加热炉综合知识培训.ppt

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1、加加热热炉炉2023/4/132加加热热炉炉加热炉及热风系统简介加热炉及热风系统简介加热炉的主要结构部件加热炉的主要结构部件加热炉的主要指标及热效率计算加热炉的主要指标及热效率计算提高加热炉热效率提高加热炉热效率加热炉低温露点腐蚀加热炉低温露点腐蚀加热炉常见的问题加热炉常见的问题2023/4/133加热炉简介加热炉简介加热炉：是一种火力加热设备，加热炉：是一种火力加热设备，主要承担提供热量，是石化工主要承担提供热量，是石化工装置的重要设备，装置的重要设备，同时也是炼同时也是炼油、化工生产装置消耗燃料能油、化工生产装置消耗燃料能源的主要设备，所以加热炉的源的主要设备，所以加热炉的操作对节能有重大

2、意义操作对节能有重大意义。加热炉的主要任务：提供热量加热炉的主要任务：提供热量把物料加热到一定的温度，满把物料加热到一定的温度，满足下一工序（如分馏或反应）足下一工序（如分馏或反应）的需要。有的加热炉还担负着的需要。有的加热炉还担负着过热水蒸汽的任务过热水蒸汽的任务。估算一下一台热负荷估算一下一台热负荷30MW左左右的加热炉，优化操作好差，右的加热炉，优化操作好差，燃烧的好坏，燃料气波动燃烧的好坏，燃料气波动100NM3/H是正常的，如果每是正常的，如果每小时节省小时节省100NM3，目前使用燃，目前使用燃料气约料气约1.1KG/NM3，算一下每，算一下每小时节小时节100KG燃料气，一天节燃

3、料气，一天节约约24100=2400KG（2.4吨），吨），一年节约一年节约3652.4=876吨，一吨吨，一吨按按3500元算，一台加热炉每年元算，一台加热炉每年燃料节约：燃料节约：8763500=3066000元元=306.6万元万元2023/4/134加热炉简介加热炉简介加热炉的主要特点加热炉的主要特点：2023/4/135加热炉简介加热炉简介加热炉应满足的工艺要求：加热炉应满足的工艺要求：2023/4/136按用途分类按用途分类1、单纯加热炉、单纯加热炉2、反应加热炉（管内有催化剂）、反应加热炉（管内有催化剂）按传热方式分类按传热方式分类1、纯对流式炉、纯对流式炉2、辐射对流式炉、辐射

4、对流式炉3、辐射式炉、辐射式炉按炉型结构分类按炉型结构分类1、方箱式炉、方箱式炉2、圆筒式炉、圆筒式炉按燃烧形式分类按燃烧形式分类1、底烧式炉、底烧式炉2、侧烧式炉、侧烧式炉3、顶烧式炉、顶烧式炉按供风形式分类按供风形式分类1、强制供风炉、强制供风炉2、自然供风炉、自然供风炉加热炉常见分类加热炉常见分类2023/4/137常见加热炉常见加热炉底烧卧管方箱加热炉底烧卧管方箱加热炉带火墙的双室底烧卧管方箱炉带火墙的双室底烧卧管方箱炉辐射对流炉辐射对流炉2023/4/138常见加热炉常见加热炉底烧立管方箱加热炉底烧立管方箱加热炉侧烧卧管方箱加热炉侧烧卧管方箱加热炉辐射对流炉辐射对流炉2023/4/1

5、39常见加热炉常见加热炉立管双室阶梯加热炉立管双室阶梯加热炉 立管圆筒炉立管圆筒炉辐射对流炉辐射对流炉2023/4/1310常见加热炉常见加热炉无对流段螺旋管加热炉无对流段螺旋管加热炉无对流段立管纯辐射炉无对流段立管纯辐射炉带反射锥炉带反射锥炉带对流段立管加热炉带对流段立管加热炉辐射式炉辐射式炉2023/4/1311加热炉的传热及传热方式传热：不同温度的两个物体放在一起，高温物体的温度降低，低传热：不同温度的两个物体放在一起，高温物体的温度降低，低温物体的温度升高，热量从高温物体传到了低温物体温物体的温度升高，热量从高温物体传到了低温物体,这种现象称这种现象称为传热。为传热。传热方式：分对流传

6、热、传导传热、辐射传热三种方式传热方式：分对流传热、传导传热、辐射传热三种方式对流传热对流传热:依靠流体（液体或气体）本身流动而实现的热传递叫依靠流体（液体或气体）本身流动而实现的热传递叫做对流传热。分自然对流和强制对流。做对流传热。分自然对流和强制对流。传导传热传导传热:物体通过接触，并没有发生物质的相互转移而传递热物体通过接触，并没有发生物质的相互转移而传递热量的方式叫传导传热。传导传热需要介质，受介质的导热系数影量的方式叫传导传热。传导传热需要介质，受介质的导热系数影响。响。辐射传热辐射传热:物体间依靠电磁波互相辐射传导热量的方式叫辐射传物体间依靠电磁波互相辐射传导热量的方式叫辐射传热。

