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第一讲管式加热炉

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第一章加热炉种类、主要部件和技术指标讲义.

第一章加热炉种类、主要部件和技术指标讲义.


1-3 管式加热炉的种类 按炉型结构分类 ： 立
圆 筒 炉
大型方炉
1-3 管式加热炉的种类
按炉型结构分类 ： 立式炉、圆筒炉、大型方炉
按用途分类: 化学反应炉、加热液体的炉子 气体加热炉、加热混相流体的炉子
按用途分类 炉管内进行化学反应的炉子 炉管内装催化剂的，如烃类蒸汽转化炉。 炉管内不装催化剂的，如乙烯裂解炉。 加热液体的炉子 管内无相变化、单纯的液体加热炉 1-3 管式加热炉的种类 管内进口为液体、出口为汽、液混相 按炉型结构分类 ： 立式炉、圆筒炉、大型方炉 进口为液相、出口全部汽化的炉子 气体加热炉 按用途分类: 化学反应炉、加热液体的炉子 不易结焦, 当气体量很大时，炉管的路数很 气体加热炉、加热混相流体的炉子 多，注意从结构上保证各路均匀，防止偏流。 加热混相流体的炉子 炉型选择的基本原则 更难保证各路流量的均匀，更要重视管径、 管内质量流速、盘管路数的选取，以及管内流动状 态的判断和分叉管的配管设计等。
箱 式 炉
管式加热炉的主要技术指标 管内流速及压力降 热负荷 液体在管内的流速越低，则边界层越厚， 炉管表面热强度 传热系数越小，管壁温度越高，介质在炉内 炉膛热强度 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， 炉膛温度（又称火墙温度） 增加了管路系统的动力消耗。 返回立式炉 管内流速及压力降
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。
管式加热炉概述

管式加热炉概述


各种炉型示图一
管式加热炉的主要结构之一
燃烧器结构及作用：
燃烧器是管式加热炉的重要部件之一，加热炉所需热量是通 过燃料在燃烧器中燃烧得到的，一个完整的燃烧器包括燃料喷嘴、 配风器和燃烧道三个部分。 1、喷嘴的主要任务是燃料油雾化并形成便于与空气混合的良好条件。 2、配风器是分配和输送燃烧空气的机构，其作用是供给燃料适量的 空气，并使空气和燃料迅速完善的混合。用于烧油的配风器将供 给的空气分成一次风和二次风.一次风解决着火、稳燃和减少碳黑 生成等问题，二次风供给大量空气以保证完全燃烧。 3、燃烧道的耐火材料蓄积的热量为火焰根部提供热源，加速燃料油 的蒸发和着火，有助于形成稳定的燃烧；其次它能约束空气，迫 使其与燃料混合而不止散溢；第三是与配风气一起使气流形成理 想的流型。
1、 管式加热炉的特征：
１）被加热物料在管内流动，仅限于加热流体；而且这些流体都是易燃易爆的烃类物质， 危险性大，操作条件很苛刻； ２）加热方式为直接受火式； ３）只使用液体或气体燃料； ４）长周期连续运转，温度。 ２）没有局部过热或死角的现象，防止原料油在炉管内结焦，以延长管式炉的运转周期。 ３）在完成任务的前提下，尽量节省传热面积，降低金属消耗量。 ４）提高炉子传热效率，减少燃料消耗量。 ５）造价低和寿命长。
管式加热炉工作原理
1、管式炉的三个主要部分如图分别为：辐射室、对流室、烟囱。 2、工作原理：燃料油以雾状喷出并与空气混合后燃烧，产生高温烟 气由下至上经辐射室进入对流室与油品换热使烟气温度降低，最 后由烟囱排出。加热油品流向如下图：
原料油
烟囱
对流室
辐射室
燃料
管式加热炉的类型简介
主要类型简介：
按炉体形状划分，可以分为:箱式炉、立式炉、园筒炉和无焰炉等。 1、箱式炉有斜顶炉和方箱炉，这种炉型历史悠久，是应用较早的炉型。其 长、宽、高大致接近，辐射室和对流室用火墙隔开，火嘴装于侧壁，烟 囱设于炉外，炉管水平排列。 2、立式炉炉膛为长方形，辐射管排于炉两侧，对流管排在辐射室上部的对 流室中，炉底部设有两排火嘴，炉中间砌一堵花墙，喷火嘴在花墙两边 燃烧。 3、圆筒炉与立式炉相似，方型的对流室位于辐射室上部，烟 囱安装在对流 室的上部，并装有烟道挡板，可调节风量，火嘴在炉底中央，火焰向上 喷射。其与立式炉不同的是辐射室为圆筒式，辐射管沿圆周垂直排列成 一圈，对流管分立式和水平两种。 4、无焰炉其外型与立式炉相似，炉中间排辐射管，顶部排对流管，两侧炉 墙布满火嘴，燃烧的速度快，在燃烧道里完成燃烧的全部过程，因此没 有火焰。
第一讲管式加热炉

