加热炉基础知识2015

燃料燃烧的速度极快，在燃 烧器孔道里就完成燃烧的全 部过程，因此没有火焰
只燃烧气体燃料
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按 用 途 分 类
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一、化学反应炉
二、液体加热炉 三、气体加热炉 四、混相加热炉
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化学反应炉 管内装催化剂 管内不装催化剂 液体加热炉
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使火墙成为良好的 热辐射体，增加炉 膛内辐射面积
单排管双面辐射； 火嘴高度不同。 轴向、径向受热均匀
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ筒炉
结构：辐射炉管沿炉墙周围 排成一圈，炉底有火嘴 1 、轴向热强度分布不均匀； 炉墙再辐射作用减弱。 炉管表面热强度较低。 2、结构简单紧凑、节省钢材、 占地面积小，适用于中、小 负荷炉子。
途径三—减少炉壁散热损失
采用耐热和保温性能好的材料 可以降低炉壁温度； 控制炉膛温度，不得超温，以免烧坏炉墙，使炉壁温度升高； 搞好炉墙检修，保证炉膛没有大的裂纹和孔洞，防止烟气窜入炉膛和墙壁之 间造成局部过热；
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加热炉基本结构相关图片
炉膛与炉墙 炉膛是由炉墙、炉顶和炉底围成的空间，是对物质进行加热的地方。炉墙、 炉顶和炉底通称为炉衬，炉衬是加热炉的关键技术条件之一。 管式炉的炉 墙结构主要有耐火砖结构、耐火混凝土结构和耐火纤维结构。
分为方箱炉和斜顶炉
炉管 受热不均匀 ，易产生局部过热
特点 特 点
炉管 表面热强度低 结构复杂， 耗用钢材多
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立式炉
结构：外形为长方体，分为（下）辐射室、 （中）对流室、（上）烟囱三部分
分类：根据辐射管子排列方式可分为： 卧管立式炉、立管立式炉、附墙火焰式
和阶梯炉等
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加热炉炉管
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辐射室
辐射室又称燃烧室或称炉膛，是管式加热炉的核心，位于 炉体的下部，为圆柱形的简体，其外层是由钢板卷成的圆 筒体，内层是隔热层即炉墙。隔热层主要有减少热量损失 的作用 在辐射室内，沿炉墙一周是排成一圈的炉管，炉底有燃烧 器呈圆形分布，加热炉供风系统的风道设置在炉底，由中 心呈放射状通向每一个燃烧器。 作用：
整个加热炉的炉管系统还包括连接直管之间的回弯头和支持炉管的管 架。回弯头把相邻两直管连通，使油品流向转弯180度。在进出口处 回弯头将炉管与物料进出管线相连。虽然回弯头处于高温区外部，但 由于管内物料流向急剧改变，冲蚀严重，容易发生漏油着火。管架的 作用是支撑炉管防止其受热弯曲变形。
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一、箱式炉 二、立式炉 三、圆筒炉 四、无焰炉
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加热炉炉型概述
一般在化学工业中使用的加热炉， 是一个在钢板外壳里面砌筑耐火绝 热材料的燃烧室，燃料在燃烧室内 燃烧，产生的热量用以加热排列在 燃烧室内的钢管里的原料，通常称 这种形式的加热装置为管式加热炉。
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箱式炉
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对流室
在辐射室上面的长方形是对流室，其外壁结构与辐射室相 同，对流室炉管一般为水平横排，为了提高供热效率，有
些对流热炉管外壁镶有钉头或翅片，这些钉头或翅片一般
只在炉管的下侧有，这主要是因为上侧采用钉头或翅头容 易积灰且不易清除，反而降低了传热效率。 作用
烟气通过对流将热量传给管内介质，充分回收烟气中的热量。
对流
管 内 介 质
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加热炉
一：分类 主 要 内 容 二：结构 三：燃料的燃烧 四：工艺指标 五：提高热效率的途径 六：相关操作
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一、 分类
按外形分 按用途分
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按 外 形 分 类
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利用烟气余热来加热空气，可