7、辐射传热无需中间介质。热。辐射传热无需中间介质。2023/4/1312加热炉的传热方式加热炉内的传热：加热炉内的传热：热量从炉膛到炉管热量从炉膛到炉管外壁：辐射传热外壁：辐射传热+对流对流传热传热热量从炉管外壁到热量从炉管外壁到炉管内物料：传导传炉管内物料：传导传热热2023/4/13131、辐射室：辐射室有辐射炉管、人孔、看、辐射室：辐射室有辐射炉管、人孔、看火火门。门。2、对流室：对流室有对流炉管、吹灰器，观察孔。、对流室：对流室有对流炉管、吹灰器，观察孔。3、燃烧系统：燃烧器、配风系统。、燃烧系统：燃烧器、配风系统。4、烟囱：烟囱内装有烟道挡板，有的加热炉是联、烟囱：烟囱内装有烟道挡板，

8、有的加热炉是联合囱。合囱。5、炉体：含钢结构和耐火衬里。、炉体：含钢结构和耐火衬里。6、控制调节系统包括：空气、燃料的控制调节；、控制调节系统包括：空气、燃料的控制调节；物料的流量、压力、温度控制调节。物料的流量、压力、温度控制调节。7、烟气余热回收系统：含风机、换热器、烟道、烟气余热回收系统：含风机、换热器、烟道、风道组成。风道组成。加热炉的主要构成加热炉的主要构成2023/4/1314加热炉的结构简图加热炉的结构简图辐射室辐射室炉管炉管炉墙板炉墙板烟囱烟囱人孔人孔挡板挡板看火孔看火孔燃烧器燃烧器衬里衬里炉管炉管2023/4/1315加热炉的结构简图加热炉的结构简图烟囱烟囱烟道挡板烟道挡板负

9、压接口负压接口对流炉管对流炉管对流段对流段取样口取样口物料进口物料进口转油线转油线炉膛炉膛辐射炉管辐射炉管辐射段辐射段灭火蒸汽灭火蒸汽燃烧器燃烧器物料出口物料出口2023/4/1316加热炉物料流程简图加热炉物料流程简图空气、烟气空气、烟气被加热介质被加热介质燃料燃料2023/4/1317加热炉控制流程简图加热炉控制流程简图燃料的控制调节燃料的控制调节物料流量控制调节物料流量控制调节物料温度控制调节物料温度控制调节2023/4/1318常见余热回收系统常见余热回收系统水热媒余热回收：水热媒余热回收：泵强制循环（锅炉水液相）泵强制循环（锅炉水液相）水水泵泵水作为热载体预热助燃空气水作为热载体预热

10、助燃空气锅炉水锅炉水鼓风机鼓风机水水-空气换热器空气换热器水水-烟气换热器烟气换热器补充水补充水气相排放气相排放2023/4/1319常见余热回收系统常见余热回收系统2023/4/1320常见余热回收系统常见余热回收系统单单热热管管余余热热回回收收热热管管安安装装位位置置不不同同单一热管适用烟气温度较低单一热管适用烟气温度较低2023/4/1321常见余热回收系统常见余热回收系统热管换热器与扰流子换热器热管换热器与扰流子换热器组合串联组合串联余热回收系统余热回收系统1-加热炉加热炉 2-扰流子翅片管空气预热器扰流子翅片管空气预热器 3-热管空气热管空气预热器预热器 4-鼓风机鼓风机 5-引风机

11、引风机 6-烟囱烟囱组合适用烟气温度较高组合适用烟气温度较高2023/4/1322余热回收热管换热器及扰流子换热器余热回收热管换热器及扰流子换热器热管工作原理热管工作原理翅片扰流子管翅片扰流子管管内真空管内真空产产生生湍湍流流破破坏坏边边界界层层 改改变变换换热热效效果果2023/4/1323常见余热回收系统常见余热回收系统热热管管换换热热器器2023/4/1324常见余热回收系统常见余热回收系统两相流两相流水热媒：水热媒：锅炉水气液两相锅炉水气液两相2023/4/1325常见余热回收系统常见余热回收系统2023/4/1326炉管及附属部件炉管及附属部件1 1、炉管：辐射室炉管、对流室炉管、炉

12、管：辐射室炉管、对流室炉管 辐射室炉管通常采用光管；辐射室炉管通常采用光管；对流室炉管通常采用对流室炉管通常采用钉头管和翅片管，遮蔽管应采钉头管和翅片管，遮蔽管应采用光管；用光管；2、回弯头：把炉管与炉管连接成连续蛇管、回弯头：把炉管与炉管连接成连续蛇管3、炉管吊架（吊钩）、炉管吊架（吊钩）4、导向杆、导向杆5、管板、管板6、管架、管架加热炉主要部件加热炉主要部件2023/4/1327加热炉主要部件简图加热炉主要部件简图管板管架吊架导向杆炉管及弯头2023/4/1328对流段炉管钉头管及翅片管钉头管及翅片管2023/4/1329加热炉主要部件加热炉主要部件燃烧器燃烧器1、燃烧器：将燃料和空气按

