管式加热炉燃烧器
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。
管式加热炉
第五章管式加热炉一、管式加热炉的工作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，图5-1是一典型的圆筒炉示意图。
炉底的油气联合燃烧器(火嘴)喷出高达几米的火焰，温度高达1000~1500℃、主要以辐射传热的方式，将大部分热量传给辐射室(又叫炉膛)炉管(也叫辐射管)内流动的油品。
烟气沿着辐射室上升到对流室，温度降到700~900℃。
以对流传热的方式继续将部分热量传给对流室炉管内流动着的油品，最后温度降至200~450℃的烟气从烟囱排人大气。
油品则先进入对流管再进入辐射管，不断吸收高温烟气传给的热量，逐步升高到所需要的温度。
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。
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。
有时为增加对流管的受热表面积，以提高传热效率，还常采用钉头管和翅片管。
在对流室还可以加几排蒸汽管，以充分利用蒸汽余热，产生过热蒸汽供生产上使用。
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。
二、管式加热炉的主要工艺指标1.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。
第四章管式加热炉
混 合 的 先 后 可 分 为
预混式 ：结构复杂，对燃料要求高，易发生回火。 喷射式 ：瓦斯-空气未经预先混合，而是由燃烧器
的不同通道分别进入炉内，然后借助扩 散作用使两者在炉中边混合、边燃烧(即 扩散燃烧)。 半预混式 一部分空气靠引射器吸入预先混合 （一次空气），其余部分则靠外部大气供 给，与燃料边烧边混合（二次空气）。
燃烧必须具备的条件：可燃物、空气、温度 燃料的化学组成：C、H、少量的S、N、O等元素
理 按化学反应的需氧量
论 C+O2=CO 2
燃烧1kg碳需用氧=2.67 kg
空 2H2+O2=2H2O 燃烧1kg氢需用氧=8 kg
气 S+O2=SO2
燃烧1kg硫需用氧=1 kg
量 燃烧1kg燃料由空气供给的理论用氧量为（kg）
管式加热炉的其他部件
一、炉管：是加热炉形成传热表面最重要的 组成部分。主要考虑耐热性、耐腐蚀性、 机械强度、炉管表面热强度。
二、回弯头：将炉管连成一个整体的部件， 分为可拆和不可拆两种。与炉管连接有膨 胀法和焊接法。
三、管件与管板：为防止炉管在炉内受热弯 曲变形而采用管架支持，用耐高温的合金 钢制造。
按燃烧所用空气的供给方式可分为
引射式（空气靠瓦斯本身吸入）和混合式 （空气靠鼓风机供给）
液体燃烧器（油嘴）
雾 机械雾化
化 方
低压空气雾化
法 高压水蒸气雾化（炼油厂常用）
高压水蒸气雾化燃烧器：
水蒸汽与燃料油在燃烧器内不进行混合， 二者由不同的孔道分别喷出。
水蒸汽与燃料油在火嘴内混合形成泡沫状 物质，再由小孔按适宜角度喷入空气流中。 （内混式水蒸气雾化燃烧器）
无焰燃烧炉，即把双面辐射与无焰火嘴相结 合的一种新型炉。
管式加热炉第三节管式加热炉概述PPT
4.通风系统
作用：将空气引入加热炉中 将烟气排放出炉体 高空排放减少地面污染
利用外部气体输送机械鼓风
强制通风
分类：
一般炉膛内微正压
利用烟囱产生抽力实现引入空气
自然通风 和排除烟气
炉膛内负压
11
3.2 加热炉的一般结构
4.通风系统
烟囱挡板：调节烟气排出量和空气入炉量
12
3.2 加热炉的一般结构
5.余热回收系统
26
4.全炉热效率η
❖炉子传递给被加热物料的 有效热量与燃料完全燃烧 所放出的总热量之比
