管式加熱爐主講：蔣克勤管式加熱爐主講：蔣克勤1管式加熱爐概述管式加熱爐是煉油廠和石油化工廠的重要設(shè)備之一。利用燃料在爐膛內(nèi)燃燒產(chǎn)生的高溫火焰與煙氣作為熱源，來加熱爐管中流動的油品，使其達到工藝規(guī)定的溫度，以供給原油或油品在進行分餾、裂解或反應(yīng)等加工過程中所需要的熱量，管式加熱爐的換熱面是管壁。與其他加熱方式比較：加熱溫度高、傳熱能力大、便于操作管理。管式加熱爐概述管式加熱爐是煉油廠和石油化工廠的重要設(shè)備之一。2管式加熱爐的特征

（1）被加熱物質(zhì)在管內(nèi)流動，故僅限于加熱氣體和液體。而且，這些氣體或液體通常都是易燃易爆的烴類物質(zhì)，同鍋爐加熱水和蒸汽相比，危險性大，操作條件要苛刻得多。（2）加熱方式為直接受火式，加熱溫度高，傳熱能力大（3）只燒氣體或液體燃料。

（4）長周期連續(xù)運轉(zhuǎn)，不間斷操作，便于管理。管式加熱爐的特征（1）被加熱物質(zhì)在管內(nèi)流動，故僅限3管式加熱爐的一般結(jié)構(gòu)管式加熱爐的主要組成部分物料入口物料出口管式加熱爐的一般結(jié)構(gòu)管式加熱爐的主要組成部分物料入口4管式加熱爐各部分的作用(一)輻射室(爐膛)位于加熱爐的下部，是通過火焰或高溫煙氣進行輻射加熱的部分。輻射室是加熱爐的主要熱交換場所，全爐熱負荷的70％～80％是由輻射室擔負的，它是全爐最主要的部分。對流室是靠由輻射室出來的煙氣與爐管進行對流換熱的部分，實際上也有一部分輻射熱，但主要是對流傳熱起作用。管式加熱爐各部分的作用(一)輻射室(爐膛)位于加熱爐的下部，5管式加熱爐各部分的作用(二)燃燒器將燃料油霧化，使空氣與燃料氣或燃料油霧化氣良好混合，充分燃燒并產(chǎn)生熱量。通風系統(tǒng)的任務(wù)是將燃燒用空氣由風門控制引入燃燒器，并將廢煙氣經(jīng)擋板調(diào)節(jié)引出爐子，可分為自然通風方式和強制通風方式。

管式加熱爐各部分的作用(二)燃燒器將燃料油霧化，使空氣與燃料6管式加熱爐爐型按爐體形狀：箱式爐（方箱爐、斜頂爐）立式爐圓筒爐無焰爐按用途分類:化學反應(yīng)爐、加熱液體的爐子氣體加熱爐、加熱混相流體的爐子管式加熱爐爐型按爐體形狀：箱式爐（方箱爐、斜頂爐）7箱式爐（一）方箱爐1、結(jié)構(gòu)：長、寬、高大致相近，輻射室和對流室用火墻隔開，火嘴裝于側(cè)壁，煙囪設(shè)于爐外，爐管水平排列箱式爐（一）方箱爐8

2、方箱爐的特點操作經(jīng)驗成熟，但鋼材消耗大，占地面積大。尤其是輻射管離火嘴遠，受熱差?；饓敳康墓茏?，直接受到高溫煙氣的沖刷，極易局部過熱，管子容易燒壞，使檢修周期大大縮短，爐管表面平均熱強度較低；煙道氣經(jīng)對流室向下流動，阻力大，須在爐外另建煙囪，煉油廠中不再采用。2、方箱爐的特點9（二）斜頂爐（二）斜頂爐10斜頂爐1、結(jié)構(gòu)：斜頂爐是由箱式爐演變而來，是箱式爐砍去爐膛內(nèi)煙氣流動的死角區(qū)而成。大體上分三個部分：兩側(cè)是寬大的輻射室，中間窄的部分是對流室，兩側(cè)壁上各裝有一排火嘴2、特點：頂部輻射管避免了明顯的局部過熱，受熱較方箱爐均勻，但煙氣對火墻頂部的沖刷仍較厲害，受熱仍不夠均勻；占地面積大；結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所用鋼材較多。目前已很少使用。斜頂爐11立式爐1、結(jié)構(gòu)：輻射室對流室煙囪臥管立式爐立式爐1、結(jié)構(gòu)：輻射室對流室煙囪臥管立式爐122、特點：由于火焰垂直向上，與煙氣流動方向一致。因此，受熱較均勻，爐管表面熱強度高，輻射室寬度變窄，爐膛體積可以縮小，占地面積小。煙氣阻力小，煙囪高度低。上下部爐管還存在熱強度不均勻性。對流室和煙囪布置在爐子上面，爐架需支撐整個爐體，負荷重，鋼架龐大，消耗鋼材多。2、特點：13圓筒爐1、結(jié)構(gòu)：圓筒爐1、結(jié)構(gòu)：142、特點：輻射錐的作用：使爐管不僅在徑向上熱強度分布均勻，而且在軸向的熱強度也趨于均勻。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、占地面積小、投資省、施工快、熱損失少。缺點：爐管表面積熱強度較其他爐型低；立管用機械除焦也較困難，所以圓筒爐適用于油品的純加熱。2、特點：15無焰爐隨著爐型的不斷改進，爐管的表面熱強度和爐管的受熱均勻性大為改善，但同一根爐管面像火焰和背對火焰兩面受熱不均勻，由此就產(chǎn)生了雙面輻射加熱爐。無焰燃燒爐，即把雙面輻射與無焰火嘴相結(jié)合的一種新型爐。無焰爐隨著爐型的不斷改進，爐管的表面熱強度和爐管的受熱均勻性161、結(jié)構(gòu)：外形與立式爐相似，爐中間排輻射管，頂部排對流管，兩側(cè)爐墻布滿火嘴。燃燒氣體與空氣混合極為完全，再加上耐火磚的催化作用和分化作用，燃燒速度極快，在燃燒器孔道里就完成燃燒的全部過程，因此沒有火焰。1、結(jié)構(gòu)：172、特點：爐管雙面接受輻射，受熱比較均勻，輻射管表面熱強度大；由于火嘴很多，所以能夠靈活地調(diào)節(jié)各處受熱強度；輻射室寬度更窄，爐膛結(jié)構(gòu)緊湊；散熱損失小，空氣過剩系數(shù)小，煙氣帶走熱量少，因此熱效率高；處理量比一般爐型大；造價低。只適宜燒氣體燃料，使用上受到限制。2、特點：18管式加熱爐的發(fā)展方向

