加熱爐培訓(xùn)資料

加熱爐培訓(xùn)資料第1頁(yè)/共75頁(yè)

在石油化工廠裝置內(nèi)所用的加熱爐，都是通過(guò)管子將油品或者其他介質(zhì)進(jìn)行加熱的。為簡(jiǎn)化起見，通常稱加熱爐或爐子。一：概述管式加熱爐第2頁(yè)/共75頁(yè)利用燃料在爐膛內(nèi)燃燒時(shí)產(chǎn)生的高溫火焰與煙氣作為熱源，來(lái)加熱爐管中流動(dòng)的介質(zhì)，使其達(dá)到規(guī)定的工藝溫度。管式加熱爐工作原理煙囪對(duì)流室輻射室燃燒器燃燒三要素：可燃物（燃料油或燃料氣）助燃物、點(diǎn)火源一：概述第3頁(yè)/共75頁(yè)傳熱的三種基本方式1、熱傳導(dǎo)：在一個(gè)物體內(nèi)部，由于分子的振動(dòng)，而分子沒有發(fā)生宏觀位移的傳熱方式稱為導(dǎo)熱。2、對(duì)流傳熱:流體本身流動(dòng)，將熱能從流體的一部分傳遞到另一部分，稱為對(duì)流傳熱。3、輻射傳熱：傳熱不需要媒介，而直接由熱源以輻射能（電磁波）的形式輻射出來(lái)，被其它物體接收而轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。?頁(yè)/共75頁(yè)輻射室內(nèi)的傳熱過(guò)程燃料燃燒火焰高溫?zé)煔鉅t墻爐管外壁爐管內(nèi)壁管內(nèi)介質(zhì)輻射對(duì)流輻射傳導(dǎo)對(duì)流以輻射為主第5頁(yè)/共75頁(yè)對(duì)流室內(nèi)的傳熱過(guò)程高溫?zé)煔鈱?duì)流管外壁對(duì)流管內(nèi)壁管內(nèi)介質(zhì)傳導(dǎo)對(duì)流以對(duì)流為主對(duì)流輻射第6頁(yè)/共75頁(yè)一、箱式爐三、圓筒爐二、立式爐按外形分類四、大型方爐二、分類和結(jié)構(gòu)第7頁(yè)/共75頁(yè)箱式爐第8頁(yè)/共75頁(yè)爐管受熱不均勻，易產(chǎn)生局部過(guò)熱熱效率低結(jié)構(gòu)笨重，體積大，耗用鋼材多特點(diǎn)在一般煉廠很少使用第9頁(yè)/共75頁(yè)立式爐

分類：根據(jù)輻射管子排列方式可分為：

臥管立式爐、立管立式爐、附墻火焰式和階梯爐等結(jié)構(gòu)：外形為長(zhǎng)方體，分為（下）輻射室、（中）對(duì)流室、（上）煙囪三部分

第10頁(yè)/共75頁(yè)1、爐管水平，傳熱均勻；2、占地面積大；3、管內(nèi)流動(dòng)阻力小；方便清焦。第11頁(yè)/共75頁(yè)特點(diǎn)火焰垂直向上，與煙氣流動(dòng)方向一致

1、爐管長(zhǎng)度方向受熱不均勻；2、可節(jié)省大量高鉻鎳鋼的材料。第12頁(yè)/共75頁(yè)使火墻成為良好的熱輻射體，增加爐膛內(nèi)輻射面積單排管雙面輻射；火嘴高度不同。軸向、徑向受熱均勻第13頁(yè)/共75頁(yè)圓筒爐第14頁(yè)/共75頁(yè)1、軸向熱強(qiáng)度分布不均勻；爐墻再輻射作用減弱。

爐管表面熱強(qiáng)度較低。2、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、節(jié)省鋼材、占地面積小，適用于中、小負(fù)荷爐子。適用于介質(zhì)的純加熱結(jié)構(gòu)：輻射爐管沿爐墻周圍排成一圈，爐底有火嘴

第15頁(yè)/共75頁(yè)第16頁(yè)/共75頁(yè)第17頁(yè)/共75頁(yè)第18頁(yè)/共75頁(yè)第19頁(yè)/共75頁(yè)第20頁(yè)/共75頁(yè)第21頁(yè)/共75頁(yè)第22頁(yè)/共75頁(yè)第23頁(yè)/共75頁(yè)第24頁(yè)/共75頁(yè)第25頁(yè)/共75頁(yè)大型方爐第26頁(yè)/共75頁(yè)大型方爐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(gè)大容量高強(qiáng)燃燒器。分隔可以沿兩個(gè)方向進(jìn)行，稱之為“十字交叉”分隔法。它通常把對(duì)流室單獨(dú)放到地面上。還有把幾臺(tái)爐子的煙氣用煙道匯集攏來(lái)，送進(jìn)一個(gè)公用的對(duì)流室或廢熱鍋爐。這種爐子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，節(jié)省占地，便于回收余熱，容易實(shí)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。第27頁(yè)/共75頁(yè)

