烟气进行传热，以辐射热为主，故称之为辐射管。
它直接受火焰辐射冲刷，温度高，其材料要具有足够的高温强度和高温化学稳定性。
2、对流室对流室是靠辐射室排出的高温烟气进行对流传热来加热物料。
烟气以较高的速度冲刷炉管管壁，进行有效的对流传热，其热负荷约占全炉的20％-30％。
对流室一般布置在辐射室之上，有的单独放在地面。
为了提高传热效果，炉管多采用钉头管或翅片管。
3、余热回收系统图为空气预热器模块余热回收系统是用以回收加热炉的排烟余热的。
回收方法有两类：一类是靠预热燃烧空气来回收，使回收的热量再次返回炉中；另一类是采用另外的回收系统回收热量。
前者称为空气预热方式，后者通常用水回收称为废热锅炉方式。
空气预热方式有直接安装在对流室上面的固定管式空气预热器，还有单独放在地面上的管式空气预热器等型式。
目前，炉子的余热回收系统多采用空气预热方式，只有高温管式炉(烃类蒸汽转化炉、乙烯裂解炉)和纯辐射炉才使用余热锅炉，这类高温管式炉的排烟温度较高，安装余热回收系统后，炉子的总效率可达到88％-90％。
4、燃烧器燃烧器的作用是完成燃料的燃烧，为热交换提供热量。
管式加热炉的基本结构
管式加热炉的基本结构
管式加热炉由炉体、电加热器、控制器、温度传感器和通风系统等部分组成。
炉体采用金属材料制成，内部有导热管道。
电加热器通常选用电阻丝作为加热元件，将电能转化为热能，使管道内的热媒加速流动并传递热量。
控制器能够实现对加热电流、加热时间、温度等参数进行精确控制。
温度传感器用于测量炉内温度，通过传输信号控制控制器对加热器的电流进行调整。
通风系统则可将炉内产生的废气排出，以维持炉内空气的清新和稳定。
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7.1.3炉底结构--抗压
• 实炉底-并非直接砌筑 在炉子的基础上，而 是架空通风的．
• 即在支承炉底的钢板 下面用槽钢或工字钢 架空，避免因炉底温 度过高，混凝土基础 受损．这是因为普通 混凝土温度超过300度 时，其机械强度显著 下降。
• 单面加热的炉子，炉底都是实心炉底。
• 双向加热的炉子，炉内的炉底通常分实底段( 均热段)和架空段两部分，也有的炉子的炉底 全部是架空的。
计算
7.2加热炉的冷却系统
• 1、组成：加热炉的冷却系统是由加热 炉炉底的冷却水管和其他冷却构件组成。
• 2、冷却方式：冷却方式分为水冷却和 汽化冷却两种。
• 7.2.1炉底水冷结构 • 7.2.2汽化冷却
7.2.1炉底水冷结构
•
1、炉底水管：纵水管 是用厚壁无缝钢管组成，内径
50-80mm，壁厚l0—20mm。
温度系数K
炉子跨度小于3-4m时采用拱顶，
• 拱顶的材料可直接用耐火砖修砌，也可用耐 火混凝土浇注或用预制块。
• 高温炉(1250-1300度)的拱顶采用硅砖或高铝 砖。
• 耐火砖上面可以用硅藻土砖绝热，也可以用 矿渣棉等散料作绝热层。
• 为了砖的膨胀，拱顶砌砖要留膨胀缝，
– 每1m炉顶膨胀缝为：黏土砖5-6mm，硅砖1012mm，镁砖8-10mm。
7.3.1换热器
换热器分为三种形式： 顺流、逆流、交叉流，
三种形式的组合： 正交逆流式、 正交顺流式等。
顺流式、逆流式的比较
• 逆流式热效率高，结构紧凑-----应用多。 • 顺流式，换热器器壁温度均匀。
逆流式比 顺流式将 空气预热 到更高的 温度
换热器的传导方式
废气：对流、辐射 空气：对流---提高空气流速
由耐火层、保温层和保温 板组成。
炉墙
• 耐火层：直接承受炉内高温的作用和炉内气氛或炉 内加热介质的侵蚀，炉衬的结构强度主要决定于耐 火层。
