1、加热炉知识培训加热炉知识培训2主主 要要 内内 容容 一、管式加热炉概述一、管式加热炉概述 二、管式加热炉节能途径和措施二、管式加热炉节能途径和措施 三、加热炉运行存在的主要问题三、加热炉运行存在的主要问题 四、其它厂加热炉检修发现的问题四、其它厂加热炉检修发现的问题3 一、管式加热炉概述一、管式加热炉概述古老的炼油工艺是古老的炼油工艺是釜式蒸釜式蒸馏馏，下面是一个，下面是一个加热釜加热釜（一口大锅），上面是（一口大锅），上面是分分馏塔馏塔（笼屉）。由于加热（笼屉）。由于加热釜仅底部受热，传热强度釜仅底部受热，传热强度大，而釜内介质又几乎不大，而釜内介质又几乎不流动，加热温度难于控制，流动，加
2、热温度难于控制，因此釜底特别容易结焦。因此釜底特别容易结焦。整个操作是整个操作是间隙式间隙式的。的。1、管式炉发展简史、管式炉发展简史加热釜加热釜4 一、管式加热炉概述一、管式加热炉概述19111911年出现了年出现了连续蒸馏连续蒸馏，管式加热炉才取代了管式加热炉才取代了“加热釜加热釜”。这在炼油。这在炼油工业史上是一个划时代工业史上是一个划时代的事件。经过大约一个的事件。经过大约一个世纪的发展，管式炉已世纪的发展，管式炉已经有了翻天覆地的变化经有了翻天覆地的变化 ：从最初的从最初的“堆形堆形炉炉”“”“纯对流炉纯对流炉”到现到现代各式各样的管式炉。代各式各样的管式炉。(a)(a)堆型炉堆型炉
3、 (b)(b)纯对流炉纯对流炉5 一、管式加热炉概述一、管式加热炉概述燃料从燃料从燃烧器（火嘴）燃烧器（火嘴）喷出喷出燃烧，产生高温火焰和高温燃烧，产生高温火焰和高温烟气，高温火焰通过烟气，高温火焰通过辐射辐射将将热量传给辐射室内的炉管，热量传给辐射室内的炉管，进而传给炉管内的介质。高进而传给炉管内的介质。高温烟气由于烟囱的抽力（或温烟气由于烟囱的抽力（或引风机）作用向上进入加热引风机）作用向上进入加热炉的对流室，通过炉的对流室，通过对流对流的方的方式将热量传给对流室内的炉式将热量传给对流室内的炉管，进而传给炉管内的介质。管，进而传给炉管内的介质。2、管式炉工作原理、管式炉工作原理6 一、管式
4、加热炉概述一、管式加热炉概述3、管式炉的主要特点、管式炉的主要特点 被加热物料在管内流动被加热物料在管内流动，故仅限于加热气体或故仅限于加热气体或液体液体；而且，这些气体或液体通常都是易燃易而且，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，爆的烃类物质，同锅炉加热水或蒸汽相比，危危险性大，操作条件要苛刻险性大，操作条件要苛刻得多得多;加热方式为直接受火式加热方式为直接受火式；只使用液体或气体燃料只使用液体或气体燃料；长周期连续运转，不间断操作长周期连续运转，不间断操作。7 一、管式加热炉概述一、管式加热炉概述4、管式炉的结构组成、管式炉的结构组成 管式加热炉一般由管式加热
5、炉一般由辐射室、对流室、余热回收辐射室、对流室、余热回收系统、燃烧器和通风系统系统、燃烧器和通风系统等五部分组成。其结等五部分组成。其结构通常包括：钢结构、炉管、炉墙（内衬）、构通常包括：钢结构、炉管、炉墙（内衬）、燃烧器、孔类配件等。燃烧器、孔类配件等。8 一、管式加热炉概述一、管式加热炉概述管式加热炉的一般结构管式加热炉的一般结构9 一、管式加热炉概述一、管式加热炉概述 4.1辐射室辐射室辐射室辐射室也称为也称为炉膛炉膛，包括风，包括风道，炉管和炉管支撑，耐火道，炉管和炉管支撑，耐火衬里等，衬里等，传热方式传热方式主要是主要是热热辐射辐射，全炉热负荷的全炉热负荷的7080%是由辐射室担负的
6、，是全炉是由辐射室担负的，是全炉最重要的部分。由于火焰温最重要的部分。由于火焰温度很高（可达度很高（可达1500-1800）故不能直接冲刷炉管。火焰故不能直接冲刷炉管。火焰离炉管远，辐射传热量小，离炉管远，辐射传热量小，所以应尽量减小炉膛体积，所以应尽量减小炉膛体积，节省投资。节省投资。10 一、管式加热炉概述一、管式加热炉概述辐射段模块辐射段模块11 一、管式加热炉概述一、管式加热炉概述 4.2对流室对流室对流室对流室包括包括遮蔽管，对遮蔽管，对流管，耐火衬里，管线流管，耐火衬里，管线支撑和挂钩支撑和挂钩，主要，主要传热传热方式是对流方式是对流。对流室一。对流室一般担负般担负全炉热负荷的全炉