13、照所需混合比和流速送、燃烧器：将燃料和空气按照所需混合比和流速送入火盆内，确保和维持点火及燃烧条件的部件入火盆内，确保和维持点火及燃烧条件的部件2、燃烧器通常包括：燃料喷咀、配风口和燃烧道三、燃烧器通常包括：燃料喷咀、配风口和燃烧道三个部分。个部分。2023/4/1330燃料喷咀、配风口和燃烧道燃料喷咀燃料喷咀:是供给燃料并使燃料完成燃烧前准备的部件。燃料喷咀的主要任务：燃料喷咀的主要任务：是使燃料形成便于与空气混合的雾化炬，外混式燃料气喷咀将燃料气分散成细流，并以适当的角度导人燃烧道，以便与空气良好混合。预混式燃料气喷咀则是将燃料气和空气均匀混合后供给燃烧。2023/4/1331燃料喷咀、配

14、风口和燃烧道配风口配风口:使空气与燃料良好混合并形成稳定而符合要求的火焰形状。尤其是在火焰根部必须保证有足够的空气供应，以避免燃料受热时因缺氧而裂解，产生黑烟。2023/4/1332燃料喷咀、配风口和燃烧道燃烧道：燃烧道：在火焰根部设置一段燃烧道，不但能使火焰根部基本上不散热，而且耐火材料蓄积的热量还能提供辐射热源，使火焰根部温度升高，加速燃料的蒸发和着火，有助于形成稳定的燃烧。能约束空气，迫使空气与燃料混合而不致散溢于炉膛中。自然通风或低压鼓风式燃烧器，空气功能小，穿透能力弱，燃烧道对空气的约束作用更显得重要。与配风器一起使气流形成理想的流型。配风器提供的气流流型，往往要与燃烧道配合才能实现

15、。实际上燃烧道是配风口不可分割的部分。2023/4/1333加热炉主要部件加热炉主要部件燃烧器结构图燃烧器结构图 四配风油气枪同轴燃烧器四配风油气枪同轴燃烧器进风口进风口配风口燃烧道喷嘴底底烧烧式式2023/4/1334加热炉主要部件加热炉主要部件二次配风油气枪不同轴燃烧器二次配风油气枪不同轴燃烧器底底烧烧式式2023/4/1335加热炉主要部件加热炉主要部件顶顶烧烧式式燃燃烧烧器器2023/4/1336加热炉主要部件加热炉主要部件侧烧式燃烧器侧烧式燃烧器2023/4/1337加热炉主要部件加热炉主要部件油枪喷头油枪喷头2023/4/1338加热炉主要部件加热炉主要部件衬里部件衬里部件1、耐火

16、砖：标准砖、异形砖2、浇注料：轻质浇注料、重质浇注料、刚玉浇注料3、陶瓷纤维：纤维棉、纤维毯、纤维模块4、纤维可塑料：高铝纤维可塑料、普铝纤维可塑料5、保温钉：L型、V型、Y型6、快速夹7、保温钉垫片及螺帽8、陶瓷帽盖9、耐热钢丝10、耐火胶泥2023/4/1339加热炉主要部件加热炉主要部件衬里部件：快速夹衬里部件：快速夹-和和L型保温钉配合使用型保温钉配合使用2023/4/1340加热炉主要部件加热炉主要部件衬里部件：保温钉衬里部件：保温钉保温钉的型式：L型、V型、Y型保温钉型式的选择：根据耐火材料要求选择L型保温钉：多用于纤维平铺毯、纤维喷涂、纤维模块V型保温钉：多用于纤维可塑料、浇注料

17、、纤维喷涂Y型保温钉:多用于纤维可塑料、浇注料、复合衬里L型保温钉和V型保温钉混合：纤维喷涂2023/4/1341加热炉主要部件加热炉主要部件保温钉材质的选择：根据使用温度要求选择保温钉材质的选择：根据使用温度要求选择2023/4/1342加热炉主要部件加热炉主要部件保温钉的布置：拼花布置保温钉的布置：拼花布置A指保温钉间距指保温钉间距2023/4/1343加热炉主要部件加热炉主要部件保温钉的布置间距：保温钉的布置间距：2023/4/1344加热炉主要部件加热炉主要部件加热炉衬里加热炉衬里：纤维：纤维衬里材料的选择衬里材料的选择根根据据温温度度选选择择2023/4/1345加热炉主要部件加热炉

18、主要部件加热炉衬里：加热炉衬里：纤维纤维衬里材料的用途衬里材料的用途2023/4/1346加热炉主要部件加热炉主要部件常见衬里型式：平铺毯结构（施工方法、优缺点）常见衬里型式：平铺毯结构（施工方法、优缺点）2023/4/1347加热炉主要部件加热炉主要部件常见衬里型式：平铺毯结构常见衬里型式：平铺毯结构平铺毯直衬里搭接平铺毯直衬里搭接阴角衬里结构阴角衬里结构2023/4/1348加热炉主要部件加热炉主要部件常见衬里型式：平铺毯结构常见衬里型式：平铺毯结构阳角衬里结构阳角衬里结构耐火纤维和耐火砖搭接耐火纤维和耐火砖搭接2023/4/1349加热炉主要部件加热炉主要部件常见衬里型式：模块结构（施工