• 保温层：主要起到保温绝热作用，使炉衬热损失减 火，炉壳温度不致过高，而对炉衬结构强度只起辅 助作用。
• 保温板：起均温、平整、吸潮等作用，一般选用510 mm厚的水泥石棉板，对炉外壳钢板起到了保护 作用。
2、针状换热器---不能预热煤气
废气
1-4m／s
空气3-8m／s
2、片状散热器
3、辐射换热器
辐射对流式
辐射
对流
4、喷流换热器
内管 20-30m/s
换
热 壁 面
高 温 烟
气
二、陶制换热器
• 陶质换热器可以把空气顶热到800-1100℃。寿命一般比金属换 热器长。缺点是体积大，气密性差，新砌的漏气量在10％-12％， 操作过程中增加到30％-40％。由于漏风，换热器内废气与空气 的流速不能太大，废气0.3-2m／s，空气1-2m／s。
耐热钢纤维
复合(双层)绝热包扎： 内层：采用一层10-12mm 的石棉或耐火纤维。
外面：再加40-50mm的耐 火可塑料，10mm的耐火纤 维相当于50-60mm可塑料 的绝热效果。
这样的双层包扎绝热比单 层绝热可减少热损失20％30％。
无水冷滑轨，最早的是用铸钢条直接砌在炉底耐火 砖轨．只能用于单面加热的小型加热炉上(图7-10)
• 为了避免钢锭与炉底耐火材料的直接接触 ，减少推钢的阻力和耐火材料的磨损，在 单面加热的连续式加热炉或双面加热炉子 的实底部分装有金属滑轨，双面加热的炉 子采用水冷管滑轨(图7-3d)。
• 机械化的炉子上，炉底结构都是和装料 、出料、炉料的传送机构连在一起的，例 如步进式炉、环形加热炉(图7-3e)、链式加 热炉、辊底式炉、车底式炉、转底式炉等 。
如果跨度较大，一般均用吊顶。
• 吊顶是由地吊在炉子的钢结构上。
• 图7-2是吊顶结构。 •
吊顶
• 吊顶砖的材料：用黏土砖、高铝砖、镁铝砖，外 面一般不铺绝热材料，否则炉顶砖的上表面温度 可升得很高，吊挂炉顶的金属构件会因此而被拉 长或拉坏。
• 应用：和拱顶相比，吊顶不受炉子跨度的限制， 但它的结构复杂，造价较高，只在大炉子上采用 。
•
注意事项
• （1）应避免将炉子和其他设备放在同一基础 上，以免由于负荷不同而使基础开裂或设备倾斜。
• （2）基础应尽可能建在地下水面以上，如果 地下水位太高，则炉子基础(及烟道基础)应建成 混凝土的坑式基础(图7—4e)。
• （3）如果炉底不是架空通风的，则要适当考 虑热膨胀的问题。
7.1.4炉子基础
• 陶质换热器是用耐火黏土制的异型砖构成，它的热阻比金属换 热器大得多，所以综合给热系数只有3.5-12w／(m2．℃)，而金 属换热器要高几倍至十几倍。
• 为了降低热阻，换热器元件的壁厚应设法减薄，一般为1218mm，但必须的保证有足够的强度。采用碳化硅质的换热器 元件是改进材质的一大进展，碳化硅导热性好，耐火度、抗渣 性、耐急冷急热性都很好，是比较理想的换热器壁材料，但是 价格太高因而限制了它的广泛应用。
•
2、滑轨
•
为避免坯料在水冷管上直接滑动时将钢管壁磨损，在
和坯料直接接触的纵水管上焊有圆钢或方钢，称为滑轨，
磨损以后可以更换，而不必更换水管。
•
3、炉底水管支撑结构
•
横水管：高温段 间隔1-3.5m 跨度不大
•
双水管，回型横水管：跨度大
•
4、纵水管间距：0.6-2m 钢锭两端应比水管宽出100
一150mm。
7.1.5炉子的钢结构
• 为什么要有钢结构？钢结构有什么作用？
• 为了使整个炉子成为一个牢固的整体，在长期高温 的工作条件下不致严重变形，炉子必须设置由竖钢 架、水平拉杆(或连接梁)组成的钢结构。
• 钢结构要能承受炉子拱顶的水平分力或吊顶的全部 重量，并把作用力传给炉子基础。
• 此外，炉子的钢结构还起一个框架的作用，炉门、 炉门提升机构、燃烧装置、冷却水管和其他一些零 件都固定在钢结构上。