直立式、垂直管、雙面輻射、強制通風，盡量少用高合金管架，對流管采用釘頭或翅片式。管式加熱爐的發(fā)展方向19練習1、管式加熱爐按爐體形狀劃分，可以分為()爐、()爐、()爐、()爐等。2、管式加熱爐主要由()室、()室、()和()等幾部分組成。

3、加熱爐中，輻射室、對流室和煙囪成水平排列的是()A.立式爐B.圓筒爐C.斜頂爐D.無焰爐箱式

立式

圓筒

無焰對流輻射燃燒器煙囪C練習1、管式加熱爐按爐體形狀劃分，可以分為(20練習4、()具有結(jié)構(gòu)簡單，占地面積小的特點，在煉油廠得到廣泛應(yīng)用。A.斜頂爐B.圓筒爐C.立式爐D.無焰爐5、爐內(nèi)煙氣阻力較大的爐型是()A.箱式爐B.圓筒爐C.立式爐D.無焰爐BA練習4、()具有結(jié)構(gòu)簡單，占地面積小的21燃燒器（火嘴）按所使用的燃料分為：氣體燃燒器（氣嘴）液體燃燒器（油嘴）油--氣聯(lián)合燃燒器（Ⅲ型）燃燒器（火嘴）按所使用的燃料分為：22氣體燃燒器（氣嘴）氣體燃燒必須條件：氣體燃料在一定比例下與空氣混合，混合物有一定著火溫度，有充分的混合時間和燃燒化學反應(yīng)的時間。燃燒器的結(jié)構(gòu)：氣嘴、火道、爐膛氣體燃燒器（氣嘴）氣體燃燒必須條件：23按燃燒所用空氣的供給方式可分為引射式（空氣靠瓦斯本身吸入）和混合式（空氣靠鼓風機供給）預(yù)混式：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對燃料要求高，易發(fā)生回火。噴射式：瓦斯-空氣未經(jīng)預(yù)先混合，而是由燃燒器的不同通道分別進入爐內(nèi)，然后借助擴散作用使兩者在爐中邊混合、邊燃燒(即擴散燃燒)。半預(yù)混式一部分空氣靠引射器吸入預(yù)先混合（一次空氣），其余部分則靠外部大氣供給，與燃料邊燒邊混合（二次空氣）。氣體火嘴混合的先后可分為按燃料氣和空氣按燃燒所用空氣的供給方式可分為預(yù)混式：結(jié)構(gòu)復(fù)24第四章管式加熱爐課件25第四章管式加熱爐課件26液體燃燒器（油嘴）機械霧化低壓空氣霧化高壓水蒸氣霧化（煉油廠常用）霧化方法高壓水蒸氣霧化燃燒器：水蒸汽與燃料油在燃燒器內(nèi)不進行混合，二者由不同的孔道分別噴出。水蒸汽與燃料油在火嘴內(nèi)混合形成泡沫狀物質(zhì)，再由小孔按適宜角度噴入空氣流中。（內(nèi)混式水蒸氣霧化燃燒器）液體燃燒器（油嘴）機械霧化霧化方法高壓水蒸氣霧化燃燒器：27內(nèi)混式水蒸氣霧化燃燒器霧化效果好、水蒸氣消耗低、火焰有一定方向且剛直有利。內(nèi)混式水蒸氣霧化燃燒器組成P113）三通：其針形閥正常操作時不使用，停工和火嘴結(jié)焦時打開，蒸汽進入三通內(nèi)管，清掃油嘴。短管：又稱加熱管，油走內(nèi)管，水蒸氣走外管。噴頭：分內(nèi)噴頭（與短關(guān)連接）和外噴頭（與油嘴外管連接）。內(nèi)混式水蒸氣霧化燃燒器霧化效果好、水蒸氣消耗低、火焰有一定方28油氣聯(lián)合燃燒器（Ⅲ型）組成：油嘴氣嘴風門油氣聯(lián)合燃燒器（Ⅲ型）組成：29練習1、按燃燒器所使用燃料不同，可分為()、()、()。2、為了滿足燃燒條件，氣體燃燒器必須有()、()、()。3、燃油霧化方法有三種，即()、()、()。煉油廠常用的是()。液體燃燒器油-氣聯(lián)合燃燒器氣嘴火道爐膛氣體燃燒器機械霧化低壓空氣霧化高壓水蒸氣霧化高壓水蒸氣霧化練習1、按燃燒器所使用燃料不同，可分為(30管式加熱爐的其他部件一、爐管：是加熱爐形成傳熱表面最重要的組成部分。主要考慮耐熱性、耐腐蝕性、機械強度、爐管表面熱強度。二、回彎頭：將爐管連成一個整體的部件，分為可拆和不可拆兩種。與爐管連接有膨脹法和焊接法。三、管件與管板：為防止爐管在爐內(nèi)受熱彎曲變形而采用管架支持，用耐高溫的合金鋼制造。管式加熱爐的其他部件一、爐管：是加熱爐形成傳熱表面最重要的組31管式加熱爐的其他部件四、爐墻：要求絕熱良好、熱損失小、經(jīng)久耐用、安裝方便、重量輕、造價低。耐熱材料：耐火磚（傳統(tǒng)）、耐熱陶瓷纖維（新型）五、鋼結(jié)構(gòu)六、煙囪：自然通風和強制通風管式加熱爐的其他部件四、爐墻：要求絕熱良好、熱損失小、經(jīng)久耐32燃料的燃燒一、燃燒過程的實質(zhì)與理論空氣用量二、過剩空氣系數(shù)三、燃料發(fā)熱值燃料的燃燒一、燃燒過程的實質(zhì)與理論空氣用量33一、燃燒過程的實質(zhì)與理論空氣用量燃燒過程的實質(zhì)：燃料中所含的可燃性成分與空氣中的氧接觸，在一定溫度下，發(fā)生的強烈氧化作用，同時放出光和熱的過程。燃燒必須具備的條件：可燃物、空氣、溫度燃料的化學組成：C、H、少量的S、N、O等元素一、燃燒過程的實質(zhì)與理論空氣用量燃燒過程的實質(zhì)：燃料中所含的34按化學反應(yīng)的需氧量