19、方法、优缺点）常见衬里型式：模块结构（施工方法、优缺点）中心孔吊装模块结构中心孔吊装模块结构2023/4/1350加热炉主要部件加热炉主要部件常见衬里型式：模块结构常见衬里型式：模块结构滑槽式模块结构滑槽式模块结构2023/4/1351加热炉主要部件加热炉主要部件模块衬里拼图：（拼完后的处理）模块衬里拼图：（拼完后的处理）模块的地板式拼花结构模块的地板式拼花结构2023/4/1352加热炉主要部件加热炉主要部件常见衬里型式：复合衬里结构（施工方法优缺点）常见衬里型式：复合衬里结构（施工方法优缺点）2023/4/1353加热炉主要部件加热炉主要部件常见衬里型式：复合衬里结构常见衬里型式：复合衬里

20、结构1-普铝可塑料；普铝可塑料；2-高铝可塑料高铝可塑料1-浇注料；浇注料；2-高铝纤维喷涂高铝纤维喷涂2023/4/1354加热炉主要部件加热炉主要部件衬里结构形式衬里结构形式:不同形式衬里的结合使用不同形式衬里的结合使用2023/4/1355加热炉主要部件加热炉主要部件衬里结构形式：不同形式衬里的结合使用衬里结构形式：不同形式衬里的结合使用2023/4/1356加热炉主要部件加热炉主要部件衬里结构形式：衬里结构形式：2023/4/1357附属部件附属部件1、看火门：看火门主要是用来观察炉内火焰状况和辐射管运行情况的，看火门的数量和位置应能看到所有燃烧器燃烧状况，并能观察到所有的炉管。2、人

21、孔门及检修孔门：为了能进入炉内进行检修，需要设置人孔门和检修门。对于炉底无法安装人孔门的小园筒炉，检修时可拆下燃烧器，其开孔兼作人孔。3、防爆门：当炉内积存可燃气体和空气的混合物时，就有发生爆炸的危险，辐射室均应设置防爆门，以便在发生爆炸事故时，能及时卸压。4、烟道挡板：单轴烟道挡板、多轴烟道挡板。5、灭火蒸汽线：当炉膛失火时，需要通入蒸汽灭火。6、吹灰器：为了清除对流管外表面上的积灰，保证对流传热效果，对流室应放置吹灰器。加热炉主要部件加热炉主要部件2023/4/1358加热炉主要部件加热炉主要部件烟道挡板及调节系统烟道挡板及调节系统在烟囱内加设挡板，调节挡板开度就可控制一定的抽力，保证炉膛

22、内最合适的负压。一般要求炉膛内保持负压23毫米水柱，在打开看火门观察炉膛时，火焰不会外扑，确保操作安全。如采用强制送风，炉内负压不超过5毫米水柱时，可以不装挡板。老式的烟囱挡板多为单轴式，近年来多采用多轴式，多轴式挡板较单轴挡板灵活好用，不易损坏变形，便于操作。烟囱挡板有非密封型、密封型和高温密封型。目前密封型基本代替了非密封型，高温密封型用于有废热回收系统和联合烟道系统。挡板材质为碳钢和18-8钢两种。烟囱挡板调节系统由调节机构、滑轮，转轮及烟囱挡板等部件组成，由钢丝绳和链条传动。调节机构由手摇卷扬机、开关指示部件及链轮组成，装在地面上。滑轮安装在炉体和烟囱上，以固定钢丝绳及滑动用。转轮安装

23、在烟囱挡板轴上，带动烟囱挡板开闭。烟囱挡板多装在烟囱底部。2023/4/1359加热炉主要部件加热炉主要部件2023/4/1360加热炉主要部件加热炉主要部件看火门防爆门人孔2023/4/1361加热炉的主要工艺指标加热炉的主要工艺指标为了评定管式炉的技术经济合理性，采用一些反映加热炉内为了评定管式炉的技术经济合理性，采用一些反映加热炉内传热性能的主要工艺指标。一般有以下几项：传热性能的主要工艺指标。一般有以下几项：(1)热负荷：也称有效热负荷，是指炉子每小时传给被加热物料的总热负荷：也称有效热负荷，是指炉子每小时传给被加热物料的总热量，以热量，以Q表示，单位为表示，单位为KJ/h或或W。它体

24、现了炉子供热能力的大。它体现了炉子供热能力的大小，此值越大，炉子的生产能力也越大。目前，加热炉最大炉热小，此值越大，炉子的生产能力也越大。目前，加热炉最大炉热负荷已达负荷已达325MW。2023/4/1362管式加热炉的主要工艺指标管式加热炉的主要工艺指标(2)炉管表面热强度：指每平方米炉管表面积每小时的传热量，以炉管表面热强度：指每平方米炉管表面积每小时的传热量，以q表示，单位为表示，单位为kJ/(m2*h)或或W/m2。此值越大，完成相同的传热任。此值越大，完成相同的传热任务所需要的传热面积越小；传热面积相同时，此值越大，传递的务所需要的传热面积越小；传热面积相同时，此值越大，传递的热量越

25、多。一般希望炉管具有较高的平均表面热强度，但过大时，热量越多。一般希望炉管具有较高的平均表面热强度，但过大时，受热最强的部分炉管易被烧穿。所以，受热最强的部分炉管易被烧穿。所以，q值不是越大越好，要依值不是越大越好，要依具体情况而定。由于辐射管和对流管的表面热强度相差较大，故具体情况而定。由于辐射管和对流管的表面热强度相差较大，故应分别计算。目前国内常用的管式加热炉，辐射管的表面热强度应分别计算。目前国内常用的管式加热炉，辐射管的表面热强度一般在一般在23260-46520W/m2；对流管的表面热强度在；对流管的表面热强度在9300-23260W/m2。2023/4/1363管式加热炉的主要工

