《壓力容器結(jié)構(gòu)與制造》課件-加熱爐的原理與結(jié)構(gòu)

加熱爐的原理與結(jié)構(gòu)加熱爐的總體結(jié)構(gòu)常用加熱爐的工作原理23目錄CONTENTS加熱爐的分類1加熱爐的分類1一、加熱爐的分類按外觀形狀分為箱式爐、立式爐、圓筒爐、大型方爐;按工藝用途分為常壓爐、減壓爐、焦化爐、制氫爐、瀝青爐等;按爐室數(shù)目分為雙室爐、三合一爐、多室爐等;按傳熱方法分為純輻射爐、純對(duì)流爐、對(duì)流-輻射爐等。常用的加熱爐有圓筒爐、立式爐和箱式爐。加熱爐的總體結(jié)構(gòu)2二、加熱爐的總體結(jié)構(gòu)輻射室又稱為爐膛或燃燒室，是管式加熱爐的核心部分，傳熱方式主要是熱輻射，全爐熱負(fù)荷70%-80%是由輻射室擔(dān)負(fù)。輻射室是通過火焰和高溫?zé)煔膺M(jìn)行輻射傳熱的主要場(chǎng)所，直接受到火焰和高溫?zé)煔獾臎_刷，溫度很高，因此必須充分考慮所用材料的強(qiáng)度和耐熱性。輻射室矩形的對(duì)流室安裝在圓筒體輻射室的上方。對(duì)流爐管采用多層水平安裝，用回彎頭相互連接。主要傳熱方式為對(duì)流，工作時(shí)從輻射室進(jìn)入對(duì)流室的高溫?zé)煔庖暂^大的流速?zèng)_刷對(duì)流爐管，與管內(nèi)原料進(jìn)行傳熱，對(duì)流室一般擔(dān)負(fù)全路熱負(fù)荷的20%-30%。對(duì)流室二、加熱爐的總體結(jié)構(gòu)為了提高對(duì)流傳熱效率，對(duì)流爐管常采用翅片管或釘頭管。（a）翅片管（b）釘頭管釘頭管采用埋弧焊加工方法翅片管采用高頻焊加工方法二、加熱爐的總體結(jié)構(gòu)對(duì)流室選管規(guī)則燒燃料氣燒重油均可以優(yōu)先使用釘頭管釘頭管二、加熱爐的總體結(jié)構(gòu)燃燒器：燃燒器是爐子的重要組成部分。管式加熱爐只燃燒燃料氣和燃料油，所以不需要燒煤那樣復(fù)雜的輔助系統(tǒng)，火嘴結(jié)構(gòu)也比較簡(jiǎn)單。由于燃燒火焰猛烈，必須特別重視火焰與爐管的間距以及燃燒器間的間隔。盡可能使?fàn)t膛受熱均勻、火焰不沖刷爐管并實(shí)現(xiàn)低氧完全燃燒。為此，燃燒器型號(hào)的選擇和合理布置是很重要的。二、加熱爐的總體結(jié)構(gòu)通風(fēng)系統(tǒng)：通風(fēng)系統(tǒng)是把燃料燃燒所用空氣導(dǎo)入燃燒器,同時(shí)將廢煙氣引出加熱爐。通風(fēng)方式有自然通風(fēng)和強(qiáng)制通風(fēng),自然通風(fēng)依靠煙囪本身的抽力,強(qiáng)制通風(fēng)則使用鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)。隨著高效大功率燃燒器的應(yīng)用及節(jié)能降耗工作的需要,多使用強(qiáng)制通風(fēng)方式。二、加熱爐的總體結(jié)構(gòu)常用加熱爐的工作原理3三、常用加熱爐的工作原理優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低。缺點(diǎn)：為了便于盤管、易于制造，被加熱介質(zhì)通常只有一個(gè)管程。螺旋管式圓筒加熱爐：純輻射式圓筒爐的結(jié)構(gòu)如圖所示，無對(duì)流室，火嘴在爐底，爐管直立沿爐墻排成一圈。四川化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院三、常用加熱爐的工作原理螺旋管式圓筒加熱爐：(a)型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、熱效率低。