加热炉新版.pptx
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1、加加 热热 炉炉装置操作工技师培训班装置操作工技师培训班天 津 石 化 培 训 中 心202024/4/24 周三2p装置上能耗最多的是装置上能耗最多的是什么设备?什么设备?加热炉加热炉p衡量加热炉能耗大小衡量加热炉能耗大小的参数是什么?的参数是什么?热效率热效率p制约热效率提高的因素制约热效率提高的因素有哪些?有哪些?202024/4/24 周三3利用燃料在炉膛内燃烧时产生的利用燃料在炉膛内燃烧时产生的高温高温 作为热源,来加热作为热源,来加热炉管中炉管中流动的流动的介质介质,使其达,使其达到规定的工艺温度。到规定的工艺温度。管式加热炉工作原理管式加热炉工作原理火焰与烟气火焰与烟气烟囱烟囱对
2、流室对流室辐射室辐射室燃烧器燃烧器燃烧三要素:燃烧三要素:可燃物(燃料油或燃料气)助燃物、点火源202024/4/24 周三4炉出口温度炉出口温度炉子处理量炉子处理量燃料用量燃料用量过剩空气系数过剩空气系数热效率热效率炉子正常操作的标志炉子正常操作的标志稳定稳定高高少少 低低高高加热炉的大小是以加热炉的大小是以 的的大小决定的。大小决定的。热负荷热负荷202024/4/24 周三5请您思考请您思考加热炉内加热炉内是怎样是怎样传热的?传热的?202024/4/24 周三6传热的三种基本方式传热的三种基本方式1、热传导:在一个物体内部,由于分子:在一个物体内部,由于分子的振的振动,而分子没有,而分
3、子没有发生宏生宏观位移的位移的传热方式称方式称为导热。2、对流流传热:流体本身流流体本身流动,将,将热能从流能从流体的一部分体的一部分传递到另一部分,称到另一部分,称为对流流传热。3、辐射射传热:传热不需要媒介,而直接不需要媒介,而直接由由热源以源以辐射能(射能(电磁波)的形式磁波)的形式辐射射出来,被其它物体接收而出来,被其它物体接收而转变为热能。能。202024/4/24 周三7辐射室内的传热过程辐射室内的传热过程燃燃料料燃燃烧烧火火焰焰高高温温烟烟气气炉炉墙墙炉炉管管外外壁壁炉炉管管内内壁壁管管内内介介质质辐射辐射对流对流辐射辐射传导传导对流对流以以辐射辐射为主为主202024/4/24
4、 周三8对流室内的传热过程对流室内的传热过程高高温温烟烟气气对对流流管管外外壁壁对对流流管管内内壁壁管管内内介介质质传导传导对流对流以以对流对流为主为主对流对流辐射辐射202024/4/24 周三9一:一:分类分类二:二:结构结构三:三:燃料的燃烧燃料的燃烧四:四:工艺指标工艺指标五:五:提高热效率的途径提高热效率的途径六:六:相关操作相关操作主主要要内内容容加热炉加热炉202024/4/24 周三10一、一、一、一、分类分类分类分类l按外形分l按用途分202024/4/24 周三11一、箱式炉一、箱式炉三、圆筒炉三、圆筒炉二、立式炉二、立式炉按按外外形形分分类类四、无焰炉四、无焰炉20202
5、4/4/24 周三12箱式炉箱式炉分为方箱炉和斜顶炉分为方箱炉和斜顶炉炉管炉管受热不均匀受热不均匀,易产生局部过热,易产生局部过热 炉管炉管表面热强度低表面热强度低结构复杂,结构复杂,耗用钢材多耗用钢材多特特点点现已淘汰现已淘汰202024/4/24 周三13立式炉立式炉 分类:根据辐射管子排列方式可分为: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、附墙火焰式卧管立式炉、立管立式炉、附墙火焰式 和和阶梯炉阶梯炉等等结构:外形为长方体,分为结构:外形为长方体,分为(下)(下)辐射室、辐射室、(中)对流室、(上)烟囱(中)对流室、(上)烟囱三部分三部分 202024/4/24 周三1
6、41、炉管水平,、炉管水平,传热均匀传热均匀;2 2、占地面积大;、占地面积大;3 3、管内流动阻力、管内流动阻力小;方便清焦。小;方便清焦。202024/4/24 周三15特点特点 火焰垂直向上,火焰垂直向上,与烟气流动方向一与烟气流动方向一致致 1、炉管长度方向、炉管长度方向受受热不均匀热不均匀;2、可节省大量高铬、可节省大量高铬镍钢的材料。镍钢的材料。202024/4/24 周三16使使火墙火墙成为良好的成为良好的热辐射体,增加炉热辐射体,增加炉膛内辐射面积膛内辐射面积 单排管双面辐射;单排管双面辐射;火嘴高度不同。火嘴高度不同。轴向、径向受热均匀轴向、径向受热均匀202024/4/24