7、热负荷的20%30%，对流室吸，对流室吸热量的比例越大，全炉热量的比例越大，全炉的热效率越高，为了尽的热效率越高，为了尽量提高传热效果，对流量提高传热效果，对流室多采用钉头管和翘片室多采用钉头管和翘片管。管。12 一、管式加热炉概述一、管式加热炉概述对流段模块对流段模块13 一、管式加热炉概述一、管式加热炉概述 4.3余热回收系统余热回收系统余热回收系统用以余热回收系统用以回收加热炉的排烟余热回收加热炉的排烟余热。回收方法有两类：一。回收方法有两类：一类是靠预热燃烧空气来回收，使回收的热量再次返回炉中；另一类是靠预热燃烧空气来回收，使回收的热量再次返回炉中；另一类是采用另外的回收系统回收热量。
8、前者称为类是采用另外的回收系统回收热量。前者称为空气预热方式空气预热方式，后，后者通常用水回收称为者通常用水回收称为废热锅炉方式废热锅炉方式。空气预热方式有直接安装在。空气预热方式有直接安装在对流室上面的固定管式空气预热器，还有单独放在地面上的管式对流室上面的固定管式空气预热器，还有单独放在地面上的管式空气预热器等型式。目前，炉子的余热回收系统多采用空气预热空气预热器等型式。目前，炉子的余热回收系统多采用空气预热方式，只有高温管式炉方式，只有高温管式炉(烃类蒸汽转化炉、乙烯裂解炉烃类蒸汽转化炉、乙烯裂解炉)和纯辐射和纯辐射炉才使用余热锅炉，这类高温管式炉的排烟温度较高，安装余热炉才使用余热锅炉
9、，这类高温管式炉的排烟温度较高，安装余热回收系统后，炉子的总效率可达到回收系统后，炉子的总效率可达到88-90。14 一、管式加热炉概述一、管式加热炉概述空气预热器模块空气预热器模块15 一、管式加热炉概述一、管式加热炉概述 4.4燃烧器燃烧器燃烧器的作用是完成燃料的燃烧，为热交燃烧器的作用是完成燃料的燃烧，为热交换提供热量。燃烧器由换提供热量。燃烧器由燃料喷嘴燃料喷嘴、配风器配风器、燃烧道燃烧道三部分组成。燃烧器按所用燃料的三部分组成。燃烧器按所用燃料的不同可分为不同可分为燃油燃烧器燃油燃烧器、燃气燃烧器燃气燃烧器和和油油-气联合燃烧器气联合燃烧器。燃烧器性能的好坏，直接。燃烧器性能的好坏，
10、直接影响燃烧质量及炉子的热效率。操作时，影响燃烧质量及炉子的热效率。操作时，特别应注意火焰要保持刚直有力，调整火特别应注意火焰要保持刚直有力，调整火嘴尽可能使炉膛受热均匀，避免火焰舔炉嘴尽可能使炉膛受热均匀，避免火焰舔炉管，并实现低氧燃烧。要保证燃烧质量和管，并实现低氧燃烧。要保证燃烧质量和热效率，还必须有可靠的燃料供应系统和热效率，还必须有可靠的燃料供应系统和良好的空气预热系统。良好的空气预热系统。燃烧器燃烧器16 一、管式加热炉概述一、管式加热炉概述我车间我车间100100万常压炉所用燃烧器为湖南吉祥石化科技股份有限公司生万常压炉所用燃烧器为湖南吉祥石化科技股份有限公司生产的，型号为产的，
11、型号为WYQ-DQ350/DQ350DWYQ-DQ350/DQ350D，主要由长明灯、油气联合枪、辅助，主要由长明灯、油气联合枪、辅助气枪（低瓦燃烧器另带低瓦引射枪和管线三通）、筒体、稳定器、温气枪（低瓦燃烧器另带低瓦引射枪和管线三通）、筒体、稳定器、温焰枪、调风机构、大、小火盆砖等组成。主要参数如下：焰枪、调风机构、大、小火盆砖等组成。主要参数如下：额定负荷：额定负荷：3.5MW 3.5MW 进燃料气燃料气压力：进燃料气燃料气压力：0.2MPa 0.2MPa 进燃料气燃料油压力：进燃料气燃料油压力：0.6 0.60.7MPa0.7MPa 雾化蒸汽压力：雾化蒸汽压力：0.35 0.350.45
12、MPa 空气过剩系数：空气过剩系数：1.15 1.15 通风形式：通风形式：强制通风强制通风17 一、管式加热炉概述一、管式加热炉概述WYQ-DQ350WYQ-DQ350型油气联合燃烧器型油气联合燃烧器WYQ-DQ350DWYQ-DQ350D型油气联合（带低瓦）燃烧器型油气联合（带低瓦）燃烧器18 一、管式加热炉概述一、管式加热炉概述 4.5通风系统通风系统分类：分类：强制通风强制通风自然通风自然通风利用外部气体输送机械鼓风利用外部气体输送机械鼓风一般炉膛内微正压一般炉膛内微正压利用利用烟囱产生抽力实现引入空气烟囱产生抽力实现引入空气和排除烟气和排除烟气炉膛内负压炉膛内负压通风系统通风系统的任