項(xiàng)目圓筒爐(中間不排管)

橫管立式爐立管箱式爐(中間排管)爐體占地面積／(m2／MW)金屬材料用量／(t/MW)高鉻鎳合金鋼管架用量／(kg／MW)投資對(duì)比適用熱負(fù)荷范圍／Mw輻射室爐管表面平均熱強(qiáng)度／(W／m2)3.5-4.58-2130-170100<3024000-370007.5-9.5①12-15190-230100-15010-3029000-440003-46-8150-20070-90>3024000-37000爐型選擇第28頁(yè)/共75頁(yè)從結(jié)構(gòu)、制造、投資費(fèi)用方面考慮，應(yīng)優(yōu)先選擇輻射室用立管的加熱爐。對(duì)一般用途的中小負(fù)荷爐子，宜優(yōu)先考慮立式圓筒爐。單排管雙面輻射加熱爐一般只用于烴類蒸汽轉(zhuǎn)化和乙烯裂解等高溫過(guò)程第29頁(yè)/共75頁(yè)一、化學(xué)反應(yīng)爐四、混相加熱爐三、氣體加熱爐二、液體加熱爐按用途分類第30頁(yè)/共75頁(yè)管內(nèi)裝催化劑，如烴類水蒸汽轉(zhuǎn)化爐管內(nèi)不裝催化劑，如乙烯裂解爐液體加熱爐管內(nèi)無(wú)相變化、單純的液體加熱爐管內(nèi)進(jìn)口為液相、出口為氣液混相的爐子管內(nèi)進(jìn)口為液相，出口全部汽化的爐子氣體加熱爐混相加熱爐化學(xué)反應(yīng)爐第31頁(yè)/共75頁(yè)

基本結(jié)構(gòu)輻射室余熱回收系統(tǒng)對(duì)流室燃燒器通風(fēng)系統(tǒng)第32頁(yè)/共75頁(yè)

燃燒器組成：燃料噴嘴、配風(fēng)器、燃燒通道燃油燃燒器燃?xì)馊紵饔蜌饣旌先紵鞣诸愖匀煌L(fēng)燃燒器強(qiáng)制通風(fēng)燃燒器第33頁(yè)/共75頁(yè)第34頁(yè)/共75頁(yè)爐管

由于爐管置于高溫中，管內(nèi)又有油品或其他介質(zhì)，在溫度、壓力和腐蝕的聯(lián)合作用，因此，爐管材料應(yīng)具有耐熱、耐壓和耐腐蝕的特殊要求。加熱爐輻射室一般為Gr9Mo合金鋼管，對(duì)流室為10﹟優(yōu)質(zhì)碳鋼管。爐膛溫度一般在600度以上，因此爐管內(nèi)應(yīng)時(shí)刻保持有一定流量的冷物料來(lái)吸收熱量，確保爐管壁溫不超過(guò)耐熱指標(biāo)。嚴(yán)防爐管內(nèi)物料中斷和超高溫、超負(fù)荷運(yùn)行，以致?lián)p壞爐管，釀成事故。整個(gè)加熱爐的爐管系統(tǒng)還包括連接直管之間的回彎頭和支持爐管的管架。回彎頭把相鄰兩直管連通，使油品流向轉(zhuǎn)彎180度。在進(jìn)出口處回彎頭將爐管與物料進(jìn)出管線相連。雖然回彎頭處于高溫區(qū)外部，但由于管內(nèi)物料流向急劇改變，沖蝕嚴(yán)重，容易發(fā)生漏油著火。管架的作用是支撐爐管防止其受熱彎曲變形。

第35頁(yè)/共75頁(yè)U型彎頭急彎彎管第36頁(yè)/共75頁(yè)火焰和高溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)輻射將熱量傳給輻射管，爐壁對(duì)熱量的反射也間接地傳熱給輻射管

輻射室作用:

輻射室又稱燃燒室或稱爐膛，是管式加熱爐的核心，位于爐體的下部，為圓柱形的簡(jiǎn)體，其外層是由鋼板卷成的圓筒體，內(nèi)層是隔熱層即爐墻。隔熱層主要有減少熱量損失的作用在輻射室內(nèi)，沿爐墻一周是排成一圈的爐管，爐底有燃燒器呈圓形分布，加熱爐供風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)道設(shè)置在爐底，由中心呈放射狀通向每一個(gè)燃燒器。