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通风系统
作用 1、将燃烧用空气导入燃烧器； 2、并将废烟气引出炉子； 烟囱作用 一是排烟，减少污染；二是自然通风时利用烟囱形成的抽力吸入空气；
自然通风
自然通风利用烟囱抽力吸入空气，并将烟气排出； 抽力形成是由于烟气温度比外界空气的温度高，使得烟气密度比空气小，所以烟 气会自然上升；同时烟囱较高，烟气排出后能迅速扩散，带动烟囱内烟气上升， 下部形成负压，外界空气压力高，空气吸入炉内。 烟囱越高，抽力越大； 气体密度差越大，抽力越大；抽力大时烟道挡板应关小些。
燃油燃烧器
自然通风燃烧器
分 类
燃气燃烧器 油气混合燃烧器
强制通风燃烧器
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加热炉燃烧器
在管式加热炉中，油品所需的热量都是通过燃料在燃烧器中燃 烧所产生热量来得到的。燃烧器的形式、排列方式和能力的大
小对炉子的热负荷、热效率、炉管表面热强度、加热的均匀性
级及环境污染都起着决定性的作用。 各种形式的燃烧器按照所用燃料种类的不同，燃烧器可分为燃 料气燃烧器、燃料油燃烧器和油一气联合燃烧器。按通风方式 的不同可分为自然通风燃烧器和强制送风燃烧器。 1 ．燃烧器的结构 燃烧器包括燃料气喷嘴和燃烧道。 1） 燃料气喷嘴的作用是将燃料气分散成小细流，并以恰当的 角度导人燃烧道，以便与空气良好混合，充分燃烧。 2）燃烧道也称火道，其作用为约束空气流型并与燃料良好混 合，稳定燃烧；其次燃烧道内的耐火材料蓄积热量为火焰根部
管内无相变化、单纯的液体加热炉 管内进口为液相、出口为气液混相的炉子 管内进口为液相，出口全部汽化的炉子
气体加热炉
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混相加热炉
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二、
燃烧器
结构
辐射室 对流室 余热回收系统 通风系统
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燃烧器
组成：燃料喷嘴、配风器、燃烧通道
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加热炉基本结构相关图片
钢结构 钢结构是管式炉的承载骨 架。管式炉的其它构件 依附于钢结构，其基本 元件是各种型钢，通过 焊接或螺栓连接构成管
对流室吸热量的比例越大，全炉的热效率越高
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在对流管的外壁焊 接一定规格的钉头 或翅片
钉头管和翅片管有什么作用
当管内介质为液态时，管外侧对流传热系数远小于管内侧对流传热系数，对流室 采用钉头管或翅片管可提高对流管外侧的对流传热系数扩大传热面积，从而提高 加热炉的热效率
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余热回收系统
提供热源，促进燃料完全燃烧。
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炉管
管式炉炉管是物料摄取热量的媒介。按受热方式不同可分为辐射炉管 和对流炉管，前者设置于辐射室内，后者设置于对流室内。为强化传 热，对流管往往采用翅片管或钉头管，其安装方式多采用水平安装。
由于炉管置于高温中，管内又有油品或其他介质，在温度、压力和腐 蚀的联合作用，因此，炉管材料应具有耐热、耐压和耐腐蚀的特殊要 求。加热炉辐射室一般为Gr9Mo合金钢管，对流室为10﹟优质碳钢管。 炉膛温度一般在600度以上，因此炉管内应时刻保持有一定流量的冷 物料来吸收热量，确保炉管壁温不超过耐热指标。严防炉管内物料中 断和超高温、超负荷运行，以致损坏炉管，酿成事故。
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强制通风
利用风机将燃料燃烧所需空气送入炉内
优 点
使空气有足够的动能来扩散和混合，保证在尽可 能低的过剩空气系数下，完全燃烧
易于控制燃料与空气的比例，以及火焰的形状
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燃料 燃料主要成分：可燃组分C1-C4烃类气体、H2、 CO、H2S等； 烧气时，火焰呈蓝白色 过剩空气系数 过剩空气系数过大，炉膛温度下降,辐射管热强度减小,影响传热； 排烟温度一定时， α大则烟气量大，带走热量多，降低加热炉的热效率； 烟气中含氧量高，易使炉管氧化剥皮； 过剩空气系数大，生成SO3的量增加，提高烟气的露点温度，加大低温腐蚀范 围； 过剩空气系数大，促使氮氧化物的形成而加剧环境的污染； 如果α过小，会导致不完全燃烧和浪费燃料，同时炉内温度低，传热不好，炉 子热效率低。 若炉膛发暗、火焰发红或烟囱冒黑烟时，烟气中必有CO存在。主要是由于供风 量不足或瓦斯量太大 造成的。 过剩空气系数的大小可通过烟气氧含量反映出来；进炉空气量的多少，通过风 门和烟道挡板 的开度来调节的；
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立式炉