第一讲管式加热炉


• 燃油时小于125kW/m3； • 燃气时小于165kW/m3。
3、辐射表面热强度qR
• 辐射炉管每单位面积（一般按炉管外径计 算表面积）单位时间内所传递的热量qR称 为炉管辐射表面热强度，也称为辐射热通 量或热流率，单位为W/m2。 • qR表示辐射室炉管传热强度的大小。应注 意它一般指全辐射室所有炉管的平均值。
• 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，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质量流速表示，它的单 位是kg/m2· s
W GF NF 0
式中 W—管内介质质量流量，kg/s； Gv—管内介质的质量流速，kg/m2s； N—管程数，即炉管路数； F0—炉管的流通截面积，m2。
• 火墙温度是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。 • 早期的箱式炉在辐射室和对流室间设有一 堵隔墙，人们称之为桥墙，桥墙上方的温 度就叫做“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，说明辐射室传热强大。
• 过去，绝大多数炉子因为炉内烟气侧阻力 不大，都采用自然通风方式，烟囱通常安 在炉顶，烟囱的高度只要足以克服炉内烟 气侧阻力就可以了。 • 但是近年来由于公害问题，石油化工厂已 经开始安装独立于炉群的超高型集合烟囱， 这一烟囱通过烟道把若干台炉子的烟气收 集起来，从100m左右的高处排放，以降低 地面上污染气体的浓度。 • 强制通风方式只在炉子结构复杂，炉内烟 气侧阻力很大，或者没有余热回收系统时 采用，它必须使用风机。
四、管式加热炉的主要技术指标
• 1、热负荷 • 每台管式加热炉单位时间内向管内介质传 递热量的能力称为热负荷，一般用MW为单 位。 • 管内介质所吸收的热量、汽化或化学反应， 全部有效利用热。 • 对简单管式加热炉（管内介质入炉状态为 纯液相出炉为汽液混相）其热负荷计算公 式为
管式加热炉

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

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
《管式加热炉》1

《管式加热炉》1


二 热辐射的吸收、反射和透过（续）
镜反射（specular）： 光滑表面，表面的不平整尺寸小于 波长，入射角=反射角。当ρ= 1时，称 为镜体。 漫反射（diffuse）： 表面的不平整尺寸大于波长，表面 对热射线的反射，在所有方向上杂乱无 章。ρ = 1时，称为白体。
二 热辐射的吸收、反射和透过（续）
ϕ=
π
2
时，I ϕ = π = 0
2
将遵守兰贝特定律的表面称为兰贝特表面，黑表面即是。
三 兰贝特（Lambert）定律——余弦定律
E0 = ∫ I 0 dω
0 2π
dω =
da R2
da = Rdϕ ⋅ R sin ϕdθ
dω =
2π
Rdϕ ⋅ R sin ϕdθ = sin ϕdϕdθ 2 R
2π
二 热辐射的吸收、反射和透过（续）
大部分固体和液体在小于1mm（甚至1μm）的非常薄的表面层 内，就能吸收掉全部热辐射，即τ= 0，ρ + α = 1，为不透明物 质。 可见光：黑色表面易吸收热量，α大——>反射率ρ小； 白色表面不易吸收热量，α小——>反射率ρ大。 不可见光：黑色表面与白色表面一样吸收。吸收率的大小主要取决于 表面的状况。表面越光滑——>反射率越高。 金属镜面：ρ = 0.95～0.97。 石膏粗糙表面：ρ = 0.10
一 热辐射的特征（续）
电磁辐射波谱 辐射线名称 宇宙射线 伽玛射线 伦琴射线 紫外线 可见光 红外线 < 1×10-7 1×10-7～1×10-5 1×10-5～2×10-2 2×10-2～0.38 0.38～0.76 0.76～1×103 （< 4μm 为近红外线） （> 4μm 为远红外线） 无线电波 1×103～2×1010 波长 / μm
第七章 管式加热炉认