第37頁(yè)/共75頁(yè)由于瓦斯閥門關(guān)不嚴(yán)或多次點(diǎn)火未點(diǎn)著，使?fàn)t膛內(nèi)存有可燃?xì)怏w，在點(diǎn)火時(shí)易發(fā)生爆炸。這時(shí)，爐膛壓力將防爆門推開泄掉一部分壓力。防爆門第38頁(yè)/共75頁(yè)

對(duì)流室作用:煙氣通過(guò)對(duì)流將熱量傳給管內(nèi)介質(zhì)，充分回收煙氣中的熱量。對(duì)流室吸熱量的比例越大，全爐的熱效率越高。在輻射室上面的長(zhǎng)方形是對(duì)流室，其外壁結(jié)構(gòu)與輻射室相同，對(duì)流室爐管一般為水平橫排，為了提高供熱效率，有些對(duì)流熱爐管外壁鑲有釘頭或翅片，這些釘頭或翅片一般只在爐管的下側(cè)有，這主要是因?yàn)樯蟼?cè)采用釘頭或翅頭容易積灰且不易清除，反而降低了傳熱效率。

第39頁(yè)/共75頁(yè)當(dāng)管內(nèi)介質(zhì)為液態(tài)時(shí)，管外側(cè)對(duì)流傳熱系數(shù)遠(yuǎn)小于管內(nèi)側(cè)對(duì)流傳熱系數(shù)，對(duì)流室采用釘頭管或翅片管可提高對(duì)流管外側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)且擴(kuò)大傳熱面積，從而提高加熱爐的熱效率。不可用于燒污油或高粘度渣油的加熱爐必須安裝吹灰器釘頭管和翅片管有什么作用第40頁(yè)/共75頁(yè)第41頁(yè)/共75頁(yè)第42頁(yè)/共75頁(yè)

余熱回收系統(tǒng)但在余熱回收系統(tǒng)易引起降低排煙溫度是提高熱效率的一種重要方法。利用空氣預(yù)熱器或余熱鍋爐可降低排煙溫度。低溫露點(diǎn)腐蝕第43頁(yè)/共75頁(yè)低溫露點(diǎn)腐蝕燃料油、氣中的有少量的S存在，燃料后生成SO2。由于燃燒室中有過(guò)量的O2存在，所以又有少量的SO2進(jìn)一步氧化成SO3。在通常的過(guò)?？諝庀禂?shù)條件下，全部SO2中約有1~3%轉(zhuǎn)化成SO3，在高溫?zé)煔庵械腟O3氣體不腐蝕金屬，但當(dāng)煙氣溫度降到400℃以下，SO3將與水蒸汽化合生成硫酸蒸汽。其反應(yīng)式如下：

SO3↑+H2O↑→H2SO4↑

當(dāng)煙氣溫度降到露點(diǎn)溫度時(shí)，硫酸蒸汽凝結(jié)到爐子尾部受熱面上時(shí)就會(huì)發(fā)生低溫硫酸腐蝕，主要發(fā)生在空氣預(yù)熱器、余熱鍋爐等余熱回收設(shè)備的換熱面上，與此同時(shí)，這些凝結(jié)在低溫受熱面上的硫酸液體，還會(huì)粘附煙氣中的灰塵形成不易消除的積垢，使煙氣通道不暢甚至堵塞。

排煙溫度大于露點(diǎn)溫度第44頁(yè)/共75頁(yè)第45頁(yè)/共75頁(yè)預(yù)防措施減少燃料中的含硫量，降低煙氣露點(diǎn)溫度采用低氧燃燒，降低過(guò)?？諝庀禂?shù)，減少SO3的生成?？刂婆艧煖囟炔荒芴筒捎媚透g金屬材料提高空氣預(yù)熱器入口的空氣溫度，增加除灰設(shè)施。第46頁(yè)/共75頁(yè)加熱爐煙道氣為熱源，它將煙氣經(jīng)集煙管通過(guò)引風(fēng)機(jī)引入空氣預(yù)熱器中熱交換后，煙氣經(jīng)排煙管排入大氣中。此類型的空氣預(yù)熱器目前主要有管束式、回轉(zhuǎn)蓄熱式和熱管式三種形式。