13、务是将燃烧用空气导入燃烧器，并将废烟气引的任务是将燃烧用空气导入燃烧器，并将废烟气引出炉子，它分为出炉子，它分为自然通风方式自然通风方式和和强制通风方式强制通风方式两种。两种。19 一、管式加热炉概述一、管式加热炉概述 4.6炉体炉体炉体炉体炉墙炉墙支架支架耐火层耐火层保温层（隔热层）保温层（隔热层）保护层保护层耐火砖耐火砖耐火混凝土耐火混凝土陶瓷纤维衬里陶瓷纤维衬里珍珠岩珍珠岩硅藻土硅藻土钢板钢板普通砖普通砖 608020 一、管式加热炉概述一、管式加热炉概述F 4.6.1炉墙炉墙炉墙组成炉墙组成炉墙温度炉墙温度21 一、管式加热炉概述一、管式加热炉概述F 4.6.2钢结构钢结构钢结构是管式
14、炉的钢结构是管式炉的承承载骨架载骨架。管式炉的其。管式炉的其它构件依附于钢结构，它构件依附于钢结构，其基本元件是各种型其基本元件是各种型钢，通过焊接或螺栓钢，通过焊接或螺栓连接构成管式炉的骨连接构成管式炉的骨架。老式管式炉，如架。老式管式炉，如方箱炉、斜顶炉等，方箱炉、斜顶炉等，其钢结构占整个管式其钢结构占整个管式炉投资的比重较小，炉投资的比重较小，近代管式炉其钢结构近代管式炉其钢结构的投资比例越来越大。的投资比例越来越大。钢结构钢结构22 一、管式加热炉概述一、管式加热炉概述F 4.7炉管炉管管式炉炉管是管式炉炉管是物料摄取热量的媒介物料摄取热量的媒介。按受热方式不同可分为。按受热方式不同可
15、分为辐射炉管辐射炉管和和对流对流炉管炉管，前者设置于辐射室内，后者设置于对流室内。为强化传热，对流管往，前者设置于辐射室内，后者设置于对流室内。为强化传热，对流管往往采用往采用翅片管翅片管（以瓦斯为燃料）或（以瓦斯为燃料）或钉头管钉头管（以渣油为燃料）（以渣油为燃料），其安装方式多，其安装方式多采用水平安装采用水平安装。翅片管和钉头管是强化对流传热的扩面管，一根翅片管或钉翅片管和钉头管是强化对流传热的扩面管，一根翅片管或钉头管传热量为同一规格光管传热量的两倍。头管传热量为同一规格光管传热量的两倍。炉管炉管钉头管钉头管翅片管翅片管23 一、管式加热炉概述一、管式加热炉概述24 一、管式加热炉概述
16、一、管式加热炉概述 炉管材质常压炉：S%0.5 酸值0.5mgKOH/g时，碳钢 S%0.5 酸值0.5mgKOH/g时，1Cr5Mo,1Cr9Mo减压炉：1Cr5Mo,Cr9Mo,高硫时汽化段 TP321 高硫高酸时汽化段 TP316L 炉管壁厚管外径：114 114 168 219 273 选用壁厚：6 8 10 124.7.1常减压炉管常用的材质和壁厚常减压炉管常用的材质和壁厚25 一、管式加热炉概述一、管式加热炉概述 主要规格主要规格炉管位置炉管位置介质介质管径壁厚有效长管径壁厚有效长度度(mm)(mm)管程数总根数加管程数总根数加热面积热面积(m(m2 2)材质材质辐射段辐射段常压炉
17、常压炉初底油初底油1521528 812000120002 252522982981Cr5Mo1Cr5Mo减压炉减压炉脱后脱后 原油原油1271278 812000120002 260603163161Cr5Mo1Cr5Mo1521528 81200012000TP321TP32127327310101200012000TP321TP32127327312121200012000TP321TP321对流段对流段初底油初底油1521528 8690669062 28484277277（6666根钉头管）根钉头管）1Cr5Mo1Cr5Mo蒸汽蒸汽1521528 8690669062 2242479
18、79（全为钉头管）（全为钉头管）1Cr5Mo1Cr5Mo4.7.2 100万常压二合一炉炉管组成万常压二合一炉炉管组成26 一、管式加热炉概述一、管式加热炉概述4.7.3 炉管连接件炉管连接件180180急弯弯头急弯弯头高压同心异径管高压同心异径管高压无缝三通高压无缝三通27 一、管式加热炉概述一、管式加热炉概述F 4.8.1烟囱挡板及调节系统烟囱挡板及调节系统 调节烟囱内挡板开调节烟囱内挡板开度可以度可以控制一定的控制一定的抽力抽力，保证炉膛内，保证炉膛内最合适的最合适的负压负压。一。一般要求炉膛内具有般要求炉膛内具有 -19.6-39.2Pa的的负压，在打开看火负压，在打开看火门观察炉膛时
