管式炉加热系数讲解
管式加热炉
答：燃料性质；燃烧器的性能；炉体密封性能；加热炉的测控水平；控 制烟囱挡板。 2.正平衡法：进出加热炉的热量？ 答：入炉热量：燃料燃烧放出的热量；燃料、空气、雾化蒸汽带入的显 热；
出炉热量：被加热介质吸收的有效热量，Q ;烟气离开对流室时带走 的热量，Q1；化学不完全燃烧损失的热量，Q2；机械不完全燃烧， Q3；炉子散热损失的热量，Ql. 3.影响加热炉效率的因素？ 答：降低过剩空气系数；改进燃烧器；扩大对流室传热效果；减少炉壁 散热；使用空气预热器和废热锅炉；安装计算机自动控制系统。 4.加热炉热效率的标定测定需对划定体系的下列参数进行准确测量？ 答：1）用干球温度计测量环境温度，作为基准温度； 2）测量各种被加热介质（油料、过热蒸汽、余热锅炉工质等）在体系 入口的流量（包括油料气化率）、温度和压力，以计算有效热量； 3）测量燃料的低发热值，以及燃料、空气和雾化蒸汽在体系入口处的 温度、压力和流量，以计算供给热量 4）测量烟气离开体系时的温度，并进行烟气组成分析，以计算排烟损 失 5）测量炉外壁、风、烟道外壁以及空气预热器外壁的平均温度和环境 风速，以计算散热损失。 5.正平衡法 按照热效率定义来算加热炉的热效率，即被加热介质吸收的有效热量与 燃料燃烧放出热之比：Ƞ=Q/BQL; Ƞ-加热炉热效率；Q-被加热介质吸收的 有效热量KJ/h；QL-燃料低发热值KJ/Kg; B-燃料用量Kg/h;有效热量指加热 炉的热负荷
26.在受热面上沉积1mm厚的灰垢，热效率将降低1~3%，而实际使用的 炉管表面积垢往往达到2~3mm，甚至更多。 27.一般要求炉膛内的负压为-19.6~-39.2Pa; 28.管式加热炉的门类：看火门、防暴门、人孔门 1.管式加热炉所用的燃料有两种，是：液体燃料（重质油：常压重油， 减压渣油，裂化渣油），气体燃料（瓦斯等，主要成分H2和C1~C5）。 2.管式加热炉常用的热效率仪中分析烟气成分的仪表有 氧化锆测氧仪、 磁导式氧分析仪和二氧化碳测定仪
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。
管式炉课件1基础知识
1.5 加热炉的吹灰控制
• 若炉管积灰严重，将会增加传热热 阻，降低加热炉热效率，增加烟气 流动阻力，排烟温度升高，影响加 热炉的出力与安全运行。 • WQD-Ⅱ型气动旋转式吹灰器 • 吹灰时间、吹灰次数、启动方式均 可调整，吹灰半径1.2m，气源压力 0.5～1.Mpa。
3.辐射表面热强度：辐射炉管每单 位表面积在单位时间内所传递的热 量。表面热强度不超过28KW/m2 4.对流表面热强度：含义同辐射热 强度一样，但它是对对流室而言。 5.热效率：它表示向炉子提供的能 量被有效利用的程度，可用公式表 示为η=被加热介质吸收的有效能 量/ 供给炉子的能量。它是衡量燃 料消耗、评价加热炉设计和操作水 平的重要指标。
1.2 油田用加热炉分类与型号
按基本结构分为： 管式直接加热炉、火筒式加热炉 按被加热介质的种类分为： 原油加热炉、井产物加热炉、 生产用水加热炉、天然气加热炉 按燃料种类分类： 燃气加热炉、燃油加热炉、 燃油燃气加热炉
型号编制方法及命名
加热炉型式代号：
加热炉型式 火筒式直接加热炉 火筒式间接加热炉 代号 HZ HJ
加热炉额定热负荷系列
40 50 63 80 100 125 160 200
315
400
500
630
800
1000
1250
1600
2000
2500
3150
4000
5000
2.炉膛体积发热强度： 燃料燃烧的总发热量除以炉 膛体积，称之为炉膛体积发热 强度，简称为体积热强度，它 表示单位体积的炉膛在单位时 间内燃料燃烧所发出的热量。
•B=F/Ql xη •B---燃料用量（kg/h, Nm3/h） •F----热负荷 KW •Ql---燃料低发热值 （燃料油：10000 Kcal/kg, 天然气: 8500 Kcal/Nm3） •η---热效率
第一讲管式加热炉
炉管辐射表面热强度qR
15.7 10 2 qR 31345 W /m 0.21914.0 52
6
对流钉头管表面热强度qC
4.65106 2 qC 22833 W /m 0.219 3.7 80
