加(jia)熱(re)爐的分類在(zai)國內外(wai)還沒有統(tong)一劃(hua)分的方法(fa)(fa),本書按(an)以下7類方法(fa)(fa)進行分類。
①. 按外形分(fen)為:箱式(shi)爐(含6分(fen)類(lei))、立(li)式(shi)爐(含6分(fen)類(lei))、圓筒爐(含3分(fen)類(lei))、大型方爐,如圖(tu)8.2所示。
a. 箱式爐[見圖8.2(a)]。
在這種爐(lu)(lu)子的(de)輻射室內,燃(ran)燒器(qi)和(he)爐(lu)(lu)管交錯排(pai)列,單(dan)排(pai)管雙面(mian)輻射,管子沿整個圓周上的(de)熱(re)分布要比(bi)單(dan)面(mian)輻射均(jun)勻得多。燃(ran)燒器(qi)頂燒時(shi),對流室和(he)煙囪放在地面(mian)上。它(ta)(ta)的(de)缺點是爐(lu)(lu)子體積大,造價很高,用于單(dan)純加(jia)熱(re)不經濟。目前在合成氨廠常用它(ta)(ta)作為(wei)大型烴蒸汽轉化(hua)爐(lu)(lu)的(de)爐(lu)(lu)型,運轉良好(hao)。
b. 立式爐[見圖8.2(b)]。
·底(di)燒橫管式(shi)(shi),傳熱(re)機理同(tong)箱(xiang)式(shi)(shi)爐(lu),只(zhi)是(shi)(shi)造型上采用了立式(shi)(shi)爐(lu)的(de)特點。爐(lu)管布置在(zai)兩側壁,中央(yang)是(shi)(shi)一(yi)列底(di)燒的(de)燃燒器(qi)。煙氣由輻射室(shi)、對流室(shi)經煙囪一(yi)直上行。燃燒器(qi)能量較小,數(shu)目較多,間距較小,從(cong)而在(zai)爐(lu)子中央(yang)形(xing)成一(yi)道火焰“膜(mo)”,提高了輻射傳熱(re)的(de)效果。現在(zai)使用的(de)立式(shi)(shi)爐(lu)多數(shu)采用這一(yi)形(xing)式(shi)(shi)。
·附墻(qiang)火(huo)焰(yan)式(shi),這種立式(shi)爐(lu)爐(lu)膛中央為一排橫管,火(huo)焰(yan)附墻(qiang)而上,把兩(liang)面側墻(qiang)的(de)(de)墻(qiang)壁燒紅,使火(huo)墻(qiang)成為良好的(de)(de)熱輻射體,以(yi)提高輻射傳熱的(de)(de)效果,目前已成為高壓加氫、焦(jiao)化等裝置的(de)(de)主(zhu)流爐(lu)型(xing)。
·立(li)管立(li)式(shi)爐(lu)(lu),立(li)式(shi)爐(lu)(lu)都為橫管,要(yao)用(yong)大(da)批(pi)高鉻(ge)鎳(nie)鋼(gang)的(de)管架,而這種爐(lu)(lu)型(xing)改用(yong)立(li)管,節省(sheng)了合金(jin)鋼(gang),同時又保留了立(li)式(shi)爐(lu)(lu)的(de)優點,常(chang)用(yong)作(zuo)大(da)型(xing)加熱爐(lu)(lu)的(de)爐(lu)(lu)型(xing)。
·在側壁上(shang)安有許多小型的氣體無(wu)焰燃燒器,使整(zheng)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(ke)分(fen)區調(diao)節溫度,是乙烯裂解和烴類蒸(zheng)汽轉化最合(he)(he)適(shi)的爐(lu)型之一。但造(zao)價昂(ang)貴,用于純加熱非常不合(he)(he)算。這(zhe)種爐(lu)子(zi)只能(neng)燒氣體燃料。
c. 圓筒(tong)爐(lu)[見(jian)圖8.2(c)]