1、預(yù)熱爐用燃燒空氣

利用煙氣余熱來(lái)加熱空氣，可降低排煙溫度，提高熱效率；同時(shí)空氣溫度高，又可提高燃燒效率，強(qiáng)化傳熱效果。作用：第47頁(yè)/共75頁(yè)適用于爐子排煙溫度高和熱負(fù)荷大的加熱爐。當(dāng)爐子熱負(fù)荷較小時(shí)，可采用多爐聯(lián)合的措施，用余熱鍋爐集中回收煙氣的余熱。一是可充分利用熱量，二是集中的煙氣可通過(guò)一個(gè)高煙囪排出，有利于減少地面污染。2、采用余熱鍋爐發(fā)生蒸汽作用：利用煙氣的熱量來(lái)產(chǎn)生蒸汽。適用：第48頁(yè)/共75頁(yè)作用:

通風(fēng)系統(tǒng)將燃燒用空氣導(dǎo)入燃燒器，并將廢煙氣引出爐子。一是排煙，減少污染；二是自然通風(fēng)時(shí)利用煙囪形成的抽力吸入空氣煙囪作用：第49頁(yè)/共75頁(yè)自然通風(fēng)由于煙氣溫度比外界空氣的溫度高，使得煙氣密度比空氣小，所以煙氣會(huì)自然上升；同時(shí)煙囪較高

，煙氣排出后能迅速擴(kuò)散，帶動(dòng)煙囪內(nèi)煙氣上升，下部形成負(fù)壓，外界空氣壓力高，空氣吸入爐內(nèi)。利用煙囪抽力吸入空氣，并將煙氣排出第50頁(yè)/共75頁(yè)Δp=(ρ外-ρ內(nèi))9.81HΔp—煙囪的抽力，PaH—煙囪的高度，mρ外—煙囪外部大氣的密度，kg/m3

ρ內(nèi)—煙囪內(nèi)部煙氣的密度，kg/m3

開大煙囪越高，抽力越大；氣體密度差越大，抽力越大。抽力大時(shí)煙道擋板應(yīng)關(guān)小些。關(guān)小夏季應(yīng)將煙囪擋板，冬季第51頁(yè)/共75頁(yè)使空氣有足夠的動(dòng)能來(lái)擴(kuò)散和混合，保證在盡可能低的過(guò)剩空氣系數(shù)下，完全燃燒易于控制燃料與空氣的比例，以及火焰的形狀強(qiáng)制通風(fēng)利用風(fēng)機(jī)將燃料燃燒所需空氣送入爐內(nèi)優(yōu)點(diǎn)第52頁(yè)/共75頁(yè)三、主要技術(shù)指標(biāo)

管內(nèi)流速和壓力降爐膛溫度爐膛體積發(fā)熱強(qiáng)度

熱負(fù)荷

熱效率

爐管表面熱強(qiáng)度第53頁(yè)/共75頁(yè)定義單位時(shí)間內(nèi)單位爐膛體積燃料燃燒的總發(fā)熱量（W/m3）指標(biāo)一——爐膛體積發(fā)熱強(qiáng)度爐膛體積熱強(qiáng)度越大，完成相同的熱任務(wù)所需的爐子越緊湊。爐膛體積發(fā)熱強(qiáng)度=（燃料用量×燃料的低發(fā)熱值)/爐膛體積如果爐膛體積過(guò)小，則燃燒空間不夠，火焰容易燒到爐管上，爐膛溫度也高，會(huì)引起局部過(guò)熱，使油品結(jié)焦第54頁(yè)/共75頁(yè)單位時(shí)間內(nèi)單位爐管表面積所傳遞的熱量（W/m2）定義指標(biāo)二——爐管表面熱強(qiáng)度爐管表面熱強(qiáng)度高，在一定負(fù)荷下，所需要的爐管就少，爐子體積可縮小，投資降低。應(yīng)盡量提高爐管表面熱強(qiáng)度。第55頁(yè)/共75頁(yè)爐管表面熱強(qiáng)度增加，管壁溫度升高，要求爐管材質(zhì)好，否則，爐管容易燒壞。管內(nèi)油品在高溫下易結(jié)焦，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起爐管破裂。爐管表面熱強(qiáng)度過(guò)大有什么不好爐管表面熱強(qiáng)度過(guò)小有什么不好爐管表面熱強(qiáng)度小，相同表面積所傳遞的熱量也就越小，或完成同一任務(wù)時(shí)所需的傳熱面積越大第56頁(yè)/共75頁(yè)爐膛內(nèi)煙氣出輻射室入對(duì)流室的溫度定義影響指標(biāo)三——爐膛溫度燒壞爐膛溫度高,會(huì)引起爐管表面熱強(qiáng)度過(guò)大，爐管易燒壞，油品易結(jié)焦?fàn)t膛溫度低，輻射室的傳熱量就少爐子處理量小第57頁(yè)/共75頁(yè)指標(biāo)四——爐管內(nèi)流速和壓力降定義一般用質(zhì)量流速、冷油流（15°C時(shí)油品在爐管內(nèi)流速，m/s）來(lái)表示

