新員工培訓(xùn)課件-加熱爐培訓(xùn)資料1

1、第一章 石油化工加熱爐的種類、用途和主要指標(biāo) 一個設(shè)備，具有用耐火材料包圍的燃燒室，利用燃料燃燒產(chǎn)生的熱量將物質(zhì)(固體或流體)加熱，這樣的設(shè)備叫做“爐子”。工業(yè)上有各種各樣的爐子，如冶金爐、熱處理爐、窯爐、焚燒爐和蒸汽鍋爐等。石油化工加熱爐是其生產(chǎn)過程中的高溫反應(yīng)設(shè)備和高溫加熱設(shè)備。 石油化工加熱爐主要特征有四點。1.1 概述1 按外形大致上分為以下四類（16類）：箱式爐（6類）、立式爐（6類） 、圓筒爐（3類） 、大型方爐（1類） 。這種劃分法系按輻射室的外觀形狀，而與對流室無關(guān)。所謂箱式爐，顧名思義其輻射室為一“箱子狀”的六面體。與它相比，立式爐的輻射室寬度要窄一些，其兩側(cè)墻的間距與爐膛高

2、度之比約為1：2。圓筒爐、大型方爐的稱呼也按同理而來。2 1.2加熱爐分類（按外形和按用途分）1.2.1 按外形分類23圖1-4 圖1-5 圖1-63第一章 石油化工加熱爐的種類、用途和主要指標(biāo)4圖1-7 圖1-8 圖1-94圖1-10 圖1-11 圖1-1255(3)立式圓筒爐 螺旋管式(圖1-14) 當(dāng)爐子熱負(fù)荷非常小，而且對熱效率無要求時，采用這兩種爐型。它們是最簡單、最便宜的爐子。圖1-14型爐內(nèi)，爐管是一段盤繞成螺旋狀的小管，雖然它屬于立管式爐型，但其管內(nèi)特性更接近于水平管，能完全排空，管內(nèi)壓降小。這種爐子的主要缺點是為了便于盤旋，易于制造，被加熱介質(zhì)通常只有一管程。66螺旋管式(圖

3、1-14)純輻射式(圖l-15)7圖1-14 圖1-15 7(4)大型方爐8 如圖l-19所示，這種爐子用兩排爐管把爐膛分成若干小間，每間設(shè)置一或二個大容量高強燃燒器。分隔可以沿兩個方向進(jìn)行，稱之為“十字交叉”分隔法。它通常把對流室單獨放到地面上。還有把幾臺爐子的煙氣用煙道匯集攏來，送進(jìn)一個公用的對流室或廢熱鍋爐。這種爐子結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)省占地，便于回收余熱，容易實現(xiàn)爐群集中排煙，減輕大氣污染。它是專為超大型加熱爐而開發(fā)的。8圖1-1999 1.2.2 按用途分類 按用途管式熱加爐大致分為以下幾類：爐管內(nèi)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的爐子、加熱液體的爐子、加熱氣體的爐子和加熱氣、液混相流體的爐子。10(1)爐管內(nèi)

4、進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的爐子 這種爐子管內(nèi)發(fā)生吸熱化學(xué)反應(yīng)。按復(fù)雜程度來說，它代表了加熱爐技術(shù)的最高水平。它分為兩種：10 爐管內(nèi)裝催化劑的，如烴類水蒸氣轉(zhuǎn)化爐。 爐管內(nèi)不裝催化劑的，如乙烯裂解爐。 無論其中哪一種，不光要求從爐子吸熱，而且要滿足管路中各段在化學(xué)反應(yīng)方面的各種條件，如溫度和熱輸入量要求等。11(2)加熱液體的爐子12這類爐子可分為三種：管內(nèi)無相變化、單純的液體加熱爐 這是把工藝液體預(yù)熱到其沸點以下(如溫水加熱、液相熱載體加熱等)使用的爐子。它加熱的終溫低，管內(nèi)結(jié)焦和腐蝕也小，操作上的問題較少。12 管內(nèi)進(jìn)口為液相、出口為氣液混相的爐子 在生產(chǎn)過程中，往往要求被加工的流體在氣液混相狀態(tài)下進(jìn)

5、入蒸餾塔等，此時使用這種加熱爐。在全部工藝加熱爐中它的數(shù)量最大。對于這種爐子，最重要的是把握住吸熱量、氣化率、壓力降、溫度之間的關(guān)系。1313 進(jìn)口為液相、出口全部汽化的爐子 這種爐子是反應(yīng)器的進(jìn)料加熱爐，它把液體完全汽化，加熱到一定溫度，然后送入工藝反應(yīng)器。由于反應(yīng)器的操作條件(如催化劑活性等)在運轉(zhuǎn)期中是變化的，這種爐子的操作溫度和壓力等往往變化很大。較之上述、兩種，有必要掌握它的變動范圍，以防止裂解和結(jié)炭發(fā)生。1414 (3)氣體加熱爐 如水蒸氣的過熱、工藝氣體的預(yù)熱就使用這種爐子。它多在較高溫度下操作，但因為是純氣相，結(jié)焦的可能性不大。應(yīng)該注意的是當(dāng)氣體量很大時，爐管的路數(shù)很多，必須從