·當爐(lu)子熱(re)(re)負荷非常小,而且對熱(re)(re)效率(lv)無要(yao)求時,采用螺(luo)旋(xuan)管(guan)(guan)(guan)式(shi)和純輻射式(shi)這(zhe)兩種爐(lu)型。它們是最(zui)簡單、最(zui)便(bian)宜的爐(lu)子。爐(lu)內爐(lu)管(guan)(guan)(guan)是一(yi)段盤(pan)繞成螺(luo)旋(xuan)狀的小管(guan)(guan)(guan),雖(sui)然它屬于立管(guan)(guan)(guan)式(shi)爐(lu)型,但其管(guan)(guan)(guan)內特性更接(jie)近(jin)于水平管(guan)(guan)(guan),能(neng)完全(quan)排空,管(guan)(guan)(guan)內壓(ya)降小。這(zhe)種爐(lu)子的主要(yao)缺點是:為了便(bian)于盤(pan)旋(xuan),易于制造,被加熱(re)(re)介質通常只有一(yi)管(guan)(guan)(guan)程。
·無(wu)反射(she)錐的(de)輻射(she)-對(dui)流(liu)型圓(yuan)筒爐(lu)(lu)取代(dai)上(shang)述形(xing)式(shi),已成為現代(dai)立(li)式(shi)圓(yuan)筒爐(lu)(lu)的(de)主(zhu)流(liu)。它取消了反射(she)錐,能夠建造較(jiao)大(da)的(de)爐(lu)(lu)子(zi);對(dui)流(liu)室水平布置若干排管(guan)(guan)子(zi),并盡量使用釘頭管(guan)(guan)和(he)翅片(pian)管(guan)(guan),熱效率較(jiao)高(gao)。其制(zhi)造及(ji)施工簡(jian)單,造價低,是管(guan)(guan)式(shi)加(jia)熱爐(lu)(lu)中應(ying)用最廣泛的(de)爐(lu)(lu)型。但是,這種爐(lu)(lu)子(zi)放大(da)以(yi)后(hou),爐(lu)(lu)膛內顯得(de)太空,爐(lu)(lu)膛體(ti)積(ji)發熱強度將急(ji)劇下降,結構上(shang)和(he)經(jing)濟性上(shang)都開始(shi)不(bu)利。為了克服這一缺點(dian),可以(yi)在大(da)型圓(yuan)筒爐(lu)(lu)的(de)爐(lu)(lu)膛內增添爐(lu)(lu)管(guan)(guan)。
d. 大(da)型方爐。如圖8.2(d)所示(shi)
這種(zhong)爐(lu)(lu)子用(yong)兩排爐(lu)(lu)管把(ba)爐(lu)(lu)膛分(fen)成若干(gan)小間,每間設置1或2個大(da)容量高強(qiang)燃燒器。分(fen)隔可以沿兩個方向進行,稱為“十字交(jiao)叉”分(fen)隔法。它通(tong)常把(ba)對流室單(dan)獨放到(dao)地(di)面上。還有把(ba)幾臺爐(lu)(lu)子的(de)(de)煙氣用(yong)煙道匯(hui)集攏來(lai),送進一個公用(yong)的(de)(de)對流室或廢熱(re)(re)鍋(guo)爐(lu)(lu)。這種(zhong)爐(lu)(lu)子結構(gou)簡單(dan),節省占地(di),便于回收余熱(re)(re),容易實(shi)現爐(lu)(lu)群集中排煙,減輕大(da)氣污(wu)染。它是專為超大(da)型加熱(re)(re)爐(lu)(lu)而開發的(de)(de)。


②. 按用途分(fen)為:爐(lu)(lu)管內(nei)進(jin)行化學(xue)反應的(de)爐(lu)(lu)子(zi)(zi)、加熱液(ye)體(ti)(ti)的(de)爐(lu)(lu)子(zi)(zi)、加熱氣體(ti)(ti)的(de)爐(lu)(lu)子(zi)(zi)和加熱氣液(ye)混(hun)相流體(ti)(ti)的(de)爐(lu)(lu)子(zi)(zi)。
a. 爐(lu)管內進行化學反應的爐(lu)子
這(zhe)種(zhong)爐子(zi)管(guan)內(nei)發生(sheng)吸(xi)熱化(hua)(hua)學反(fan)應。按復(fu)雜程度來(lai)說,它代表了加(jia)熱爐技術(shu)的(de)(de)最(zui)高水(shui)平。它分為兩種(zhong):爐管(guan)內(nei)裝(zhuang)催(cui)化(hua)(hua)劑的(de)(de),如烴類水(shui)蒸氣(qi)轉化(hua)(hua)爐;爐管(guan)內(nei)不裝(zhuang)催(cui)化(hua)(hua)劑的(de)(de),如乙烯(xi)裂解爐。