26、艺指标管式加热炉的主要工艺指标(3)炉膛温度：（也称火墙温度）是指辐射室烟气出口平炉膛温度：（也称火墙温度）是指辐射室烟气出口平均温度，以均温度，以tg表示，单位为表示，单位为。它是一个安全指标，控。它是一个安全指标，控制不好，炉管就有烧穿的危险。对于碳钢管，炉膛温度制不好，炉管就有烧穿的危险。对于碳钢管，炉膛温度不高于不高于850；对于合金钢管，温度可高一些。；对于合金钢管，温度可高一些。(4)炉膛热强度：是指每小时每立方米炉膛体积所传递的炉膛热强度：是指每小时每立方米炉膛体积所传递的热量，以热量，以qv表示，单位为表示，单位为kJ/(m3*h)或或W/m3。此值越。此值越大，完成相同的传热

27、任务所需的炉子越紧凑；在炉体一大，完成相同的传热任务所需的炉子越紧凑；在炉体一定的情况下，此值越大，炉膛传递的热量越多。定的情况下，此值越大，炉膛传递的热量越多。2023/4/1364管式加热炉的主要工艺指标管式加热炉的主要工艺指标(5)全炉热效率：是指被加热流体吸收的有效热量与供给炉子的能量全炉热效率：是指被加热流体吸收的有效热量与供给炉子的能量之比值，以之比值，以（%）表示。热效率的高低表明向炉子提供的能量）表示。热效率的高低表明向炉子提供的能量被有效利用的程度。在加热任务一定时，热效率越高，燃料用量被有效利用的程度。在加热任务一定时，热效率越高，燃料用量越省。可见，它是一个经济指标。为了

28、节约燃料、减少操作费用，越省。可见，它是一个经济指标。为了节约燃料、减少操作费用，应尽量提高炉子热效率。有些加热炉在采用了回收废热的措施之应尽量提高炉子热效率。有些加热炉在采用了回收废热的措施之后，可使热效率有后，可使热效率有70%-80%提高到提高到90%左右。左右。2023/4/1365管式加热炉的主要工艺指标管式加热炉的主要工艺指标(6)冷油流速和全炉压力降：冷油流速和全炉压力降：按按20的油品比重计算的油品线速度，称为冷油流速，以的油品比重计算的油品线速度，称为冷油流速，以w表表示，单位为示，单位为m/s。油品经过对流管与辐射管总的压力降，成为全炉压力降，以油品经过对流管与辐射管总的压

29、力降，成为全炉压力降，以p表示，单位为表示，单位为Pa或或Mpa。管内流速越低，边界层越厚，传热系数越小，管壁温度越高，管内流速越低，边界层越厚，传热系数越小，管壁温度越高，其结果越容易结焦，炉管越容易损坏。其结果越容易结焦，炉管越容易损坏。为了改善传热，强化传热，防止炉管结焦，希望油品流速大一为了改善传热，强化传热，防止炉管结焦，希望油品流速大一些；但流速过大，会使压力降升高，动力消耗增加。所以，一般些；但流速过大，会使压力降升高，动力消耗增加。所以，一般冷油流速取冷油流速取1-2m/s为宜。为宜。2023/4/1366管式加热炉的主要工艺指标管式加热炉的主要工艺指标2023/4/1367炉

30、子的操作上限炉子的操作上限管式加热炉是既有上限又有下限的设备，它不允许远离其设计能力进行操作。一台炉子的设计热负荷究竟取多少，必须考虑到它在要求的上、下限负荷下都能顺利操作。同时，还要考虑炉子所在工艺系统处理量变化的范围以及炉子的经济性等。通常允许的操作上限为设计热负荷的120，理由是热负荷增加到这个值时炉子在设计上无需作什么特殊考虑，基建投资因而不变，而且炉子负荷有20余量以后基本上也能满足工艺上的变化要求。但是，在此基础上把炉子的操作负荷再进一步提高，则需要对若干个可能的限制因素进行校核。这些因素主要是：炉膛体积、烟气侧阻力，管内流速和火墙温度等。炉子的操作范围2023/4/1368炉子的

31、操作范围影响加热炉操作上限的因素及危害：影响加热炉操作上限的因素及危害：1.炉膛体积限制炉膛体积限制:炉子操作负荷过大以后，火陷有可能烧出炉膛之外，并舐到辐射室炉管或热遮蔽管上，危及炉子的安全。因此炉膛的尺寸在操作上限时应能容纳住火焰，并有一定余量。2.烟气侧阻力限制烟气侧阻力限制:对强制通风的加热炉，烟气侧阻力会不会成为提高负荷的限制，主要由风机能力决定。自然通风加热炉是利用烟囱抽力克服烟气侧阻力，这方面的问题较为突出。因为炉子负荷增加后，烟囱烟气量也要增加。同时，热负荷增加后热效率会降低，即排烟温度将升高，从而增加烟囱的抽力，但抽力的增量不大。当炉子达到某一负荷时，抽力增加和烟气侧阻力的增