管内质量流速GF
GF
3600 4
45000 (0.219 0.20)
横管大型箱式烧器和炉管交 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。
• 空气预热方式又有直接安装在对流室上面 的固定式空气预热器和单独放在地上的回 转式空气预热器等种类。
• 固定管式空气预热器由于低温腐蚀和积灰， 不能长期保持太高的效率，它的优点是同 炉体结合成一体，设计制造比较简单，适 合于回收热量不大时选用。
• 废热锅炉一般多采用强制式循环方式，尽 量放到对流室顶部。
BQl gv V
式中 gv—炉膛体积发热强度，kW/m3；
B—燃料用量，kg/s；
Ql—燃料的低位热值，kJ/kg或kJ/m3；
V—炉膛或辐射室体积，m3。
• 炉膛大小对燃料的稳定性有影响，如果炉 膛体积过小，燃烧空间不够，火焰舔到炉 管和管架上，炉膛温度也高，不利于长期 安全运行，因此炉膛体积热强度不允许过 大，一般控制在：
钉头式对流炉管
翅片式对流炉管
3、余热回收系统
• 余热回收系统是从离开对流室的烟气进一 步回收余热的部分。回收方法分两类。
• 一类是靠余热燃烧用空气来回收热量，这 些热量再次返回炉中。 • 另一类是采用同炉子完全无关的其他流体 回收热量。 • 前者称为“空气预热式”，后者因为常常 使用水回收，被称为“废热锅炉”。
导热油炉(管式炉)评价的基本技术指标
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导热油炉（管式炉）评价的基本技术指标
热负荷
每台加热炉单位时间内向管内介质传递的总热量，单位为W或kJ/h。
炉子的热负荷越大，其生产能力越大。
炉膛热强度
燃料燃烧的总发热量除以炉膛体积，称之为炉膛热强度（又称体积热强度），它表示单位体积的炉膛在单位时间里燃料燃烧所放出的热量，单位为kJ/m3·h或W/m3。
炉膛热强度越大，完成相同的热任务所需的炉子越紧凑。
炉管表面热强度
单位时间内单位炉管表面积所传递的热量称为炉管表面热强度，单位为kJ/m2·h或
W/m2。
炉管表面热强度越大，完成相同热任务所需的传热面积越小，使用的炉管就越少，炉子体积可减小，投资可以降低。
应注意的是炉管表面热强度一般指平均值。
炉膛温度（又称火墙温度）
炉膛温度指烟气离开辐射室进入对流室时的温度，它表征炉膛内烟气温度的高低，是炉子操作中重要的控制指标。
管内流速及压力降
液体在管内的流速越低，则边界层越厚，传热系数越小，管壁温度越高，介质在炉内的停留时间也越长。
其结果，介质易结焦，炉管易损坏。
但流速过高又增加管内压力降，增加了管路系统的动力消耗。
热效率
单位时间内传递给管内介质的总热负荷/单位时间内燃料燃烧产生的总热负荷。
表示炉子热量使用效率，效率越高炉子越经济。
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管式加热炉56个基础知识解答与综合反平衡热效率简化计算方法
管式加热炉56个基础知识解答与综合反平衡热效率简化计算方法1、什么叫燃烧？燃烧的基本条件是什么？答：燃烧是物质相互化合而伴随发光、发热的过程。
我们通常所说的燃烧是指可燃物与空气中的氧发生剧烈的化学反应。
可燃物燃烧时需要有一定的温度，可燃物开始燃烧时所需要的最低温度叫该物质的燃点或着火点。
物质燃烧的基本条件：一是可燃物，如燃料油、瓦斯等；二是要有助燃剂，如空气、氧气；三是要有明火或足够高的温度。
三者缺一就不能发生燃烧，这就是“燃烧三条件”或“燃烧三要素”。
2、燃烧的主要化学反应是什么？燃烧产物中主要成份是什么？答：主要化学反应：C＋O2→CO2＋热量；2H2＋O2→2H2O＋热量；S＋O2→SO2＋热量；燃烧产物（烟气）中主要成份：二氧化碳（CO2）、一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO2）、水蒸汽（H2O）、氮气（N2）、多余的氧（O2）。
3、什么是辐射传热、对流传热？答：辐射传热是一种由电磁波来传递能量的过程，所传递的能量叫做辐射能，辐射具有微粒性（光子）和波动性（电磁波）两重性质。
