加热炉的分类在国内外还没有统一划分的方法,本书按以下7类方法进行分类。


  ①. 按外形分为:箱式炉(含6分类)、立式炉(含6分类)、圆筒炉(含3分类)、大型方炉,如图8.2所示。


   a. 箱式炉[见图8.2(a)]。


     在这种炉子的辐射室内,燃烧器和炉管交错排列,单排管双面辐射,管子沿整个圆周上的热分布要比单面辐射均匀得多。燃烧器顶烧时,对流室和烟囱放在地面上。它的缺点是炉子体积大,造价很高,用于单纯加热不经济。目前在合成氨厂常用它作为大型烃蒸汽转化炉的炉型,运转良好。


   b. 立式炉[见图8.2(b)]。


     ·底烧横管式,传热机理同箱式炉,只是造型上采用了立式炉的特点。炉管布置在两侧壁,中央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。燃烧器能量较小,数目较多,间距较小,从而在炉子中央形成一道火焰“膜”,提高了辐射传热的效果。现在使用的立式炉多数采用这一形式。


     ·附墙火焰式,这种立式炉炉膛中央为一排横管,火焰附墙而上,把两面侧墙的墙壁烧红,使火墙成为良好的热辐射体,以提高辐射传热的效果,目前已成为高压加氢、焦化等装置的主流炉型。


     ·立管立式炉,立式炉都为横管,要用大批高铬镍钢的管架,而这种炉型改用立管,节省了合金钢,同时又保留了立式炉的优点,常用作大型加热炉的炉型。


     ·在侧壁上安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墙面,有优越的加热均匀性,可分区调节温度,是乙烯裂解和烃类蒸汽转化最合适的炉型之一。但造价昂贵,用于纯加热非常不合算。这种炉子只能烧气体燃料。


 c. 圆筒炉[见图8.2(c)]


     ·当炉子热负荷非常小,而且对热效率无要求时,采用螺旋管式和纯辐射式这两种炉型。它们是最简单、最便宜的炉子。炉内炉管是一段盘绕成螺旋状的小管,虽然它属于立管式炉型,但其管内特性更接近于水平管,能完全排空,管内压降小。这种炉子的主要缺点是:为了便于盘旋,易于制造,被加热介质通常只有一管程。


     ·无反射锥的辐射-对流型圆筒炉取代上述形式,已成为现代立式圆筒炉的主流。它取消了反射锥,能够建造较大的炉子;对流室水平布置若干排管子,并尽量使用钉头管和翅片管,热效率较高。其制造及施工简单,造价低,是管式加热炉中应用最广泛的炉型。但是,这种炉子放大以后,炉膛内显得太空,炉膛体积发热强度将急剧下降,结构上和经济性上都开始不利。为了克服这一缺点,可以在大型圆筒炉的炉膛内增添炉管。


  d. 大型方炉。如图8.2(d)所示


     这种炉子用两排炉管把炉膛分成若干小间,每间设置1或2个大容量高强燃烧器。分隔可以沿两个方向进行,称为“十字交叉”分隔法。它通常把对流室单独放到地面上。还有把几台炉子的烟气用烟道汇集拢来,送进一个公用的对流室或废热锅炉。这种炉子结构简单,节省占地,便于回收余热,容易实现炉群集中排烟,减轻大气污染。它是专为超大型加热炉而开发的。





②. 按用途分为:炉管内进行化学反应的炉子、加热液体的炉子、加热气体的炉子和加热气液混相流体的炉子。


  a. 炉管内进行化学反应的炉子


     这种炉子管内发生吸热化学反应。按复杂程度来说,它代表了加热炉技术的最高水平。它分为两种:炉管内装催化剂的,如烃类水蒸气转化炉;炉管内不装催化剂的,如乙烯裂解炉。


  b. 加热液体的炉子。这类炉子可分为三种。


     ·管内无相变化、单纯的液体加热炉,这是把工艺液体预热到其沸点以下(如温水加热、液相热载体加热等)使用的炉子。加热的终温低,管内结焦和腐蚀也小,操作上的问题较少。


     ·管内进口为液相、出口为气液混相的炉子。在生产过程中,往往要求被加工的流体在气液混相状态下进入蒸馏塔等,此时使用这种加热炉。在全部工艺加热炉中此种炉的数量最大。对于这种炉子,最重要的是把握住吸热量、气化率、压力降、温度之间的关系。


     ·进口为液相、出口全部气相的炉子。这种炉子是反应器的进料加热炉,它把液体完全汽化,加热到一定温度,然后送入工艺反应器。由于反应器的操作条件(如催化剂活性等)在运转期中是变化的,这种炉子的操作温度和压力等往往变化很大,应掌握其变动范围,以防止裂解和结焦发生。


  c. 加热气体的炉子。


     如水蒸气的过热、工艺气体的预热就使用这种炉子。它多在较高温度下操作,但因为是纯气相,结焦的可能性不大。应该注意的是当气体量很大时,炉管的路数很多,必须从结构上保证各路均匀,防止偏流。


  d. 加热气液混相流体的炉子


     这种炉子常用于加氢精制、加氢裂化等装置的反应器进料加热。由于管内流体从炉子入口起就是气、液混相,较上述纯气体加热炉更难保证各路流量的均匀,设计上要更重视管径、管内质量流速、盘管路数的选取,以及管内流动状态的判断和分叉管的配管设计等。


③. 按辐射盘管的布置形式分为:卧管炉、立管炉、螺旋管圆筒炉、U形管炉、倒U形管炉(门型炉)等。


④. 按受热段分为:纯辐射型;辐射-对流型。


⑤. 按辐射受热方式分为:单面辐射、双面辐射、部分单面辐射十部分双面辐射。


⑥. 按组合形式分为:单辐射室、多辐射室。


⑦. 按燃烧器位置分为:底烧、顶烧、侧(端)烧。





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