C+O2=CO2燃燒1kg碳需用氧=2.67kg

2H2+O2=2H2O燃燒1kg氫需用氧=8kg

S+O2=SO2燃燒1kg硫需用氧=1kg

燃燒1kg燃料由空氣供給的理論用氧量為（kg）

理論空氣量按化學反應(yīng)的需氧量

C+O2=CO235液體燃料需要的理論空氣量為（kg空氣/kg燃料）液體燃料需要的理論空氣體積為(Nm3空氣/kg燃料)氣體燃料所需的理論空氣用量（kg空氣/kg燃料）

理論空氣量氣體燃料所需的理論空氣體積（Nm3空氣/m3氣體燃料）

液體燃料需要的理論空氣量為（kg空氣/kg燃料）液體燃料需要36例1：已知燃料油的質(zhì)量組成C=88%，H=12%，試求該燃料燃燒時所需要的理論空氣量？

解：例1：已知燃料油的質(zhì)量組成C=88%，H=12%，試求37例2：某燃料氣組成如下表，燃料ρ=1.52kg/m3,試求每千克燃料燃燒時所需要的理論空氣量？

組分CH4C2H4C2H6C3H6C3H8iC4H10nC4H10C4H8C5H12H2SCO2%（體）313.921.210.711.95.64.35.51.13.61.2解：例2：某燃料氣組成如下表，燃料ρ=1.52kg/m3,試求每38二、

過?？諝庀禂?shù)

實際入爐空氣量與理論空氣量之比

表達式

過剩空氣系數(shù)太大，入爐空氣量多，相對降低了爐膛溫度和煙氣的黑度，影響傳熱效果。在加熱爐的排煙溫度一定時，過?？諝庀禂?shù)大則排煙量大，使煙氣從煙囪帶走的熱量多，增加了熱損失，全爐熱效率降低。過多的空氣還會使煙氣中含氧量高，加劇爐管表面的氧化腐蝕，縮短管子的壽命。

減小過?？諝庀禂?shù)雖然有許多好處，但一個重要的前提是：必須保證燃料完全燃燒。大小的影響過剩空氣系數(shù)例：P1-133習題（1）二、過?？諝庀禂?shù)

實際入39自然通風的管式加熱爐過?？諝庀禂?shù)

爐型燃料油燃料氣

圓筒爐1.2~1.31.1~1.25

無焰爐不燒油1.01~1.1

方箱爐1.2~1.351.15~1.25

由煙道氣組成分析結(jié)果計算

從煙氣中氮、氧的含量計算例：P1-133習題（2）自然通風的管式加熱爐過剩空氣系數(shù)

40三、燃料發(fā)熱值燃料發(fā)熱值：指單位質(zhì)量或單位體積的燃料完全燃燒時所放出的熱量。高發(fā)熱值：燃料完全燃燒，并當燃燒產(chǎn)物中的水蒸汽凝結(jié)為水時所放出的熱量。

低發(fā)熱值：燃料完全燃燒，其燃燒產(chǎn)物中的水分仍以汽態(tài)存在時所放出的熱量。燃料的發(fā)熱值可通過實驗測定（表4-4、4-5、4-6）三、燃料發(fā)熱值燃料發(fā)熱值：指單位質(zhì)量或單位體積的燃料完全燃燒41管式加熱爐的傳熱特點以輻射傳熱為傳熱的主要方式。（輻射室內(nèi)傳熱情況如圖所示）管式加熱爐的傳熱特點以輻射傳熱為傳熱的主要方式。（輻射室內(nèi)傳42加熱爐的熱平衡及主要工藝指標一、加熱爐的熱平衡二、加熱爐的熱效率三、加熱爐的熱負荷四、爐管表面熱強度五、火墻溫度六、油品在爐管內(nèi)的流速和壓力降加熱爐的熱平衡及主要工藝指標一、加熱爐的熱平衡43一、加熱爐的熱平衡一、加熱爐的熱平衡44全爐熱平衡是指入爐的總熱量和爐內(nèi)有效熱負荷以及損失總熱量間的平衡。Q入=Q出

