加热炉计算要点.ppt

管式加热炉 一、加热炉热负荷及热平衡计算 二、炉内燃烧过程计算 三、炉内辐射换热计算 四、炉内对流传热计算 五、阻力降计算 六、氮氧化物的生成和控制 * * 一、加热炉热负荷及热平衡计算 热负荷计算、热平衡计算、热效率计算 （一）热负荷计算 热负荷：加热炉单位时间炉管内介质吸收的热量称为有效热负荷，简称 热负荷，单位为千卡/时或kw/h。 总热负荷：原料和水蒸汽通过加热炉所吸收的热量以及其他热负荷如注 水汽化热等称为总热负荷。 加热炉的总热负荷可以根据各介质进出炉的热焓及汽化率来计算： 式中Q ——加热炉总热负荷，千卡／时； WF——油料流量，公斤／时； Ws——过热蒸汽量，公斤／时； e ——原料气化率，％； IL——加热炉炉出口温度下油料液相热焓，千卡／公斤； IV——加热炉炉出口温度下油料气相热焓，千卡／公斤； Ii——加热炉炉进口温度下油料液相热焓，千卡／公斤； Is1——过热蒸汽进口时热焓，千卡／公斤； Is2——过热蒸汽出口时热焓，千卡／公斤； Q′——其他热负荷，如注水汽化热等，千卡／时。 加热炉的设计热负荷通常取计算热负荷的1.15~1.2倍。 热负荷的影响因素： (1)原料油的性质、流量、进出口温差、生产要求的汽化率(如果原料油在炉管内有化学反应还应包括所需的反应热)； (2)水蒸汽流量、进出口温差和进炉前蒸汽含水量。 原料油处理量越大，流量越大，进出口温差越大，炉子热负荷越大。 汽化率是液体原料油加热汽化的百分数，由生产工艺确定。汽化率越高，炉子热负荷越大。 水蒸汽流量越高，进出口温差越大，炉子热负荷越大。 蒸汽内含水量越多，过热蒸汽在炉内吸收较多的热量，炉子热负荷越大。 装置 炉型 流量 吨/时 热负荷 万千卡/时 总计 辐射室 对流室 延迟 焦化 方箱炉 24 401.4 276 125.4 蒸馏 双斜 顶炉 225 1896 1405 491 催化 裂化 立式炉 77.6 926 --- --- 铂重整 立式炉 119.51 1142 842 300 铂重整 圆筒炉 12.82 133 --- --- 延迟 焦化 无焰炉 61 1240 678 562 表8—1 某些管式炉热负荷示例 （二）热平衡计算 1 热平衡通式 对于连续生产的管式炉，根据能量守恒定律，输入能量应等于输出能量，即有下列关系式： 式中： Qgg——供给能量，Qyx——有效能量，Qss——损失能量，kcal／h． 2 热平衡体系的划分 为进行热平衡计算而划分的范围，叫做热平衡体系。体系划分的范围不同，热平衡计算所包括的项目也不同，计算所得的热效率也不相同。体系范围的划定取决于评价对象、测试目的和要求。划分体系范围时，应该考虑整个体系的收入和支出项目尽可能的少，同时所有项目的测量是简单可行的。根据这些原则，常见的管式炉及其余热回收系统的体系划分如图8.1—8.3所示。 图8.1 仅加热工艺介质 图8.2 烟气预热燃烧空气 图8.3 闭路循环热载体预热燃烧空气 式中：B——燃料用量；QD——燃料低热值和显热及雾化蒸汽显热之和，kcal/kg燃料；Qk——空气带入体系的显热，lcal/kg燃料；Q2-Q1 ——有效热量，即热负荷kcal/h；q1-3——排烟损失与燃料低热值之比；q4——散热量与供给热量之比；Qz——排烟中蒸汽带走的热量，kcal/kg燃料。 3 热平衡的基准温度 在进行热平衡计算时，涉及到计算的起始温度，即基准温度。 世界各国采用的热平衡基准温度不尽相同，如0℃、15.6℃(60°F)、20℃、25℃、大气温度等。其中采用15.6℃的较多。我国国家标准《热设备能量平衡通则》(GB 2587—81)规定：“原则上以环境温度(如外界空气温度)为基准。若采用其它温度基准时应予以说明。” 对于同一体系，在其他条件和参数完全相同的情况下，基准温度不同，计算出的热效率值就不相同，按此求得的燃料用量当然也不同。所以对基准温度有必要作出统一的规定。 以环境温度作为基准温度较符合实际，适用于对运转中的管式炉进行实际考核。但是，环境温度是一个变量，用于