第七章 管式加热炉认


三、立式圆筒炉
纯辐射式炉
螺旋管式炉 当炉子热负荷很小，热效率要求不高时， 当炉子热负荷很小，热效率要求不高时，可采用这两 种炉型，结构简单，造价低。 种炉型，结构简单，造价低。
1、螺旋管式（图7-13） 螺旋管式（ 13） 炉管盘绕成螺旋状，管内压降小。 炉管盘绕成螺旋状，管内压降小。 缺点：被加热介质通常走一路。 缺点：被加热介质通常走一路。 纯辐射式（ 14） 2、纯辐射式（图7-14） 没有对流室，炉管沿炉墙排成一圈，结构简单， 没有对流室，炉管沿炉墙排成一圈，结构简单，重量 较轻，但热效率低。 较轻，但热效率低。 辐射锥式炉（ 15） 3、辐射锥式炉（图7-15） 在圆筒炉顶部加设辐射锥， 在圆筒炉顶部加设辐射锥，一提高上部炉管的受热强 使炉管全长受热均匀， 度，使炉管全长受热均匀，由于辐射锥要用昂贵的热强刚制 且容易烧毁损坏，故近年来很少使用。 成，且容易烧毁损坏，故近年来很少使用。 辐射—对流室 对流室（ 16） 4、辐射 对流室（图7-16） 普遍采用的炉型，对流室炉管采用钉头管和翅片管， 普遍采用的炉型，对流室炉管采用钉头管和翅片管， 热效率较高，但结构复杂，金属用量大， 热效率较高，但结构复杂，金属用量大，对流管面积不易太 要小于辐射炉管面积，国内这种炉型的高径比为1.7 1.7～ 大，要小于辐射炉管面积，国内这种炉型的高径比为1.7～ 2.5。 2.5。
第七章 管式加热炉
一、管式加热炉在石油加工和石油化 工中的重要性 二、加热炉的一般结构 三、管式加热炉的分类 四、管式加热炉的主要部件
第一节 概述
一、管式加热炉的地位和作用 管式加热炉：一种火力加热设备， 管式加热炉：一种火力加热设备，利用燃料在炉膛内 燃烧时产生的高温火焰和炽热的烟气作为热源， 燃烧时产生的高温火焰和炽热的烟气作为热源，加热炉管 内流动的介质，达到工艺所需温度的设备。 内流动的介质，达到工艺所需温度的设备。
《管式加热炉》课件

