管式加热炉

管式加热炉的基本知识一、管式加热炉的分类与特征各种管式加热炉通常可按外形或用途来分类。

1.按外形大致可分为四类：箱式炉、立式炉、圆形炉、大型方炉。

这种划分方法是按辐射室的外观形状区分，而与对流室无关。

例如：所谓箱式炉，顾名思义其辐射室为一箱子状的六面体。

所谓立式炉，其辐射室为直立状的六面体，其宽度要窄一些，两侧墙的间距与炉膛高度之比约为1：2。

1.1箱式炉1.1. 1横管和立管大型箱式炉如图2.5.1、图2.5.2所示，这两种炉型结构基本一致，只是一为横管、一为立管。

它们的优点是只要增加中央的隔墙数目，可在炉膛体积热强度图2.5.1 横管大型箱式炉图2.5.2 立管大型箱式炉图2.5.3 顶烧式炉图2.5.4 斜顶炉错误！未指定书签。

不变的前提下，“积木组合式”地把炉子放大。

该炉型适合于大型炉，其主要缺点是敷管率低，炉管需要合金吊挂，造价高，需设独立烟囱等。

1.1. 2顶烧式炉图2.5.3为顶烧式炉。

这种炉子的燃烧器和辐射炉管交错排列，单排管双面辐射，管子沿整个圆周的热分布均匀，燃烧器顶烧，对流室和烟囱在地面。

它的缺点是炉子体积大，造价较高，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。

1.1. 3斜顶炉图2.5.4为斜顶炉，它由箱式炉演变而来，砍去其炉膛烟气流动死区而变成斜顶炉。

常用的是双斜顶炉。

由于改成斜顶，使箱式炉受热不均匀性有所改善，处理量也可加大。

其对流室在中间，烟气下行经地下或地面烟道排入烟囱内，也可在烟道处加装空气预热器，提高炉子热效率。

这种炉子没有克服箱式炉的其它缺点，除老装置原有使用外，新建装置很少采用。

1.2立式炉1.2.1底烧横管立式炉图2.5.5为底烧横管立式炉，传热方式与箱式炉相似，辐射室保持了立式炉特点。

炉管布置在两侧，中间是一列底烧的燃烧器，烟气由辐射室经对流室、烟囱一直上行。

其燃烧器能量小，数量多，在炉子中央形成一道火焰膜，以提高辐射传热效果。

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。

炼油厂管式加热炉常用高温炉管性能对比
炼油厂管式加热炉是炼油厂中常见的一种加热设备，其主要功能是将原油通过加热提高温度，使其在后续的生产过程中更容易进行分离、蒸馏等操作。

管式加热炉的关键部件之一就是高温炉管，其质量和性能直接影响整个加热炉的工作效率和安全性。

目前，常见的高温炉管材料主要有不锈钢、碳钢以及合金钢等材质。

下面将对这几种常用的高温炉管材料进行性能对比。

首先是不锈钢炉管，不锈钢炉管具有很好的耐腐蚀性能，能够适应炼油厂中复杂的化学环境，不易被原油中的化学成分腐蚀，因此使用不锈钢炉管可以延长炉管的使用寿命。

不锈钢炉管的另一个优点是热传导性能较好，加热效率高，不易产生局部过热现象，能够保证整个管线的温度均匀性。

但不锈钢炉管的价格比较高，而且强度和耐磨性相对较差，容易出现变形和磨损，需要定期更换或维修。

最后是合金钢炉管，合金钢炉管集合了不锈钢和碳钢的优点，具有很好的耐腐蚀性能和较高的强度、硬度和耐磨性，适应性较广。

合金钢炉管的价格相对于不锈钢较低，是一种性能价格比较优的炉管材料。

合金钢炉管的主要缺点是加工难度较大，对加工和焊接工艺要求较高，制造成本较高。

合金钢炉管的热膨胀系数较大，需要在设计和使用中进行合理的补偿和控制。

不同材质的高温炉管各有自己的优缺点，使用时需要根据具体的工艺条件和要求进行选择。

在一般情况下，如果要求炉管具有较好的耐腐蚀性能和热传导性能，可以选择不锈钢炉管；如果要求炉管具有较高的强度和耐磨性，可以选择碳钢炉管；如果要求兼具抗腐蚀性、强度和硬度的优点，可以选择合金钢炉管。