19、，火门观察炉膛时，火焰不会外扑，确保焰不会外扑，确保操作安全。操作安全。烟囱挡板及调节系统烟囱挡板及调节系统 4.8其他部件其他部件28 一、管式加热炉概述一、管式加热炉概述看火门看火门：观看炉膛内所有火嘴的整个火焰；观看辐射：观看炉膛内所有火嘴的整个火焰；观看辐射管、管、底排遮蔽管的受热状况，管壁被氧化的情况，底排遮蔽管的受热状况，管壁被氧化的情况，炉管的弯曲程度等。炉管的弯曲程度等。防爆门防爆门：负压自重式防爆门，平时靠自重关闭，当炉：负压自重式防爆门，平时靠自重关闭，当炉内压力增高时，防爆门即被打开。内压力增高时，防爆门即被打开。人孔门：人孔门：进行安装及检修等工作。进行安装及检修等工作
20、。29 一、管式加热炉概述一、管式加热炉概述5、管式炉的类型、管式炉的类型按用途分类，管式加热炉可分为纯加热型和加热-反应型两大类。前者如常减压炉，后者如裂解炉、焦化炉等。5.1按用途分类按用途分类 5.2按炉型分类按炉型分类按外形分类，管式加热炉大致分为以下四类：主要有箱式炉、立式炉、圆筒炉、大方箱炉。F 5.2.1箱式炉箱式炉所谓箱式炉，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。30 一、管式加热炉概述一、管式加热炉概述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
21、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。现在几乎已不采用。烟气下行式箱式炉烟气下行式箱式炉31 一、管式加热炉概述一、管式加热炉概述大型箱式炉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。大型箱式炉大型箱式炉32 一、管式加热炉概述一、管式加热炉概述横管大型箱式炉与立管大型箱式炉这两种型式更有效的
22、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。横管大型横管大型 箱式炉箱式炉立管大型立管大型 箱式炉箱式炉33 一、管式加热炉概述一、管式加热炉概述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
23、，运转良好。顶烧式箱式炉顶烧式箱式炉34 一、管式加热炉概述一、管式加热炉概述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。斜顶炉斜顶炉35 一、管式加热炉概述一、管式加热炉概述横管立式炉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。F 5.2.2立式炉立式炉横管立式炉横管立式炉立管立式炉这是
24、我国首创的炉型。横管炉用到大量高铬镍钢的管架。而这种炉型改用立管，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。立管立式炉立管立式炉36 一、管式加热炉概述一、管式加热炉概述无焰炉无焰炉在侧壁上安有许多小型的气体无焰燃烧器，使整个侧壁成为均匀的腐蚀墙面，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烧气体燃料。无焰炉无焰炉阶梯炉阶梯炉与无焰炉都是单排管双面辐射炉型。阶梯炉是在每级阶梯的底部安装一排产生扁平火焰的附墙火焰燃烧器，所需燃烧器数量较无焰炉要少，造价也低一些，还可以燃用较轻的燃料
25、油，不过加热的均匀性和分区调节的特性不及无焰炉。阶梯炉阶梯炉37 一、管式加热炉概述一、管式加热炉概述螺旋管式炉管是一段绕成螺旋状的小管，能完全排空，虽然它属于立管式炉型，但其管内特性更接近于水平管，能完全排空，管内压降小。这种炉子的主要缺点是为了便于盘绕，易于制造，被加热介质通常宜走一路（即管程数为1）。螺旋管式与纯辐射式圆筒炉在炉子热负荷非常小，而且对热效率无要求时，采用这两种炉型。它们是最简单、最便宜的炉子。F 5.2.3大型方箱炉大型方箱炉螺纹管式圆筒炉螺纹管式圆筒炉纯辐射式圆筒炉纯辐射式圆筒炉38 一、管式加热炉概述一、管式加热炉概述有反射锥的辐射-对流型过去它是立式圆筒炉的典型代表