爐管內(nèi)流速第58頁(yè)/共75頁(yè)爐管內(nèi)流速為什么不能太??？流速過(guò)小，則邊界層越慢，傳熱越慢，管壁溫度越高;油品在管內(nèi)停留時(shí)間越長(zhǎng)，管內(nèi)壁附近的油品就分解結(jié)焦，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)馉t管破裂。裝置處理量小。第59頁(yè)/共75頁(yè)流速太大，壓力損失也隨之增大，增加了管路系統(tǒng)的動(dòng)力消耗。流速是根據(jù)允許的壓力降來(lái)確定的。爐管內(nèi)流速為什么不能太大？第60頁(yè)/共75頁(yè)油品在爐管內(nèi)流動(dòng)過(guò)程中的壓力損失如果處理量未變，爐管壓力降增加，就說(shuō)明爐管已結(jié)焦定義

爐管壓力降管段的總壓降=管段入口壓力—管段出口壓力結(jié)焦后，內(nèi)徑變小，油品實(shí)際流速增加，壓力降增加。第61頁(yè)/共75頁(yè)被加熱物料在單位時(shí)間內(nèi)吸收的熱量（J/S或W）定義表明了加熱爐生產(chǎn)能力的大小指標(biāo)五——熱負(fù)荷用于升溫、汽化或化學(xué)反應(yīng)，全部是有效利用熱第62頁(yè)/共75頁(yè)全爐有效熱負(fù)荷與燃料燃燒發(fā)出的熱量之比η=Q

有效/(BH

燃料)╳100%=[1-Q損失/(BH

燃料)]╳100%定義指標(biāo)六——熱效率熱效率越高，燃料的有效利用率越高，燃料耗量越低。第63頁(yè)/共75頁(yè)如果負(fù)壓很小，則抽力不夠，吸入的空氣就少，爐內(nèi)燃料燃燒不完全，浪費(fèi)燃料，熱效率低；煙囪冒黑煙，爐膛不明亮。如果爐膛出現(xiàn)正壓，甚至回火傷人。負(fù)壓過(guò)小的危害:負(fù)壓過(guò)大的危害:爐膛負(fù)壓過(guò)大，入爐空氣量大，煙氣氧含量增加，使?fàn)t子熱效率降低。四、相關(guān)操作關(guān)于負(fù)壓第64頁(yè)/共75頁(yè)煙道擋板開度過(guò)小風(fēng)門開度大負(fù)壓過(guò)小的原因？爐子超負(fù)荷運(yùn)行，煙氣排不出去對(duì)流室積灰嚴(yán)重，阻力增加排煙系統(tǒng)故障瓦斯帶油氣候變化第65頁(yè)/共75頁(yè)如果爐內(nèi)負(fù)壓過(guò)小，甚至形成正壓，可將煙道擋板開大，或強(qiáng)制通風(fēng)情況下引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)大；燃燒器。風(fēng)門或風(fēng)道碟閥開大第66頁(yè)/共75頁(yè)(1）明亮的爐膛中,看到爐管表面有暗黑色斑點(diǎn),說(shuō)明該處爐管已結(jié)焦(2)處理量未變,而入爐壓力升高

(3)處理量未變,而爐膛溫度升高，燃料耗量大，但出口溫度不高。(4)爐出口溫度反映遲緩，說(shuō)明熱電偶套管處結(jié)焦,爐管發(fā)紅彎曲。關(guān)于結(jié)焦結(jié)焦的判斷？第67頁(yè)/共75頁(yè)①結(jié)焦會(huì)嚴(yán)重影響爐管向管內(nèi)介質(zhì)的傳熱，導(dǎo)致爐管表面溫度升高，增加能耗，縮短爐管壽命②結(jié)焦會(huì)使?fàn)t管內(nèi)流道變窄，內(nèi)壁變粗糙，增加流動(dòng)阻力，增加了管內(nèi)壓力降，使?fàn)t子操作性能惡化。③在內(nèi)部結(jié)焦層和高溫的共同影響會(huì)使?fàn)t管內(nèi)壁形成滲炭層，使?fàn)t管材質(zhì)劣化

，引起爐管鼓包、破裂，縮短使用壽命。

危害第68頁(yè)/共75頁(yè)（1