《管式加热炉》课件

针对常见故障，提供解决方法，确保管式加热炉的稳定运行。
应用案例
石化行业的应用
食品行业的应用
管式加热炉在石化行业中常用于 油品、塑料等材料的加热和处理。
管式加热炉被广泛应用于食品的 烘烤、杀菌等加工过程。
冶金行业的应用
管式加热炉常用于冶金行业中的 金属材料加热、熔炼等工艺。
结论
优势和不足
管式加热炉具有高效、节能等优势，但需要注意维护和故障排除。
工作原理
1
结构
管式加热炉由加热管、炉体、温度控制系统等组成。
2
工作流程
加热管通过外部供电或燃料燃烧，将热量传递给炉体，再由炉体将热量传递给待 加热物体。
3
加热原理
加热管中的加热元件产生热能，通过传导、对流、辐射等方式将热能传递给待加 热物体。
管式加热炉的种类
直接加热管式加热炉
加热管直接与待加热物体接触， 高效传递热能。
《管式加热炉》PPT课件
管式加热炉PPT课件，通过生动的图文展示，详细介绍了管式加热炉的结构、 工作原理、种类、应用、设备维护与保养等方面的知识。
简介
管式加热炉是一种常用的加热设备，通过管道内的加热元件对物体进行加热。它具有高效、节能、温度范围广 等特点。 管式加热炉可广泛应用于工业生产、实验室研究等领域，是许多行业的重要工具。
未来发展前景
随着科技的进步，管式加热炉将继续发展，应用范围将更加广泛。
总结
管式加热炉是一种重要的加热设备，应用广泛，为各行各业提供了方便和效率。
间接加热管式加热炉
通过加热介质间接加热，避免 直接接触，适用于一些特殊情 况。
循环加热管式加热炉
通过循环系统使加热介质循环 流动，提高了加热效率。
管式加热炉

管式加热炉

的形状也是一个六面体，与箱式炉相比，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为1：2。立式炉可分为：底烧横管 式、附墙火焰式、环形管立式炉、立管立式炉、无焰燃烧炉等。 底烧横管式炉的炉管布置在两侧壁，中央是一列底烧的燃烧器，烟气由辐射室、 对流室经烟囱一直上行。燃烧器能量较小，数目较多，间距较小，从而在炉子中 央形成一道火焰“膜”，提高了辐射的效果。 附墙火焰式炉子炉膛中有一道火墙，火焰附墙而上，把墙壁烧红，使火墙成为良 好的热辐射体，以提高辐射传热的效果。 环形管式炉是用多根弯成U字形的炉管把火焰“包围”起来，适用于炉管路数多， 要求管内压力降小的场合。随炉子热负荷的增大，U形弯可以增加到二个甚至三 个。 立管立式炉是我国首创的炉型，原来采用横管时要用大批的合金钢的管架，改用 立管后，节省了这批合金钢，同时又保留了立式炉的优点，常用作大型加热炉的 炉型。 无焰燃烧炉是单排管双面辐射炉型，它通过左侧壁上安装许多小型的气体无焰燃 烧器，使整个侧壁成为均匀的辐射墙面，有优越的加热均匀性，可分区调节各区 温度，是乙烯裂解和烃类蒸汽转化最合适的炉型之一。但造价昂贵，用于纯加热 非常不合算。还有一个缺点是只能燃烧气体燃料。
五热效率
热效率表示向炉子提供的 能量被有效利用的程度， 其定义可用下式来表达：
式中有效吸热量即为炉子 的热负荷，总发热量一般 为燃料的发热量。可见， 当炉子热负荷不变时，热 效率越高，则燃料用量越 少。
六 炉膛温度
又叫火墙温度，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 操作中主要的控制指标。 炉膛温度不能太高，一般控制在850℃以下，但 不是绝对的。炉膛温度高有利于辐射传热，但太 高后会使炉管热强度过高，容易使炉管结焦和烧 坏。此外进入对流室的烟气温度也会过高，使对 流管易烧坏。因此，炉膛温度是确保加热炉长周 期安全运行的一个重要指标。
管式加热炉节能途径与措施讲座PPT

