加熱(re)爐的分(fen)類(lei)在國內外還沒有統(tong)一(yi)劃分(fen)的方(fang)法(fa),本書按以下7類(lei)方(fang)法(fa)進(jin)行分(fen)類(lei)。
①. 按外形分為(wei):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(da)型方(fang)爐(lu),如圖(tu)8.2所示(shi)。
a. 箱式爐[見圖8.2(a)]。
在這種(zhong)爐子的(de)輻(fu)(fu)射(she)室內,燃(ran)燒器和(he)爐管(guan)交錯排列,單(dan)排管(guan)雙(shuang)面(mian)輻(fu)(fu)射(she),管(guan)子沿整個圓周上的(de)熱(re)分布(bu)要(yao)比單(dan)面(mian)輻(fu)(fu)射(she)均勻得多。燃(ran)燒器頂燒時(shi),對流室和(he)煙囪(cong)放(fang)在地面(mian)上。它的(de)缺點是爐子體積(ji)大(da),造價很高,用(yong)于單(dan)純加(jia)熱(re)不經濟。目前在合成(cheng)氨(an)廠(chang)常用(yong)它作為大(da)型(xing)烴蒸汽轉(zhuan)化爐的(de)爐型(xing),運(yun)轉(zhuan)良好。
b. 立式(shi)爐(lu)[見(jian)圖8.2(b)]。
·底燒橫管(guan)式(shi),傳熱機理(li)同箱式(shi)爐(lu),只是造型上采用了立式(shi)爐(lu)的(de)特點。爐(lu)管(guan)布置在(zai)兩側(ce)壁,中央是一(yi)(yi)列底燒的(de)燃燒器。煙(yan)氣(qi)由(you)輻射(she)室(shi)、對流室(shi)經煙(yan)囪一(yi)(yi)直上行(xing)。燃燒器能量較(jiao)小,數(shu)目較(jiao)多,間距(ju)較(jiao)小,從而在(zai)爐(lu)子中央形成一(yi)(yi)道火焰“膜”,提高了輻射(she)傳熱的(de)效果。現在(zai)使用的(de)立式(shi)爐(lu)多數(shu)采用這(zhe)一(yi)(yi)形式(shi)。
·附(fu)(fu)墻(qiang)(qiang)火(huo)焰(yan)式,這種立式爐爐膛中央為(wei)一排橫管,火(huo)焰(yan)附(fu)(fu)墻(qiang)(qiang)而上,把兩(liang)面側墻(qiang)(qiang)的墻(qiang)(qiang)壁燒紅,使火(huo)墻(qiang)(qiang)成為(wei)良好的熱輻射體,以提高輻射傳熱的效果(guo),目前已成為(wei)高壓(ya)加氫、焦化等裝置的主流爐型。
·立(li)管(guan)(guan)立(li)式爐(lu),立(li)式爐(lu)都為橫管(guan)(guan),要用(yong)大批(pi)高鉻鎳鋼的(de)管(guan)(guan)架,而這種爐(lu)型改用(yong)立(li)管(guan)(guan),節(jie)省了合金(jin)鋼,同時又(you)保留(liu)了立(li)式爐(lu)的(de)優點,常(chang)用(yong)作大型加(jia)熱爐(lu)的(de)爐(lu)型。
·在(zai)側(ce)壁(bi)(bi)上(shang)安有(you)(you)許多小型的(de)氣(qi)體(ti)無焰燃燒(shao)器(qi),使整(zheng)個側(ce)壁(bi)(bi)成為均(jun)勻的(de)輻射墻面,有(you)(you)優(you)越(yue)的(de)加熱均(jun)勻性,可分區(qu)調(diao)節溫度(du),是乙(yi)烯裂解(jie)和烴(jing)類蒸汽(qi)轉化最合適的(de)爐型之一。但造價昂貴(gui),用于純加熱非(fei)常不(bu)合算。這種爐子(zi)只能燒(shao)氣(qi)體(ti)燃料(liao)。
c. 圓筒爐[見圖(tu)8.2(c)]
·當(dang)爐(lu)(lu)(lu)子熱負荷非常小,而且對(dui)熱效(xiao)率(lv)無要(yao)求(qiu)時,采(cai)用螺旋(xuan)管(guan)(guan)(guan)式和純輻射(she)式這(zhe)兩種爐(lu)(lu)(lu)型。它們(men)是最(zui)簡(jian)單、最(zui)便宜的爐(lu)(lu)(lu)子。爐(lu)(lu)(lu)內爐(lu)(lu)(lu)管(guan)(guan)(guan)是一段盤繞成(cheng)螺旋(xuan)狀的小管(guan)(guan)(guan),雖然它屬于(yu)立(li)管(guan)(guan)(guan)式爐(lu)(lu)(lu)型,但其管(guan)(guan)(guan)內特性更接近(jin)于(yu)水平管(guan)(guan)(guan),能完全(quan)排空,管(guan)(guan)(guan)內壓降小。這(zhe)種爐(lu)(lu)(lu)子的主要(yao)缺點是:為了便于(yu)盤旋(xuan),易(yi)于(yu)制造,被加熱介質通常只(zhi)有一管(guan)(guan)(guan)程。