7、 周三17圆筒炉圆筒炉1 1、轴向热强度分布不均匀;、轴向热强度分布不均匀;炉墙再辐射作用减弱。炉墙再辐射作用减弱。炉管表面热强度较低。炉管表面热强度较低。2 2、结构简单紧凑、节省钢材、结构简单紧凑、节省钢材、占地面积小,适用于中、小占地面积小,适用于中、小负荷炉子。负荷炉子。适用于介质的纯加热适用于介质的纯加热结构:辐射炉管沿炉墙周围结构:辐射炉管沿炉墙周围排成一圈,炉底有火嘴排成一圈,炉底有火嘴 202024/4/24 周三18作用:作用:增加炉管上部增加炉管上部传热,减少炉管上下传热,减少炉管上下传热的不均匀性。传热的不均匀性。当炉子烧劣质燃料时当炉子烧劣质燃料时易腐蚀损坏,且造价易腐
8、蚀损坏,且造价高。高。解决轴向受热不解决轴向受热不均问题,增加辐均问题,增加辐射锥射锥202024/4/24 周三19无焰炉1 1、单排管双面辐射:、单排管双面辐射:炉管炉管受热均匀受热均匀,炉管表面,炉管表面热强度高热强度高2 2、无焰火嘴:、无焰火嘴:过剩空气系数小,燃料燃过剩空气系数小,燃料燃烧完全,炉子烧完全,炉子热效率高热效率高只燃烧气体燃料只燃烧气体燃料燃料燃烧的速度极快,在燃燃料燃烧的速度极快,在燃烧器孔道里就完成燃烧的全烧器孔道里就完成燃烧的全部过程,因此没有火焰部过程,因此没有火焰 202024/4/24 周三20从结构、制造、投资费用方面考虑,从结构、制造、投资费用方面考虑
9、,应应优先选择辐射室用立管的加热炉。优先选择辐射室用立管的加热炉。对一般用途的对一般用途的中小负荷炉子,中小负荷炉子,宜优先宜优先考虑立式圆筒炉。考虑立式圆筒炉。单排管双面辐射加热炉一般只用于烃类单排管双面辐射加热炉一般只用于烃类蒸汽转化和乙烯裂解等高温过程蒸汽转化和乙烯裂解等高温过程。炉型选择炉型选择202024/4/24 周三21大型化、高效化大型化、高效化大能量燃烧器大能量燃烧器各种形式的余热回收系统各种形式的余热回收系统集中的高烟囱集中的高烟囱长周期运转长周期运转发展方向发展方向202024/4/24 周三22一、化学反应炉一、化学反应炉四、混相加热炉四、混相加热炉三、气体加热炉三、气
10、体加热炉二、液体加热炉二、液体加热炉按按用用途途分分类类202024/4/24 周三23管内装催化剂管内装催化剂管内不装催化剂管内不装催化剂液体加热炉液体加热炉管内管内无相变化、单纯的液体加热炉无相变化、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、出口为气液混相的炉子管内进口为液相,出口全部汽化的炉子管内进口为液相,出口全部汽化的炉子气体加热炉气体加热炉混相加热炉混相加热炉化学反应炉化学反应炉202024/4/24 周三24二、二、二、二、结构结构结构结构u辐射室辐射室u余热回收系统余热回收系统u对流室对流室u燃烧器燃烧器u通风系统通风系统202024/4/24 周三2
11、5(一)燃烧器(一)燃烧器组成:组成:燃料喷嘴、配风器、燃烧通道燃料喷嘴、配风器、燃烧通道燃油燃烧器燃油燃烧器燃气燃烧器燃气燃烧器油气混合燃烧器油气混合燃烧器分分类类自然通风燃烧器自然通风燃烧器强制通风燃烧器强制通风燃烧器202024/4/24 周三26(二)炉管(二)炉管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,和腐蚀的联合作用,因此,炉管材料应具有耐热、耐压和耐腐蚀炉管材料应具有耐热、耐压和耐腐蚀的特殊要求。的特殊要求。加热炉辐射室一般为加热炉辐射室一般为Gr9MoGr9Mo合金钢合金钢管,对流室
12、为管,对流室为1010 优质碳钢管。炉膛温度一般在优质碳钢管。炉膛温度一般在600600度以上,因此度以上,因此炉管内炉管内应时刻应时刻保持保持有有一定流量的一定流量的冷物料冷物料来吸收热量,确保炉管壁温不超过耐热来吸收热量,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。管,酿成事故。整个加热炉的炉管系统还包括连接直管之间的整个加热炉的炉管系统还包括连接直管之间的回弯头回弯头和和支持炉管支持炉管的管架的管架。回弯头把相邻两直管连通,使油品流向转弯。回弯头把相邻两直管连通,使油品流向转弯1801