BQ燃料=Q有效+Q煙離+Q損失第四章管式加熱爐課件45

影響加熱爐熱效率的因素

煙氣帶走的熱量爐子散熱損失不完全燃燒損失

與過剩空氣系數(shù)和爐子排煙溫度有關(guān)。

煙氣帶走的熱量越多，爐子散熱損失和不完全燃燒損失越大，加熱爐的熱效率越低。

提高加熱爐熱效率的主要措施

采用高效、大能量的燃燒器，提高燃燒質(zhì)量；

監(jiān)控煙氣中的氧和一氧化碳含量，降低過?？諝庀禂?shù)；

增設(shè)空氣預(yù)熱器或余熱鍋爐，回收煙氣余熱；

對流室采用釘頭管或翅片管，設(shè)置自動吹灰器，強化對流室的傳熱過程，使之多吸收熱量；

采用低傳熱系數(shù)的耐火絕熱材料，降低爐壁散熱損失；

加強堵漏，減少漏入爐膛的空氣量；

采用計算機或數(shù)字控制儀進行最佳燃燒控制。影響加熱爐熱效率的因46二、加熱爐的熱效率加熱爐的熱效率，以η表示，指加熱爐全爐有效熱負荷與燃料燃燒發(fā)出的熱量之比。式中則式中表示煙氣出對流室所帶熱量占燃料總發(fā)熱量的百分率（查圖4-17）二、加熱爐的熱效率加熱爐的熱效率，以η表示，指加熱爐全爐有效47例：P1-133習題（3）練習：習題（4）例：P1-13348三、加熱爐的熱負荷加熱爐的熱負荷是指被加熱物料達到出爐溫度時所需的熱量。加熱爐的熱負荷體現(xiàn)了加熱爐的供熱能力，其值越大，爐子的生產(chǎn)能力越大，是加熱爐的重要工藝指標之一。P1-124例4-1三、加熱爐的熱負荷加熱爐的熱負荷是指被加熱物料達到出爐溫度時49四、爐管表面熱強度概念：單位時間內(nèi)單位爐管表面積傳遞的熱量，以W/m2表示。輻射室爐管表面熱強度對流室爐管表面熱強度四、爐管表面熱強度概念：單位時間內(nèi)單位爐管表面積傳遞的熱量，50爐管表面熱強度越大，相同表面積所受的熱量也越大，或完成統(tǒng)一加熱任務(wù)時所需要的傳熱面積越小，也是加熱爐重要工藝指標之一。但在較高的表面熱強度下操作，爐管燒壞的可能性也大。因此，爐管表面熱強度并非越高越好。還要受其它因素限制。爐管表面熱強度越大，相同表面積所受的熱量也越大，或完成統(tǒng)一加51限制爐管表面熱強度提高的因素（1）爐管表面熱強度增加，管壁溫度增加。管壁溫度增加程度由管材壽命決定；管壁溫度增加，管內(nèi)油品有超過結(jié)焦限度的可能性。（2）爐膛內(nèi)傳熱不均勻性a、徑向熱分布（圓周熱分布）b、軸向熱強度分布c、爐管之間的受熱不均勻性限制爐管表面熱強度提高的因素（1）爐管表面熱強度增加，管壁溫52改善輻射管表面熱強度的途徑（1）增加雙面受輻射的爐管或改成雙面受輻射爐管的爐型；（2）增加輻射墻；（3）增加輔助火嘴（4）操作上盡量做到多火嘴、短火焰、齊火苗。改善輻射管表面熱強度的途徑（1）增加雙面受輻射的爐管或改成雙53五、火墻溫度火墻溫度是指煙道氣在擋墻上之溫度，也稱爐膛溫度，代表爐膛內(nèi)煙氣溫度，也是加熱爐操作中的一個重要工藝指標。爐膛溫度高，輻射室的傳熱量就高。P1-126例（輻射傳熱量與絕對溫度的四次方成正比）爐膛溫度過高，輻射管熱強度過大，爐管易結(jié)焦，同時進入對流室煙氣溫度過高，對流管易燒壞。爐膛溫度一般為800℃左右。常減壓加熱爐為700~800℃，裂解爐為900~1100℃。五、火墻溫度火墻溫度是指煙道氣在擋墻上之溫度，也稱爐膛溫度，54六、油品在爐管內(nèi)的流速和壓力降油品在爐管內(nèi)的流速通常用冷油流速或質(zhì)量流速表示。油品流速太低，油品在管內(nèi)停留時間太長，則層流邊界層家后，可能由于局部過熱使結(jié)焦速率加快，影響長周期運轉(zhuǎn)。油品流速增加后，其壓力損失隨之加大，要求提高油泵揚程，而泵的揚程不能無限提高，所以流速不能任意加快。六、油品在爐管內(nèi)的流速和壓力降油品在爐管內(nèi)的流速通常用冷油流55油品在爐管內(nèi)的壓力損失指油品進出加熱爐時的壓強差。壓力損失上限主要是泵的極限能力，還有管徑大小、管線振動、儀表測量等壓力損失還與物料在管內(nèi)有無相變有關(guān)，例原油加熱過程中汽化40%時壓力損失是純液相時的7~10倍。壓力損失變化還可判斷爐管結(jié)焦程度。油品在爐管內(nèi)的壓力損失指油品進出加熱爐時的壓強差。56管式加熱爐的操作和清焦一、加熱爐開、停工操作主要步驟（一）烘爐：新建或大修后進行目的：緩慢除去砌筑爐墻過程中所積存的水分，并使耐火膠泥充分燒結(jié)。注意：（1）按從對流管到輻射管流程通入蒸汽，從輻射管防空處排出，防止爐管干燒。（2）升溫速度要嚴格按照升溫曲線進行，防止溫度突升、突降。（P1-127）管式加熱爐的操作和清焦一、加熱爐開、停工操作主要步驟57（二）開工（1）檢查：零部件及附屬設(shè)備、工藝管線、儀表等（2）蒸汽貫通：貫通前，要關(guān)閉儀表引線，機泵進口加過濾網(wǎng)；蒸汽量由小到大逐漸增加，冷凝水及時放出（3）設(shè)備和管道試壓：壓力為操作壓力的1.5~2倍（4）將原料、燃料和霧化蒸汽分別引入爐子系統(tǒng)，成為改流程。*引進燃料氣前，管線內(nèi)空氣含氧量要小于1%，否則點火時易回火（二）開工58（三）點火1、準備工作（見P1-128）2、點火（1）以用柴油浸透的點火棒點火。點燃料氣時，稍開風門，在開燃料氣閥點油時，稍開風門，先開蒸汽閥，后開油閥（2）火嘴點著后適當調(diào)節(jié)霧化油門、風門和霧化蒸汽閥門開度，使火焰燃燒正常。（3）點火時不能面對火嘴，以免回火傷人。（4）燃料油、氣需切換時，要稍開大兩旁火嘴，然后切換中間火嘴，以免爐出口溫度發(fā)生較大波動。（三）點火59（四）停爐按照降量和降溫要求，逐漸停燒火嘴，直至剩下1~2個火嘴。在燃料用量減少時，可適當開大燃料油的循環(huán)閥。停火嘴時，先停油（或氣），并立即開蒸汽清掃火嘴。全部停火后，要向爐膛吹蒸汽。（四）停爐60（二）正常操作