对流传热是液体或气体质点互相变动位置的方法将热量自空间的一部分传递到其他部分。
4、什么叫管式加热炉？它有哪些特性？答：管式加热炉是石油炼制、石油化工和化学、化纤工业中使用的工艺加热炉，它具有其它工业炉所没有的若干特点。
其基本特点：具有用耐火材料包围的燃烧室，利用燃料燃烧产生的热量将物质加热的一种设备。
管式加热炉特性：1）被加热物质在管内流动，故仅限于加热气体或液体；2）加热方式为直接受火式；3）只烧液体或气体燃料；4）长周期连续运转，不间断操作。
5、管式加热炉的工作原理是什么？答：管式加热炉的工作原理是：燃料在管式加热炉的辐射室(极少数在单独的燃烧室)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被加热介质，这就是管式加热炉的工作原理。
6、管式加热炉的主要特点是什么？答：与炼油装置的其他设备相比，管式加热炉的特殊性在于直接用火焰加热；与一般工业炉相比，管式加热炉的炉管承受高温、高压和介质腐蚀；与锅炉相比，管式加热炉内的介质不是水和蒸汽，而是易燃、易爆、易裂解、易结焦和腐蚀性较强的油和气，这就是管式加热炉的主要特点。
管式炉参数
管式炉参数管式炉是一种常见的工业加热设备，它通常由炉体、燃烧系统、控制系统和排烟系统等组成。
在管式炉的设计和运行过程中，参数的选择和调节起着关键的作用。
本文将从炉体尺寸、燃烧系统、控制系统和排烟系统四个方面，对管式炉参数进行详细介绍。
一、炉体尺寸：管式炉的尺寸对其加热性能和热效率有着直接影响。
炉体的长度、直径和壁厚是常见的参数。
炉体长度的选择应根据加热物料的长度和加热时间来确定，炉体直径的选择应考虑到加热物料的数量和热量传递的均匀性，壁厚的选择应根据炉体的工作温度和压力来确定。
二、燃烧系统：燃烧系统是管式炉的核心部分，其燃烧效率和稳定性直接关系到炉内温度和热量的传递。
燃烧器的选择应根据燃料的种类和热量需求来确定，同时要考虑到燃料的供应方式和燃烧的稳定性。
燃烧器的安装位置和数量也是需要考虑的参数。
三、控制系统：控制系统是管式炉的智能化核心，它能够对炉内温度、燃烧效率和安全性进行实时监测和调节。
控制系统的参数选择应根据炉体尺寸、燃烧系统和生产工艺来确定，包括温度传感器的位置和数量、控制器的精度和稳定性等。
四、排烟系统：排烟系统是管式炉的重要组成部分，它能够有效排除燃烧产生的废气和烟尘，保证炉内空气质量和环境安全。
排烟系统的参数选择应根据炉体尺寸、燃烧系统和环保要求来确定，包括烟囱的高度和直径、排烟风机的功率和风量等。
通过合理选择和调节管式炉的参数，可以提高其加热效果、减少能源消耗和环境污染。
但是在实际操作中，需要根据具体情况进行调整和优化。
同时，管式炉的参数选择也受到生产工艺、生产规模和经济效益等因素的制约。
因此，在设计和运行管式炉时，需要综合考虑各种因素，并根据实际情况进行合理的参数选择和调整。
管式炉的参数选择和调节是管式炉设计和运行的重要环节，它直接关系到炉内温度、热效率和环境安全等方面。
通过合理选择和调整炉体尺寸、燃烧系统、控制系统和排烟系统等参数，可以提高管式炉的加热效果和能源利用率，减少环境污染和能源消耗。
管式加热炉的热量各参数的计算和确定(上)
管式加热炉的热量各参数的计算和确定（上）无锡凤谷工业炉计算热效率η1和综合热效率η2时，各参数按下列公式或规定来计算和选取。
（1）有效热量管式炉的有效热量也称热负荷。
它是由管式炉加热的各种被加热介质(例如油料、蒸汽、锅炉给水等)的热负荷的总和，而各被加热介质的热负荷等于其重量流量乘以其在体系出入口处状态下的热焓差，即:当体系中有烟气余热锅炉(图2-10)时，有效热量中应包括余热锅炉的热负荷(Q`2一Q`1)。
这部分热负荷虽然可以按（2一61)式。
由水或蒸汽等介质的焓升求出，但更方便的方法是计算烟气进人和离开余热锅炉时的一焙降，即:式中q c 、q1——烟气进入和离开余热锅炉的热焓与燃料低热值之比。
根据烟气进入和离开余热锅护的温度和过剩空气系数从图2一1}或14中查得。
对于图2一12所示的冷进料、热油预热空气系统，当冷进料热负荷大于热油式空气预热器热负荷(Q cl> Q R)时，其差值(Q Cl-Q R)应计入有效热量。
当被加热介质在体系中有吸热化学反应时，其反应热也应计人有效热量。