❖小型炉效率约在70～80%， 大型炉效率约在90%左右
❖此值越高，完成相同任务 所消耗的燃料越少
27
5.管内冷介质流速和全炉压降
❖ 将20℃情况下，被加热介质在炉管内的流速称为冷 介质流速
❖ 常压炉的全炉压降一般为0.686～1.47MPa(7～ 15at)
纯对流式加热炉
16
3.3.2 斜顶炉
比方箱炉减少了 死角，炉管表面热强 度略有提高，应用范 围比放箱炉广，至今 在中、小化工厂中还 有采用。
2 1
1 火嘴 2 3，4 顶部排管
3 6
7
油 品 出 口
油
气 体 通
品 进 口
往பைடு நூலகம்
烟
囱
4 2
5 1
5,6 底部排管 7 对流室
有斜拱顶的双室炉
17
18
3.3.3 立式炉
❖ 减压炉的全炉压降一般为0.294～0.588MPa(3～ 6at)
28
3.5 管式加热炉的主要部件 3.5.1 炉体 3.5.2 炉管系统 3.5.3 燃烧器
29
管式加热炉燃烧器的选用
一
烧器 允 许 的最 大放 热量 ，以免 空气供 给不 足而 产生 雾 化蒸 汽 的温度 和 压力 等操 作参 数均 在一 定 的范 围 不 完全 燃烧 。燃 料 油 的雾化 可 以增 加燃 料 油 的总表 内变动 ，设 计通 用 燃烧 器 时 ，应 以较 低 的操 作 参数
厂所 用 的原 材料 和燃 料气 来 选择 燃烧 器 。例 如 ：制 氢 炉 以 天 然 气 作 原 材 料 ，而 且 燃 料 气 也 使 用 天 然 能实 现 的 。在实 际工 况下 ，管式加 热 炉都是 采用 在 自然 状 态下 空气 助燃 的节 能 型燃烧 器 ，该类 型燃 烧
气 ，因此不需要额外设置燃 料气的供给系统 ，使用 的气体燃烧器类型是无焰燃烧器 ；乙烯裂解炉以碳 五和 裂解 柴 油作原 材 料 ，而 燃料 气却 使用 了副产 气 或补 充 的炼 厂气 ，需 要增 设 燃料 气 的储存 装 置和 燃 料气 的供 给 系统 ，使 用 的气 体燃 烧器 类 型是 半预 混 式气 体燃 烧 器 。根 据不 同 的燃料 选择 不 同类 型 的燃
气喷嘴 ，来保证燃烧器安全和稳定的工作 。化工厂 烧 器 的节 能指 标有 两个 ：一是 完全 燃烧 的程 度 ；二 的管式 加 热炉 运行 方 式是 热着 火 过程 ，因此 均采 用 是达 到完 全燃 烧所 需 的最 小过 剩空 气量 。工 业燃烧 气体燃烧器。气体燃烧器的类型较多 ，应根据化工 器要想 达 到完 全燃 烧 ，在 理论 的空 气条件 下是 不 可
（ 栏 目主持 樊韶华 ）
油 气 田地 置工 程 （ ｈ ｔ ｉ ｐ ： ／ ／ ｗ ｗｗ． ｙ ｑ ＇ ｌ ； ｄ ｍｇ ｃ ． ｃ ｏ ｍ）
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。
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。
管式加热炉的结构及工作原理
二、管式加热炉的工作原理教学内容
燃料燃烧
辐射传热
高温火焰和烟气
辐射炉管
热量
管内被加热介质
二、管式加热炉的工作原理教学内容
对流传热
烟气
对流炉管
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责任心真功夫好习惯在炉内设置一定数量的炉管被加热介质在炉管内连续流过通过炉管管壁将在燃烧室内燃料燃烧产生的热量传给被加热介质而使其温度升高的一种炉型
责任心、真功夫、好习惯
油气集输工艺技术
管式加热炉的结构及工作原理
开发系集输教研室 彭朋
一、管式加热炉的结构教学内容
在炉内设置一定数量的炉管，被加热 介质在炉管内连续流过，通过炉管管壁将在 燃烧室内燃料燃烧产生的热量传给被加热介 质而使其温度升高的一种炉型。
一、管式加热炉的结构教学内容