13、80度。在度。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。漏油着火。管架的作用是支撑炉管防止其受热弯曲变形。202024/4/24 周三27火焰和高温烟气火焰和高温烟气通过通过 将热量将热量传给辐射管,传给辐射管,炉壁炉壁对热量的反射对热量的反射也间接地传热给辐射管也间接地传热给辐射管(三)辐射室(三)辐射室作用作用:辐射辐射 辐射室又称燃烧室或称炉膛,是管式加热炉
14、的核心,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,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。由中心呈放射状通向每一个燃烧器。202024/4/24 周三28由于瓦斯阀门关不严或多次点火未点着,
15、使炉膛内存有可燃气体,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,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,热量很快散失降低温度,从而灭火。防爆门防爆门阻火器阻火器202024/4/24 周三29(四)对流室(四)对流室作用:烟气通过烟气通过 将热量传给管内介将热量传给管内介质,质,充分回收烟气中的热量。充分回收烟气中的热量。对流室吸热量的比例越大,全炉的热效率越对流室吸热量的比例越大,全炉的热效率越 。对流对流高高在辐射室上面的长
16、方形是对流室,其外壁结构与辐射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。热效率。202024/4/24 周三30当管内介质为液态时,管外侧对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流传热系数远小于管内侧对
17、流传热系数,对流室采用钉头管或翅热系数,对流室采用钉头管或翅片管可片管可 对流管外侧的对流管外侧的 且且 ,从而提高加热,从而提高加热炉的热效率炉的热效率提高提高对流传热系数对流传热系数扩大传热面积扩大传热面积不可用于烧污油或高粘度渣油的加热炉不可用于烧污油或高粘度渣油的加热炉必须安装吹灰器必须安装吹灰器钉头管和翅片管有什么作用钉头管和翅片管有什么作用在对流管的外壁焊在对流管的外壁焊接一定规格的钉头接一定规格的钉头或翅片或翅片结结论论202024/4/24 周三31灰垢是什么灰垢是什么灰:灰:燃料油中的燃料油中的可燃组分可燃组分碳元素碳元素在不完全在不完全 燃烧燃烧时残留下来的微粒时残留下来的
18、微粒垢:垢:燃料燃烧后燃料燃烧后残留的不可燃组分残留的不可燃组分 主要是一些固体盐类主要是一些固体盐类灰垢形成的影响因素:灰垢形成的影响因素:1、燃料燃料的种类和性质的种类和性质2、烟气烟气流速流速高,灰垢沉积少。但如果流速太高,高,灰垢沉积少。但如果流速太高,会使烟气侧流动阻力会使烟气侧流动阻力 ,这样需要很,这样需要很 的烟囱。的烟囱。3、对流室、对流室吹灰吹灰大大与原油脱盐与原油脱盐深度有关深度有关高高202024/4/24 周三32在尾部低温受热面,积灰后的管壁更在尾部低温受热面,积灰后的管壁更易吸附烟气中所含的硫酸蒸汽,加剧易吸附烟气中所含的硫酸蒸汽,加剧 。增加热阻,影响传热,使烟
19、气排烟温增加热阻,影响传热,使烟气排烟温度度 ,热效率,热效率 ;减少烟气流通面积,使烟气流速升高,烟气减少烟气流通面积,使烟气流速升高,烟气流动的阻力流动的阻力 ,易使炉膛出现,易使炉膛出现 压;压;严严重时会堵塞通路。重时会堵塞通路。为什么要对炉管进行吹灰为什么要对炉管进行吹灰升高升高加大加大正正下降下降露点腐蚀露点腐蚀202024/4/24 周三33作用作用 利用喷射蒸汽或空气清扫炉管表面的积灰利用喷射蒸汽或空气清扫炉管表面的积灰主要用于对流室采用翅主要用于对流室采用翅片管或钉头管的部位片管或钉头管的部位部位部位用什么吹灰用什么吹灰吹吹 灰灰 器器吹灰器种类:有蒸汽吹灰器、声吹灰器种类:
