《压力容器结构与制造》课件-加热炉的原理与结构

加热炉的原理与结构加热炉的总体结构常用加热炉的工作原理23目录CONTENTS加热炉的分类1加热炉的分类1一、加热炉的分类按外观形状分为箱式炉、立式炉、圆筒炉、大型方炉;按工艺用途分为常压炉、减压炉、焦化炉、制氢炉、沥青炉等;按炉室数目分为双室炉、三合一炉、多室炉等;按传热方法分为纯辐射炉、纯对流炉、对流-辐射炉等。常用的加热炉有圆筒炉、立式炉和箱式炉。加热炉的总体结构2二、加热炉的总体结构辐射室又称为炉膛或燃烧室，是管式加热炉的核心部分，传热方式主要是热辐射，全炉热负荷70%-80%是由辐射室担负。辐射室是通过火焰和高温烟气进行辐射传热的主要场所，直接受到火焰和高温烟气的冲刷，温度很高，因此必须充分考虑所用材料的强度和耐热性。辐射室矩形的对流室安装在圆筒体辐射室的上方。对流炉管采用多层水平安装，用回弯头相互连接。主要传热方式为对流，工作时从辐射室进入对流室的高温烟气以较大的流速冲刷对流炉管，与管内原料进行传热，对流室一般担负全路热负荷的20%-30%。对流室二、加热炉的总体结构为了提高对流传热效率，对流炉管常采用翅片管或钉头管。（a）翅片管（b）钉头管钉头管采用埋弧焊加工方法翅片管采用高频焊加工方法二、加热炉的总体结构对流室选管规则烧燃料气烧重油均可以优先使用钉头管钉头管二、加热炉的总体结构燃烧器：燃烧器是炉子的重要组成部分。管式加热炉只燃烧燃料气和燃料油，所以不需要烧煤那样复杂的辅助系统，火嘴结构也比较简单。由于燃烧火焰猛烈，必须特别重视火焰与炉管的间距以及燃烧器间的间隔。尽可能使炉膛受热均匀、火焰不冲刷炉管并实现低氧完全燃烧。为此，燃烧器型号的选择和合理布置是很重要的。二、加热炉的总体结构通风系统：通风系统是把燃料燃烧所用空气导入燃烧器,同时将废烟气引出加热炉。通风方式有自然通风和强制通风,自然通风依靠烟囱本身的抽力,强制通风则使用鼓风机和引风机。随着高效大功率燃烧器的应用及节能降耗工作的需要,多使用强制通风方式。二、加热炉的总体结构常用加热炉的工作原理3三、常用加热炉的工作原理优点：结构简单、造价低。缺点：为了便于盘管、易于制造，被加热介质通常只有一个管程。螺旋管式圆筒加热炉：纯辐射式圆筒炉的结构如图所示，无对流室，火嘴在炉底，炉管直立沿炉墙排成一圈。四川化工职业技术学院三、常用加热炉的工作原理螺旋管式圆筒加热炉：(a)型结构简单、重量轻、热效率低。(b)型在炉顶部增加了辐射锥,使炉管全长受热均匀,从而提高了上部炉管的受热强度。三、常用加热炉的工作原理纯辐射式圆筒炉：图a这种加热炉对流室采用水平布管，并使用钉头管或翅片管，热效率较高，制造及施工简单，造价低，应用非常广泛。如图b所示需在大型圆筒炉的炉膛内增加炉管以克服该缺点。三、常用加热炉的工作原理辐射-对流立式圆筒炉：卧管立式炉炉管布置在两侧，中间是一列底烧的燃烧器，烟气由辐射室、对流室经烟囱一直上行。燃烧器能量小、数量多、间距较小，从而在炉子中央形成一道火焰“膜”，以提高辐射传热效果。现在使用的立式炉多采用这一形式。三、常用加热炉的工作原理卧管立式炉：附墙火焰立式炉炉膛中间为一排横管，火焰附墙而上，把两侧墙的墙壁烧红，使火墙成为良好的热辐射体，以提高辐射传热的效果。该炉与卧管立式炉相比，增加了炉膛内的辐射面积，具有传热强度高、受热均匀的特点。三、常用加热炉的工作原理附墙火焰立式炉：环形管立式炉采用多根弯成U字形的炉管把火焰“包围”起来，适用于炉管管程多，管内压降小的场合。随炉子热负荷的增大，U形弯可以增加2~3个。四川化工职业技术学院三、常用加热炉的工作原理环形管立式炉：立管立式炉炉膛中的炉管沿墙直立排列，不需要管架。与横管立式炉相比，既可节省大量管架材料，又保留了立式炉的优点，常用作高热负荷的大型加热炉的炉型。三、常用加热炉的工作原理立管立式炉：（a）无焰燃烧炉侧壁装（b）阶梯炉图a所示的无焰燃烧炉侧壁装有许多小型的气体无焰燃烧器，使整个侧壁成为均匀的辐射面，具有良好的加热均匀性，并可分区调节温度。图b所示的阶梯炉是在每级“阶梯”底部安装一排产生扁平附墙火焰的燃烧器。燃烧器的数量较无焰燃烧炉的少，虽造价低，但加热程度和分区调节特性不如无焰燃烧炉。三、常用加热炉的工作原理无焰燃烧炉、阶梯炉：箱式炉具有占地面积大、构造复杂、金属消耗量大、造价高的缺点，现已逐步被立式炉所取代。三、常用加热炉的工作原理箱式炉：横管或立管箱式炉的炉型结构基本一致，只是炉管布置一个为管子横排、一个为管子竖排优点：只要增加中间的隔墙数目，能更有效地利用炉膛空间和炉壁，可在保持炉膛体积发热强度不变的前提下，“积木组合式”地把炉子放大。缺点：敷管率低，炉管需要合金吊挂，造价高，需设立独立烟囱等。三、常用加热炉的工作原理横管与立管箱式炉：顶烧炉在辐射室内，燃烧器和炉管交错排列，单排管双面辐射，沿管子整个圆周的热分布均匀，燃烧器顶烧，对流室和烟囱在地面。缺点是炉子体积大，造价很高，用于单纯加热不经济。常在合成氨厂用它作为大型烃蒸汽转化炉的炉型。三、常用加热炉的工作原理顶烧炉：斜顶炉是由方箱炉将膛烟气流动死区去掉而变成。斜顶改善了方箱炉的受热不均匀性,其对流室在中间,烟气下行经地下或地面烟道排入烟囱内,也可在烟道处加空气预热器,使炉子热效率提高。常用的是双顶炉。此型炉基本不采用。