管式加热炉的结构优化设计

• 在对流室内，烟气冲刷炉管，将热量传给管内油品，这 种传热方式称为对流传热。烟气冲刷炉管的速度越快， 传热的能力越大，所以对流室窄而高些，排满炉管，且 间距要尽量小。
烟气离开对流室时还含有不少 热量，有时可用空气预热器进行部 分热量回收，使烟气温度降到 200℃左右，再经烟囱排出，但这 需要用鼓风机或引风机强制通风。 有时则利用烟囱的抽力直接将烟气 排入大气。由于抽力受烟气温度、 大气温度变化的影响，要在烟道内 加挡板进行控制，以保证炉膛内最 合适的负压，一般要求负压为 2~3mm水柱，这样既控制了辐射室 的进风量，又使火焰不向火门外扑 ，确保操作安全。
• 全炉热效率
• 炉子热负荷与燃料发出的总热量之比叫全炉热效率。管式 炉热效率一般为75%左右，目前先进的管式炉热效率为 80%~85%，最高可达88%~92%，热效率高，表明相同的热 负荷所耗的燃料量少。
加热炉的技术改造
• 早期建造的加热炉,由于受当时技术条件的限制，大多在低 负荷条件下运行，热效率低，热损失较大。所以，对原有 管式炉实施改造已成为日益迫切的任务。
• 过剩空气系数
• 实际供给燃料燃烧的空气与理论空气量的比值叫做过剩空 气系数。比如1公斤燃料从理论上计算需要14.3公斤空气正 好完全燃烧，而实际供给的空气量是17.2，则过剰空气系 数就是17.2/14.3=1.2。 • 在保证燃烧完全的前提下，使炉子在低而稳定的过剩空气 系数下操作是有利的。过剩空气系数过小会造成燃烧不完 全而浪费燃料；过剩空气系数过大，进入炉膛的空气量大 ，炉膛温度下降，影响传热效率，同时，也增加了烟气量 。过剩空气系数通常取1.1~1.5左右。
管式加热炉的结构 优化设计
目录
一、管式加热炉的工作原理 二、管式加热炉类型 三、管式加热炉的主要工艺指标 四、加热炉的技术改造
• 管式加热炉是炼油厂的重要加热设备，耗 费能量大。针对早期建造的炼油厂和化工 厂在役管式加热炉热负荷和热效率低以及 热源损失大等状况，提出了一些技术改造 和节能措施，例如在辐射室增加炉管，并 采用新型燃烧器、变频技术和全密封技术 等，获得了良好效果。
翅片管
• 增加辐射管换热面积
• 通过增加辐射室的高度（即辐射管的高度）来增 加圆筒形立式炉辐射管的换热面积。对水平管箱 式炉，在炉管上部或接近炉底的下部有可利用的 空间用来增加炉管数量，从而增加辐射管的换热 面积。
• 修正烟囱高度
• 烟囱的主要用途是安全有效地排放烟气。烟囱可 通过增加高度或直径加以修正，但烟囱所受的风 载荷会增加，故加热炉基础和钢结构的强度及稳 定性须重新核算，以保证满足风载荷增加后烟囱 的力学性能要求
• 换用新型燃烧器或变自然通风为强制供风
• 燃烧器是加热炉的关键设备,自然通风的燃烧器需要更多的 过剩空气，火焰长，燃烧空气被低速导入,很难与燃油充分 混合,强制供风的燃烧器压力降为50.8～152.4mm H2O，空 气高速进入，火焰短小有力,炉膛内炉管受热均匀，空气压 力使燃料和空气充分混合，燃料油的过剩空气系数为0.10 ～0.15，燃料气的为0.05～0.10，燃烧充分，烟尘粒子减 少，火焰形状和刚度易于控制，工作噪声低。
管式加热炉的主要工艺指标
• 加热炉热负荷
• 每小时传给油品的总热量称为加热炉热负荷(千卡/小时)， 表明加热炉能力的大小，国内炼油厂所用的管式加热炉最 大热负荷在4200万千卡／小时左右。
• 炉管表面热强度
• 每平方米炉管单位表面积一小时内所吸收的热量叫炉管表 面热强度(千卡/米2· 小时)。炉管表面热强度越高，在一定 的热负荷下所用的炉管就越少，炉子的尺寸可减小，投资 可降低，所以要尽可能地提高炉管的表面热强度。
管式加热炉的工Βιβλιοθήκη Baidu原理
• 管式加热炉一般由三个主要部分组成：辐射室、对流室 及烟囱。 • 辐射室是加热炉的核心部分，从火嘴喷出的燃料(油或气 )在炉膛内燃烧，需要一定的空间才能燃烧完全，同时还 要保证火焰不直接扑到炉管上，以防将炉管烧坏，所以 辐射室的体积较大。由于火焰温度很高(最高处可达 1500~1800℃左右)，又不允许冲刷炉管，所以热量主要 以辐射方式传送。
• 圆筒炉 • 圆筒炉炉膛为直立圆筒形，辐射管在炉膛周围垂直地排列 一周，方形对流室在圆筒体上部，对流管分水平与直立设 置两种。圆筒炉的特点是结构紧凑，造价较低。炉管立式 排列，可采用上部吊管固定，节省了管架合金材料用量。 • 但立式排列使得沿管长方向受热不均匀，距炉底1~5m处 的管于表面热强度最高。从热负荷上看，圆筒炉通常用作 中、小型加热护，这是因为辐射管不能太长，加大炉膛直 径又会提高造价。圆筒炉的热效率偏低也使热负荷的提高 受到限制。 • 无焰炉 • 无焰炉外形和立式炉相似，主要特点是将无焰喷嘴沿炉膛 测墙均匀分布。由于无焰燃烧，炉膛体积可缩小，传热较 均匀，辐射管热强度高，传热较均匀。由于燃烧完全，过 剩空气系数小，炉子热效率较高。
管式加热炉类型
• 炼油厂加热炉类型很多，按照管式炉的结构可分为立式 炉、圆筒炉和无焰炉。 • 立式炉
• 立式炉炉膛为长方形箱体，炉管可水平放置或垂直放置 。卧管立式炉其辐射炉管沿炉壁横排，火焰垂直于炉管 上烧，炉膛较窄．对流室置于辐射室之上，长度与辐射 室相同，烟囱放在对流室顶部。这种炉的特点是炉管沿 长度方向受热均匀，另外由于其辐射室高度低，故各辐 射管间的受热也比较均匀。对流管较长对提高热效率比 较有利，其缺点是为避免炉管发生过大的弯曲变形，要 按一定间隔设置高合金炉管支架。
• 增加对流管表面积 • 增加对流管数量
• 管式加热炉对流段上部一般留有高度不小于800mm的检修 空间，小型加热炉高度不小于600mm，可在此空间加装对 流管，以增加对流管的换热面积。
• 用扩大表面管替代光管
• 旧式加热炉对流段有的用光管，管式炉对流管若 烧气体燃料，可用传热面积更大的翅片管代替钉 头管,用扩大表面管替代光管或用翅片管替代钉头 管，会增大炉内烟气侧压力降，降低排烟温度， 使烟囱抽力减小。需增加烟囱高度，或在对流段 上部增设引风机。 • 建议采用声波吹灰器,吹灰介质为压缩空气,吹灰效 果好,可提高对流传热系数,降低排烟温度,同样可 提高加热炉的热负荷。