对于一个确定的体系，无论是热效率η1，还是综合热效率η2，其有效热的计算都是一样的。
（2）供给热量热效率η1和综合热效率η2的供给热量是不相同的。
对于热效率η1，其供给热量一般包括下列各项中的一项或几项:①燃料低发热值Q1;②燃料带入的体系的显热;③雾化蒸汽带入的显热;④燃烧空气带入的显热；⑤被加热介质在体系中有放热化学反应时的反应热等。
由于管式炉在目前和将来的一段较长时间内，不能将排烟温度降到水蒸气凝结温度以下，水蒸气的汽化潜热不能被利用，因此热效率计算中采用燃料的低热值，而不采用高热值。
《管式加热炉》2
2a
2b
ϕ1, 2 = ϕ1, 2 a + ϕ1, 2b
若将表面2分成n个小块：
1
ϕ1, 2 = ∑ ϕ1, 2i
i =1
n
Q2→1 = A2 E 02ϕ 2,1 = A2 a E 02ϕ 2 a ,1 + A2b E 02ϕ 2b ,1
ϕ 2,1
⎛ A2 a = ϕ 2 a ,1 ⎜ ⎜ A ⎝ 2
dQ1→ 2 = dQ1
cos ϕ1 cos ϕ 2 dA2 ∫ πr2 A2
dQ2→1 cos ϕ1 cos ϕ 2 = =∫ dA1 πr2 dQ2 A1
1 角系数的定义
A1 ——> A2： Q1→ 2 = E01 A2 ——> A1： Q2→1 = E02 Q1 = E01A1
cos ϕ1 cos ϕ 2 4 dA dA = σ T 1 2 0 1 ⋅ ϕ12 A 1 2 ∫ ∫ π r A1 A2 cos ϕ1 cos ϕ 2 4 dA dA = σ T 1 2 0 2 ⋅ ϕ 21 A2 2 ∫ ∫ πr A1 A2
ϕ1, 2 = ϕ1+3, 2+ 4
1 1 − ϕ 2,3 − ϕ 4,1 2 2
∴
φ1,2 = 0.10
补充作业 试确定如图所示的角系数φ1,2 。
（1）φ1+3,2+4 = 0.14 φ3,2+4 = 0.15 φ1+3,4 = 0.10 φ3,4 = 0.11
2m a b 1
（2）
A2 A4 A3 A1 2 1
)
2 B 2 C ⎤ 2 2 + + 1 + C arctg 1 + B arctg ⎥ 2 2 C B 1+ C 1+ B ⎦
管式炉参数
管式炉参数
管式炉的参数通常包括以下几个方面：
1. 炉型尺寸：管式炉的长度、直径、管道数量、墙厚等尺寸参数，对于炉内的物料装载量和热传导等性能有着重要的影响。
2. 加热方式：管式炉的加热方式有电加热、加热油或气体等方式，不同的加热方式还会涉及到功率、燃料消耗等参数。
3. 温度范围：管式炉需要温度控制，因此需要设置温度调节器，温度范围通常在200℃~1200℃之间，随着温度的升高，需要选择更高耐热材料。
4. 加热功率：管式炉的加热功率通常以千瓦 (kW) 及其倍数为单位，可以通过炉子的功率控制系统进行调节。
5. 运行方式：管式炉的运行方式包括连续式及间歇式两种，需要根据物料的工艺特性和生产需求来进行选择。
6. 控制方式：管式炉的控制方式通常包括自动控制和手动控制两种，可以根据生产要求选择。
7. 使用环境：管式炉的使用环境通常会涉及到使用条件、环境温度、湿度、爆炸等级等多个因素，需要选择适合的炉子进行应用。
管式炉参数问题回答
管式炉参数
管式炉是一种工业热处理设备，广泛应用于金属加热、退火、淬火等
工艺中。
管式炉的参数是影响其加热效果和使用寿命的重要因素，下
面将详细介绍管式炉的参数。
1. 炉体结构：管式炉由炉体、加热器、温度控制系统等组成。
其中，
炉体结构包括外壳、内胆、隔离材料等。
不同的结构设计会影响到管
式炉的加热效率和使用寿命。
一般来说，采用高温合金材料制作的内
胆和隔离材料可以提高其耐高温性能。
2. 加热方式：管式炉有多种加热方式，如电阻加热、电弧加热、气体
加热等。
不同的加热方式对管式炉的能耗和生产成本有着不同程度的
影响。
3. 控温系统：管式炉控温系统包括温度传感器、控制器和执行机构等。
传感器可以实时检测到物料或工件的温度变化，并将信号传输给控制
器进行处理；控制器则根据设定的温度值对执行机构进行调节，以保
持物料或工件的恒温加热。
4. 炉膛尺寸：管式炉的炉膛尺寸会影响到其承载能力和生产效率。
一