20、有蒸汽吹灰器、声波吹灰器、激波吹灰器等。波吹灰器、激波吹灰器等。202024/4/24 周三34(五)余热回收系统(五)余热回收系统但在余热回收系统易引起但在余热回收系统易引起 腐蚀。腐蚀。排烟温度排烟温度是提高热效率的一种重要方法。是提高热效率的一种重要方法。利用利用空气预热器或余热锅炉空气预热器或余热锅炉可降低排烟温度。可降低排烟温度。降低降低低温露点低温露点202024/4/24 周三35空气预热器热源两种:一是常减压侧线,一般为翅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
21、气预热器中热交换后,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。前主要有管束式、回转蓄热式和热管式三种形式。预热炉用燃烧空气预热炉用燃烧空气 l利用烟气余热来加热空气,可利用烟气余热来加热空气,可 ,提高热效率;提高热效率;l同时空气温度高,又可同时空气温度高,又可 ,强化传热效果。,强化传热效果。1降低排烟温度降低排烟温度提高燃烧效率提高燃烧效率作用:作用:202024/4/24 周三36适用于炉子适用于炉子排烟温度高排烟温度高和和热负荷大热负荷大的加热炉。的
22、加热炉。当炉子热负荷较小时,可采用当炉子热负荷较小时,可采用多炉联合多炉联合的措的措施,用余热锅炉集中回收烟气的余热。一是施,用余热锅炉集中回收烟气的余热。一是可充分利用热量,二是集中的烟气可通过一可充分利用热量,二是集中的烟气可通过一个高烟囱排出,有利于减少地面污染。个高烟囱排出,有利于减少地面污染。采用余热锅炉发生蒸汽采用余热锅炉发生蒸汽 作用:作用:利用烟气的热量来产生蒸汽。利用烟气的热量来产生蒸汽。适用:适用:2202024/4/24 周三37作用作用:(六)通风系统(六)通风系统将燃烧用空气导入燃烧器,将燃烧用空气导入燃烧器,并将废烟气引出炉子。并将废烟气引出炉子。一一是是排排烟烟,
23、减减少少污污染染;二二是是自自然然通通风风时时利利用用烟烟囱囱形形成成的的 吸吸入入空气空气烟囱作用烟囱作用:抽力抽力202024/4/24 周三38自然通风由于烟气温度比外界空气的温度高,由于烟气温度比外界空气的温度高,使得烟气使得烟气密度密度比空气比空气 ,所以烟气,所以烟气会自然上升;同时会自然上升;同时烟囱较烟囱较 ,烟气,烟气排出后能迅速扩散,带动烟囱内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,外界空气压力上升,下部形成负压,外界空气压力高,空气吸入炉内。高,空气吸入炉内。抽抽力力是是怎怎样样形形成成的的利用烟囱利用烟囱抽力抽力吸入空气,并将烟气排出吸入空气,并将烟气排
24、出小小高高202024/4/24 周三39p=(外外-内内)9.81Hp烟囱的抽力,烟囱的抽力,Pa H烟囱的高度,烟囱的高度,m 外外烟囱外部大气的密度,烟囱外部大气的密度,kg/m3 内内烟囱内部烟气的密度,烟囱内部烟气的密度,kg/m3 大大大大开大开大关小关小结结论论l烟囱越高,抽力越烟囱越高,抽力越 ;l气体密度差越大,抽力越气体密度差越大,抽力越 。抽力大时烟道挡板应抽力大时烟道挡板应 些。些。关小关小夏季应将烟囱挡板夏季应将烟囱挡板 ,冬季,冬季 202024/4/24 周三40q使空气有足够的动能来扩散使空气有足够的动能来扩散 和混合,保证在尽可能和混合,保证在尽可能低的低的
25、过剩空气系数过剩空气系数下,完全燃烧下,完全燃烧q易于控制易于控制燃料与空气的比例,燃料与空气的比例,以及火焰的形状以及火焰的形状强制通风利用风机将燃料燃烧所需空气送入炉内利用风机将燃料燃烧所需空气送入炉内优优点点202024/4/24 周三41三、燃料的燃烧三、燃料的燃烧三、燃料的燃烧三、燃料的燃烧过剩空气系数过剩空气系数燃料燃料燃料发热值燃料发热值202024/4/24 周三42燃料燃料主要成分:主要成分:,及少量的,及少量的 、氮、氧等。、氮、氧等。(一)燃料(一)燃料烧烧油油时,火焰时,火焰 色;色;烧烧气气时,火焰时,火焰 色。色。黄白黄白兰白兰白碳和氢碳和氢硫硫202024/4/2
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