加熱爐正常操作狀況

介質(zhì)的總出口溫度、各路流量、溫差及爐膛溫度等均在工藝指標范圍內(nèi)；燃料耗用量少，過?？諝庀禂?shù)低；燃燒器的燃燒情況良好，火焰剛直有力，穩(wěn)定并呈藍白色（燃氣）或黃白色（燃油）；各爐管沒有彎曲、脆皮、鼓包、發(fā)紅、發(fā)暗現(xiàn)象，等等。（二）正常操作加熱爐正常操作狀況介質(zhì)的總出61三、影響平穩(wěn)操作的主要因素（一）供熱系統(tǒng)的主要影響因素1、燃料用量2、燃料油的壓力3、過?？諝庀禂?shù)：通過風門調(diào)節(jié)4、霧化蒸汽壓力及用量5、其他：如燃料性質(zhì)變化，燃料帶水，燃料氣帶油，火嘴漏油、結(jié)焦等三、影響平穩(wěn)操作的主要因素（一）供熱系統(tǒng)的主要影響因素62（二）吸熱系統(tǒng)的主要影響1、原料進料量進料量應(yīng)保持平穩(wěn)，隨時注意原料泵壓力變化；對多路進料各路流量調(diào)解，要注意分配比例是否恰當；原料有帶水量等因素要及時調(diào)解。2、進料溫度（二）吸熱系統(tǒng)的主要影響63四、事故處理（P1-130）

五、空氣-蒸汽清焦法（一）爐管結(jié)焦原因（P1-131）（二）爐管結(jié)焦現(xiàn)象（P1-131）（三）空氣-蒸汽清焦法1、原理：爐管內(nèi)焦子在一定情況下，受到高溫的蒸汽-空氣沖擊而崩裂、粉碎、燃燒，燃燒產(chǎn)物和未燃燒焦粉一起被氣流帶走。2、準備工作（P1-131）3、燒焦：（P1-131~1-132）四、事故處理（P1-130）

五、空氣-蒸汽清焦法（一）爐管64管式加熱爐主講：蔣克勤管式加熱爐主講：蔣克勤65管式加熱爐概述管式加熱爐是煉油廠和石油化工廠的重要設(shè)備之一。利用燃料在爐膛內(nèi)燃燒產(chǎn)生的高溫火焰與煙氣作為熱源，來加熱爐管中流動的油品，使其達到工藝規(guī)定的溫度，以供給原油或油品在進行分餾、裂解或反應(yīng)等加工過程中所需要的熱量，管式加熱爐的換熱面是管壁。與其他加熱方式比較：加熱溫度高、傳熱能力大、便于操作管理。管式加熱爐概述管式加熱爐是煉油廠和石油化工廠的重要設(shè)備之一。66管式加熱爐的特征

（1）被加熱物質(zhì)在管內(nèi)流動，故僅限于加熱氣體和液體。而且，這些氣體或液體通常都是易燃易爆的烴類物質(zhì)，同鍋爐加熱水和蒸汽相比，危險性大，操作條件要苛刻得多。（2）加熱方式為直接受火式，加熱溫度高，傳熱能力大（3）只燒氣體或液體燃料。

（4）長周期連續(xù)運轉(zhuǎn)，不間斷操作，便于管理。管式加熱爐的特征（1）被加熱物質(zhì)在管內(nèi)流動，故僅限67管式加熱爐的一般結(jié)構(gòu)管式加熱爐的主要組成部分物料入口物料出口管式加熱爐的一般結(jié)構(gòu)管式加熱爐的主要組成部分物料入口68管式加熱爐各部分的作用(一)輻射室(爐膛)位于加熱爐的下部，是通過火焰或高溫煙氣進行輻射加熱的部分。輻射室是加熱爐的主要熱交換場所，全爐熱負荷的70％～80％是由輻射室擔負的，它是全爐最主要的部分。對流室是靠由輻射室出來的煙氣與爐管進行對流換熱的部分，實際上也有一部分輻射熱，但主要是對流傳熱起作用。管式加熱爐各部分的作用(一)輻射室(爐膛)位于加熱爐的下部，69管式加熱爐各部分的作用(二)燃燒器將燃料油霧化，使空氣與燃料氣或燃料油霧化氣良好混合，充分燃燒并產(chǎn)生熱量。通風系統(tǒng)的任務(wù)是將燃燒用空氣由風門控制引入燃燒器，并將廢煙氣經(jīng)擋板調(diào)節(jié)引出爐子，可分為自然通風方式和強制通風方式。

管式加熱爐各部分的作用(二)燃燒器將燃料油霧化，使空氣與燃料70管式加熱爐爐型按爐體形狀：箱式爐（方箱爐、斜頂爐）立式爐圓筒爐無焰爐按用途分類:化學反應(yīng)爐、加熱液體的爐子氣體加熱爐、加熱混相流體的爐子管式加熱爐爐型按爐體形狀：箱式爐（方箱爐、斜頂爐）71箱式爐（一）方箱爐1、結(jié)構(gòu)：長、寬、高大致相近，輻射室和對流室用火墻隔開，火嘴裝于側(cè)壁，煙囪設(shè)于爐外，爐管水平排列箱式爐（一）方箱爐72