直接式加热炉
热负荷
油田常用管式加热炉的规格： 1000kW 1600kW 2500kW
一、管式加热炉的结构教学内容
炉内火焰与高温烟气以辐射传热为主 进行热交换的空间。
一、管式加热炉的结构教学内容
以对流传热为主的空间。 把辐射室与对流室隔开。
一、管式加热炉的结构教学内容
排烟 通风 控制加热炉的排烟量
一、管式加热炉的结构教学内容
炉膛内压力瞬时升高时，使炉内气体 自动排出的装置。
保护加热炉炉体安全。
一、管式加热炉的结构教学内容
用来观察炉膛燃烧情况。 供检修人员进入炉内。
一、管式加热炉的结构教学内容
温度测点：炉膛温度、排烟温度、介质进出口温度； 压力测点：炉膛压力、介质进出口压力。
管式加热炉的结构及工作原理
管式加热炉的结构及工作原理管式加热炉是一种常用的工业炉，其结构和工作原理如下：一、结构管式加热炉主要由炉体、炉管、燃烧器、空气预热器、温度控制系统等部分组成。
1.炉体：炉体是加热炉的主要部分，通常采用耐高温材料如耐火砖、浇注料等制成。
炉体形状和大小根据实际需要和生产工艺要求确定，一般呈长方形或圆形。
2.炉管：炉管是管式加热炉的核心部件，通常由不锈钢、合金钢等耐高温材料制成。
炉管一般呈蛇形或圆形，用于装载待加热的物料，同时将热量传递给物料。
3.燃烧器：燃烧器是加热炉的热源，通常位于炉体底部或侧部。
根据加热工艺要求，可以选择不同的燃料，如天然气、石油气、轻油、重油等。
4.空气预热器：空气预热器用于预热燃烧所需的空气，提高燃烧效率。
空气预热器通常位于加热炉的顶部或侧部，与燃烧器相连。
5.温度控制系统：温度控制系统是管式加热炉的重要组成部分，用于控制加热温度和物料受热均匀性。
温度控制系统通常包括温度传感器、调节阀、控制仪表等。
二、工作原理管式加热炉的工作原理是利用燃料燃烧产生的高温烟气，通过炉管传导热量，将待加热的物料加热到所需温度。
具体过程如下：1.燃料在燃烧器中燃烧，产生高温烟气。
2.高温烟气通过炉管，将热量传递给炉管内的待加热物料。
3.物料在受热过程中，温度逐渐升高，达到所需的工艺要求。
4.加热后的物料从炉管末端排出，进入下一生产环节。
5.部分高温烟气通过引风机引入空气预热器中，预热燃烧所需的空气。
6.预热后的空气与燃料在燃烧器中混合燃烧，产生高温烟气继续加热物料。
7.高温烟气和物料产生的蒸汽一同从炉管末端排出，进入下一生产环节。
在实际生产过程中，管式加热炉的操作和控制是非常关键的。
为了确保物料的受热均匀性和生产效率，操作人员需要根据工艺要求和实际生产情况进行调整。
例如，可以通过调节燃烧器的火焰大小、改变炉管的进料速度、调整空气预热器的进风量等方式来控制加热炉的工作状态和加热效果。
此外，为了保证加热炉的安全运行和环保达标排放，还需要进行废气处理和热量回收利用等方面的措施。
_第五节 加热炉
第五节加热炉第一小节概述一、加热炉的工作原理：燃料在炉内经过燃烧放出热量，把热量传递给炉管（在辐射室主要是通过辐射传热，在对流室主要是通过烟气对流传热），通过炉管壁把热量传递给管内物料，从而达到加热物料的目的。
二、管式加热炉的构成及其作用：1、构成：管式加热炉一般是由燃烧器、辐射室、对流室和烟囱四部分构成。
在辐射室和对流室内装有炉管；在辐射室的底部、侧壁或顶部装有燃烧器；在烟囱内装有烟道挡板。
先进的加热炉还备有空气和燃料比的控制调节系统。
2、作用：（1）燃烧器：主要给加热炉提供高温热源。
（2）辐射室：又叫炉膛，是管式加热炉的核心部分。
从喷嘴喷出的燃料在炉膛内燃烧，由于火焰温度很高，热量主要用辐射方式传送。
一部分被炉管接受，一部分使炉墙温度升高，炉墙又把热量反射回来，传给炉管一部分。
（3）对流室：离开辐射室的烟气温度通常控制在700-900℃，设置对流室，还可以利用这部分热量。
在对流室内主要是对流传热。