管式加热炉节能途径与措施讲座PPT

• 总结词：高效隔热材料的应用能够为企业带来显著的经济效益和环境效益，对 于推动工业节能减排和绿色发展具有重要意义。
• 详细描述：随着高效隔热材料的不断发展和推广，越来越多的企业开始采用这 些材料来改造加热炉，降低能耗和污染物排放。同时，政府和社会也应该加强 宣传和推广，鼓励更多的企业采用高效隔热材料，共同推动工业绿色发展。
THANKS
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均匀加热
确保物料在炉内均匀受热，避免局部过热或欠热，提高加热效率。
加强设备维护与管理
定期检查与维修
01
对加热炉及其附属设备进行定期检查，及时发现并处理设备故
障和潜在问题。
清洁与保养
02
保持加热炉内部的清洁，定期对设备进行保养，提高设备运行
效率和寿命。
操作人员培训
03
对操作人员进行专业培训，提高其操作技能和节能意识，确保
06
结论与展望
当前节能工作的成果与不足
成果
随着节能技术的不断发展和普及，管式加热 炉的能效得到了显著提升，能源消耗得到了 有效控制，同时也减少了环境污染。
不足
尽管节能工作取得了一定的成果，但仍存在 一些问题和不足，如部分企业节能意识不强、 节能技术应用不到位、能效标准执行不严格 等。
未来节能技术的发展趋势
高效隔热材料
• 总结词：高效隔热材料是实现管式加热炉节能的重要手段之一，通过减少热量 损失和传递，能够提高能源利用效率和减少能源浪费。
• 详细描述：高效隔热材料包括陶瓷纤维、气凝胶、纳米材料等，具有优良的隔 热性能和耐高温性能，能够有效地减少加热炉的热量损失和传递。同时，高效 隔热材料还能够改善加热炉的传热效果和运行稳定性，提高生产效率和产品质 量。
• 总结词：智能控制技术能够显著降低管式加热炉的能耗和污染物排放，提高生 产效率和产品质量，为企业带来经济效益和环境效益。
管式加热炉设计与应用PPT讲稿

管式加热炉设计与应用PPT讲稿

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第一章 管式炉的结构、种类和主要指标
1.4 近年来新出现的炉型
1.4.1 长圆形螺旋管箱式炉
长圆形螺旋管箱式炉是为适应煤制油工艺的要求而开发的。煤制油工艺加热炉的盘管内介 质是气、液、固三相流。在较高流速下，三相流中的固体颗粒对炉管壁金属的冲蚀非常 严重，尤其是急拐弯处，因此不能用急弯弯管。一般认为拐弯处回转直径应大于6倍管 径，冲蚀才可缓解。长圆形螺旋管因此而产生。为避免拐弯处的冲蚀，应尽量采用 直管，但加热炉内
当前你正在浏览到的事第八页PPTT，共三十五页。
第一章 管式炉的结构、种类和主要指标
4）燃烧器系统 燃烧器系统一般包括燃烧器、燃料供给及其自控系统。燃烧器的好坏，直接影
响着管式炉的热效率、大气污染和噪音污染等。为了满足节能和环保方面越 来越高的要求，开发和研制性能优良的燃烧器及其控管系统，是十分必要的。
当前你正在浏览到的事第七页ห้องสมุดไป่ตู้PTT，共三十五页。
第一章 管式炉的结构、种类和主要指标
2）钢结构 管式炉的钢结构是用来支撑全炉重量，同时还要承受风荷载和地震力。
3）炉衬
管式炉的炉衬主要起耐火保温作用，它的受热面要承受几百摄氏度甚至一千多摄氏度
的高温，同时要使炉外壁温度降到100℃以下，以避免人员烫伤和减少散热损失。
当前你正在浏览到的事第二页PPTT，共三十五页。
第一章 管式炉的结构、种类和主要指标 ◆ 管式加热炉的特征：
（1）被加热介质在管内流动，故仅限于加热气体或液体。而且，这些气体或液体通常都
是易燃易爆的烃类物质，同锅炉加热水或蒸汽相比，危险性大，操作条件要苛刻得多。
（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。

