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石油化工管式炉的基础知识

管式加热炉是石油炼制、石油化工和化学、化纤工业使

用的。工业中使用的工艺加热炉，它具有其他工业炉所没有

的若干特点。

1.工作原理

石油化工管式炉是直接见火的加热设备，燃料在管式炉

的辐射室内燃烧，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热传递给管内

的被加热介质，这就是管式炉的工作原理。

2.管式加热炉的特征是：

(1)被加热物质的管内流动，故仅限于加热气体或液体。而

且，这些气体或液体通常都是易燃的烃类物质，同锅炉加热

水或蒸汽相比，危险性大，操作条件要苛刻得多。

(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。

3.管式加热炉的分类

3.1按功能分类；加热型管式炉和加热-反应型管式炉

3.2按炉型分类：圆筒炉、立式炉和大型箱式炉

3.3按工艺用途分类；加热炉和反应炉

反应炉：炉管类被加热的物料在压力和催化剂作用下进行反

应。

4.管式加热炉结构

管式加热炉的一般结构：一般由辐射室、对流式、余热

回流系统、燃烧器以及通风系统五部分组成。

4.1辐射室

辐射室是通过火焰或高温烟气进行辐射传热的部分。这

个部分直接受到火焰冲刷，温度最高，必须充分考虑说用材

料的强度、耐热性能等。这个部分是热交换的主要场所，全

炉热负荷的70%-80%是由辐射室担负的，它是全炉最重要的

部位。烃蒸汽转化炉、乙烯裂解炉等，其反应和裂解过程全

部都用辐射室来完成。可以说，一个炉子是优是劣主要看它

的辐射室性能如何。

4.2对流室

对流室是靠由辐射室出来的烟气进行对流换热的部分，

但实际上它也是有一部分辐射热交换，而且有时辐射换热还

占有破大的比例。所谓对流室不过是指“对流传热起支配作

用”的部位。

对流室内密布多排炉管，烟气比较大速度冲刷这些管

子，进行有效的对流换热。对流室一般担负全炉热负荷的

20%~30%。对流室吸热量的比例越大，全炉的热效率越高，

但究竟占多少比例合适应根据管内流体同烟气的温度差和

烟气通过对流管排的压力损失等，选择最经济合理的比值。

对流室一般都布置在辐射室之上，与辐射室分开，单独放在

地面上也可以。为了尽量提高传热效果，多数炉子在对流室

采用了钉头管个翅片管。

4.3余热回收系统

余热回收系统是从离开对流室的烟气中进一步回收余

热的部分。回收的方法分两类。一类是靠预热燃烧用空气来

回收热量，这些热量再次返回炉中。另一类是采用同炉子完

全无关的其他流体回收热量。前者称为“空气预热方式”，

后者因为常常使用水回收，被称为“废热锅炉”方式。空气

预热方式又有直接安在对流室上面的固定管式空气预热器

和单独放在地上的回转式空气预热器等种类。固定管式空气

预热器由于低温腐蚀和积灰，不能指望长期保持太高的热效

率，它的优点是同炉体结合成一体，设计和制造比较简单，

适合热回收量不大时选用。废热锅炉一般多采用强制循环方

式，尽量放到对流室顶部。目前，炉子的余热回收系统以采

用空气预热方式为多，通常只有高温管式炉（如烃蒸汽转化

炉、乙烯裂解炉）和纯辐射炉才使用废热锅炉，因为这些炉

子的排烟温度太高。安设余热回收系统以后，整个炉子的总

热效率能达到88%~90%。

4.4燃烧器

燃烧器产生热量，是炉子的重要组成部分。如前所述，

管式加热炉只燃烧料气和燃料油，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

及燃烧间的间隔，尽可能使炉膛受热均匀，使火焰不冲刷炉

管并实现低氧完全燃烧。为此，要合理选择燃烧器的型号，

仔细布置燃烧器。

4.5通风系统

通风系统的任务是将燃烧用空气导入燃烧器，并将废烟

气引出炉子，它分为自然通风方式和强制通风方式两种。前

者依靠烟囱本身的抽力，不消耗机械功。后者要使用风机，

消耗机械功。

5.管式炉的主要技术指标

5、1热负荷

每台管式加热炉单位时间内向管内介质传递热量的能力

称为热负荷。

5.2辐射表面热强度

辐射炉管每单位面积（一般按炉管外管外径计算表面

积）、每单位时间内所传递的热量qR称为炉管的辐射表面热

强度，也称为辐射热通量或热流率，单位为W／㎡。

qR表示辐射室炉管传热强度的大小。它一般指全辐射室

所有炉管的平均值。由于辐射室内各部位受热不一样，不同

的炉管以及同一根炉管上的不同位