32、加将处于平衡，这一平衡点就是由烟气侧阻力所决定的操作上限。超过这一点操作，空气量不足，使燃烧不完全。2023/4/1369炉子的操作范围3.管内流速限制管内流速限制:从泵和压缩机的输送能力来考虑，管内压力损失有上限而无下限，故油品在管内的流速不能过高。4.火墙温度限制火墙温度限制:负荷越大火墙温度越高，超负荷运转时辐射室在结构和材料方面可能产生问题，最容易发生损坏的是辐射炉管的支承件（如管板、管吊等）。一台炉子的火墙温度允许达到多高，主要由各材料的设计温度、安全使用温度或者高温许用应力决定。2023/4/1370炉子的操作范围炉子操作的下限炉子操作的下限 可能有人认为炉子操作只有上限没有下限，

33、操作负荷越小越显得富裕，因而越安全可靠。这种观点是不对的。实际证明，一台大炉子在过小的负荷下操作可能损坏得更快。2023/4/1371炉子的操作范围炉子下限操作的危害：炉子下限操作的危害：1.受热均匀性问题受热均匀性问题:燃烧器的大小和数量是根据设计负荷考虑的，当炉子在设计负荷下运转时，燃烧器将全部投用，火焰基本上均布整个炉膛，炉管受热将比较均匀。炉子降低负荷后一种是点燃一半甚至13以下的燃烧器，这样就会使各部分辐射炉管受热不均。另一种调节方法，把每个燃烧器关小，但维持每个燃烧器都投用，这样沿火焰长度方向炉管热强度的分布的不均匀性会比正常负荷下大。2023/4/1372 2.局部过热问题局部过

34、热问题:由于降量操作时炉子热负荷也按比例减少了，仅上一点就足以引起炉管的局部过热与损坏、管内流量减小以后，管内介质的传热系数有可能大幅度下降，管内介质的流动状态有可能突变，炉管各路之间也更容易发生偏流而造成低负荷下的炉管局部过热损坏。当管内介质为高粘度流体或低压气体时，因在设计负荷下其管内介质传热系数本来就偏低或管内流态本来就不理想，降量操作时尤应加以注意。炉子的操作范围2023/4/1373加热炉的燃料热值及效率计算加热炉的燃料热值及效率计算加热炉是火力加热设备，其热源就是燃料燃烧时产加热炉是火力加热设备，其热源就是燃料燃烧时产生的炽热火焰及高温烟气，而吸热的一方则是管内被加生的炽热火焰及高

35、温烟气，而吸热的一方则是管内被加热的液体。加热炉内的传热过程与燃料的燃烧过程密切热的液体。加热炉内的传热过程与燃料的燃烧过程密切相关。相关。2023/4/1374燃料的种类燃料的种类燃烧是可燃物质剧烈的氧化过程。燃料的种类的不燃烧是可燃物质剧烈的氧化过程。燃料的种类的不同，燃烧的难易程度也不同。同，燃烧的难易程度也不同。燃料有固、液、气之分，但管式加热炉所用的燃料是气燃料有固、液、气之分，但管式加热炉所用的燃料是气体和液体两种燃料。体和液体两种燃料。燃烧产物都是各可燃成分的氧化物。大部分是：二氧化燃烧产物都是各可燃成分的氧化物。大部分是：二氧化碳、水、硫化物、氮化物。碳、水、硫化物、氮化物。2

36、023/4/1375燃料的种类燃料的种类液体燃料液体燃料燃料油来源很广泛，如常压重油、减压渣油和裂化渣油等。比重越小，雾化越好，越容易燃烧完全。燃料油的主要特征可以用它的元素组成和热值来表示。燃料油的元素组成通常用油中所含的碳、氢、硫、氧、氮、水分和灰分的重量百分数来表示。其中主要是碳和氢，而氧、氮和灰分的含量很少。2023/4/1376燃料的种类和组成燃料的种类和组成 元素组成的数据可用元素分析法测定。若无实测数元素组成的数据可用元素分析法测定。若无实测数据，可用下列经验式估算：据，可用下列经验式估算：H=26-15d20C=100-（H+S）式中式中H、C、S-燃料油中氢、碳、硫的质量百分

37、数；燃料油中氢、碳、硫的质量百分数；d2020时燃料油的比重。时燃料油的比重。2023/4/1377燃料的种类燃料的种类气体燃料气体燃料气体燃料的来源较复杂，有催化干气，焦化干气、裂化干气、不凝气、液化石油气、天然气和液态轻烃。气体燃料的组成一般都用各个组分的体积百分比数来表示。气体燃烧的特点气体燃烧的特点气体燃料的燃烧最容易控制，容易实现自动控制；气体燃料容易与空气混合，可以到完全燃烧的要求；气体燃料相对煤和重油属清洁能源，有利于生产环境的改善。2023/4/13781.重量热值：重量热值：1Kg燃料完全燃烧时所放出的热量，叫做燃料的重量热值，单位为Kj/Kg。液体燃料都用重量热值表示。体积