6、結(jié)構(gòu)上保證各路均勻，防止偏流。1515 (4)加熱混相流體的爐子 這種爐子常用于加氫精制、加氫裂化等裝置的反應(yīng)器進(jìn)料加熱。由于管內(nèi)流體從爐子入口起就是氣、液混相，較上述純氣體加熱爐更難保證各路流量的均勻，設(shè)計上要更重視管徑、管內(nèi)重量流速、盤管路數(shù)的選取，以及管內(nèi)流動狀態(tài)的判斷和分叉管的配管設(shè)計等。1616 1.4 管式加熱爐的基本構(gòu)成與組成 管式加熱爐一般由輻射室、對流室、余熱回收系統(tǒng)、燃燒器和通風(fēng)系統(tǒng)等五部分組成，如圖1-27所示。其結(jié)構(gòu)通常包括：鋼結(jié)構(gòu)、爐管、爐墻（內(nèi)襯）、燃燒器、孔類配件等。1717圖1-27 管式加熱爐的一般結(jié)構(gòu)18181.4.1 基本結(jié)構(gòu)、爐膛與部件1.4.1.1 爐

7、膛與爐墻（爐襯） 爐膛是由爐墻、爐頂和爐底圍成的空間，是對物質(zhì)進(jìn)行加熱的地方。爐墻、爐頂和爐底通稱為爐襯，爐襯是加熱爐的關(guān)鍵技術(shù)條件之一。在加熱爐的運行過程中，不僅要求爐襯能夠在高溫和荷載條件下保持足夠的強度和穩(wěn)定性，要求爐襯能夠耐受煙氣的沖刷和侵蝕，而且要求有足夠的絕熱保溫和氣密性能。1919 管式爐的爐墻結(jié)構(gòu)主要有耐火磚結(jié)構(gòu)、耐火混凝土結(jié)構(gòu)和耐火纖維結(jié)構(gòu)。其中耐火磚結(jié)構(gòu)又分為砌磚爐墻、掛磚爐墻和拉磚爐墻。2020 1.4.1.2 爐管 管式爐爐管是物料攝取熱量的媒介。按受熱方式不同可分為輻射爐管和對流爐管，前者設(shè)置于輻射室內(nèi)，后者設(shè)置于對流室內(nèi)。為強化傳熱，對流管圖1-28 拉磚爐墻往往采

8、用翅片管或釘頭管，其安裝方式多采用水平安裝。2121 1.4.1.3 鋼結(jié)構(gòu) 鋼結(jié)構(gòu)是管式爐的承載骨架。管式爐的其它構(gòu)件依附于鋼結(jié)構(gòu)，其基本元件是各種型鋼，通過焊接或螺栓連接構(gòu)成管式爐的骨架。老式管式爐，如方箱爐、斜頂爐等，其鋼結(jié)構(gòu)占整個管式爐投資的比重較小，近代管式爐其鋼結(jié)構(gòu)的投資比例越來越大。2222 1.4.1.4 其它部件 管式爐配件較多，主要有看火孔、點火孔、測試孔、爐用人孔、防爆門、吹灰器、煙囪擋板等。2323 輻射室內(nèi)的爐管，通過火焰或高溫?zé)煔膺M(jìn)行傳熱，以輻射熱為主，故稱之為輻射管。它直接受火焰輻射沖刷，溫度高，其材料要具有足夠的高溫強度和高溫化學(xué)穩(wěn)定性。241.4.2 輻射室

9、輻射室是加熱爐進(jìn)行熱交換的主要場所，其熱負(fù)荷約占全爐的70-80。烴類蒸汽轉(zhuǎn)化爐、乙烯裂解爐的反應(yīng)和裂解過程全部由輻射室來完成。24 1.4.3 對流室 對流室是靠輻射室排出的高溫?zé)煔膺M(jìn)行對流傳熱來加熱物料。煙氣以較高的速度沖刷爐管管壁，進(jìn)行有效的對流傳熱，其熱負(fù)荷約占全爐的20-30。對流室一般布置在輻射室之上，有的單獨放在地面。為了提高傳熱效果，爐管多采用釘頭管或翅片管。2525 1.4.4 余熱回收系統(tǒng) 余熱回收系統(tǒng)用以回收加熱爐的排煙余熱。回收方法有兩類：一類是靠預(yù)熱燃燒空氣來回收，使回收的熱量再次返回爐中；另一類是采用另外的回收系統(tǒng)回收熱量。前者稱為空氣預(yù)熱方式，后者通常用水回收稱為

