管式加热炉的工作原理

 　　管式加热炉的工作原理

　　管式加热炉是石油炼制、石油化工和化学、化纤工业中使用的工艺加热炉，它具有其它工业炉所没有的若干特点。其基本特点：具有用耐火材料包围的燃烧室，利用燃料燃烧产生的热量将物质加热的一种设备。

　　管式加热炉特性：

　　1)被加热物质在管内流动，故仅限于加热气体或液体;

　　2)加热方式为直接受火式;

　　3)只烧液体或气体燃料;

　　4)长周期连续运转，不间断操作。

　　管式加热炉的工作原理

　　管式加热炉的工作原理是：燃料在管式加热炉的辐射室(极少数在单独的燃烧室)内燃烧，释放出的热量主要通过辐射传热和对流传热传递给炉管，再经过传导传热和对流传热传递给被加热介质，这就是管式加热炉的工作原理。

　　管式加热炉的主要特点

　　与炼油装置的其他设备相比，管式加热炉的特殊性在于直接用火焰加热;与一般工业炉相比，管式加热炉的炉管承受高温、高压和介质腐蚀;与锅炉相比，管式加热炉内的介质不是水和蒸汽，而是易燃、易爆、易裂解、易结焦和腐蚀性较强的油和气，这就是管式加热炉的主要特点。

　　管式加热炉主要组成部分

　　管式加热炉主要包括炉管、炉管连接件及支承件、钢结构、炉衬、余热回收系统、燃烧器、吹灰器、烟囱、烟囱挡板、各种蝶阀、门类(看火门、人孔门、防爆门、清扫孔门和装卸孔门等)和仪表接管(热电偶套管、测压管、灭火蒸汽管、氧分析仪接管和烟气采样口接管等)。

　　管式加热炉分类

　　按功能可分为：加热型和加热—反应型两大类。

　　加热型管式炉：常压炉、减压炉、各种分馏塔进料加热炉、塔底重沸炉、焦化炉、重整炉和加氢炉等各种反应器(塔)进料加热炉;

　　加热—反应型管式炉：制氢炉、乙烯裂解炉等。

　　按主要传热方式分为：纯对流炉、纯辐射炉、辐射-对流型炉和双面辐射炉。

　　管式加热炉一般由三个主要部分组成：辐射室、对流室及烟囱。

　　炉底的油气联合燃烧器(火嘴)喷出高达几米的火焰，温度高达1000~1500℃、主要以辐射传热的方式，将大部分热量传给辐射室(又叫炉膛)炉管(也叫辐射管)内流动的油品。烟气沿着辐射室上升到对流室，温度降到700~900℃。

　　以对流传热的方式继续将部分热量传给对流室炉管内流动着的油品，最后温度降至200~450℃的烟气从烟囱排人大气。油品则先进入对流管再进入辐射管，不断吸收高温烟气传给的热量，逐步升高到所需要的温度。

　　辐射室是加热炉的核心部分，从火嘴喷出的燃料(油或气)在炉膛内燃烧，需要一定的空间才能燃烧完全，同时还要保证火焰不直接扑到炉管上，以防将炉管烧坏，所以辐射室的体积较大。由于火焰温度很高(最高处可达1500~1800℃左右)，又不允许冲刷炉管，所以热量主要以辐射方式传送。

　　在对流室内，烟气冲刷炉管，将热量传给管内油品，这种传热方式称为对流传热。烟气冲刷炉管的速度越快，传热的能力越大，所以对流室窄而高些，排满炉管，且间距要尽量小。有时为增加对流管的受热表面积，以提高传热效率，还常采用钉头管和翅片管。

　　在对流室还可以加几排蒸汽管，以充分利用蒸汽余热，产生过热蒸汽供生产上使用。烟气离开对流室时还含有不少热量，有时可用空气预热器进行部分热量回收，使烟气温度降到200℃左右，再经烟囱排出，但这需要用鼓风机或引风机强制通风。

　　有时则利用烟囱的抽力直接将烟气排入大气。由于抽力受烟气温度、大气温度变化的影响，要在烟道内加挡板进行控制，以保证炉膛内最合适的负压，一般要求负压为2~3mm水柱，这样既控制了辐射室的进风量，又使火焰不向火门外扑，确保操作安全。

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