为提高传热效率，管内油品的流动方向与管外烟气的流动方向相反。
（4）烟囱：烟气离开对流室的温度一般为300-450℃，为了降低加热炉的热损失，提高加热炉热效率，可用空气预热器回收这部分热量，使烟气温度降至200℃左右。
烟囱内高温烟气的密度比烟囱外空气小而产生抽力，所以烟气可以自动排出。
烟囱越高，炉膛的抽力越大，进入辐射室的风量也越大。
为了控制适当的抽力，在烟囱内需加一块可调节的挡板，以保持炉膛适当的负压。
三、管式加热炉按炉体形状的分类：1.箱式炉：箱式炉又可分为方箱炉和斜顶炉。
斜顶炉在目前炼油厂中很少采用。
2.立式炉：立式炉可分为上、中、下三部分，下部为辐射室，中部为对流室，上部为烟囱。
3.圆筒炉：圆筒炉由于火嘴在底部，火焰向上喷射，所以火焰和炉管是平行的，对于较大的圆筒炉，在炉的上部装有对流室。
圆筒炉火焰与周围的各炉管是等距离的，所以同一水平面上各炉管热强度是较均匀分布的，但是炉管沿管长的热强度分布不均匀。
管式加热炉工作原理
管式加热炉工作原理
管式加热炉是一种常用的加热设备，其工作原理是利用电、燃气或其他加热源将能量转化为热能，通过管道将热能传输到需要加热的物体上。
管式加热炉的加热源可以是电阻加热元件、燃气燃烧器或其他加热设备。
无论是哪种加热源，它们都通过热量的产生将能量输入到加热炉中。
在管式加热炉中，加热源会将产生的热量传输给管道。
管道一般由耐高温材料制成，能够承受高温下的加热。
通过管道，热能能够传输到加热炉内的工作物体上。
在管道中，为了提高热能的传递效率，通常会加装热交换器或采用多管道设计。
热交换器能够增加管道与工作物体之间的接触面积，从而提高热量传递的效率。
当热能传输到工作物体上时，物体的温度开始升高。
在加热过程中，可以通过控制加热源的供热量或调节管道中的流体流速来控制加热速度和温度。
管式加热炉的工作原理简单而直观。
通过控制加热源的供热量和管道中的流体流速，可以实现对物体的精确加热。
这种加热方式广泛应用于工业生产中的许多领域，如金属加工、塑料加工、热处理等。
管式加热炉的种类(1)：箱式炉
管式加热炉的种类（1）：箱式炉各种管式加热炉通常可按外形或用途来分类。
按外形分类：按外形大致上分为以下四类：箱式炉、立式炉、圆筒炉、大型方炉.这种划分法系按辐射室的外观形状，而与对流室无关.所谓箱式炉,顾名思义其辐射室为一“箱子状”的六面体.与它相比,立式炉的辐射室宽度要窄一些，其两侧墙的间距与炉膛高度之比约1：2.圆筒炉、大型方炉的称呼也按同理而来。
1）箱式炉烟气下行式（图1—5)这是早期的管式炉型式,燃烧器横烧,烟气越过辐射室和对流室间的隔墙自上而下流经对流室.这种炉型的主要缺点是敷管率(辐射室排有罐子的炉壁占辐射室全部炉壁面积的比例）低,炉子体积大;炉管需用合金吊挂，造价贵；需要独立烟囱等。
近来几乎已不采用。
大型箱式炉(图1-6）与图1-5型炉不同的是炉膛宽敞，炉膛中间有隔墙,把辐射室分成两间，从而大大增加了传热反射面。
它在炉膛的三个侧面上都安了炉管，比图1—5型炉壁利用率高.对流室和烟囱都放在炉顶，烟气流动的阻力减少。
不过由于下述炉型比它更好，最近也不使用了。
横管大型箱式炉(图1—7）立式大型箱式炉(图1-8）这两种形式更有效地利用了炉膛空间和炉壁.图1-7型听图1—8型结构基本一样，只是一为横管，以为立管。
图1—7型将燃烧器改为立烧也可以。
它们的优点是只要增加中央的隔墙数目，可在保持炉膛体积发热强度不变的前提下，“积木组合式”地把炉子放大，所以特别适合于大型炉。
当热负荷很大时，虽然它们还存在箱式炉的某些固有缺点，但上述优点可以抵偿。
顶烧式（图1-9）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,罐子沿整个圆周上的热分布要比单面辐射均匀得多，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。