般来说，较大的炉膛可以同时加热更多的物料或工件，提高生产效率；
而较小的炉膛则更适合对少量物料或工件进行加热处理。
5. 炉内气氛：管式炉在加热过程中需要保持一定的气氛环境，以避免物料或工件表面氧化、变色等问题。
常用的气氛包括惰性气体、还原气体、真空等。
不同的气氛对管式炉的使用寿命和加热效果也有着不同程度的影响。
综上所述，管式炉参数包括炉体结构、加热方式、控温系统、炉膛尺寸和炉内气氛等多个方面。
在选择和使用管式炉时，需要根据实际情况综合考虑这些参数，并进行合理配置和调整，以达到最佳的加热效果和使用寿命。
管式加热炉的主要技术指标(2)
管式加热炉的主要技术指标（2）热效率热效率表示向炉子提供的能量被有效利用的程度，其定义可用下式表达：热效率是衡量燃烧消耗、评价炉子设计和操作水平的重要指标。
早期加热炉的热效率只有60%~70%，最近已达到85%~88%，最新的技术水平已接近92%左右。
随着节能工作的深入，今后热效率将不断提高。
根据中国石油化集团公司标准《石油化工管式炉设计规范》（SHJ36-91）第2.0.4条的规定：按长年连续运转设计的管式炉，当燃料中的含硫量等于或小于0.1%时，管式炉的热效率值不应低于表1-2的指标。
当燃料中的含硫量大于0.1%，且在设计参数、结构或选材上缺乏有效的防止露点腐蚀的具体措施时，应按炉子尾部换热面最低金属壁温大于烟气酸露点温度来确定炉子效率。
火墙温度：火墙温度指烟气离开辐射室进入对流室时的温度，它表征炉膛内烟气温度的高低，是炉子操作中的重要的控制指标。
如图1-3所示，早期的箱式炉在辐射室和对流室间有一道隔墙，人们称之为桥墙（Bridge wall），桥墙上方的温度就叫作“火墙温度”。
这个称呼一直沿用下来，但多数炉子已经没有“桥墙”了。
火墙温度高，说明辐射室传热强度大。
但火墙温度过高，则意味着火焰太猛烈，容易烧坏炉管、管板等。
从保证长周期安全运转考虑，一般炉子把这个温度控制在约850℃以下（但烃争气转化炉、乙烯裂解炉等例外）。
管内流速流体在炉管内的流速越低，则边界层越厚，传热系数越小，管壁温度越高，介质在炉内的停留时间也越长。
其结果，介质越容易结焦，炉管越容易损坏，但流速过高又增加管内压力降，增加了管路系统的动力消耗。
设计炉子时，应在经济合理的范围内力求提高流速。
管内流速一般用管内介质流速表示，它的单位为kg/（㎡·s），用下式计算凤谷工业炉例1-1 设有一台圆筒炉加热柴油，柴油流量为450000kg/h，分4路进入炉子。
在辐射室吸热1.5MW，在对流室吸热4.65MW。
对流室有φ219X10X3700mm钉头管80根，辐射室有φ219x10x14000mm根。
管式加热炉技术指标.ppt
全炉热平衡简图
2．辐射管表面热强度QR 辐射管表面热强度是指在单位时间内，通过每平方米辐射管 表积AR所传递的热量，即
3.热效率
qR
QR A Rt
加热物料吸收的总热负荷与炉子收入总热量之比称为全炉热 效率，通常用η表示。即
Q
BQ f
பைடு நூலகம்
4.火墙温度 火墙温度又称炉膛温度，是指烟气离开辐射室进入对流
Q = QR + Qc
Q G eIv2 (1 e)IL2 IL1 Gs1(Is2 Is1) Q
式中 Q —— 总热负荷，kJ/h或MW e —— 油料出炉时汽化率，%（质） G —— 油料流量，kg/h GS—— 过热水蒸气流量，kg/h
Q′——其它热负荷，如反应热或注水汽化潜热等，KJ/kg
室时的温度。它代表炉膛内烟气温度的高低，是炉子操作 中的重要控制指标。
火墙温度高，说明辐射室传热强度高。火墙温度过高时， 炉管容易结焦，甚至烧坏炉管和管板等。所以火墙温度一 般控制在约850℃以下（烃类蒸汽转化炉、乙烯裂解炉、 炉温可达900℃以上）。
职业教育应用化工技术专业教学资源库《传热设备操作与控制》课程
情境2 加热炉的操作与控制
任务1 加热炉的标定核算 ------ 管式加热炉的技术指标
任务1 加热炉的标定核算 ------ 管式加热炉的技术指标
1．热负荷 加热炉的总热负荷也叫有效热负荷，是指 被加热原料通过管式炉时，在单位时间 内所吸收的热量。
管式炉参数
管式炉参数管式炉是一种常见的加热设备，它具有多种参数，包括炉内温度、炉管直径、炉长、出口温度等。