• 7.1.1炉墙 • 7.1.2炉顶 炉衬 • 7.1.3炉底 • 7.1.4基础 • 7.1.5炉子的钢结构
炉墙、炉顶和炉底通称为炉衬。
• 炉衬：耐火层、保温层、防护层和钢结构。 • 耐火层：直接承受护高温气流冲刷和炉渣侵蚀，通常采用各
种耐火材料经砌筑、捣打或浇注形成； • 保温层：其功能在于减少炉衬的散热损失，改善现场操作条
7.3余热利用设备
• 为什么要有余热利用设备？
余热利用有那两个途径？
• 1、废气预热空气、煤气----换热器、蓄热器 • 2、废气生产蒸汽、热水----余热锅炉
烟煤：23MJ/kg 重油40-42MJ/kg 发生炉煤气：10-11MJ/kg
• 都有哪些余热利用设备？
7.3余热利用设备
• 7.3.1换热器 • 7.3.2蓄热室 • 7.3.3余热锅炉
第7章 加热炉的基本机构
7.1炉膛和钢结构 7.2加热炉的冷却系统
7.3余热利用设备
加热炉的组成
• 加热炉—般由以下各部分组成： • 炉膛，燃料系统，供风系统，排烟系统，
冷却系统，余热利用装置等。
• 炉膛是由炉墙、炉顶、炉底(包括基础)组成的一 个空间，是金属进行加热的地方。
7.1炉膛和钢结构
通常为1.5- 2砖厚 • 炉子两端的炉墙称为端墙，端墙的厚度视
烧嘴、孔道的尺寸而定，一般为2- 4砖厚。 • 炉墙通常用标准直型砖平砌而成，炉门的
拱顶和炉顶拱脚处用异型砖砌筑。 • 炉墙上设炉门、窥视孔、测温孔等。
7.1.1炉墙
• 冷壁式炉墙：管子排 列越密对炉墙保护效 果越好.
• 热壁式炉墙：一般炉墙
– 可随时观察炉内工件受热情况，发现加热炉膛内的各种问题。
– 设计观察窗时应力求结构简单，观察高度适宜，其尺寸的大 小，在满足观察视野的前提下，应尽量的小。
• 烧嘴孔
• 测温孔：可用光学、光电高温计、红外测温仪从孔口进行温度
测量。
7.1.2炉顶
• 分类：拱顶（炉子跨度小于3-4m时采用拱 顶）、吊顶。
7.1.5炉子的钢结构
炉底采用8—10 mm，护炉壳其他部分多用3—5mm钢板
钢结构有哪些形式？
• 主体是竖钢架，可以用槽钢、工字钢等， 下端用地脚螺丝固定在混凝土基础内，上 端用连接梁连接起来(图7—5a)。
• 也可以采用活动连接的方式，即竖钢架的 上下端用可调整的拉杆连接起来，开炉时 可以根据炉子膨胀情况，调整螺丝放松拉 杆，正常生产后很少再去调整拉杆的松紧 (图7—5b)。
7.2.1炉底水冷结构
纵水管 炉底水管
炉墙 耐火砖柱
横
水
滑轨
炉底水管管
回 线 型 横 水 管
炉底水管的绝热：
• • 水冷表面达到炉底面积的40-45% 黑印 • 措施：绝热包扎 • 现多采用耐火浇注料或可塑料包扎炉底水
管。 • 用耐火浇注料或可塑料包扎水管时，在管
壁上焊上锚固钉或加耐热钢纤维，能将包 扎层牢固地粘附在水管上。
• 炉壳钢板厚4-10mm。
• 炉衬材料的选择一般由炉膛使用温度和炉墙的承载 负荷确定。
• 炉门：
炉墙
– 炉门洞口截面尺寸需保证装、出料方便．炉门洞口尺寸通常 稍大于装料尺寸，而小于炉膛截面尺寸，这可以减少炉门开
启式的热损失炉门洞口砌体常受工件摩擦碰撞，应采用重质 或其他较坚固的耐火砖砌筑。
• 窥视孔--观察孔 尽量少
拱顶
• 拱顶是用楔形砖砌成的，有环砌与错砌两种。 拱顶参数包括：内弧半径R, 拱顶跨度B, 拱顶中
心角a，弓形高度h。
• 中心角a为60度的拱顶，此时半径R等于跨度量或略小 一些, B=2Rsin（a/2）=2Rsin（30度）=R
• 弓形高度h为跨度的12％-18％B。
• 拱顶两边支承在拱脚砖上，拱脚砖所受的力可分解为垂 直与水平方向的两个力：