目前在合成氨厂常用它作为大型烃蒸汽转化炉的炉型，运转良好。
斜顶炉图(1-10)它由箱式炉演变而来，是箱式炉砍去炉膛内烟气流动的死角区而成。
虽然它对辐射室的传热均匀性有所改善，但并没有克服箱式炉的其他缺点。
第四章管式加热炉
圆筒炉
1、结构：
2、特点： 辐射锥的作用：使炉管不仅在 径向上热强度分布均匀，而 且在轴向的热强度也趋于均 匀。 优点：结构简单、紧凑、占地 面积小、投资省、施工快、 热损失少。 缺点：炉管表面积热强度较其 他炉型低；立管用机械除焦 也较困难，所以圆筒炉适用 于油品的纯加热。
无焰炉
随着炉型的不断改进，炉管的表面热强度和 炉管的受热均匀性大为改善，但同一根炉 管面像火焰和背对火焰两面受热不均匀， 由此就产生了双面辐射加热炉。 无焰燃烧炉，即把双面辐射与无焰火嘴相结 合的一种新型炉。
1、结构： 外形与立式炉相似，炉 中间排辐射管，顶部排对流 管，两侧炉墙布满火嘴。 燃烧气体与空气混合极 为完全，再加上耐火砖的催 化作用和分化作用，燃烧速 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。
2、特点： 炉管双面接受辐射，受热比较均匀，辐射管 表面热强度大；由于火嘴很多，所以能够 灵活地调节各处受热强度；辐射室宽度更 窄，炉膛结构紧凑；散热损失小，空气过 剩系数小，烟气带走热量少，因此热效率 高；处理量比一般炉型大；造价低。 只适宜烧气体燃料，使用上受到限制。
求每千克燃料燃烧时所需要的理论空气量？
CH4 组分 %（体） 31 C2H4 3.9 C2H6 21.2 C3H6 10.7 C3H8 11.9 iC4H10 5.6 nC4H10 4.3 C4H8 5.5 C5H12 1.1 H2S 3.6 CO2 1.2
解：
0.0619 n L0 [0.5yH 2 0.5yC O (m )yC m H n 1.5yH 2S y O 2 ] 4 0.06192 31 3 3.9 3.5 21.2 4.5 10.7 5 11.9 6 . 5 5 . 6 6 . 5 4 . 3 6 5 . 5 8 1 . 1 1 . 5 3 . 6 1.52 14.9kg空气/kg燃料
管式加热炉工作原理
管式加热炉工作原理
管式加热炉是一种常用的工业加热设备，利用管内流动的气体或液体传递热能，将其加热至所需温度。
其工作原理如下：
1. 加热介质流动：管式加热炉中存在一个或多个加热管，加热介质（通常是气体或液体）通过这些管道流动。
加热介质必须能够在管道中流动，并且具有传热的能力。
2. 热交换：当加热介质流经加热管时，管壁与介质之间发生热交换。
加热器内的电热元件或燃烧器产生的热量通过管壁传递给介质，使介质的温度升高。
3. 温度控制：通过对加热器供电或燃烧器供应燃料的控制，可以实现对加热器内部温度的控制。
通常使用温度传感器来感知管道内介质的温度，并发送相应的信号给控制系统。
4. 热量传输：经过加热后的介质继续流动，将带有热能的介质传递到需要加热的对象上，实现热量的传输。
这个过程可以通过管道和附件完成，如流量控制阀、喷嘴等。
需要注意的是，管式加热炉的工作原理可以根据具体的炉型、加热介质和加热目标的不同而有所差异。
但总体来说，它们都是通过热交换和热量传输完成物体加热的过程。
管式加热炉安全检修的一般要求
管式加热炉安全检修的一般要求管式加热炉是一种常见的工业加热设备，用于对物体进行高温加热。
为了确保管式加热炉的正常运行和操作人员的安全，进行定期的安全检修是至关重要的。
以下是管式加热炉安全检修的一般要求：1. 安全检修计划：制定管式加热炉的安全检修计划，明确检修周期和内容，并确保相应的检修人员和设备可用。
2. 检修资质：安全检修人员应具备相关的技术知识和操作技能，并持有相关的资格证书，如电工证等。