管式加热炉的工作原理

管式加热炉的工作原理
管式加热炉的工作原理基本上是利用电能或燃料能量来产生热能，通过管路输送至被加热的物体或工件上，实现加热的目的。

以下是管式加热炉的一般工作原理：
1.加热源：管式加热炉一般使用电能或者燃料来产生热能，作
为加热源。

电能可以通过电加热器转换成热能，燃料可以通过燃烧产生高温。

2.传热介质：热能一般通过传热介质来传递到被加热物体或工
件上。

传热介质可以是空气，也可以是液体或气体等。

3.管路系统：管式加热炉通过管路系统将热能从加热源输送至
被加热物体或工件上。

一般来说，管路系统包括进料管道、出料管道和循环管道等，确保热能的传递和循环。

4.控制系统：管式加热炉通常配备控制系统，用于监控和控制
加热过程。

控制系统可以根据要求调整加热源的工作状态，控制传热介质的流量和温度，保证加热的效果和安全性。

总之，管式加热炉通过加热源产生热能，通过管路输送传热介质，将热能传递到被加热物体或工件上，实现加热的目的。

控制系统监控和控制加热过程，确保加热的效果和安全性。

管式加热炉工作原理

管式加热炉工作原理
管式加热炉是一种常见的工业加热设备，它通过管道内流体的加热来实现对工
件的加热处理。

其工作原理涉及热传导、热对流和热辐射等多种热传递方式，下面将详细介绍管式加热炉的工作原理。

首先，管式加热炉的工作原理可以分为两个方面来解释。

一方面是加热介质的
工作原理，另一方面是工件加热的工作原理。

在管式加热炉中，加热介质通常是气体或液体，通过燃烧或电加热的方式对加热介质进行加热，然后将热能传递给工件，使其达到所需的加热温度。

其次，管式加热炉的加热介质工作原理是基于热能传递的原理。

当加热介质通
过管道流动时，其与管道壁之间会发生热传导，使管道壁升温，然后将热能传递给工件。

同时，加热介质流动还会产生热对流，使工件表面形成对流传热层，加速热能传递。

此外，管式加热炉还会通过热辐射的方式向工件传递热能，使其加热均匀。

在工件加热的工作原理方面，管式加热炉通过管道内流动的加热介质对工件进
行加热。

当工件置于管道内，加热介质的热能会通过管道壁传递给工件表面，使其升温。

同时，工件表面形成的热对流层也会加速热能传递，使工件整体加热均匀。

此外，工件表面还会接收到管道内加热介质的热辐射，进一步提高了加热效率。

总的来说，管式加热炉的工作原理是基于热传递的原理，通过加热介质对工件
进行加热。

其加热介质的工作原理主要涉及热传导、热对流和热辐射等方式，而工件加热的工作原理则是通过加热介质对工件进行热能传递，使其达到所需的加热温度。

通过了解管式加热炉的工作原理，可以更好地理解其在工业生产中的应用，提高加热效率，保证产品质量，实现节能减排的目标。

管式加热炉


简介
简介
管式加热炉是一种直接受热式加热设备，主要用于加热液体或气体化工原料，所用燃料通常有燃料油和燃料 气。管式加热炉的传热方式以辐射传热为主，
组成
组成
管式加热炉通常由以下几部分构成：
辐射室：通过火焰或高温烟气进行辐射传热的部分。这部分直接受火焰冲刷，温度很高（600-1600℃）， 是热交换的主要场所（约占热负荷的70-80%）。
种类
种类
按炉型结构分类 ：立式炉、圆筒炉、大型方炉 按用途分类:化学反应炉、加热液体的炉子 气体加热炉、加热混相流体的炉子
权利要求
权利要求
一种管式加热炉，包括加热炉本体和余热回收系统，加热炉本体内设置有烟囱档板，加热炉本体于烟囱档板 下方设置有高温烟气出口，余热回收系统包括空气预热器，其特征在于：空气预热器由非冷凝式空气预热器和冷 凝式空气预热器两段组成，非冷凝式空气预热器上设置有非冷凝式空气预热器烟气入口、非冷凝式空气预热器空 气出口、非冷凝式空气预热器烟气出口和非冷凝式空气预热器空气入口，内部设有非冷凝式空气预热器调节档板， 非冷凝式空气预热器烟气入口通过高温烟气管道与加热炉本体上的高温烟气出口相连，冷凝式空气预热器上设有 冷凝式空气预热器烟气入口、冷凝式空气预热器空气出口和冷凝式空气预热器空气入口，内部设有冷凝式空气预 热器调节档板，非冷凝式空气预热器烟气出口与冷凝式空气预热器烟气入口之间通过两预热器间烟气管道相连， 非冷凝式空气预热器空气入口与冷凝式空气预热器空气进口之间通过两预热器间空气管道相连，余热回收系统中 另设有冷凝液收集池、引风机和鼓风机，冷凝液收集池直接设在冷凝式空气预热器下方，引风机与冷凝液收集池 相连接，鼓风机与冷凝式空气预热器相连。
管式指标 05 权利要求
目录
02 组成 04 种类 06 特征
