加熱爐的分(fen)類在國內(nei)外還沒有(you)統一劃分(fen)的方法(fa),本書(shu)按以(yi)下7類方法(fa)進行分(fen)類。
①. 按外形分為:箱式爐(lu)(含(han)6分類(lei)(lei))、立式爐(lu)(含(han)6分類(lei)(lei))、圓筒(tong)爐(lu)(含(han)3分類(lei)(lei))、大型方爐(lu),如圖8.2所(suo)示。
a. 箱式(shi)爐(lu)[見圖(tu)8.2(a)]。
在(zai)(zai)這種爐子(zi)的輻射室內,燃燒(shao)器(qi)和爐管(guan)交錯排列,單排管(guan)雙面(mian)輻射,管(guan)子(zi)沿整個圓周(zhou)上的熱(re)分布要(yao)比單面(mian)輻射均勻得多。燃燒(shao)器(qi)頂燒(shao)時,對流室和煙囪放在(zai)(zai)地面(mian)上。它的缺點是爐子(zi)體積大,造(zao)價(jia)很(hen)高,用(yong)于單純加熱(re)不(bu)經濟。目前(qian)在(zai)(zai)合成(cheng)氨廠常用(yong)它作為大型烴蒸汽轉(zhuan)化爐的爐型,運轉(zhuan)良好。
b. 立式爐[見圖8.2(b)]。
·底燒(shao)橫(heng)管(guan)式(shi),傳熱機理同箱(xiang)式(shi)爐,只是造型上采用(yong)了立式(shi)爐的(de)特點。爐管(guan)布置在(zai)(zai)兩(liang)側(ce)壁(bi),中央是一列底燒(shao)的(de)燃燒(shao)器。煙氣由輻射室、對流室經煙囪一直上行(xing)。燃燒(shao)器能量較(jiao)小,數目較(jiao)多(duo),間距較(jiao)小,從(cong)而(er)在(zai)(zai)爐子中央形(xing)(xing)成一道火焰(yan)“膜”,提高了輻射傳熱的(de)效果(guo)。現在(zai)(zai)使用(yong)的(de)立式(shi)爐多(duo)數采用(yong)這一形(xing)(xing)式(shi)。
·附(fu)墻(qiang)火(huo)焰式,這種立(li)式爐爐膛(tang)中央為一排橫(heng)管(guan),火(huo)焰附(fu)墻(qiang)而(er)上,把兩面側墻(qiang)的墻(qiang)壁燒紅,使火(huo)墻(qiang)成為良好的熱輻(fu)(fu)射體(ti),以提(ti)高輻(fu)(fu)射傳熱的效果,目(mu)前已成為高壓加氫、焦化等裝置的主流爐型。
·立(li)管立(li)式(shi)爐(lu),立(li)式(shi)爐(lu)都為橫管,要用大(da)批(pi)高鉻(ge)鎳(nie)鋼的管架(jia),而這種爐(lu)型改用立(li)管,節(jie)省了合(he)金(jin)鋼,同時(shi)又保(bao)留了立(li)式(shi)爐(lu)的優點,常用作大(da)型加(jia)熱爐(lu)的爐(lu)型。
·在側壁上安有許多小型(xing)的氣體(ti)無焰燃(ran)燒器,使整個側壁成為均(jun)(jun)勻(yun)的輻射墻面,有優越的加熱均(jun)(jun)勻(yun)性,可分區(qu)調節溫度,是(shi)乙(yi)烯(xi)裂解和烴類(lei)蒸汽轉化最合(he)適的爐型(xing)之一。但造價昂(ang)貴,用于純加熱非常不合(he)算。這種爐子只能(neng)燒氣體(ti)燃(ran)料。
c. 圓筒爐(lu)[見圖8.2(c)]
·當(dang)爐(lu)(lu)子熱負(fu)荷非常(chang)小(xiao),而且對熱效率無要求時(shi),采用(yong)螺(luo)旋(xuan)管(guan)(guan)式和(he)純(chun)輻射(she)式這兩種爐(lu)(lu)型。它們是(shi)最簡(jian)單、最便宜(yi)的爐(lu)(lu)子。爐(lu)(lu)內(nei)爐(lu)(lu)管(guan)(guan)是(shi)一(yi)段盤繞(rao)成(cheng)螺(luo)旋(xuan)狀(zhuang)的小(xiao)管(guan)(guan),雖然它屬于(yu)立管(guan)(guan)式爐(lu)(lu)型,但(dan)其管(guan)(guan)內(nei)特性更接近于(yu)水(shui)平管(guan)(guan),能完全排空,管(guan)(guan)內(nei)壓降小(xiao)。這種爐(lu)(lu)子的主要缺點是(shi):為了便于(yu)盤旋(xuan),易于(yu)制造,被加(jia)熱介(jie)質(zhi)通常(chang)只有一(yi)管(guan)(guan)程。