这些参数对管式炉的工作效果和热能利用率有着重要的影响。
本文将从这些参数的角度来介绍管式炉，并探讨它们对炉内加热过程的影响。
炉内温度是管式炉最重要的参数之一。
炉内温度的高低直接决定了炉内物料的加热程度。
一般来说，炉内温度越高，物料的加热速度越快，但同时也会增加能源的消耗。
因此，在实际应用中，需要根据物料的特性和加热需求来确定炉内温度的合适范围。
此外，炉内温度的均匀性也是一个重要的考虑因素。
如果炉内温度分布不均匀，会导致物料加热不均匀，影响产品的质量。
炉管直径和炉长也是管式炉的重要参数。
炉管直径的选择需要根据物料的流动性和加热需求来确定。
如果炉管直径过小，会增加物料的阻力，影响物料的流动性；如果炉管直径过大，会导致加热不均匀。
类似地，炉长的选择也需要考虑物料的加热需求和炉内温度的均匀性。
一般来说，炉长越长，物料的停留时间越长，加热效果越好，但同时也会增加炉体的占地面积和能源的消耗。
出口温度是管式炉的另一个重要参数。
出口温度的高低直接决定了物料的加热程度和炉内温度的控制效果。
如果出口温度过高，会导致物料过热，影响产品的质量；如果出口温度过低，会导致物料加热不足，影响生产效率。
因此，在实际应用中，需要根据物料的特性和加热需求来确定合适的出口温度。
除了以上几个参数，还有一些其他的参数也会对管式炉的工作效果产生影响。
比如，进料速度、加热介质的流量和温度等。
进料速度的选择需要根据物料的特性和加热需求来确定。
如果进料速度过快，会导致物料加热不均匀；如果进料速度过慢，会导致生产效率低下。
加热介质的流量和温度也需要根据物料的特性和加热需求来确定。
一般来说，流量越大，加热效果越好；温度越高，加热速度越快。
但同时也需要考虑能源的消耗和系统的安全性。
管式炉的参数包括炉内温度、炉管直径、炉长、出口温度等。
这些参数对炉内加热过程的影响非常重要。
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管式加热炉节能宁波市方圆工业炉技术开发有限公司李飞目录一. 管式加热炉的回顾 1二. 管式炉热力计算的理论基础: 11. 辐射-对流-热传导基本理论 12. LOBO-EVANS法 2三. 加热炉的节能 31. 工艺节能 32. 优化加热炉的设计方案，设计节能 32.1. 加热炉系统的总体布局 32.2. 余热回收利用方案： 52.3. 炉型的差别对能量利用的影响 63. 应用成熟可靠的设备，设备节能 103.1. 炉衬材料对加热炉热效率的影响 103.2. 金属表面温度对加热炉效率的影响 103.3. 总结 144. 加热炉在操作中的节能 145. 其它的几种节能手段： 175.1. 利用工艺废气做为加热炉的燃料 175.2. 利用工艺废热： 175.3. 不完全再生催化装置中的CO焚烧炉的节能 18 5.4. 降低其它消耗节能 205.5. 挖掘现有加热炉的操作潜力节能 215.6. 装置扩能加热炉规划 23四. 如何使用好热管 251. 工业上应用的热管的优点 252. 工业上应用的热管的缺点 253. 安全地使用热管，提高热管寿命 273.1. 高温段的防护 273.2. 对热管进行低温防护 274. 提高在线运行热管的使用效果 285. 燃油加热炉的热管预热器的问题 30五. 燃气轮机—加热炉联合系统方案 311. 基础资料 312. 联合系统的组成 323. 燃烧及排气计算结果 334. 联合系统中加热炉的操作参数及与单独加热炉的比较 335. 联合系统投资估算 346. 经济评价 347. 联合系统技术分析 358. 联合系统的技术分析 359. 经济分析 3610. 结论 36六. 我国管式炉的现状及对策 361. 设计规范不完善 362. 管式炉的制造以现场为主 373. 方案对比不充分 374. 炉膛温度800℃的限制 375. 新技术的应用 376. 加热炉的配件供应商的技术水平有待提高 37七. 思考题： 37一. 管式加热炉的回顾随着工业化的发展，石油作为重要的能源形式，带动了石油炼制、石油化工等整个石化行业的发展。
到目前为止，石化行业都已经世界经济中一个举足轻重的部门。