10、廢熱鍋爐方式?？諝忸A(yù)熱方式有直接安裝在對流室上面的固定管式空氣預(yù)熱器，還有單獨放在地面上的管式空氣預(yù)熱器等型式。2626 目前，爐子的余熱回收系統(tǒng)多采用空氣預(yù)熱方式，只有高溫管式爐(烴類蒸汽轉(zhuǎn)化爐、乙烯裂解爐)和純輻射爐才使用余熱鍋爐，這類高溫管式爐的排煙溫度較高，安裝余熱回收系統(tǒng)后，爐子的總效率可達(dá)到88-90。2727水熱媒空氣預(yù)熱器利用除氧水或除鹽水作熱媒(中間載熱體)，建立一個閉路循環(huán)系統(tǒng)。熱媒水通過放置在加熱爐對流室出口的煙氣換熱器吸收煙氣的熱量，再通過布置在鼓風(fēng)機出口的空氣預(yù)熱器放出熱量，加熱空氣，將煙氣熱量傳遞給加熱爐所需的空氣。為了防止煙氣換熱器發(fā)生低溫露點腐蝕，在水熱媒空氣預(yù)

11、熱器進(jìn)口和循環(huán)水泵入口之間，設(shè)置旁路調(diào)節(jié)閥，控制空氣預(yù)熱器的換熱量，保證進(jìn)煙氣換熱器熱媒水的溫度高于露點溫度，即煙氣換熱器的最低壁溫高于露點(一般設(shè)計值為120-150)2829 1.4.5 燃燒器 燃燒器的作用是完成燃料的燃燒，為熱交換提供熱量。燃燒器由燃料噴嘴、配風(fēng)器、燃燒道三部分組成。燃燒器按所用燃料的不同可分為燃油燃燒器、燃?xì)馊紵骱陀?氣聯(lián)合燃燒器。燃燒器性能的好壞，直接影響燃燒質(zhì)量及爐子的熱效率。操作時，特別應(yīng)注意火焰要保持剛直有力，調(diào)整火嘴盡可能使?fàn)t膛受熱均勻，避免火焰舔爐管，并實現(xiàn)低氧燃燒。要保證燃燒質(zhì)量和熱效率，還必須有可靠的燃料供應(yīng)系統(tǒng)和良好的空氣預(yù)熱系統(tǒng)。3030 通風(fēng)系

12、統(tǒng)的作用是把燃燒用空氣導(dǎo)入燃燒器，將廢煙氣引出爐子。它分為自然通風(fēng)和強制通風(fēng)兩種方式。前者依靠煙囪本身的抽力，后者使用風(fēng)機。31 1.4.6 通風(fēng)系統(tǒng) 過去，絕大多數(shù)爐子都采用自然通風(fēng)方式，煙囪通常安裝在爐頂。近年來，隨著爐子結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化，爐內(nèi)煙氣側(cè)阻力增大，加之提高爐子熱效率的需要，采用強制通風(fēng)方式日趨普遍。31 1.5 管式加熱爐的主要技術(shù)指標(biāo) 1.5.1 熱負(fù)荷 每臺管式加熱爐單位時間內(nèi)管內(nèi)介質(zhì)吸收的熱量稱為有效熱負(fù)荷，簡稱熱負(fù)荷。管內(nèi)介質(zhì)所吸收的熱量用于升溫、汽化或化學(xué)反應(yīng)。熱負(fù)荷的理論值，可根據(jù)介質(zhì)在管內(nèi)的工藝過程(加熱、化學(xué)反應(yīng))進(jìn)行計算。加熱爐的設(shè)計熱負(fù)荷(Q)通常取計算熱負(fù)荷(

13、Q)的1.15-1.2倍。熱負(fù)荷的大小表示爐子生產(chǎn)能力的大小。3232 1.5.2 爐膛體積熱強度 爐膛單位體積在單位時間內(nèi)燃料燃燒的放熱量，稱為爐膛體積熱強度。即33 式中 gv-爐膛體積熱強度，KWm3 B- 燃料用量，kg/h Q1-燃料低熱值，kJ/ kg燃料 V- 爐膛（輻射室）體積，m3 gv值越大爐膛溫度越高，不利于長周期安全運行，因此爐膛體積熱強度不允許過大，一般控制在1.16102 kWm3以下。33 1.5.3 輻射表面熱強度 輻射爐管單位表面積(一般按爐管外徑計算表面積)、單位時間內(nèi)所傳遞的熱量稱為爐管的輻射表面熱強度gR,也稱為輻射熱通量或熱流率。3434 gR表示輻射

14、室爐管傳熱強度的大小。應(yīng)注意gR一般指輻射室所有爐管的平均值。由于輻射室內(nèi)各部位受熱不一致，不同的爐管以及同一根爐管的不同部位，實際局部熱強度相差很大。gR值越大，完成一定加熱任務(wù)所需的輻射爐管就越少，輻射室體積越緊湊，投資也可降低，所以要盡可能提高爐管表面熱強度。各種爐子的輻射表面熱強度推薦值見表1-2。3535 1.5.4 對流表面熱強度 對流爐管單位面積在單位時間內(nèi)所傳遞的熱量稱為對流表面熱強度。目前，加熱爐對流室多以釘頭管或翅片管代替過去的光管，以強化傳熱。釘頭管或翅片管的熱強度一般為光管的兩倍以上。也就是說，一根釘頭管或翅片管相當(dāng)于兩根以上光管的傳熱能力。3636 即熱效率是衡量燃料利用情況，評價爐子設(shè)計和操作水平，標(biāo)定爐子性能的主要指標(biāo)。熱效率越高，燃料的有效利