·無反(fan)射錐的(de)輻射-對流型圓筒爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)取代上(shang)述形式(shi)(shi),已(yi)成為現代立式(shi)(shi)圓筒爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)的(de)主流。它(ta)取消了反(fan)射錐,能夠建造(zao)較(jiao)大的(de)爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)子;對流室水平布置若干排管子,并盡量使用釘頭管和翅(chi)片管,熱(re)效(xiao)率較(jiao)高。其(qi)制造(zao)及施(shi)工簡單(dan),造(zao)價低(di),是管式(shi)(shi)加熱(re)爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)中(zhong)應用最廣泛的(de)爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)型。但是,這(zhe)種(zhong)爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)子放大以后,爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)膛內顯得(de)太空,爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)膛體(ti)積發熱(re)強度將(jiang)急劇下降,結(jie)構上(shang)和經濟(ji)性(xing)上(shang)都開始不(bu)利。為了克服這(zhe)一缺點,可以在大型圓筒爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)的(de)爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)膛內增添爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)管。
d. 大型方爐。如圖(tu)8.2(d)所(suo)示(shi)
這(zhe)種(zhong)爐(lu)(lu)子(zi)用兩排(pai)爐(lu)(lu)管把爐(lu)(lu)膛分成(cheng)若干小間(jian)(jian),每間(jian)(jian)設置1或2個大(da)(da)容量高強燃燒器。分隔(ge)可以沿兩個方(fang)向進(jin)(jin)行(xing),稱為“十字交叉”分隔(ge)法。它通(tong)常把對流室單獨放到地面上。還(huan)有把幾臺爐(lu)(lu)子(zi)的(de)煙氣(qi)用煙道(dao)匯集攏(long)來(lai),送進(jin)(jin)一個公(gong)用的(de)對流室或廢熱鍋爐(lu)(lu)。這(zhe)種(zhong)爐(lu)(lu)子(zi)結構簡單,節(jie)省占地,便于回收余熱,容易實現爐(lu)(lu)群集中排(pai)煙,減輕大(da)(da)氣(qi)污染。它是專為超大(da)(da)型(xing)加熱爐(lu)(lu)而開發(fa)的(de)。
②. 按用途分為:爐(lu)管內進行化學反(fan)應的(de)爐(lu)子(zi)(zi)、加熱(re)液體的(de)爐(lu)子(zi)(zi)、加熱(re)氣體的(de)爐(lu)子(zi)(zi)和加熱(re)氣液混(hun)相流體的(de)爐(lu)子(zi)(zi)。
a. 爐(lu)管內(nei)進行(xing)化學(xue)反(fan)應的爐(lu)子(zi)
這種爐子管內發生(sheng)吸熱化(hua)(hua)學反應。按復雜程度來說,它代表了加熱爐技術的最高水(shui)平(ping)。它分為兩種:爐管內裝催(cui)化(hua)(hua)劑的,如烴類水(shui)蒸(zheng)氣(qi)轉化(hua)(hua)爐;爐管內不裝催(cui)化(hua)(hua)劑的,如乙烯裂解爐。