在这些行业中，目前主要使用的工艺介质加热炉是管式炉，它具有以下主要特点:λ由于在管内流动,故被加热介质仅限于气体和液体.通常这些气体或液体通常都是易燃易爆的烃类物质,具有较大的危险性，操作条件比较苛刻。
λ加热方式主要为直接式.燃料为液体或气体.λλ运转周期长，连续不间断操作.石化行业最初的介质加热设备是具有相当不安全隐患的间歇式操作的“釜式蒸锅”，管式加热炉的出现，开创了“连续安全管式蒸馏”的新时代，这也使得大规模、超大规模石化企业的出现成为可能，因此可以说，管式加热炉具有化时代的意义。
炼油工业采用管式加热炉始于上一世纪初，经历了以下几个主要阶段：λ堆形炉它参考釜式蒸锅的原理。
吸热面为一组管束，管子间的联接弯头也置于炉中，由于燃烧器直接装在管束下方，因此炉子各排管子的受热强度不均匀，当最底一排管受热强度高达50000-70000kcal/m2.h，最顶排管子却不到800-1000cal/m2.h，因此底排管常常烧穿,管间联接弯头也易松漏引起火灾。
λ纯对流炉，当时认为是因为辐射热太强了，于是改为用纯对流炉。
全部炉管都装在对流室内，用隔墙把对流室与燃烧室分开，避免炉管受到火焰的直接冲刷。
然而，操作中又发现对流室顶排管经常烧坏，而且炉管受热仍然很不均匀。
这是因为高温燃烧烟气在进入对流一之前未能和一个吸热面换热，在对流室入口处温度高达1000多℃之故。
λ辐射对流炉，后来人们发现。
在燃烧室内安装一些炉管，一方面可取走部分热量降低烟气温度，解决对流室顶管的过热烧坏问题；同时可利用高温辐射传热强度大的特点，节省上炉管，缩小炉子体积。
这样，具有辐射室和对流室的管式加热炉开始出现了，其初期代表为箱式炉。
目前管式加热炉技术发展很快,它对于石油炼制和化工工艺的进步起到了很大的推动作用。
可以毫不夸张地说，管式加热炉几乎参与了各类工艺过程。
尤其在制造乙烯﹑氢气﹑氨等工艺过程中，它成为进行裂解或转化反应的心脏设备，支配着整个工厂或装置的产品质量﹑产品收率﹑能耗和操作服役期等。
因此，认真总结加热炉的设计，计算和操作，维修经验就显得十分必要了。
二. 管式炉热力计算的理论基础:管式炉的所有热力计算均由经典传热理论支撑,只是由于近年来计算手段的丰富出现了很多数值计算方法,但其核心仍是辐射-对流-热传导基本理论。
1. 辐射-对流-热传导基本理论辐射传热：q=C［（T1/100）4-（T2/100）4］λ对流传热:λ q=α﹡Δt热传导: q=Δt﹡λ/δ (q=Δt/Ri-------λ Ri=δ/λ)对于多层结构有如下的关系: q=Δt/ΣRi-----ΣRi=Σδ/λ+Σ1/α加热炉的所有传热和这三个过程是密不可分的，但是在某些部位其中的一种传热过程起主要做用，这样就把炉子分为了辐射室和对流室，无论是辐射还是对流，都是通过热传导将热量从管表面传向管内的。
加热炉的传热虽然是以上三种方法进行的（经典理论方法），但是在实际加热炉这一复杂系统中需要做大量的计算模型简化才能应用以上方法，简化条件不同，就得到了不同的模型，这样对加热炉的传热计算就出现了各种不同方法。
下面简单的介绍一下加热炉中最常见的计算模型Lobo-Evans法：2. Lobo-Evans法Lobo和Evans认为：辐射室中高温的火焰及烟气，在单位时间内传给辐射管的热量是由两部分组成的，一部分是火焰及烟气以辐射方式传给炉管的，它包括火焰及烟气以直接辐射的方式传给炉管的热量以及火焰及烟气通过反射墙间接传给炉的的热量；另一部分是烟气以对流的方式传炉管的。
Lobo-Evans法的实质是一个气体，一个受热面和一个反射面的传热模型，它有四个基本假设：λ整个辐射室中，气体只有一个温度，它是辐射传热的热源；吸热面只有一个温度，反射面也只有一个温度；λλ反射面是指这样的表面，当辐射能投射到这种表面时，它被表面全部反射出来；λ烟气为灰气休，吸热面为灰表面。
Lobo-Evans法是上世纪三十年代出现的方法，到目前为止，绝大多数的加热炉采用这种方法计算，目前使用的Lobo-Evans法是经过改进的方法，随着计算机的普及应用，将该方法由图解法改为数值计算方法：辐射传热：⌝其传热速率方程如为：QR=4.93αAcpF［(Tg/100)4-（Tw/100）4］+hrc Ar(T1-T2)⌝热平衡方程：QR=B*QL-QTg-Qq对流传热：加热炉的对流传热也是传热的重要组成部分，应用对流的目的是回收辐射烟气的余热。