26、，很适宜流体进、出炉温升不大时使用，热效率较螺旋管式炉高。但是这种炉子为了强化传热在炉膛顶部使用了反射锥，当炉子烧劣质燃料（如大量硫、钡的重油）容易腐蚀破坏，燃烧器的火焰尖部也容易舔到反射锥上造成烧损，近年来已不大使用这种炉型。有反射锥的辐射有反射锥的辐射-对流型对流型圆筒炉圆筒炉39 一、管式加热炉概述一、管式加热炉概述无反射锥的辐射-对流型这种圆筒炉取代了有反射锥的辐射-对流型炉子，已成为现代立式圆筒炉的主流。它取消了反射锥，能够建造较大的炉子。它的对流室水平布置了若干排管子，并尽量使用钉头管和翅片管，热效率较高。建造施工简单，造价低，是管式炉应用最广泛的炉型。但是这种炉子放大后，炉膛显得
27、太空，炉膛体积热强度将急剧下降，结构上和经济性上都开始不利。为了克服这一缺点，可以在大型圆筒炉的炉膛内增添炉管。无反射锥的辐射无反射锥的辐射-对流型对流型圆筒炉圆筒炉40 一、管式加热炉概述一、管式加热炉概述这种炉子用两排炉管将炉膛分成若干小间，每间设置一个或二个大容量高强度燃烧器。分割可以沿两个方向进行，称之为十字交叉分割法。它通常把对流室单独放到地面上。还有把几台炉子的烟气用烟道汇集起来，送进一个公用的对流室或废热锅炉。这种炉子结构简单，节省占地，便于回收余热，容易实现炉群集中排烟，减轻大气污染，是专为超大型加热炉而开发的。F 5.2.4大型方箱炉大型方箱炉41 一、管式加热炉概述一、管式
28、加热炉概述我车间100常压二合一加热炉如右图，其炉型属于立管方箱炉。常压炉（F101）与减压炉（F102）共用一个对流室，且两炉辐射室之间用隔墙隔开，高6365mm，分四层：上面三层为轻质粘土砖，最下层为耐火粘土砖。100100万常压二合一炉万常压二合一炉隔墙隔墙42主主 要要 内内 容容 一、管式加热炉概述一、管式加热炉概述 二、管式加热炉节能途径和措施二、管式加热炉节能途径和措施 三、加热炉运行存在的主要问题三、加热炉运行存在的主要问题 四、其它厂加热炉检修发现的问题四、其它厂加热炉检修发现的问题43 二、管式加热炉节能途径和措施二、管式加热炉节能途径和措施1、管式加热炉节能的意义、管式加
29、热炉节能的意义加热炉是炼油装置耗能大户，其能耗占炼油装置总能耗的比例很加热炉是炼油装置耗能大户，其能耗占炼油装置总能耗的比例很大，少则大，少则20 30 、多则、多则80 90 。炼油加热炉的燃料。炼油加热炉的燃料为国民经济发展需要液体或气体燃料。随着我国国民经济和建设为国民经济发展需要液体或气体燃料。随着我国国民经济和建设事业的发展，对液体或气体燃料的需求量越来越大。减少炼油加事业的发展，对液体或气体燃料的需求量越来越大。减少炼油加热炉燃料耗量不但可以直接降低生产成本，而且有利于国民经济热炉燃料耗量不但可以直接降低生产成本，而且有利于国民经济和建设事业的发展。因此千方百计的提高炼油加热炉的热
30、效率、和建设事业的发展。因此千方百计的提高炼油加热炉的热效率、减少燃料耗量是炼油加热炉技术发展的一个重要的推动力。减少燃料耗量是炼油加热炉技术发展的一个重要的推动力。44 二、管式加热炉节能途径和措施二、管式加热炉节能途径和措施 2.1优化装置工艺换热流程优化装置工艺换热流程 管式加热炉的热负荷大小，随装置换热流程的不同而改变管式加热炉的热负荷大小，随装置换热流程的不同而改变，在处理能力不变的情况下，减少管式加热炉的热负荷，在处理能力不变的情况下，减少管式加热炉的热负荷，可减少其加热炉的燃料用量。通过改进工艺流程，提高入可减少其加热炉的燃料用量。通过改进工艺流程，提高入炉物料温度等措施，可使管
31、式加热炉的热负荷得到减少，炉物料温度等措施，可使管式加热炉的热负荷得到减少，从而达到节约能源的目的。从而达到节约能源的目的。我车间我车间100万万/年常减装置采用了窄点技术对换热流程进行年常减装置采用了窄点技术对换热流程进行了优化设计，使原油换后温度达到了优化设计，使原油换后温度达到290，使加热炉的热，使加热炉的热负荷得到减少，节约了能源。负荷得到减少，节约了能源。2、常用的节能途径及措施：、常用的节能途径及措施：45 二、管式加热炉节能途径和措施二、管式加热炉节能途径和措施 2.2降低热损失降低热损失 管式炉外壁以辐射和对流两种方式向大气散热。散热量与管式炉外壁以辐射和对流两种方式向大气散
32、热。散热量与炉外壁温度、环境温度和风速等有关。当内壁温度一定，炉外壁温度、环境温度和风速等有关。当内壁温度一定，炉墙材质、结构和尺寸也一定时，环境温度下降，炉外壁炉墙材质、结构和尺寸也一定时，环境温度下降，炉外壁温度也降低，实际温差变化不大，散热损失变化也不大。温度也降低，实际温差变化不大，散热损失变化也不大。同样，环境风速增加，外壁温度也降低，但对流传热系数同样，环境风速增加，外壁温度也降低，但对流传热系数增加，因此散热量变化也不大。也就是说，环境温度和风增加，因此散热量变化也不大。也就是说，环境温度和风速对炉外壁温度影响较大，而对散热损失虽然有影响，但速对炉外壁温度影响较大，而对散热损失虽