3. 停炉准备：在检修前，需要将管式加热炉停机，切断与电源的连接，排空燃料和冷却介质，并确保所有的操作阀门关闭。
4. 清洁管路和设备：在检修过程中，需要对管道和设备进行清洁。
特别是燃烧室、燃烧器、燃气喷嘴等部件，必须清除积尘和杂物。
5. 检修燃烧器：燃烧器是管式加热炉的核心组件，需要仔细检查和维护。
包括清洁喷嘴，调整喷雾孔的直径和角度，检查点火装置和火焰传感器的工作状态等。
6. 检查燃烧室：检查燃烧室的内部情况，包括清除积灰、检查砖瓦的破损情况和补充保温材料等。
并确保燃烧室的通风良好。
7. 检查温度控制装置：管式加热炉通常配备有温度控制装置，确保检查其准确性和工作状态。
并对控制系统进行校准和调整。
8. 检查安全装置：检查和测试管式加热炉的各种安全装置，如过热保护器、高温报警器、燃气泄漏报警器等的工作状态。
9. 检查电气系统：检查管式加热炉的电气系统，包括检查电线、电缆和电气设备的连接状态，消除潜在的电气隐患。
10. 做好记录：对每次安全检修进行详细的记录，包括检查的日期、内容、结果和维修情况等。
并及时处理和修复检修中发现的问题。
11. 培训和教育：对操作人员进行相关的培训和教育，使其了解管式加热炉的安全操作方法，避免操作不当导致事故发生。
12. 定期运行试验：在检修完成后，进行管式加热炉的运行试验，确保其正常工作。
同时，密切观察管式加热炉的运行情况，及时发现和解决问题。
以上是管式加热炉安全检修的一般要求，不同厂家和型号的管式加热炉可能还有一些特殊的要求，需要根据实际情况进行具体操作。
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火焰冒火星
• 原因是雾化蒸汽过少 • 燃烧用空气过多
火焰过长或过短
• 火焰过长时，有必要增加一次空气量或增加雾化蒸汽量
• 火焰过短时，要反而来减少一次空气量或减少雾化蒸汽量
火焰脉动、“喘气”
原因： • 喷头结垢了 • 燃料油中存在水分或异物 • 每个燃烧器所烧的燃料过少 • 燃料油含有较多轻组分而被过度地预热，形成蒸汽层
燃烧器的选用原则
单台燃烧器的设计负荷选取： Q单＝1.25×Q炉子总有效负荷/(μ· n) 燃烧器的形状一定要与炉型相匹配（一般选用原则）： 圆筒炉 选用圆形油气联合或单烧气燃烧器 方箱炉 选用扁平（矩形）燃烧器
燃烧器的操作弹性
• 烧燃料油的操作弹性可选为2:1，最大不能超过3:1 • 烧高压燃料气的操作弹性可选为4:1，最大不能超过8:1 • 主烧低压燃料气的操作弹性可选为2:1，最大不能超过3:1
过剩空气系数与炉子氧含量以及辐射室传热 量、炉子热效率的关系
实际进入炉膛的空气量与理论空气量之比，叫做过剩 空气系数。 理论空气系数与炉子氧含量的关系大约可按以下公式 进行粗略计算：0.9×0.21(α-1)/ α,例如：过剩空气系 数α为1.2的话，则完全燃烧状况下，炉子的氧含量大约 为0.9×0.21×(1.2-1)÷1.2=0.0315=3.15%。由此可以看 出，过剩空气系数增加，炉子氧含量增加，降低了火焰温 度，减少了三原子气体的浓度，降低了辐射热的吸收率， 减小了辐射室的传热量，同时也必然降低炉子的热效率。 通过测定，在排烟温度、不完全燃烧损失和外壁散热损失 不变时，过剩空气系数每降低10％可使炉子热效率提高 1～1.5%。
常用单位之间的换算
• 1MW=86×104kcal/h • 1MPa=10kg/cm2=10大气压 • 绝压（A）＝表压（G）＋1大气压 • 1mmH2O柱=10Pa
喉口助燃风速度选取值
• 自然供风燃烧器喉口速度选12-18m/s,压降小于6mmH2O • 强制通风燃烧器喉口速度选20-40m/s,压降小于20mmH2O • 高压降燃烧器喉口速度选60-100m/s,压降小于100mmH2O
