加熱(re)爐的(de)分(fen)類(lei)在國(guo)內外還沒(mei)有統(tong)一劃分(fen)的(de)方(fang)法,本書(shu)按(an)以下7類(lei)方(fang)法進行分(fen)類(lei)。
①. 按外(wai)形分為:箱式爐(lu)(含(han)6分類)、立式爐(lu)(含(han)6分類)、圓筒爐(lu)(含(han)3分類)、大型(xing)方(fang)爐(lu),如圖8.2所示。
a. 箱式爐[見圖8.2(a)]。
在這種爐子的輻射室內,燃燒器(qi)和(he)爐管交錯排(pai)列(lie),單排(pai)管雙面輻射,管子沿整個圓周上的熱(re)分(fen)布要比單面輻射均勻得多。燃燒器(qi)頂燒時,對流室和(he)煙囪放在地面上。它(ta)的缺點(dian)是爐子體(ti)積(ji)大,造價很高,用于單純(chun)加(jia)熱(re)不經(jing)濟(ji)。目(mu)前(qian)在合成氨廠常用它(ta)作(zuo)為大型烴蒸汽轉化爐的爐型,運轉良好(hao)。
b. 立式爐[見圖8.2(b)]。
·底(di)燒橫管式(shi)(shi),傳熱機理同箱式(shi)(shi)爐(lu),只是(shi)造型上(shang)采用了(le)立式(shi)(shi)爐(lu)的特(te)點(dian)。爐(lu)管布置(zhi)在(zai)兩側壁(bi),中(zhong)央(yang)是(shi)一(yi)列底(di)燒的燃燒器。煙氣由輻(fu)射室(shi)、對流室(shi)經煙囪一(yi)直上(shang)行。燃燒器能量(liang)較小(xiao)(xiao),數(shu)目較多,間距較小(xiao)(xiao),從(cong)而在(zai)爐(lu)子(zi)中(zhong)央(yang)形成一(yi)道火焰“膜”,提高了(le)輻(fu)射傳熱的效果。現(xian)在(zai)使用的立式(shi)(shi)爐(lu)多數(shu)采用這一(yi)形式(shi)(shi)。
·附墻火(huo)焰式,這種立式爐爐膛(tang)中央(yang)為一排橫(heng)管,火(huo)焰附墻而上,把兩(liang)面側墻的墻壁燒紅(hong),使(shi)火(huo)墻成為良好的熱(re)輻射(she)體,以提高(gao)輻射(she)傳熱(re)的效果,目前已(yi)成為高(gao)壓加氫、焦化等裝(zhuang)置的主流爐型。
·立(li)(li)管(guan)(guan)立(li)(li)式爐(lu)(lu)(lu),立(li)(li)式爐(lu)(lu)(lu)都(dou)為橫管(guan)(guan),要用(yong)大批高鉻鎳(nie)鋼(gang)的(de)管(guan)(guan)架,而這種爐(lu)(lu)(lu)型改(gai)用(yong)立(li)(li)管(guan)(guan),節省了合(he)金鋼(gang),同(tong)時又保留了立(li)(li)式爐(lu)(lu)(lu)的(de)優點,常用(yong)作大型加(jia)熱爐(lu)(lu)(lu)的(de)爐(lu)(lu)(lu)型。
·在側壁上安有許多小型(xing)的(de)氣體(ti)無焰燃燒(shao)器,使整個(ge)側壁成(cheng)為(wei)均勻(yun)(yun)的(de)輻射墻面(mian),有優(you)越的(de)加熱均勻(yun)(yun)性,可分區調節溫度,是乙烯裂解和烴類蒸(zheng)汽轉化最合適的(de)爐型(xing)之(zhi)一(yi)。但造價昂貴,用于純加熱非常不合算。這種爐子只能燒(shao)氣體(ti)燃料(liao)。
c. 圓筒爐[見圖8.2(c)]