b. 加熱(re)液體的爐(lu)子。這類(lei)爐(lu)子可分(fen)為三種(zhong)。
·管(guan)內無(wu)相(xiang)變(bian)化(hua)、單純的液體加(jia)(jia)熱爐,這是把工藝液體預熱到其(qi)沸點以下(如溫(wen)水加(jia)(jia)熱、液相(xiang)熱載體加(jia)(jia)熱等)使(shi)用的爐子。加(jia)(jia)熱的終(zhong)溫(wen)低,管(guan)內結焦和腐(fu)蝕也小,操(cao)作上的問(wen)題(ti)較少。
·管內進(jin)(jin)口(kou)為液(ye)(ye)相(xiang)、出口(kou)為氣液(ye)(ye)混(hun)(hun)相(xiang)的(de)爐(lu)子。在生產過程中,往往要求被加(jia)工的(de)流體在氣液(ye)(ye)混(hun)(hun)相(xiang)狀態下進(jin)(jin)入蒸餾塔等,此時使用(yong)這種加(jia)熱(re)爐(lu)。在全部工藝加(jia)熱(re)爐(lu)中此種爐(lu)的(de)數量最大。對于這種爐(lu)子,最重要的(de)是把握住(zhu)吸熱(re)量、氣化率、壓力(li)降、溫(wen)度之間的(de)關系。
·進(jin)口為液(ye)相、出(chu)口全部(bu)氣相的(de)爐(lu)子。這(zhe)種(zhong)(zhong)爐(lu)子是反(fan)應(ying)(ying)器(qi)的(de)進(jin)料加(jia)熱爐(lu),它(ta)把液(ye)體完全汽化(hua)(hua),加(jia)熱到(dao)一定(ding)溫(wen)度,然后送入工藝反(fan)應(ying)(ying)器(qi)。由于反(fan)應(ying)(ying)器(qi)的(de)操(cao)作(zuo)條件(如催化(hua)(hua)劑活性等)在(zai)運(yun)轉期中是變(bian)(bian)化(hua)(hua)的(de),這(zhe)種(zhong)(zhong)爐(lu)子的(de)操(cao)作(zuo)溫(wen)度和(he)壓力等往往變(bian)(bian)化(hua)(hua)很大,應(ying)(ying)掌握其變(bian)(bian)動范圍,以防止(zhi)裂(lie)解(jie)和(he)結(jie)焦(jiao)發(fa)生。
c. 加熱氣體的爐(lu)子。
如水蒸氣的過熱、工藝氣體的預熱就使用(yong)這(zhe)種爐子。它多在較高溫度下操作,但因為是純(chun)氣相(xiang),結焦的可能性(xing)不大(da)。應該注意的是當(dang)氣體量(liang)很(hen)大(da)時,爐管的路(lu)數很(hen)多,必須(xu)從結構上(shang)保證各路(lu)均勻,防止偏流。
d. 加(jia)熱氣(qi)液混相流(liu)體的爐子
這種爐子常用(yong)于(yu)加氫精制、加氫裂化等裝置的(de)反應器進料加熱。由于(yu)管(guan)內(nei)流體從(cong)爐子入(ru)口(kou)起就是(shi)氣(qi)、液混(hun)相,較上述純氣(qi)體加熱爐更(geng)難保證各(ge)路流量的(de)均勻,設計上要(yao)更(geng)重視管(guan)徑、管(guan)內(nei)質量流速、盤管(guan)路數的(de)選取(qu),以及管(guan)內(nei)流動狀態的(de)判斷和分叉管(guan)的(de)配管(guan)設計等。
③. 按輻(fu)射盤管(guan)(guan)的布置(zhi)形式(shi)分為:臥管(guan)(guan)爐、立管(guan)(guan)爐、螺旋管(guan)(guan)圓筒爐、U形管(guan)(guan)爐、倒(dao)U形管(guan)(guan)爐(門型爐)等。
④. 按受熱段分(fen)為:純輻射型(xing);輻射-對(dui)流型(xing)。
⑤. 按輻(fu)(fu)射(she)受熱方式分為:單面(mian)輻(fu)(fu)射(she)、雙面(mian)輻(fu)(fu)射(she)、部分單面(mian)輻(fu)(fu)射(she)十部分雙面(mian)輻(fu)(fu)射(she)。
⑥. 按組合形式(shi)分為:單輻(fu)射室、多輻(fu)射室。
⑦. 按燃燒(shao)(shao)器位置分(fen)為:底燒(shao)(shao)、頂燒(shao)(shao)、側(端)燒(shao)(shao)。