b. 加熱液體的(de)爐子(zi)。這(zhe)類爐子(zi)可(ke)分為三種。
·管(guan)內無相變化(hua)、單純的液(ye)體(ti)加(jia)熱(re)爐,這(zhe)是把(ba)工藝(yi)液(ye)體(ti)預熱(re)到其沸點(dian)以(yi)下(如(ru)溫水加(jia)熱(re)、液(ye)相熱(re)載體(ti)加(jia)熱(re)等)使用的爐子。加(jia)熱(re)的終溫低,管(guan)內結焦和(he)腐蝕也小,操作上(shang)的問題較少。
·管內進口為(wei)液(ye)相、出口為(wei)氣(qi)(qi)液(ye)混(hun)相的(de)(de)爐(lu)子(zi)(zi)。在生產過程中(zhong),往往要求被加(jia)(jia)工的(de)(de)流(liu)體在氣(qi)(qi)液(ye)混(hun)相狀態下(xia)進入蒸餾塔等,此時使用這(zhe)種加(jia)(jia)熱(re)爐(lu)。在全(quan)部(bu)工藝加(jia)(jia)熱(re)爐(lu)中(zhong)此種爐(lu)的(de)(de)數量最(zui)大。對于(yu)這(zhe)種爐(lu)子(zi)(zi),最(zui)重要的(de)(de)是把握住吸熱(re)量、氣(qi)(qi)化率、壓(ya)力降、溫度之間的(de)(de)關系。
·進(jin)口為(wei)液相、出口全部氣(qi)相的(de)爐子(zi)。這種(zhong)爐子(zi)是反應器(qi)的(de)進(jin)料加熱爐,它把液體(ti)完全汽(qi)化,加熱到一定溫(wen)度(du),然后送(song)入工(gong)藝反應器(qi)。由于反應器(qi)的(de)操作條件(如催化劑活性等(deng))在運轉期中是變化的(de),這種(zhong)爐子(zi)的(de)操作溫(wen)度(du)和壓(ya)力等(deng)往往變化很大,應掌(zhang)握其變動范圍,以防止裂(lie)解和結焦發生。
c. 加熱氣體的爐子。
如水(shui)蒸氣的(de)過(guo)熱、工藝氣體的(de)預熱就使用這種爐子(zi)。它多在(zai)較高(gao)溫度(du)下操作,但因為是純氣相,結焦(jiao)的(de)可能性(xing)不大(da)。應該注意(yi)的(de)是當氣體量很大(da)時,爐管的(de)路數很多,必須(xu)從(cong)結構上保證各路均勻,防止偏流(liu)。
d. 加(jia)熱氣液混(hun)相(xiang)流體(ti)的爐子
這種爐(lu)子常用于(yu)加氫(qing)精制、加氫(qing)裂(lie)化等裝(zhuang)置的反應器進料(liao)加熱。由于(yu)管內流(liu)體從爐(lu)子入口起就(jiu)是(shi)氣、液混(hun)相,較上述純氣體加熱爐(lu)更難(nan)保證各路流(liu)量的均勻,設(she)計上要(yao)更重(zhong)視管徑、管內質量流(liu)速、盤管路數的選取,以及管內流(liu)動(dong)狀態的判斷和分叉(cha)管的配管設(she)計等。
③. 按輻射(she)盤管(guan)的布置形式分為:臥管(guan)爐(lu)、立管(guan)爐(lu)、螺旋(xuan)管(guan)圓(yuan)筒爐(lu)、U形管(guan)爐(lu)、倒U形管(guan)爐(lu)(門型爐(lu))等。
④. 按受熱段分為:純輻(fu)射型(xing)(xing);輻(fu)射-對流型(xing)(xing)。
⑤. 按(an)輻(fu)射受熱方式分(fen)(fen)為:單(dan)面(mian)輻(fu)射、雙(shuang)面(mian)輻(fu)射、部(bu)分(fen)(fen)單(dan)面(mian)輻(fu)射十(shi)部(bu)分(fen)(fen)雙(shuang)面(mian)輻(fu)射。
⑥. 按組合形式分為:單輻射室(shi)、多輻射室(shi)。
⑦. 按(an)燃(ran)燒器位置分為:底燒、頂燒、側(端)燒。