·當爐(lu)子熱(re)負(fu)荷(he)非常小(xiao),而且(qie)對熱(re)效率無要求時,采用螺旋(xuan)管(guan)(guan)(guan)式和純輻射式這兩種爐(lu)型(xing)。它們是(shi)最簡單、最便宜的(de)爐(lu)子。爐(lu)內(nei)爐(lu)管(guan)(guan)(guan)是(shi)一段(duan)盤(pan)繞(rao)成(cheng)螺旋(xuan)狀的(de)小(xiao)管(guan)(guan)(guan),雖然(ran)它屬(shu)于(yu)(yu)(yu)立管(guan)(guan)(guan)式爐(lu)型(xing),但(dan)其管(guan)(guan)(guan)內(nei)特性更(geng)接近(jin)于(yu)(yu)(yu)水平管(guan)(guan)(guan),能完全(quan)排空,管(guan)(guan)(guan)內(nei)壓降小(xiao)。這種爐(lu)子的(de)主(zhu)要缺點(dian)是(shi):為了(le)便于(yu)(yu)(yu)盤(pan)旋(xuan),易于(yu)(yu)(yu)制造(zao),被加熱(re)介質(zhi)通常只有一管(guan)(guan)(guan)程。
·無反(fan)射(she)錐(zhui)的(de)輻射(she)-對流型圓筒爐(lu)(lu)(lu)取代(dai)上(shang)述(shu)形(xing)式,已成為現代(dai)立式圓筒爐(lu)(lu)(lu)的(de)主(zhu)流。它(ta)取消了反(fan)射(she)錐(zhui),能夠建造較(jiao)大(da)的(de)爐(lu)(lu)(lu)子;對流室水平布置若干排管(guan)子,并(bing)盡量(liang)使用(yong)釘頭管(guan)和翅片管(guan),熱(re)(re)效(xiao)率較(jiao)高。其制造及施工簡單,造價低,是管(guan)式加熱(re)(re)爐(lu)(lu)(lu)中應(ying)用(yong)最廣泛的(de)爐(lu)(lu)(lu)型。但是,這種爐(lu)(lu)(lu)子放大(da)以后(hou),爐(lu)(lu)(lu)膛(tang)內顯得太空,爐(lu)(lu)(lu)膛(tang)體積發熱(re)(re)強度將急劇下降(jiang),結構上(shang)和經濟(ji)性(xing)上(shang)都開(kai)始不利。為了克服這一(yi)缺點,可以在大(da)型圓筒爐(lu)(lu)(lu)的(de)爐(lu)(lu)(lu)膛(tang)內增添爐(lu)(lu)(lu)管(guan)。
d. 大(da)型方爐。如圖8.2(d)所示(shi)
這種爐(lu)(lu)子用兩排(pai)爐(lu)(lu)管(guan)把(ba)爐(lu)(lu)膛分成若干小間,每間設置(zhi)1或2個大(da)(da)容(rong)量高強燃(ran)燒(shao)器。分隔可以沿兩個方向進行,稱為(wei)“十(shi)字(zi)交叉”分隔法。它通常把(ba)對流(liu)室(shi)單(dan)獨放到地(di)面上。還(huan)有把(ba)幾臺(tai)爐(lu)(lu)子的(de)煙氣(qi)用煙道匯(hui)集攏來,送進一個公用的(de)對流(liu)室(shi)或廢熱鍋爐(lu)(lu)。這種爐(lu)(lu)子結(jie)構簡單(dan),節省占地(di),便于回(hui)收余(yu)熱,容(rong)易實現爐(lu)(lu)群集中排(pai)煙,減(jian)輕(qing)大(da)(da)氣(qi)污(wu)染(ran)。它是(shi)專(zhuan)為(wei)超大(da)(da)型加熱爐(lu)(lu)而開發的(de)。
②. 按(an)用途分(fen)為:爐(lu)(lu)管內進行化學反應的(de)爐(lu)(lu)子、加熱液體(ti)的(de)爐(lu)(lu)子、加熱氣體(ti)的(de)爐(lu)(lu)子和加熱氣液混相流體(ti)的(de)爐(lu)(lu)子。
a. 爐管內進行化學反應的爐子
這(zhe)種爐(lu)(lu)子(zi)管內(nei)發(fa)生(sheng)吸熱化(hua)學反應(ying)。按復雜程度來說,它(ta)代表了加熱爐(lu)(lu)技術的最高水(shui)平。它(ta)分(fen)為兩種:爐(lu)(lu)管內(nei)裝(zhuang)催(cui)化(hua)劑(ji)的,如烴(jing)類水(shui)蒸氣轉化(hua)爐(lu)(lu);爐(lu)(lu)管內(nei)不裝(zhuang)催(cui)化(hua)劑(ji)的,如乙烯裂解爐(lu)(lu)。