38、热值：体积热值：1Nm3(特指0、101325Pa下的体积)燃料完全燃烧时所放出的热量，叫做燃料的体积热值，单位Kj/Nm3。气体燃料多用体积热值表示。燃料燃料热值的分类2023/4/1379燃料燃料热值的分类高高热热值值：燃料完全燃烧后所生成的水已冷凝为液态时计算出的热值，称为高热值，以Qh表示。低热值。低热值。燃料完全燃烧后所生成的水为气态时计算出的热值，称为低热值，以Ql表示。在加热炉的正常操作中，水都是处于气态的情况，所以多用低热值计算。2023/4/1380液体燃料的理论空气用量液体燃料的理论空气用量已知元素分析已知元素分析：燃料完全燃烧时所需要的空气量为理论空气用量，可根据燃烧反应

39、程式求得：燃料完全燃烧时所需要的空气量为理论空气用量，可根据燃烧反应程式求得：由由C+O2CO21232可知燃烧可知燃烧1kg的碳，需的碳，需2.67kg的氧；的氧；由由2H2+O22H2O432可知燃烧可知燃烧1kg的氢，需的氢，需8kg的氧；的氧；由由S+O2SO23232可知燃烧可知燃烧1kg的硫，需的硫，需1kg的氧。的氧。上述反应的需氧量，扣除燃料中的含氧量（也参加反应），即为空气的供氧量。所以由空气供给上述反应的需氧量，扣除燃料中的含氧量（也参加反应），即为空气的供氧量。所以由空气供给的的理论用氧量理论用氧量为为K0=2.67*C%+8*H%+1*S%-O%K0=0.0267C+0

40、.08H+0.01(SO)kg氧氧/kg燃料式中符号同前。燃料式中符号同前。因为空气中氧的重量含量为因为空气中氧的重量含量为23%，所以，所以1kg燃料油完全燃烧时所需的燃料油完全燃烧时所需的理论空气量理论空气量为为L0=0.0267C+0.08H+0.01(S-O)/0.23Lo=0.116C+0.348H+0.0435(S-O)kg空气空气/kg燃料燃料在没有元素分析的情况下，可按比重在没有元素分析的情况下，可按比重d20估算出燃料油完全燃烧时所需理论空气量为估算出燃料油完全燃烧时所需理论空气量为Lo=17.48-3.45d20-0.072S理论空气用量理论空气用量的计算的计算2023/4

41、/1381理论空气用量理论空气用量的计算的计算气体燃料的理论空气用量气体燃料的理论空气用量气体燃料完全燃烧时所需要的理论空气用量，也可根据反应方程式求得：气体燃料完全燃烧时所需要的理论空气用量，也可根据反应方程式求得：由由2H2+O22H2O21可知燃烧可知燃烧1单位体积的单位体积的H2，需要，需要0.5单位体积的单位体积的O2。由由2CO+O22CO221可知燃烧可知燃烧1单位体积的单位体积的CO，需要，需要0.5单位体积的单位体积的O2。由由CH4+2O2CO2+2H2OC2H4+3O22CO2+2H2O从上面烷烃和烯烃的氧化反应产物中可知：一部分氧气的体积数跟与其相化合的从上面烷烃和烯烃

42、的氧化反应产物中可知：一部分氧气的体积数跟与其相化合的C原子数相同；一部原子数相同；一部分氧气的体积数为与其相化合的分氧气的体积数为与其相化合的H原子数的原子数的1/4。若以。若以m表示表示C原子数，以原子数，以n表示表示H原子数，则每个烃组原子数，则每个烃组分分CmHn需氧的体积数为（需氧的体积数为（m+n/4）CmHn，多个烃组分所需氧的体积数为，多个烃组分所需氧的体积数为（m+n/4）CmHn。由由2H2S+3O22SO2+2H2O23可知燃烧可知燃烧1单位体积的单位体积的H2S，需，需1.5单位体积的单位体积的O2。因为空气中氧的体积含量为因为空气中氧的体积含量为21%，在扣除燃料气中

43、的含氧量以外，所需的理论空气用量为，在扣除燃料气中的含氧量以外，所需的理论空气用量为V0=0.5H2+0.5CO+(m+n/4)CmHn+1.5H2S-O2/0.21Nm3空气空气/Nm3燃料燃料式中，式中，H2、CO、CmHn、H2S、O2、各组分在燃料气中的体积百分数。各组分在燃料气中的体积百分数。2023/4/1382 由于空气与燃料的混合总是不很完善的，所以要想燃料完全燃烧，实际空气由于空气与燃料的混合总是不很完善的，所以要想燃料完全燃烧，实际空气用量必须多于理论空气用量。用量必须多于理论空气用量。实际空气用量于理论空气用量之比值实际空气用量于理论空气用量之比值，称为过剩空，称为过剩空

44、气系数，以气系数，以a表示，即表示，即a=L/L0=V/V0式中，式中，L、V实际空气用量的重量（实际空气用量的重量（kg空气空气/kg燃料）和体积（燃料）和体积（Nm3空空气气/Nm3燃料）燃料）L0、V0理论空气用量的重量（理论空气用量的重量（kg空气空气/kg燃料）和体积（燃料）和体积（Nm3空气空气/Nm3燃料）燃料）所以所以L=aL0kg空气空气/kg燃料燃料V=aV0Nm3空气空气/Nm3燃料燃料过剩空气系数是加热炉的一个重要操作指标，对全炉热效率的影响很大，直过剩空气系数是加热炉的一个重要操作指标，对全炉热效率的影响很大，直接关系到加热炉的燃料消耗和经济效益。接关系到加热炉的燃料