33、然有影响，但是影响并不大。是影响并不大。新建的化工管式炉的散热损失并不大，一般仅占炉子总能新建的化工管式炉的散热损失并不大，一般仅占炉子总能量的量的l-2。因此靠减少散热损失来提高热效率的余地并。因此靠减少散热损失来提高热效率的余地并不大。但对于已经使用多年，炉墙已有损坏的炉子，及时不大。但对于已经使用多年，炉墙已有损坏的炉子，及时修补炉墙对减少散热损失，提高热效率却是很有必要的。修补炉墙对减少散热损失，提高热效率却是很有必要的。46 二、管式加热炉节能途径和措施二、管式加热炉节能途径和措施 2.3用各种空气预热器预热空气用各种空气预热器预热空气采用随着空气温度的提高，燃烧产物中采用随着空气温
34、度的提高，燃烧产物中的的NONOX X增加，如果没有适当的措施来降低增加，如果没有适当的措施来降低NONOX X，则对环保是不利的。另外，空气温，则对环保是不利的。另外，空气温度过高，还可能引起燃油喷头结焦或燃度过高，还可能引起燃油喷头结焦或燃烧器结构变形、烧坏等问题，除非改变烧器结构变形、烧坏等问题，除非改变燃烧器结构和材质，燃烧器结构和材质，一般空气预热温度一般空气预热温度不宜不宜 超过超过300。采用空气预热器由烟气直接预热空气的采用空气预热器由烟气直接预热空气的优点在于它自成体系，不受工艺流程的优点在于它自成体系，不受工艺流程的约束。在管式炉其他参数不变的情况下，约束。在管式炉其他参数
35、不变的情况下，空气预热温度与热效率提高值的关系见空气预热温度与热效率提高值的关系见右图。右图。从图中可以看出，空气温度每提从图中可以看出，空气温度每提高高2020，炉子热效率提高约一个百分点。，炉子热效率提高约一个百分点。空气温度与热效率的关系空气温度与热效率的关系47 二、管式加热炉节能途径和措施二、管式加热炉节能途径和措施钢管式空气预热器由若干管束组装而成，钢管式空气预热器由若干管束组装而成，每组管束由平行的钢管、支撑管和管板组每组管束由平行的钢管、支撑管和管板组成，管子两端与管板的联结采用焊接。根成，管子两端与管板的联结采用焊接。根据换热管是水平放置或垂直放置，钢管式据换热管是水平放置或
36、垂直放置，钢管式空气预热器可分为立式或卧式两种。在立空气预热器可分为立式或卧式两种。在立式钢管式空气预热器内，烟气走管程，空式钢管式空气预热器内，烟气走管程，空气走壳程；而在卧式钢管式空气预热器内，气走壳程；而在卧式钢管式空气预热器内，烟气走壳程，空气走管程。烟气走壳程，空气走管程。F 2.3.1钢管式空气预热器钢管式空气预热器钢管式空气预热器是炼油加热炉使用最早的余热回收设备之一。在钢管式空气预热器是炼油加热炉使用最早的余热回收设备之一。在预热器内设置若干排空气预热管，管端固定在管板上。空气经预热预热器内设置若干排空气预热管，管端固定在管板上。空气经预热再入炉内助燃，以达到余热利用的目的。再
37、入炉内助燃，以达到余热利用的目的。2.3.1.1钢管式空气预热器结构钢管式空气预热器结构 钢管式预热器单体图钢管式预热器单体图 48 二、管式加热炉节能途径和措施二、管式加热炉节能途径和措施立式和卧式预热器组合图立式和卧式预热器组合图49 二、管式加热炉节能途径和措施二、管式加热炉节能途径和措施空气在预热器内净升高的温度约相当于烟气净下降温空气在预热器内净升高的温度约相当于烟气净下降温度的度的1.11.3倍。从管板的强度考虑，钢管式空气预热倍。从管板的强度考虑，钢管式空气预热器入口烟气温度不宜超过器入口烟气温度不宜超过450。这样被预热的空气温。这样被预热的空气温度也不超过度也不超过350，对
38、燃烧器通常采用的材质和结构也，对燃烧器通常采用的材质和结构也不会造成太大的影响。不会造成太大的影响。2.3.1.3钢管式空气预热器使用温度钢管式空气预热器使用温度 2.3.1.2钢管式空气预热器的优点和缺点钢管式空气预热器的优点和缺点钢管式空气预热器具有结构简单、严密性好、结构紧钢管式空气预热器具有结构简单、严密性好、结构紧凑、不易泄露、制造容易、价格便宜、无转动部件、凑、不易泄露、制造容易、价格便宜、无转动部件、运行可靠等优点；其缺点是传热系数低、体积庞大、运行可靠等优点；其缺点是传热系数低、体积庞大、占地面较多。占地面较多。50 二、管式加热炉节能途径和措施二、管式加热炉节能途径和措施F