b. 加熱液體的爐子。這類爐子可分為(wei)三(san)種(zhong)。
·管(guan)內(nei)無相變化、單純的(de)液體(ti)加熱(re)爐(lu),這是把工藝液體(ti)預(yu)熱(re)到其沸點以(yi)下(如(ru)溫水加熱(re)、液相熱(re)載體(ti)加熱(re)等)使(shi)用的(de)爐(lu)子。加熱(re)的(de)終溫低,管(guan)內(nei)結焦和(he)腐蝕也(ye)小,操作上的(de)問題較(jiao)少。
·管(guan)內進(jin)口為(wei)液相(xiang)、出口為(wei)氣液混相(xiang)的(de)(de)(de)爐(lu)子(zi)(zi)。在生(sheng)產過程中(zhong),往往要求(qiu)被加工的(de)(de)(de)流體在氣液混相(xiang)狀態下進(jin)入蒸餾塔等,此時使用這種加熱爐(lu)。在全部工藝加熱爐(lu)中(zhong)此種爐(lu)的(de)(de)(de)數量最大。對于這種爐(lu)子(zi)(zi),最重要的(de)(de)(de)是把握住吸熱量、氣化率、壓力降、溫度之(zhi)間的(de)(de)(de)關系。
·進口為液相、出口全部(bu)氣相的爐(lu)子。這(zhe)種(zhong)爐(lu)子是(shi)反(fan)應(ying)器(qi)的進料加(jia)熱爐(lu),它把液體完全汽化,加(jia)熱到一(yi)定溫(wen)度,然后送(song)入工藝反(fan)應(ying)器(qi)。由于反(fan)應(ying)器(qi)的操(cao)作條件(如催化劑活性等(deng))在運轉期中是(shi)變化的,這(zhe)種(zhong)爐(lu)子的操(cao)作溫(wen)度和(he)壓(ya)力等(deng)往往變化很大(da),應(ying)掌握其變動范圍,以防止裂(lie)解和(he)結焦發生。
c. 加(jia)熱氣體的爐子(zi)。
如水蒸(zheng)氣的過熱、工藝氣體的預熱就使用這種爐(lu)子。它多在較高溫度下操作(zuo),但因為是(shi)純(chun)氣相(xiang),結焦的可能性不大。應(ying)該注意(yi)的是(shi)當氣體量(liang)很大時,爐(lu)管的路數很多,必(bi)須(xu)從結構上保證各路均勻,防止偏流。
d. 加(jia)熱氣液混(hun)相流體的(de)爐(lu)子
這(zhe)種爐子常用于(yu)加氫(qing)精(jing)制、加氫(qing)裂(lie)化等裝(zhuang)置(zhi)的反(fan)應(ying)器進(jin)料加熱。由于(yu)管(guan)內(nei)(nei)流(liu)體從爐子入口起就(jiu)是氣(qi)、液混相,較上(shang)述純氣(qi)體加熱爐更難保證各路流(liu)量(liang)的均勻,設計上(shang)要更重(zhong)視管(guan)徑(jing)、管(guan)內(nei)(nei)質量(liang)流(liu)速、盤管(guan)路數的選取(qu),以及管(guan)內(nei)(nei)流(liu)動狀態(tai)的判斷(duan)和分叉管(guan)的配管(guan)設計等。
③. 按輻射盤管(guan)(guan)的布置形式分(fen)為(wei):臥(wo)管(guan)(guan)爐(lu)、立管(guan)(guan)爐(lu)、螺旋管(guan)(guan)圓筒爐(lu)、U形管(guan)(guan)爐(lu)、倒U形管(guan)(guan)爐(lu)(門型爐(lu))等。
④. 按受熱段分為:純輻射(she)型;輻射(she)-對流型。
⑤. 按輻射(she)受熱方(fang)式分為:單面(mian)輻射(she)、雙(shuang)面(mian)輻射(she)、部分單面(mian)輻射(she)十部分雙(shuang)面(mian)輻射(she)。
⑥. 按組合形式分(fen)為:單(dan)輻(fu)射室、多輻(fu)射室。
⑦. 按燃燒(shao)器位置分為:底燒(shao)、頂燒(shao)、側(端(duan))燒(shao)。