2、方箱爐的特點操作經(jīng)驗成熟，但鋼材消耗大，占地面積大。尤其是輻射管離火嘴遠，受熱差?；饓敳康墓茏?，直接受到高溫煙氣的沖刷，極易局部過熱，管子容易燒壞，使檢修周期大大縮短，爐管表面平均熱強度較低；煙道氣經(jīng)對流室向下流動，阻力大，須在爐外另建煙囪，煉油廠中不再采用。2、方箱爐的特點73（二）斜頂爐（二）斜頂爐74斜頂爐1、結(jié)構(gòu)：斜頂爐是由箱式爐演變而來，是箱式爐砍去爐膛內(nèi)煙氣流動的死角區(qū)而成。大體上分三個部分：兩側(cè)是寬大的輻射室，中間窄的部分是對流室，兩側(cè)壁上各裝有一排火嘴2、特點：頂部輻射管避免了明顯的局部過熱，受熱較方箱爐均勻，但煙氣對火墻頂部的沖刷仍較厲害，受熱仍不夠均勻；占地面積大；結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所用鋼材較多。目前已很少使用。斜頂爐75立式爐1、結(jié)構(gòu)：輻射室對流室煙囪臥管立式爐立式爐1、結(jié)構(gòu)：輻射室對流室煙囪臥管立式爐762、特點：由于火焰垂直向上，與煙氣流動方向一致。因此，受熱較均勻，爐管表面熱強度高，輻射室寬度變窄，爐膛體積可以縮小，占地面積小。煙氣阻力小，煙囪高度低。上下部爐管還存在熱強度不均勻性。對流室和煙囪布置在爐子上面，爐架需支撐整個爐體，負荷重，鋼架龐大，消耗鋼材多。2、特點：77圓筒爐1、結(jié)構(gòu)：圓筒爐1、結(jié)構(gòu)：782、特點：輻射錐的作用：使爐管不僅在徑向上熱強度分布均勻，而且在軸向的熱強度也趨于均勻。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、占地面積小、投資省、施工快、熱損失少。缺點：爐管表面積熱強度較其他爐型低；立管用機械除焦也較困難，所以圓筒爐適用于油品的純加熱。2、特點：79無焰爐隨著爐型的不斷改進，爐管的表面熱強度和爐管的受熱均勻性大為改善，但同一根爐管面像火焰和背對火焰兩面受熱不均勻，由此就產(chǎn)生了雙面輻射加熱爐。無焰燃燒爐，即把雙面輻射與無焰火嘴相結(jié)合的一種新型爐。無焰爐隨著爐型的不斷改進，爐管的表面熱強度和爐管的受熱均勻性801、結(jié)構(gòu)：外形與立式爐相似，爐中間排輻射管，頂部排對流管，兩側(cè)爐墻布滿火嘴。燃燒氣體與空氣混合極為完全，再加上耐火磚的催化作用和分化作用，燃燒速度極快，在燃燒器孔道里就完成燃燒的全部過程，因此沒有火焰。1、結(jié)構(gòu)：812、特點：爐管雙面接受輻射，受熱比較均勻，輻射管表面熱強度大；由于火嘴很多，所以能夠靈活地調(diào)節(jié)各處受熱強度；輻射室寬度更窄，爐膛結(jié)構(gòu)緊湊；散熱損失小，空氣過剩系數(shù)小，煙氣帶走熱量少，因此熱效率高；處理量比一般爐型大；造價低。只適宜燒氣體燃料，使用上受到限制。2、特點：82管式加熱爐的發(fā)展方向

直立式、垂直管、雙面輻射、強制通風，盡量少用高合金管架，對流管采用釘頭或翅片式。管式加熱爐的發(fā)展方向83練習1、管式加熱爐按爐體形狀劃分，可以分為()爐、()爐、()爐、()爐等。2、管式加熱爐主要由()室、()室、()和()等幾部分組成。