39、2.3.2热管式空气预热器热管式空气预热器热管是一种新型高效导热元件，能在极小温差下输送热管是一种新型高效导热元件，能在极小温差下输送大量热量。它利用了沸腾吸热和凝结放热这两个最强大量热量。它利用了沸腾吸热和凝结放热这两个最强的传热机理而表现出高效传热的传热特性。早在上世的传热机理而表现出高效传热的传热特性。早在上世纪纪40年代热管的概念就已提出，直到上世纪年代热管的概念就已提出，直到上世纪60年代才年代才在宇航技术中得以应用；上世纪在宇航技术中得以应用；上世纪70年代热管广泛应用年代热管广泛应用于电子、机械、石油、化工等行业。国内炼油加热炉于电子、机械、石油、化工等行业。国内炼油加热炉上世纪
40、上世纪70年代开始使用热管空气预热器来回收烟气余年代开始使用热管空气预热器来回收烟气余热，并迅速得到推广。热管空气预热器与其他空气预热，并迅速得到推广。热管空气预热器与其他空气预热器相比，具有体积小、质量轻、效率高、传热温差热器相比，具有体积小、质量轻、效率高、传热温差小等优点，这是它迅速推广和应用的原因。小等优点，这是它迅速推广和应用的原因。51 二、管式加热炉节能途径和措施二、管式加热炉节能途径和措施热管是一根两端密封，内部热管是一根两端密封，内部抽真空并充有工质的管子。抽真空并充有工质的管子。其一端（热端）被加热时，其一端（热端）被加热时，工质吸热蒸发并流向另一端工质吸热蒸发并流向另一端
41、（冷端），在那里将热量释（冷端），在那里将热量释放给管外的冷介质而冷凝，放给管外的冷介质而冷凝，冷凝液流回热端，再吸热蒸冷凝液流回热端，再吸热蒸发，如此循环，完成热量传发，如此循环，完成热量传递。由于汽化潜热大，所以递。由于汽化潜热大，所以在极小的温差下就能把大量在极小的温差下就能把大量的热量从管子的一端传至另的热量从管子的一端传至另一端。一端。2.3.2.1热管的工作原理热管的工作原理热管原理图热管原理图52 二、管式加热炉节能途径和措施二、管式加热炉节能途径和措施2.3.2.2热管的分类热管的分类按冷凝液回流原理可分为：重力式（热虹吸式）热管和毛细力式（吸液芯式）热按冷凝液回流原理可分为：
42、重力式（热虹吸式）热管和毛细力式（吸液芯式）热管。顾名思义，重力式热管的冷凝液靠重力回流，因此只能垂直安装或倾斜安装，管。顾名思义，重力式热管的冷凝液靠重力回流，因此只能垂直安装或倾斜安装，热端在下，冷端在上。毛细力式热管热端吸液芯中的工质吸热蒸发时，蒸发压力热端在下，冷端在上。毛细力式热管热端吸液芯中的工质吸热蒸发时，蒸发压力大于冷端，由此压差将蒸汽从蒸发段驱送至冷端，而冷凝液靠毛细压力送回蒸发大于冷端，由此压差将蒸汽从蒸发段驱送至冷端，而冷凝液靠毛细压力送回蒸发段，以补充蒸发消耗了的工质。因此其安装位置不受限制，甚至可与重力式热管段，以补充蒸发消耗了的工质。因此其安装位置不受限制，甚至可与
43、重力式热管相反，即热端在上，冷端在下也照样运行。炼油加热炉所用热管式空气预热的热相反，即热端在上，冷端在下也照样运行。炼油加热炉所用热管式空气预热的热管几乎都是重力式（热虹吸式）热管。管几乎都是重力式（热虹吸式）热管。重力式热管包括壳体和工质两部分。壳体的作用是把工质和外界隔开。常用的壳重力式热管包括壳体和工质两部分。壳体的作用是把工质和外界隔开。常用的壳体材料是碳钢和不锈钢，其次是铜、铝、镍等，也可采用玻璃、陶瓷等非金属材体材料是碳钢和不锈钢，其次是铜、铝、镍等，也可采用玻璃、陶瓷等非金属材料。工质是热管中携带热能的工作物质。工质不同，热管的工作温度不同。按工料。工质是热管中携带热能的工作物
44、质。工质不同，热管的工作温度不同。按工作温度可分为五类：作温度可分为五类：（1）超低温热管，工作温度低于）超低温热管，工作温度低于-200；（2）低温热管，）低温热管，工作温度工作温度-20050；（3）常温热管，）常温热管，工作温度工作温度50250；（4）中温热管，）中温热管，工作温度工作温度250600；（5）高温热管，）高温热管，工作温度高于工作温度高于600。炼油加热炉所用热管式空气预热的热管有常温热管和中温热管。炼油加热炉所用热管式空气预热的热管有常温热管和中温热管。53 二、管式加热炉节能途径和措施二、管式加热炉节能途径和措施2.3.2.3热管的特性热管的特性极好的导热性：极好的