高、低压瓦斯的划分范围 •
• 高压瓦斯 P>0.05MPa（表）
低压瓦斯
P<0.05MPa（表）
雾化蒸汽耗量 •
• 重质油燃料 0.25kg蒸汽/kg油
轻油
0.2 kg蒸汽/kg油
噪声
• 距燃烧器1米处噪声小于85dB。自然通风燃烧器单台能量 大于50×104kcal/h，必须加装消声设施。
排烟中的NOx及SOx含量
燃烧器的安全操作
• 燃烧器的安全操作是非常重要的，在以人为本安全生产越 来越重要的今天，每台燃烧器设置长明灯成为必需。长明 灯的燃料气管线必须是单独的，且压力稳定，不受主瓦斯 调节的影响。 • 负压炉，燃烧器的长明灯必须用自吸式供风，且风量可以 调节。 • 正压炉，燃烧器长明灯必须有单独的、稳定的供风源（如 仪表风），并且有压力显示。另外长明灯最好加装自动点 火装置。
燃烧器在使用中的常见故障分析及排除
• • • • • • • 滴油 点火困难，发生脱火或离焰 火道砖积碳 火焰冒火星 火焰过长或过短 火焰脉动、“喘气” 烟囱冒黑烟
滴油
原因： • 燃料油预热温度不够 • 燃料油杂质太多，含泥、渣等不良重质成分 • 油枪喷头堵塞 处理措施： • 卸油枪清扫检查 • 提高燃料油预热温度 • 检查和调整油枪安装高度和中心度
火焰脉动
原因： • 烟囱抽力过小 • 瓦斯压力波动 • 空气量不足，应开大烟囱挡板
燃烧器能力不足
原因： • 空气量过多 • 瓦斯流量不足 • 瓦斯喷孔尺寸过小等
发生二次燃烧
• 炉子燃烧不完全时烟气中产生CO。烧油时观察火焰即可发 现燃烧是否完全；但烧气时即使燃烧不完全火焰也是清澈 的颜色，所以难以判断，在尾部烟道、空气预热器等部位 CO有可能引起二次燃烧。 • 产生二次燃烧时应立即快速打开燃烧器的通风挡板或通风 装置，如果全开所有风门后空气量仍然不足，则只好减少 燃烧器的燃烧量，让炉子降量操作。
•
燃烧道也称火道，其作用有三：燃烧道耐火材料蓄积 的热量为火焰的根部提供了热源，加速燃料油的蒸发 和着火，有利于形成稳定的燃烧，这一点对炉膛温度 较低的管式炉尤为重要。其次是它能约束空气，迫使 其与燃料混合而不致散溢。第三是与配风器一起使气 流形成理想的流型。
燃烧器的分类
• 按燃料形式分：a、气体燃烧器（烧瓦斯） b、液体燃烧器（烧油） c、油气联合燃烧器 • 按供风形式分：a、自然供风 b、强制供风 • 按安装位置分：a、底烧 b、侧烧 c、顶烧 d、附墙 气体燃烧器按燃料与空气的混合形式可分为外混式 （扩散式），内混式（动力燃烧）两种。
燃料气
• 燃料气的组成及含量（即各组分的体积百分数或质量百分 数） • 燃料气的压力 • 燃料气的温度 • 燃料气流量或燃烧器设计负荷
燃烧器的关键尺寸
• 燃烧器本体 • 瓦斯枪 • 油枪 • 长明灯
燃烧器本体
• 中心高（H） 风道水平中心面到炉底板面的垂直距离 • 中心距（L） 风道口平面到燃烧器中心的距离 • 炉底（炉壁、炉顶）开孔尺寸 为了保证安装燃烧器的需 要而在炉底（炉壁、炉顶）板上开的合适的孔的尺寸 • 炉板连接尺寸 燃烧器与炉板相连的螺栓在炉板上的位置 尺寸 • 风道口连接尺寸 燃烧器进风口与助燃风道连接法兰的规 格尺寸
长明灯
• 连接尺寸：长明灯与燃烧器本体相连接的法兰板的规格尺 寸 • 有效长度：长明灯法兰板连接面距长明灯头部的距离 • 入口型式：主要指燃料气进入长明灯管线的通径、压力等 级，法兰或丝头的规格
燃烧器的基本经验计算
• 配风量的估算 • 常用单位之间的换算 • 喉口助燃风速度选取值
配风量的估算
• 燃料气：1×104kcal需15NM3的助燃风 • 燃料油：1×104kcal需14NM3的助燃风
•
内混式 （雾化级数多，雾化粒度细，效果好）
燃烧器技术性能