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2、对流室
• 对流室是靠由辐射室出来的烟气进行对流 换热的部分，但实际上它也有一部分辐射 热交换，而且有时敷设换热还占有很大的 比例。
• 所谓对流室不过是指对流传热起支配作用 的部位。 • 对流室内密布多排炉管，烟气以较大速度 冲刷这些管子，进行有效的对流换热。
• 对流室一般担负全炉热负荷20%~30% • 对流室吸热量的比例越大，全炉的热效率 越高，但究竟占多大比例合适，应根据管 内流体同烟气的温度差和烟气通过对流管 排的压力损失等，选择最经济合理的比值。 • 对流室一般都布置在辐射室之上，与辐射 室分开，单独放在地面上也可以。为了尽 量提高传热效率，多数炉子在对流室采用 类钉头管和翅片管。
• 燃油时小于125kW/m3； • 燃气时小于165kW/m3。
3、辐射表面热强度qR
• 辐射炉管每单位面积（一般按炉管外径计 算表面积）单位时间内所传递的热量qR称 为炉管辐射表面热强度，也称为辐射热通 量或热流率，单位为W/m2。 • qR表示辐射室炉管传热强度的大小。应注 意它一般指全辐射室所有炉管的平均值。
• 过去，绝大多数炉子因为炉内烟气侧阻力 不大，都采用自然通风方式，烟囱通常安 在炉顶，烟囱的高度只要足以克服炉内烟 气侧阻力就可以了。 • 但是近年来由于公害问题，石油化工厂已 经开始安装独立于炉群的超高型集合烟囱， 这一烟囱通过烟道把若干台炉子的烟气收 集起来，从100m左右的高处排放，以降低 地面上污染气体的浓度。 • 强制通风方式只在炉子结构复杂，炉内烟 气侧阻力很大，或者没有余热回收系统时 采用，它必须使用风机。
• 目前，炉子的余热回收系统以采用空气预 热方式为多，通常只有高温管式炉（如烃 蒸汽转化炉、乙烯裂解炉）和纯辐射炉才 使用废热锅炉，因为这些炉子的排烟温度 太高。 • 安设余热回收系统以后，整个炉子的总热 效率能达88%~90%。
4、燃烧器
• 燃烧器组织热量燃烧产生热量，是炉子的 重要组成部分。
• 管式加热炉只燃烧燃料气和燃料油，所以 不需要烧煤那样复杂的辅助系统，火嘴结 构也比较简单。
5、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
被加热加热流体吸收的 热量 供给给炉子的能
• 热效率是燃料消耗，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。
6、火墙温度
• 与箱式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都安 了炉管，比箱式炉炉壁利用率高。
• 对流室和烟囱放在炉顶，烟气流动的阻力 减少，不过由于又有新的炉型比它更好， 最近也不使用了。
大型箱式炉
③横管大型箱式炉与立管大型箱式 炉
• 这两种型式更有效的利用了炉膛空间和炉 壁。两种炉型基本一致，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， 可在保持炉膛体积发热强度不变的前提下， “积木组合式”的把炉子放大，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。
• 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850℃以下（烃蒸汽转化炉、 乙烯裂解炉等例外）。
7、管内流速
• 炉膛在炉管内的流速越低，则边界层越后， 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。
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：
横管大型箱式炉
立管大型箱式炉
④顶烧式
• 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，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。
• 由于火焰猛烈，必须特别重视火焰雨炉管 间距以及燃烧器的间隔，尽可能使炉膛受 热均匀，使火焰不冲刷炉管并实现低氧完 全燃烧。
• 为此，要合理选择燃烧器的型号，仔细布 置燃烧器。
5、通风系统
• 通风系统是将燃烧用空气导入燃烧器，并 将烟气引出炉子，它分为自然通风方式和 强制通风方式两种。 • 前者依靠烟囱本身的抽力，不消耗机械功。 后者要使用风机，消耗机械功。
