加热炉分类［］.doc

２．加熱炉の分類 現在ほとんどの製油所で稼動している加熱炉は，管式加熱炉（パイプスチール?ヒータあるいはチューブラヒータ）と呼ばれているが，その構造は必ずしも同一でなく，加熱管（ヒータチューブ）の配列，型式や，燃焼器（バーナ）の配列，炉体の形状等で多様である。 以下に，その代表的な型式と，その特徴を述べる。 ⑴　形状からみた分類 加熱炉は，おおよそ炉体，加熱管，燃焼器，通風排煙部からなり，そのうち炉体形状，加熱管配列，燃焼方式の組合せから分類すると，次のようになる。 ①　直立円筒形―水平管式―垂直燃焼方式 ②　箱形―水平管式―垂直燃焼方式 ③　箱形―水平管式―水平燃焼方式 ④　箱形―垂直管式―垂直燃焼方式 ⑤　箱形―垂直管式―水平燃焼方式 ⑥　箱形―水平管式―特殊燃焼方式 ⑦　箱形―垂直管式―特殊燃焼方式 以上のなかには硫黄回収装置，排煙脱硫装置あるいは排水処理装置に設置する燃焼炉は含まれていない。 ⑵　用途からみた分類 原油蒸留装置，水素化脱硫装置，水添分解装置あるいは改質装置にある加熱炉は，それぞれの使用条件，目的が異なる。これらを，その用途別に分類すると次のようになる。 ①　単純加熱を目的とする炉 熱媒体を加熱昇温する場合に用いられ，リボイラ（再沸器）とも呼ばれるものがこれに該当する。比較的操作も単純である。 ②　液相から気液混相に変化させる炉 管式加熱炉としては最も多く，常圧蒸留，減圧蒸留から各種ストリッパーへのフイードを加熱するなど，広く用いられている。400℃を大きく越えることはないが，管内で相変化を起すため，被加熱流体の流速，温度と管表面温度に注意しないと，管内でコーキング（コークス化）を促し，管の寿命を縮めることもある。 ③　気液混相のままであるが加熱することで気相が多くなる炉。 水素化脱硫，分解などのプロセスで，リアクター（反応塔）フイードの加熱に用いら れる。温度よりも圧力の点で特徴的に高く，ほとんどが腐食性の高い流体であること，気液混相の２相流であることから，各パスの片流れ（偏流）や流体最高温度の管理が重要である。 ④　気体を加熱する炉 気体を加熱昇温する場合で，ナフサの水素化脱硫，ガソリン改質装置などのリアクターフイードや水素製造装置の前処理などに用いる。これらの加熱炉は，一般に温度は高いが，気相流のため各パスの偏流が極端にならない限り，コーキングは起らない。 ⑤　管内で熱分解を起させる炉 石油化学のプロセスに多い。圧力は低いが温度が極めて高く，エチレン分解炉では流体が850℃から900℃にもなる。 ⑥　管内に触媒を充てんし流体を改質させる炉 水素製造装置の改質炉がある。触媒管（加熱管）を流体が通過する間に改質反応を起させる。熱分解炉同様に高温であるため，火災（フレーム）がこの触媒管に直接接触しない構造のバーナを，100から400個と多く配置しているのが特徴である。各管の触媒を均一に充てんしていなかったり，最低通ガス量（通液量）を確保しないと触媒管で偏流が起りやすく，触媒管の寿命に大きく影響するので注意しなければならない。 ３．管式加熱炉の特徴と用途 ⑴　直立円筒形加熱炉 炉体が円筒形でコンパクトになっており，建設費も安く設置面積が少なくてすむという利点があるが，構造上，大型炉には適さない。バーナは垂直燃焼式に設置されるため，高粘度，高流動点の燃料油を使用する場合は炉下への油もれや，バーナタイルへのカーボン付着に注意しなければならない。まだ，ふく射部，対流部が一対もしくは分離形になっており，ふく射部の加熱管は渦巻式のほかはすべて垂直形で，対流部加熱管のみ垂直，水平形のいずれかになっている。 ①　全ふく射形，ヘリカルコイルおよび垂直管式 小型炉で最も単純な構造をしており，建設費も安い。水素製造装置の前処理加熱炉によくみられる。 ②　ふく射?対流一体形 加熱管は垂直形長尺もののみで，対流部の熱回収も一対で行われる。炉内頂部に反射コーン，スリーブを取付け炉効率を高めているが，燃料の硫黄含有量が高いと燃焼中にこれらを腐蝕させるので，保守が問題になる。各種リボイラや熱媒体加熱炉として多く用いられる。 ③　ふく射?対流分離形 対流部加熱管が垂直あるいは水平になっている。ある程度大型化はされているが，対 図―１　直立円筒形―垂直燃焼式 (?)全ふく射形―ヘリカルコイル式 流部加熱管にフイン（羽根）やスタッド（びょう）のついているのが特徴で，これらが熱吸収を高めている。 直立円筒形加熱炉の代表的なもので，最近は特に対流部の水平管形が多く用いられている。用途は蒸留，水素化脱硫装置のフイード加熱と広い。 図―２　直立円筒形―垂直燃焼式 (?)ふく射?対流部分離形 ⑵　箱型―水平管式―垂直燃焼方式 この形式は小型から超