在炉型结构、物料物性、燃烧器台数相同时， 管式加热炉辐射室的传热量（QR）随火焰高度 的降低而增加。辐射室传热量增加，对流室传 热量必定下降。由于辐射室炉管平均表面热强 度是对流室炉管平均表面热强度的2倍，辐射室 传热量增加和对流室传热量下降必然使得全炉 炉管平均表面热强度提高。
但过剩空气系数太小会使燃烧恶化，燃料燃烧不完全， 结果将使炉效率降低。燃料不完全燃烧对加热炉热效率的影 响大于过剩空气系数对加热炉热效率的影响，采用先进的配 风技术，强化燃料与空气的混合，保证燃料完全燃烧是降低 过剩空气系数的前提。 一般过剩空气系数大小的理论选取如下： 烧油 1.25 烧低压瓦斯 1.2 烧高压瓦斯 1.15 实际运行过程中，过剩空气系数都要高，一般都在 1.25-1.35之间，氧含量在3％－4％之间，这样才能保证充 分燃烧。预混合燃烧器的过剩空气系数要低一点，可达1.05。
燃烧器的基本技术Βιβλιοθήκη 数• 燃料油技术参数• 燃料气技术参数
燃料油
• 燃料油的温度 • 燃料油的粘度（最好<6 º E（35厘汑）,不大于10 º E（60厘 汑） • 燃料油的压力（介质雾化最好在0.5－0.8MPa,机械雾化最 好在2MPa以上 • 雾化蒸汽的温度（最好在180℃－250℃之间） • 雾化蒸汽的压力（最好在0.7-1.0MPa之间）
• 烟气中的NOx含量是一个环保指标，现在已经成为衡量燃 烧器性能优劣的一个主要依据。以烟气NOx中主要以NO为 主，180mg/NM3换算成百分比浓度大约为134ppm。烟气中 SOx主要来源于燃料中的S，它在烟气中的含量是无法人为 控制的。
强制供风的燃烧器
• 对强制供风的燃烧器，除非有特殊的高空气压降要求和备 用风机的条件，否则必须同时在自然通风的条件下满足加 热炉正常负荷的要求，即在设计燃烧器时，必须首先考虑 自然供风的条件。
烟囱冒黑烟
• 雾化蒸汽量不足或蒸汽过湿、过热度不够 • 过剩空气不足，形成不完全燃烧 • 燃料油线和蒸汽线在燃烧器上被接反了 • 燃气燃烧器的故障及处理
燃气燃烧器的故障及处理
• • • • • • 回火 脱火 熄火 火焰脉动 燃烧器能力不足 发生二次燃烧
回火
回火的含义为： 气体燃料和预混空气的混合物流出火孔的速度小于火焰 传播速度。 处理措施： • 提高瓦斯压力 • 对含氢量高的气体燃料只推荐采用外混式（扩散式）燃烧 器
瓦斯枪
• 连接尺寸：瓦斯枪与燃烧器本体相连接的法兰板的规格尺 寸 • 有效长度：瓦斯枪法兰板连接面距瓦斯枪头部的距离 • 瓦斯入口型式：主要指燃料气进入瓦斯枪的管线的通径、 压力等级，法兰或丝头的规格
油枪
• 连接型式：油枪与燃烧器本体或瓦斯枪相连接的方式、规 格尺寸 • 有效长度：油枪连接面距油枪头部的距离 • 入口型式：主要指燃料油或雾化蒸汽进入油枪的管线的通 径、压力等级，法兰或丝头的规格
外混式-内混式对比
优点：不回火，结构简单 噪声比较低 燃烧温度比较低 （NOx 低） 缺点：过剩空气系数高 火焰高度高 边混合边燃烧，热 强度低 缺点：易回火，结构复杂 噪声大 燃烧温度比较高 （NOx高） 优点：过剩空气系数低 火焰高度低 热强度高（主要表现 在辐射室）
燃油燃烧器雾化形式
• 分外混式 （适用大负荷烧嘴）
脱火
脱火的含义： 气体燃料和预混空气的混合物流出火孔的速度大于脱火 极限，使燃料气离开喷头一段距离以后才着火。 处理措施： • 改进燃烧器结构，加设稳燃器 • 减少一次风量 • 降低瓦斯压力
熄火
原因： • 一次风量过大把火吹灭。处理方法是尽量关小一次风门 • 瓦斯压力波动 • 瓦斯中混入液相组分
• 燃烧状况模拟 • 国内外燃烧器发展趋势
点火困难，发生脱火或离焰
原因： • 雾化蒸汽过多 • 一次空气量过多，把火盆砖冷却了 处理措施： • 点火时抑制蒸汽量，知道确实点燃后再作调整 • 自然送风的燃烧器在低负荷下燃烧时，几乎可完全停止供 给空气