• 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，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质量流速表示，它的单 位是kg/m2· s
W GF NF 0
式中 W—管内介质质量流量，kg/s； Gv—管内介质的质量流速，kg/m2s； N—管程数，即炉管路数； F0—炉管的流通截面积，m2。
热负荷Q
Q 15.7 4.65 20.35MW
热效率η
20.35 9.75 75% 3 （ 2350/ 3600 ） 4160010
炉膛体积发热强度qv
(2350/ 3600 ) 4160103 qv 0.039MW / m3 39kW / m3 690
⑴箱式炉
• ①烟气下行式 • 这是早期的管式炉型式，燃烧器横烧，烟 气越过辐射室好对流室的隔墙自上而下流 经对流室。 • 这种炉型的主要缺点是敷管率（辐射室排 有管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。今年几乎已不采用。
②大方箱式炉
2
1008 kg / m2 s
4
五、管式加热炉的种类
• 管式加热炉通常可按外形或用途来分类。
• 按外形大致分为以下四类：箱式炉、立式 炉、圆筒炉、大方箱炉。
1、按外形分
• 这种划分方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，其两侧墙间距与炉膛高 度之比约为1:2。圆筒炉、大型方箱炉的称 呼也按同理而来。
一、管式加热炉
• 一个设备，具有耐火材料包围的燃烧室， 利用燃料燃烧产生的热量将物质（固体或 流体）加热，这样的设备叫做“炉子”。 • 工业上有各种各样的炉子，如冶金炉、热 处理炉、窑炉、焚烧炉和蒸汽锅炉。
二、管式加热炉的特征
• 被加热物质在管内流动，故仅限于加热气 体或液体。而且，这些气体或液体通常都 是易燃易爆的烃类物质，同锅炉加热水或 蒸汽相比，危险性大，操作条件要苛刻得 多； • 只烧液体或气体燃料； • 长周期连续运行，不间断操作。
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”。
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)
卧管立式炉
②附墙火焰式
• 这种炉子用很多根弯成U字形的炉管把火焰 包围起来，用于炉管路数较多，要求管内 压力降小的场合。 • 随着炉子热负荷的增大，U形弯可以增加到 二个甚至三个。
四、管式加热炉的主要技术指标
• 1、热负荷 • 每台管式加热炉单位时间内向管内介质传 递热量的能力称为热负荷，一般用MW为单 位。 • 管内介质所吸收的热量、汽化或化学反应， 全部有效利用热。 • 对简单管式加热炉（管内介质入炉状态为 纯液相出炉为汽液混相）其热负荷计算公 式为
Q Wf [eIv (1 e)Il Ii ]10 Q
• 火墙温度是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。 • 早期的箱式炉在辐射室和对流室间设有一 堵隔墙，人们称之为桥墙，桥墙上方的温 度就叫做“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，说明辐射室传热强大。
顶烧式
⑤斜顶炉
• 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它缺点。近年来 也不再建造了。
斜顶炉
⑵立式炉
• ①底烧横管式 • 传热机理同箱式炉差不多，只是造型上采 用了立式炉的特点。 • 炉管布置在两侧壁，中央十一列底烧的燃 烧器，烟气由辐射室、对流室经烟囱一直 上行。 • 燃烧器能量较小，数目较多，间距较小， 从而在炉子中央形成一道火焰“膜”提高 了辐射传热效果。 • 现在立式炉多采用这一形式。
例题
• 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15.7MW，对流室吸热4.65MW。 • 对流室有Φ219×10×3700mm钉头管80根， 辐射室有Φ219×10×14000mm炉管52根。 • 炉子烧油2350kg/h，燃料油低位热值为 41600kJ/kg。辐射室体积为690m3. • 试求此炉的热负荷、热效率、炉膛体积热 强度、炉管辐射表面热强度、对流表面热 强度和管内质量流速。