3、加熱爐中，輻射室、對流室和煙囪成水平排列的是()A.立式爐B.圓筒爐C.斜頂爐D.無焰爐箱式

立式

圓筒

無焰對流輻射燃燒器煙囪C練習1、管式加熱爐按爐體形狀劃分，可以分為(84練習4、()具有結(jié)構(gòu)簡單，占地面積小的特點，在煉油廠得到廣泛應(yīng)用。A.斜頂爐B.圓筒爐C.立式爐D.無焰爐5、爐內(nèi)煙氣阻力較大的爐型是()A.箱式爐B.圓筒爐C.立式爐D.無焰爐BA練習4、()具有結(jié)構(gòu)簡單，占地面積小的85燃燒器（火嘴）按所使用的燃料分為：氣體燃燒器（氣嘴）液體燃燒器（油嘴）油--氣聯(lián)合燃燒器（Ⅲ型）燃燒器（火嘴）按所使用的燃料分為：86氣體燃燒器（氣嘴）氣體燃燒必須條件：氣體燃料在一定比例下與空氣混合，混合物有一定著火溫度，有充分的混合時間和燃燒化學反應(yīng)的時間。燃燒器的結(jié)構(gòu)：氣嘴、火道、爐膛氣體燃燒器（氣嘴）氣體燃燒必須條件：87按燃燒所用空氣的供給方式可分為引射式（空氣靠瓦斯本身吸入）和混合式（空氣靠鼓風機供給）預(yù)混式：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對燃料要求高，易發(fā)生回火。噴射式：瓦斯-空氣未經(jīng)預(yù)先混合，而是由燃燒器的不同通道分別進入爐內(nèi)，然后借助擴散作用使兩者在爐中邊混合、邊燃燒(即擴散燃燒)。半預(yù)混式一部分空氣靠引射器吸入預(yù)先混合（一次空氣），其余部分則靠外部大氣供給，與燃料邊燒邊混合（二次空氣）。氣體火嘴混合的先后可分為按燃料氣和空氣按燃燒所用空氣的供給方式可分為預(yù)混式：結(jié)構(gòu)復(fù)88第四章管式加熱爐課件89第四章管式加熱爐課件90液體燃燒器（油嘴）機械霧化低壓空氣霧化高壓水蒸氣霧化（煉油廠常用）霧化方法高壓水蒸氣霧化燃燒器：水蒸汽與燃料油在燃燒器內(nèi)不進行混合，二者由不同的孔道分別噴出。水蒸汽與燃料油在火嘴內(nèi)混合形成泡沫狀物質(zhì)，再由小孔按適宜角度噴入空氣流中。（內(nèi)混式水蒸氣霧化燃燒器）液體燃燒器（油嘴）機械霧化霧化方法高壓水蒸氣霧化燃燒器：91內(nèi)混式水蒸氣霧化燃燒器霧化效果好、水蒸氣消耗低、火焰有一定方向且剛直有利。內(nèi)混式水蒸氣霧化燃燒器組成P113）三通：其針形閥正常操作時不使用，停工和火嘴結(jié)焦時打開，蒸汽進入三通內(nèi)管，清掃油嘴。短管：又稱加熱管，油走內(nèi)管，水蒸氣走外管。噴頭：分內(nèi)噴頭（與短關(guān)連接）和外噴頭（與油嘴外管連接）。內(nèi)混式水蒸氣霧化燃燒器霧化效果好、水蒸氣消耗低、火焰有一定方92油氣聯(lián)合燃燒器（Ⅲ型）組成：油嘴氣嘴風門油氣聯(lián)合燃燒器（Ⅲ型）組成：93練習1、按燃燒器所使用燃料不同，可分為()、()、()。2、為了滿足燃燒條件，氣體燃燒器必須有()、()、()。3、燃油霧化方法有三種，即()、()、()。煉油廠常用的是()。液體燃燒器油-氣聯(lián)合燃燒器氣嘴火道爐膛氣體燃燒器機械霧化低壓空氣霧化高壓水蒸氣霧化高壓水蒸氣霧化練習1、按燃燒器所使用燃料不同，可分為(94管式加熱爐的其他部件一、爐管：是加熱爐形成傳熱表面最重要的組成部分。主要考慮耐熱性、耐腐蝕性、機械強度、爐管表面熱強度。二、回彎頭：將爐管連成一個整體的部件，分為可拆和不可拆兩種。與爐管連接有膨脹法和焊接法。三、管件與管板：為防止爐管在爐內(nèi)受熱彎曲變形而采用管架支持，用耐高溫的合金鋼制造。管式加熱爐的其他部件一、爐管：是加熱爐形成傳熱表面最重要的組95管式加熱爐的其他部件四、爐墻：要求絕熱良好、熱損失小、經(jīng)久耐用、安裝方便、重量輕、造價低。耐熱材料：耐火磚（傳統(tǒng)）、耐熱陶瓷纖維（新型）五、鋼結(jié)構(gòu)六、煙囪：自然通風和強制通風管式加熱爐的其他部件四、爐墻：要求絕熱良好、熱損失小、經(jīng)久耐96燃料的燃燒一、燃燒過程的實質(zhì)與理論空氣用量二、過?？諝庀禂?shù)三、燃料發(fā)熱值燃料的燃燒一、燃燒過程的實質(zhì)與理論空氣用量97一、燃燒過程的實質(zhì)與理論空氣用量燃燒過程的實質(zhì)：燃料中所含的可燃性成分與空氣中的氧接觸，在一定溫度下，發(fā)生的強烈氧化作用，同時放出光和熱的過程。燃燒必須具備的條件：可燃物、空氣、溫度燃料的化學組成：C、H、少量的S、N、O等元素一、燃燒過程的實質(zhì)與理論空氣用量燃燒過程的實質(zhì)：燃料中所含的98按化學反應(yīng)的需氧量

C+O2=CO2燃燒1kg碳需用氧=2.67kg

2H2+O2=2H2O燃燒1kg氫需用氧=8kg

S+O2=SO2燃燒1kg硫需用氧=1kg

燃燒1kg燃料由空氣供給的理論用氧量為（kg）

理論空氣量按化學反應(yīng)的需氧量

C+O2=CO299液體燃料需要的理論空氣量為（kg空氣/kg燃料）液體燃料需要的理論空氣體積為(Nm3空氣/kg燃料)氣體燃料所需的理論空氣用量（kg空氣/kg燃料）

理論空氣量氣體燃料所需的理論空氣體積（Nm3空氣/m3氣體燃料）

液體燃料需要的理論空氣量為（kg空氣/kg燃料）液體燃料需要100例1：已知燃料油的質(zhì)量組成C=88%，H=12%，試求該燃料燃燒時所需要的理論空氣量？

解：例1：已知燃料油的質(zhì)量組成C=88%，H=12%，試求101例2：某燃料氣組成如下表，燃料ρ=1.52kg/m3,試求每千克燃料燃燒時所需要的理論空氣量？

組分CH4C2H4C2H6C3H6C3H8iC4H10nC4H10C4H8C5H12H2SCO2%（體）313.921.210.711.95.64.35.51.13.61.2解：例2：某燃料氣組成如下表，燃料ρ=1.52kg/m3,試求每102二、

過?？諝庀禂?shù)