在使用过程中还需要注意对炉管的定期检查和维护，及时发现和解决问题，确保加热炉的正常运行和工作效率。

管式加热炉主要技术指标一、 热负荷每台管式加热炉单位时间内管内介质吸收的热量称为有效热负荷，简称热负荷，单位为KW 。

管内介质所吸收的热量用于升温、汽化或化学反应。

热负荷的理论值，可根据介质在管内的工艺过程（加热、化学反应）进行计算。

加热炉的设计热负荷Q 通常取计算热负荷Q ’的1.15-1.2倍。

其热负荷的大小表示炉子生产能力的大小。

二、 炉膛体积热强度炉膛单位体积在单位时间内燃料燃烧的放热量，称为炉膛体积热强度。

其单位为KW/M 3 ，即：V BQ gv 36001式中gv ——炉膛体积热强度，KW/M 3 ； B ——燃料用量，kg/h ；Q 1——燃料低热值，kj/kg 燃料；错误！未指定书签。

错误！未指定书签。

V ——炉膛（辐射室）体积，M 3gv 值越大炉膛温度越高，不利于长周期安全运行，由此炉膛体积热强度不允许过大，－般控制在1.16*10-2kw/m 3以下。

三、辐射表面热强度辐射炉管单位表面积（一般按炉管外径计算表面积），单位时间内所传递的热量称为炉管的辐射表面热强度g R，亦称为辐射热通量或热流率，其单位为Kw／M2。

g R表示辐射室炉管传热强度的大小。

应注意g R一般指辐射室所有炉管的平均值。

由于辐射室内各部位受热不一致，不同的炉管以及同一根炉管的不同部位，实际局部热强度很不相同。

g R值越大，完成一定加热任务所需的辐射炉管就越少，辐射室体积越紧凑，投资也可降低，所以要尽可能提高炉管表面热强度。

各种炉子辐射管热强度推荐经验值见表1.1.1。

序号加热炉名称辐射管平均表面热强度（kw/m2）圆筒炉或立管立式炉卧管立式炉1 常压蒸馏炉25.582-37.210 37.210-48.8382 减压蒸馏炉23.256-34.884 34.884-44.1863 催化裂化炉26.744-34.884 34.372-46.5124 焦化炉——32.558-38.3725 催化重整炉23.256-32.558 26.744-38.3726 预加氢炉24.419-34.884 ——7 减粘炉23.256-29.070 25.582-37.2108 加氢精制炉23.256-31.396 ——9 脱蜡油炉23.256-31.396 ——10 丙烷脱沥青炉18.605-23.256 ——11 氧化沥青炉16.279-19.768 ——12 酚精制炉17.442-23.256 ——13 糠醛精制炉17.442-23.256 ——四、对流表面热强度对流炉管单位面积在单位时间内所传递的热量称为对流表面热强度，其单位为kw/㎡。

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。

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。

管式加热炉技术问答一、专用术语定义1.什么叫管式加热炉？在石油化工厂装置内所用的加热炉，都是通过管子将油品或其他介质进行加热的。

为简化起见，通常称热炉或炉子。

2．什么叫自然通风加热炉?利用烟囱的抽力吸人燃烧空气，并将烟气排出的加热炉称为自然通风加热炉。

3．什么叫强制通风加热炉？燃料燃烧所需要的空气是用通风机送入，而烟气则通过烟囱抽力排出的加热炉称为强制通风加热炉。

4．什么叫负压加热炉?利用引风机排除烟气、维持炉内负压、吸入燃烧空气的加热炉称为负压加热炉。

5．什么叫抽力平衡加热炉?用通风机送人空气，并用引风机排出烟气的加热炉称为抽力平衡加热炉。

6．什么叫抽力?抽力是在加热炉内任一点测得烟气的负压值。

7．什么叫导热?导热是指由于物体各部分直接接触而发生的热量传递。

8．什么叫对流传热?对流传热是指借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到其他部分。

9．什么叫辐射传热？辐射传热是一种由电磁波来传播能量的过程。

10．什么叫加热炉的炉体？炉体是指加热炉外壳、砌砖体、耐火材料和保温材料，并包括保温钉在内的统称。

11．什么叫加热炉的辐射室？加热炉的辐射室是指在加热炉内，主要靠辐射作用将燃烧器发生的热量传给辐射盘管内油品的那一部分空间。

12．什么叫加热炉的炉顶？炉顶是指在加热炉辐射室内，正对炉底的平顶或斜顶部分。

13．什么叫加热炉的对流室？加热炉的对流室是指在加热炉内，主要靠对流作用将燃烧器发出的热量传给对流盘管内油品的那一部分空间。

14．什么叫加热炉的烟囱？烟囱是指用来向大气排放烟气的立式设备。

15．什么叫破风圈？破风圈是指设在钢烟囱上用以减少风振的部件。

16．什么叫壁板？壁板是指用于封闭加热炉的金属钢板。

17．什么叫烟气？烟气是指包括过剩空气在内的燃烧产物。

18．什么叫尾部烟道？尾部烟道是指收集对流室尾部的烟气，将其送入烟囱或外部烟道的封闭部件。

19．什么叫烟风道？烟风道是指供空气和烟气流动的通道。