45、消耗和经济效益。在保证完全燃烧的情况下，尽量使空气在保证完全燃烧的情况下，尽量使空气剩过系数的值尽量趋近于剩过系数的值尽量趋近于1.过剩空气系数过剩空气系数2023/4/1383火焰各部位的过剩空气系数火火焰焰核核心心纯纯燃燃气气燃气、产物燃气、产物火馅焰火馅焰面：面：燃气和空气的混合燃气和空气的混合比等于化学计量比的那层表面比等于化学计量比的那层表面火焰核心，纯燃气火焰核心，纯燃气 a=0火馅焰火馅焰面内面内 a1火馅焰火馅焰面外面外 a a1火馅焰火馅焰面上面上 a a1 12023/4/1384空气过剩系数计算空气过剩系数计算2023/4/1385空气过剩系数计算空气过剩系数计算2023

46、/4/1386空气过剩系数计算空气过剩系数计算2023/4/1387过剩空气系数过小时：过剩空气系数过小时：空气量供应不足，燃料燃烧不完全，严重时冒黑烟，浪费了燃料，炉子热效率降低。过剩空气系数过大时，大量冷空气入炉，带来很多不良后果：过剩空气系数过大时，大量冷空气入炉，带来很多不良后果：A.降低火焰温度，减弱辐射传热；B.烟气量增大，烟气带出热量增多，排烟温度高，全炉热效率下降，燃料消耗增加，操作费用增加；C.烟气中剩余氧增多，对炉管表面的氧化加剧；D.含S高的燃料油分解生成的SO3的增加，加剧了炉管的腐蚀和堵灰。所以，在保证燃料完全燃烧的前提下，应尽量降低过剩空气系数a值。过剩空气系数对全

47、炉热效率的影响过剩空气系数对全炉热效率的影响2023/4/13881.燃料性质：燃料性质：气体燃料易与空气混合均匀，故a宜小（）；液体燃料不易与空气混合均匀，故a宜大（），以使雾化良好。2.火嘴性能：火嘴性能：自然引风式的油火嘴，a较大（）；而空气预热后强制通风的火嘴，a则较小。大能量的火嘴，a较小（）；有的新型火嘴，a可降到1.05以下。3.炉体密封性：炉体密封性：过去加热炉多在负压下操作，如果炉体密封不好，空气被大量吸入，a就大大增高。现在加热炉很多采用微正压操作，空气漏入量大大减少，a就降低。影响影响过过剩空气系数剩空气系数a a的因素的因素2023/4/1389影响影响过过剩空气系数剩

48、空气系数a a的因素的因素4.测控水平测控水平：若能用计算机自动调节燃料与空气的比例，对a进行自动测控，不但能使燃烧过程达到最佳化而节约燃料，还可减少热量损失，并使大气污染减到最低限度。5.操作水平操作水平：操作好坏对a的影响也很大。为了使a适中，必须控制好“四门”、“一板”。“四门”是指油门、气门、汽门、风门等四种阀门；“一板”是指烟道挡板。如果这四种阀门和烟道挡板调节好，即可使a适中，又可保证完全燃烧、热效率高。6.需要注意的是：需要注意的是：辐射室与对流室的过剩空气系数并不相同，随着烟气的流动和炉体部位的升高，a也随之加大。对于微正压操作的炉子，二者的a值基本上是相同的。2023/4/1

49、390过过剩空气系数剩空气系数a a的估算的估算 对于正在生产中的炉子，在实际操作中，为了进行加热炉标定、核算或对于正在生产中的炉子，在实际操作中，为了进行加热炉标定、核算或控制加热炉燃烧过程，可由烟气组成分析结果，按下简易算式求出过剩空控制加热炉燃烧过程，可由烟气组成分析结果，按下简易算式求出过剩空气系数：气系数：燃料完全燃烧时燃料完全燃烧时:a=21/(21-79O2/N2)a=21/21-79O2/（100-CO2-O2)a=(100-CO2-O2)/(100-CO2-4.76O2)燃料不完全燃烧时燃料不完全燃烧时:a=21/21-79*O2-0.5(CO+H2)-2CH4/100-(R

50、O2+O2+CO+H2+CH4)式中，式中，O2、N2、CO、H2、CH4干烟气中各组分的体积百分数；干烟气中各组分的体积百分数；RO2干烟气中干烟气中CO2和和SO2的体积百分数之和。的体积百分数之和。2023/4/1391根据加热炉的热平衡，供给热量根据加热炉的热平衡，供给热量Q Qi i与支出热量与支出热量Q Q0 0相等，即相等，即 Q Qi i=Q=Q0 0供给热量供给热量 供给热量包括供给热量包括燃料燃烧放出的热量燃料燃烧放出的热量以及以及燃料、空气、雾化蒸汽带入炉内的显热燃料、空气、雾化蒸汽带入炉内的显热。通。通常对燃料油常对燃料油1kg1kg为基准，对燃料气以为基准，对燃料气以