實際入爐空氣量與理論空氣量之比

表達式

過剩空氣系數(shù)太大，入爐空氣量多，相對降低了爐膛溫度和煙氣的黑度，影響傳熱效果。在加熱爐的排煙溫度一定時，過?？諝庀禂?shù)大則排煙量大，使煙氣從煙囪帶走的熱量多，增加了熱損失，全爐熱效率降低。過多的空氣還會使煙氣中含氧量高，加劇爐管表面的氧化腐蝕，縮短管子的壽命。

減小過?？諝庀禂?shù)雖然有許多好處，但一個重要的前提是：必須保證燃料完全燃燒。大小的影響過?？諝庀禂?shù)例：P1-133習題（1）二、過?？諝庀禂?shù)

實際入103自然通風的管式加熱爐過?？諝庀禂?shù)

爐型燃料油燃料氣

圓筒爐1.2~1.31.1~1.25

無焰爐不燒油1.01~1.1

方箱爐1.2~1.351.15~1.25

由煙道氣組成分析結(jié)果計算

從煙氣中氮、氧的含量計算例：P1-133習題（2）自然通風的管式加熱爐過?？諝庀禂?shù)

104三、燃料發(fā)熱值燃料發(fā)熱值：指單位質(zhì)量或單位體積的燃料完全燃燒時所放出的熱量。高發(fā)熱值：燃料完全燃燒，并當燃燒產(chǎn)物中的水蒸汽凝結(jié)為水時所放出的熱量。

低發(fā)熱值：燃料完全燃燒，其燃燒產(chǎn)物中的水分仍以汽態(tài)存在時所放出的熱量。燃料的發(fā)熱值可通過實驗測定（表4-4、4-5、4-6）三、燃料發(fā)熱值燃料發(fā)熱值：指單位質(zhì)量或單位體積的燃料完全燃燒105管式加熱爐的傳熱特點以輻射傳熱為傳熱的主要方式。（輻射室內(nèi)傳熱情況如圖所示）管式加熱爐的傳熱特點以輻射傳熱為傳熱的主要方式。（輻射室內(nèi)傳106加熱爐的熱平衡及主要工藝指標一、加熱爐的熱平衡二、加熱爐的熱效率三、加熱爐的熱負荷四、爐管表面熱強度五、火墻溫度六、油品在爐管內(nèi)的流速和壓力降加熱爐的熱平衡及主要工藝指標一、加熱爐的熱平衡107一、加熱爐的熱平衡一、加熱爐的熱平衡108全爐熱平衡是指入爐的總熱量和爐內(nèi)有效熱負荷以及損失總熱量間的平衡。Q入=Q出

BQ燃料=Q有效+Q煙離+Q損失第四章管式加熱爐課件109

影響加熱爐熱效率的因素

煙氣帶走的熱量爐子散熱損失不完全燃燒損失

與過?？諝庀禂?shù)和爐子排煙溫度有關(guān)。

煙氣帶走的熱量越多，爐子散熱損失和不完全燃燒損失越大，加熱爐的熱效率越低。

提高加熱爐熱效率的主要措施

采用高效、大能量的燃燒器，提高燃燒質(zhì)量；

監(jiān)控煙氣中的氧和一氧化碳含量，降低過?？諝庀禂?shù)；

增設(shè)空氣預(yù)熱器或余熱鍋爐，回收煙氣余熱；

對流室采用釘頭管或翅片管，設(shè)置自動吹灰器，強化對流室的傳熱過程，使之多吸收熱量；

采用低傳熱系數(shù)的耐火絕熱材料，降低爐壁散熱損失；

加強堵漏，減少漏入爐膛的空氣量；

采用計算機或數(shù)字控制儀進行最佳燃燒控制。影響加熱爐熱效率的因110二、加熱爐的熱效率加熱爐的熱效率，以η表示，指加熱爐全爐有效熱負荷與燃料燃燒發(fā)出的熱量之比。式中則式中表示煙氣出對流室所帶熱量占燃料總發(fā)熱量的百分率（查圖4-17）二、加熱爐的熱效率加熱爐的熱效率，以η表示，指加熱爐全爐有效111例：P1-133習題（3）練習：習題（4）例：P1-133112三、加熱爐的熱負荷加熱爐的熱負荷是指被加熱物料達到出爐溫度時所需的熱量。加熱爐的熱負荷體現(xiàn)了加熱爐的供熱能力，其值越大，爐子的生產(chǎn)能力越大，是加熱爐的重要工藝指標之一。P1-124例4-1三、加熱爐的熱負荷加熱爐的熱負荷是指被加熱物料達到出爐溫度時113四、爐管表面熱強度概念：單位時間內(nèi)單位爐管表面積傳遞的熱量，以W/m2表示。輻射室爐管表面熱強度對流室爐管表面熱強度四、爐管表面熱強度概念：單位時間內(nèi)單位爐管表面積傳遞的熱量，114爐管表面熱強度越大，相同表面積所受的熱量也越大，或完成統(tǒng)一加熱任務(wù)時所需要的傳熱面積越小，也是加熱爐重要工藝指標之一。但在較高的表面熱強度下操作，爐管燒壞的可能性也大。因此，爐管表面熱強度并非越高越好。還要受其它因素限制。爐管表面熱強度越大，相同表面積所受的熱量也越大，或完成統(tǒng)一加115限制爐管表面熱強度提高的因素（1）爐管表面熱強度增加，管壁溫度增加。管壁溫度增加程度由管材壽命決定；管壁溫度增加，管內(nèi)油品有超過結(jié)焦限度的可能性。（2）爐膛內(nèi)傳熱不均勻性a、徑向熱分布（圓周熱分布）b、軸向熱強度分布c、爐管之間的受熱不均勻性限制爐管表面熱強度提高的因素（1）爐管表面熱強度增加，管壁溫116改善輻射管表面熱強度的途徑（1）增加雙面受輻射的爐管或改成雙面受輻射爐管的爐型；（2）增加輻射墻；（3）增加輔助火嘴（4）操作上盡量做到多火