45、导热性：从热管的工作原理可知，它利用的是蒸发和冷凝两个换热从热管的工作原理可知，它利用的是蒸发和冷凝两个换热能力极强的相变传热过程和一个阻力极小的流动过程，因而具有极好的导能力极强的相变传热过程和一个阻力极小的流动过程，因而具有极好的导热性能。热性能。良好的均温性：良好的均温性：热管内的蒸汽是饱和蒸汽，从蒸发段到冷凝段的压降甚微热管内的蒸汽是饱和蒸汽，从蒸发段到冷凝段的压降甚微，因此沿蒸汽流动方向的温降也很小，这就使热管具有良好的均温性。，因此沿蒸汽流动方向的温降也很小，这就使热管具有良好的均温性。流方向可逆性：流方向可逆性：热管的任何一端受热，则该端成为蒸发段，另一端成为冷热管的任何一端受热
46、，则该端成为蒸发段，另一端成为冷凝段。若要改变热流方向，无须变更热管位置。这就是热管的热流方向可凝段。若要改变热流方向，无须变更热管位置。这就是热管的热流方向可逆性。逆性。热流密度可变性：热流密度可变性：只要改变换热面积，即可改变其热流密度。利用这一性只要改变换热面积，即可改变其热流密度。利用这一性质，加大蒸发段的面积就可将分散的低热流密度收集起来变成高热流密度质，加大蒸发段的面积就可将分散的低热流密度收集起来变成高热流密度供用户使用。热管太阳能集热器就是应用这一原理制成的。同样也是根据供用户使用。热管太阳能集热器就是应用这一原理制成的。同样也是根据这一原理在热管式空气预热器中，当烟气较脏时，
47、常常是在空气侧采用长这一原理在热管式空气预热器中，当烟气较脏时，常常是在空气侧采用长度较短的翅片管，而在烟气侧采用易于清灰而长度较长的钉头管、鳍片管度较短的翅片管，而在烟气侧采用易于清灰而长度较长的钉头管、鳍片管、甚至光管。、甚至光管。较强的适应性：较强的适应性：与其他换热元件相比，热管具有较强的适应性。与其他换热元件相比，热管具有较强的适应性。54 二、管式加热炉节能途径和措施二、管式加热炉节能途径和措施2.3.2.4热管式空气预热器的结构热管式空气预热器的结构 热管式空气预热器的结构主要包括热管束、隔板热管式空气预热器的结构主要包括热管束、隔板和外壳三大部分。三者组成了烟气和空气的通道。和
48、外壳三大部分。三者组成了烟气和空气的通道。隔板将热管的蒸发段和冷凝段隔开，同时也将烟隔板将热管的蒸发段和冷凝段隔开，同时也将烟气通道和空气通道隔开。由于烟气侧是负压（微气通道和空气通道隔开。由于烟气侧是负压（微正压），所以隔板与热管之间的密封必须十分严正压），所以隔板与热管之间的密封必须十分严密，否则空气会大量漏入烟气，使实际热效率大密，否则空气会大量漏入烟气，使实际热效率大大降低。热管束是传递热量的核心，热管内部的大降低。热管束是传递热量的核心，热管内部的蒸发或冷凝给热系数都很大，而外部由于是气蒸发或冷凝给热系数都很大，而外部由于是气-气式换热器，无论是烟气侧，还是空气侧，其给气式换热器，无
49、论是烟气侧，还是空气侧，其给热系数都很小，为了强化管外传热，一般都采用热系数都很小，为了强化管外传热，一般都采用翅片管。烧油时，为了便于清灰，在烟气侧通常翅片管。烧油时，为了便于清灰，在烟气侧通常采用片间距较大的开口翅片或钉头。热管束的安采用片间距较大的开口翅片或钉头。热管束的安装位置有水平、倾斜和垂直三种。炼油加热炉使装位置有水平、倾斜和垂直三种。炼油加热炉使用的热管式空气预热器几乎都是重力式热管，因用的热管式空气预热器几乎都是重力式热管，因此只有倾斜和垂直两种安装位置，且烟气侧必须此只有倾斜和垂直两种安装位置，且烟气侧必须位于下部。一般倾斜式置于对流室顶（炉顶），位于下部。一般倾斜式置于对
50、流室顶（炉顶），而垂直式置于地面。而垂直式置于地面。热管空气预热器安装示意图热管空气预热器安装示意图55 二、管式加热炉节能途径和措施二、管式加热炉节能途径和措施F 2.3.3水热煤空气预热器水热煤空气预热器水热媒空气预热器利用除氧水或除盐水作热媒水热媒空气预热器利用除氧水或除盐水作热媒(中间载中间载热体热体)，建立一个闭路循环系统。热媒水通过放置在加，建立一个闭路循环系统。热媒水通过放置在加热炉对流室出口的烟气换热器吸收烟气的热量，再通热炉对流室出口的烟气换热器吸收烟气的热量，再通过布置在鼓风机出口的空气预热器放出热量，加热空过布置在鼓风机出口的空气预热器放出热量，加热空气，如此循环将烟气热