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1、炉管水平， 传热均匀； 2、占地面积大； 3、管内流动阻力 小；方便清焦。
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1、炉管长度方向受 热不均匀；
2、可节省大量高铬 镍钢的材料。
特点 火焰垂直向上， 与烟气流动方向一 致
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燃烧三要素：可燃物 （燃料油或燃料气） 助燃物、点火源
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炉子正常操作的标志
炉出口温度 稳定 炉子处理量 高 燃料用量 少 过剩空气系数 低 热效率 高
加热炉的大小是以热负荷的 大小决定的。
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传热的三种基本方式
1、热传导：在一个物体内部，由于分子 的振动，而分子没有发生宏观位移的传 热方式称为导热。 2、对流传热:流体本身流动，将热能从流 体的一部分传递到另一部分，称为对流 传热。 3、辐射传热：传热不需要媒介，而直接 由热源以辐射能（电磁波）的形式辐射 出来，被其它物体接收而转变为热能。
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提高热效率的途径
回收烟气余热，降低排烟温度 降低过剩空气系数
减少炉壁散热损失
途径一—回收烟气余热，降低排烟温度
1、操作上确保炉膛温度均匀，防止局部过热和管内结焦.如果管内结焦则传热效果差，炉
膛温度和排烟温度随之升高。 2、对流室炉管外壁加钉头或翅片，可提高对流传热系数，扩大传热面积，从而提高加热 炉的热效率；对流管设置吹灰器，对炉管表面吹灰； 3、增加烟气余热回收系统； 4、减少低温露点腐蚀；
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辐射室内的传热过程
以辐射为主
燃 料 燃 烧
火 焰
辐射
高 温 烟 气
对流
炉 炉 管 炉 辐射 管 传导 管 对流 内 墙 外 内 介 壁 壁 质
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对流室内的传热过程
以对流为主
高 对流 温 烟 气 辐射
对 流 管 外 壁
传导
对 流 管 内 壁
火焰和高温烟气通过辐射将热量传给辐射管，炉壁对热量 的反射也间接地传热给辐射管
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由于瓦斯阀门关不严或多次点火未点着，使炉膛
防爆门
内存有可燃气体，在点火时易发生爆炸。这时， 炉膛压力将防爆门推开泄掉一部分压力。
为防止火焰倒窜入瓦斯罐或其他容器内产生爆炸，
阻火器
在炉内瓦斯线上都设有瓦斯阻火器。阻火器应设在 瓦斯入炉前的管线上。内有多层金属网状物，传热 快，一旦火焰通过时，热量很快散失降低温度，从 而灭火。
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途径二—降低过剩空气系数
改进燃烧器，尽量使空气与燃料完全混合。采用强制送风燃烧器，提高进风 流速，改善进风方式，保证在较低过剩空气系数下完全燃烧。 控制好“二门一板 ”，既不出现正压(使高温烟气漏出,加大热损失)，也不要 负压过大(使空气漏入多)。在保证燃烧的前提下，尽量降低入炉空气量。 加强炉体密封，全面封堵所有漏风点
降低排烟温度是提高热效率的一种重要方法 利用空气预热器或余热锅炉可降低排烟温度
但在余热回收系统易引起低温露点腐蚀
空气预热器热源两种： 一是常减压侧线，一般为翅片管换热器； 二是加热炉烟道气为热源 它是将烟气经集烟管通过引风机引入空气 预热器中热交换后，烟气经排烟管排入大 气中。此类型的空气预热器目前主要有管 束式、回转蓄热式和热管式三种形式 降低排烟温度，提高热效率； 同时空气温度高，又可以提高 燃烧效率，强化传热效果。 作用：
适用于介质的纯加热
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解决轴向受热不 均问题，增加辐 射锥
作用：增加炉管上部 传热，减少炉管上下 传热的不均匀性。 当炉子烧劣质燃料时 易腐蚀损坏，且造价 高。
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无焰炉
1 、单排管双面辐射： 炉管受热均匀，炉管表面 热强度高 2、无焰火嘴： 过剩空气系数小，燃料燃 烧完全，炉子热效率高
加热炉
装置上能耗最多的是 什么设备？ 衡量加热炉能耗大小 的参数是什么？
加热炉
热效率
制约热效率提高的因素 有哪些？
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管式加热炉工作原理
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。
烟囱 对流室
辐射室 燃烧器