(b)型在爐頂部增加了輻射錐,使?fàn)t管全長(zhǎng)受熱均勻,從而提高了上部爐管的受熱強(qiáng)度。三、常用加熱爐的工作原理純輻射式圓筒爐：圖a這種加熱爐對(duì)流室采用水平布管，并使用釘頭管或翅片管，熱效率較高，制造及施工簡(jiǎn)單，造價(jià)低，應(yīng)用非常廣泛。如圖b所示需在大型圓筒爐的爐膛內(nèi)增加爐管以克服該缺點(diǎn)。三、常用加熱爐的工作原理輻射-對(duì)流立式圓筒爐：臥管立式爐爐管布置在兩側(cè)，中間是一列底燒的燃燒器，煙氣由輻射室、對(duì)流室經(jīng)煙囪一直上行。燃燒器能量小、數(shù)量多、間距較小，從而在爐子中央形成一道火焰“膜”，以提高輻射傳熱效果。現(xiàn)在使用的立式爐多采用這一形式。三、常用加熱爐的工作原理臥管立式爐：附墻火焰立式爐爐膛中間為一排橫管，火焰附墻而上，把兩側(cè)墻的墻壁燒紅，使火墻成為良好的熱輻射體，以提高輻射傳熱的效果。該爐與臥管立式爐相比，增加了爐膛內(nèi)的輻射面積，具有傳熱強(qiáng)度高、受熱均勻的特點(diǎn)。三、常用加熱爐的工作原理附墻火焰立式爐：環(huán)形管立式爐采用多根彎成U字形的爐管把火焰“包圍”起來，適用于爐管管程多，管內(nèi)壓降小的場(chǎng)合。隨爐子熱負(fù)荷的增大，U形彎可以增加2~3個(gè)。四川化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院三、常用加熱爐的工作原理環(huán)形管立式爐：立管立式爐爐膛中的爐管沿墻直立排列，不需要管架。與橫管立式爐相比，既可節(jié)省大量管架材料，又保留了立式爐的優(yōu)點(diǎn)，常用作高熱負(fù)荷的大型加熱爐的爐型。三、常用加熱爐的工作原理立管立式爐：（a）無焰燃燒爐側(cè)壁裝（b）階梯爐圖a所示的無焰燃燒爐側(cè)壁裝有許多小型的氣體無焰燃燒器，使整個(gè)側(cè)壁成為均勻的輻射面，具有良好的加熱均勻性，并可分區(qū)調(diào)節(jié)溫度。圖b所示的階梯爐是在每級(jí)“階梯”底部安裝一排產(chǎn)生扁平附墻火焰的燃燒器。燃燒器的數(shù)量較無焰燃燒爐的少，雖造價(jià)低，但加熱程度和分區(qū)調(diào)節(jié)特性不如無焰燃燒爐。三、常用加熱爐的工作原理無焰燃燒爐、階梯爐：箱式爐具有占地面積大、構(gòu)造復(fù)雜、金屬消耗量大、造價(jià)高的缺點(diǎn)，現(xiàn)已逐步被立式爐所取代。三、常用加熱爐的工作原理箱式爐：橫管或立管箱式爐的爐型結(jié)構(gòu)基本一致，只是爐管布置一個(gè)為管子橫排、一個(gè)為管子豎排優(yōu)點(diǎn)：只要增加中間的隔墻數(shù)目，能更有效地利用爐膛空間和爐壁，可在保持爐膛體積發(fā)熱強(qiáng)度不變的前提下，“積木組合式”地把爐子放大。缺點(diǎn)：敷管率低，爐管需要合金吊掛，造價(jià)高，需設(shè)立獨(dú)立煙囪等。三、常用加熱爐的工作原理橫管與立管箱式爐：頂燒爐在輻射室內(nèi)，燃燒器和爐管交錯(cuò)排列，單排管雙面輻射，沿管子整個(gè)圓周的熱分布均勻，燃燒器頂燒，對(duì)流室和煙囪在地面。缺點(diǎn)是爐子體積大，造價(jià)很高，用于單純加熱不經(jīng)濟(jì)。常在合成氨廠用它作為大型烴蒸汽轉(zhuǎn)化爐的爐型。三、常用加熱爐的工作原理頂燒爐：斜頂爐是由方箱爐將膛煙氣流動(dòng)死區(qū)去掉而變成。斜頂改善了方箱爐的受熱不均勻性,其對(duì)流室在中間,煙氣下行經(jīng)地下或地面煙道排入煙囪內(nèi),也可在煙道處加空氣預(yù)熱器,使?fàn)t子熱效率提高。常用的是雙頂爐。此型爐基本不采用。