在对流室，辐射的做用相对较小，计算对流传热主要是计算对流传热系数。
对流传热系数可以通过努塞尔数、雷诺数，普兰特数来确定：下面是烟气垂直流过裸管束的对流传热系数：ho=0.33Cψλg/Do(Do*Gg/μg)0.6(Cg*μg/kg)0.8这里仅是外膜传热系数,还要考虑外垢热阻：1/ho*=1/ho+Ri (ho*= ho /(1+ho*Ri)由此可以看出,热阻对传热影响是非常大的，下面有例子说明热阻对传热的影响。
上面的传热公式是以光管为基础的，在实际应用中，为了强化对流传热，对流室一般均有强化措施，如钉头管和翅片管。
钉头管和翅片管统称为扩大表面管，其传热性能可以从肋脊传热导出。
对于加热炉来说对扩面管的计算表述与锅炉有所不同，管式炉的习惯上采用扩面管后，其传热面积仍以光管为基础，因此其传热系数较大。
但是锅炉上习惯将所有的扩大表面均做为传热基础，而传热系数较小，这仅是表述的差别，其结果是一样的。
对流传热的总传热系数还与管内膜传热系数有关（实际上还与管壁的导热有关，但由于导热的温降很小，一般均略去），其总的传热系数如下：K=ho* hi*/( ho* +hi*)对于大多数加热炉来说，其管内膜传热系数均相对较大，但是对于一些管内为汽相，特别是管内的汽相流速和密度不高，这样管内膜传热系数就对总传热系数影响较大。
比如空气预热器。
下面有例子论述预热器的传热系数。
除Lobo-Evans法外,还有别洛康法,区域法,蒙特卡洛法等等,三. 加热炉的节能加热炉是炼油厂的耗能大户,一般装置里,加热炉的能耗占装置能耗的70%以上,所以降低加热炉的能耗是装置节能的重要手段之一。
节能是一个技术经济综合问题，如果单纯从技术角度上来说，完全应用五十年前的技术也可以把加热炉的能耗降下来，但是经济上是不合理的。
所以在技术发展的不同时期，对加热炉的能耗要求也是不一样的。
加热炉的节能一般来说有以下几个方面：λ工艺节能；优化加热炉的设计方案，设计节能；λ应用成熟可靠的设备，设备节能；λλ提高加热炉的控制水平，使设备长期在高效率下工作节能；操作和λ管理节能；1. 工艺节能以往一提到加热炉的节能，大家自然都想到的是提高加热炉的效率。
提高效率确实可以节能，但是节能的根本目的是节约燃料，节约燃料有多种途径，工艺上节能是根本。
就以我们现在的常减压装置来说，从以住的湿式减压到现在的干式减压，应用先进的网络设计方法，提高换热终温等，加热炉的有效负荷大幅度下降。
对于大型装置，装置之间的热联合，采用大型加热炉集中供热等都可以有效的降低燃料消耗。
燃气轮机与加热炉联合（后面有一示例专门论述），焚烧工艺废气做为加热炉的有效热量，利用工艺废热，减少加热炉的电、汽、气消耗等，这些手段的节能效果通常是其它的节能措施不可比拟的。
2. 优化加热炉的设计方案，设计节能单纯从加热炉来说，在加热炉的设计阶段，是节能的最重要的环节。
设计方案的合理是能量合理利用的基础。
这里的设计方案包括总体方案和局部方案。
对于整体方案来说有加热炉系统的总体布局和被加热介质的分配及余热回收利用方案等。
下面分别举例论述：2.1. 加热炉系统的总体布局下面一个例子看一下总体布局的影响这是一家国外工程公司为我国一家大型企业在二十年前设计的二套联合装置的布置图，在总长二百五十米的炉区仅布置一个独立烟囱，二套装置共有十三台加热炉，在原来没有设余热回收设施，整个炉区燃料消耗量为40t/h标油。
现图上的二个余热回收设施是我们新做的方案。
这二套装置的十三台加热炉仅用二套余热回收设施就可以将烟气完全回收。
对于同样规模的国内设计的联合装置的加热炉区，仅八十米的烟囱就有四个。
每台炉子均有余热回收，这样地面有风机十几台，各种型式的预热器散布在地面上，不但能耗高，即便是操作和管理也复杂。
因此，在炉区设计之初的方案规划是极为重要的。
2.2. 余热回收利用方案：对于一些大型装置，炉效率无疑是极为重要的，但是用什么方式回收余热，其经济性的差别是相当大的，例如：一台120×104t/a的重整装置的四合一加热炉；这是一台90MW的四合一重整加热炉，其辐射段加热工艺介质，对流室发生蒸汽，蒸汽发生系统采用强制循环，对流室的有效负荷为28MW产中压蒸汽35t/h。