·無反射錐的(de)輻射-對流型(xing)圓筒爐取代上(shang)述形式(shi),已成為(wei)現代立式(shi)圓筒爐的(de)主流。它取消了反射錐,能(neng)夠(gou)建(jian)造(zao)較大(da)的(de)爐子(zi);對流室水平布(bu)置若干排管(guan)(guan)(guan)子(zi),并(bing)盡量(liang)使用(yong)釘頭(tou)管(guan)(guan)(guan)和翅片管(guan)(guan)(guan),熱效率較高。其制造(zao)及施(shi)工簡單,造(zao)價低,是管(guan)(guan)(guan)式(shi)加熱爐中(zhong)應用(yong)最廣泛(fan)的(de)爐型(xing)。但是,這(zhe)種爐子(zi)放大(da)以后,爐膛內(nei)顯得太空,爐膛體積(ji)發熱強度(du)將(jiang)急劇下降,結(jie)構上(shang)和經濟性上(shang)都開始不(bu)利。為(wei)了克服這(zhe)一(yi)缺點,可以在大(da)型(xing)圓筒爐的(de)爐膛內(nei)增添爐管(guan)(guan)(guan)。
d. 大型方爐。如圖8.2(d)所示
這種爐(lu)(lu)(lu)子用兩(liang)排爐(lu)(lu)(lu)管把(ba)(ba)爐(lu)(lu)(lu)膛分(fen)成若干小間,每間設置1或2個大容量高強燃燒(shao)器。分(fen)隔可(ke)以沿兩(liang)個方向(xiang)進行,稱為“十字交(jiao)叉”分(fen)隔法。它通(tong)常把(ba)(ba)對流室單(dan)(dan)獨放到地(di)面(mian)上。還(huan)有把(ba)(ba)幾臺爐(lu)(lu)(lu)子的煙(yan)(yan)氣用煙(yan)(yan)道匯集(ji)攏來(lai),送進一個公用的對流室或廢(fei)熱(re)鍋爐(lu)(lu)(lu)。這種爐(lu)(lu)(lu)子結構(gou)簡(jian)單(dan)(dan),節(jie)省(sheng)占地(di),便于回收余熱(re),容易實現(xian)爐(lu)(lu)(lu)群集(ji)中排煙(yan)(yan),減輕大氣污染。它是專為超大型加熱(re)爐(lu)(lu)(lu)而開發的。
②. 按用途分為:爐管內進行化(hua)學反應(ying)的(de)爐子(zi)、加熱(re)液體(ti)的(de)爐子(zi)、加熱(re)氣(qi)體(ti)的(de)爐子(zi)和(he)加熱(re)氣(qi)液混相流體(ti)的(de)爐子(zi)。
a. 爐(lu)管內進行(xing)化(hua)學反應(ying)的爐(lu)子
這種爐(lu)(lu)子管內發生(sheng)吸熱化學反應。按復雜(za)程(cheng)度來說,它代表了(le)加熱爐(lu)(lu)技(ji)術的(de)(de)最高水平。它分為兩(liang)種:爐(lu)(lu)管內裝催化劑的(de)(de),如烴類水蒸氣轉化爐(lu)(lu);爐(lu)(lu)管內不裝催化劑的(de)(de),如乙烯(xi)裂解爐(lu)(lu)。
b. 加熱液(ye)體的(de)爐子。這(zhe)類(lei)爐子可分為三種(zhong)。
·管(guan)內無(wu)相變化、單純(chun)的液體(ti)加熱(re)(re)爐,這是把(ba)工藝液體(ti)預(yu)熱(re)(re)到其沸點以下(如(ru)溫(wen)水加熱(re)(re)、液相熱(re)(re)載體(ti)加熱(re)(re)等(deng))使用的爐子。加熱(re)(re)的終溫(wen)低,管(guan)內結焦和(he)腐蝕也小,操(cao)作上的問題(ti)較少(shao)。
·管內進(jin)口為液相、出口為氣液混相的(de)(de)爐(lu)(lu)子(zi)。在(zai)生(sheng)產過(guo)程(cheng)中,往往要求(qiu)被加(jia)(jia)工的(de)(de)流(liu)體在(zai)氣液混相狀態下進(jin)入蒸餾(liu)塔等,此時(shi)使(shi)用這種加(jia)(jia)熱(re)爐(lu)(lu)。在(zai)全部工藝加(jia)(jia)熱(re)爐(lu)(lu)中此種爐(lu)(lu)的(de)(de)數量最(zui)(zui)大。對于這種爐(lu)(lu)子(zi),最(zui)(zui)重要的(de)(de)是把握住(zhu)吸熱(re)量、氣化(hua)率、壓力(li)降、溫度之間的(de)(de)關系。
·進口為液相、出口全(quan)部氣相的(de)爐(lu)(lu)子(zi)。這(zhe)種爐(lu)(lu)子(zi)是(shi)反應器的(de)進料加熱爐(lu)(lu),它把液體完全(quan)汽(qi)化,加熱到一定溫(wen)度(du),然后送(song)入(ru)工藝反應器。由(you)于反應器的(de)操作條件(如催(cui)化劑活(huo)性等)在運轉(zhuan)期中是(shi)變(bian)化的(de),這(zhe)種爐(lu)(lu)子(zi)的(de)操作溫(wen)度(du)和壓力等往(wang)往(wang)變(bian)化很大,應掌(zhang)握其(qi)變(bian)動范(fan)圍(wei),以防止裂解和結焦(jiao)發生。
c. 加熱氣體的(de)爐子。
如水蒸氣(qi)的(de)(de)過熱、工(gong)藝氣(qi)體的(de)(de)預熱就使(shi)用這種爐(lu)子(zi)。它多(duo)在較高溫度(du)下操作,但因為是純氣(qi)相(xiang),結焦的(de)(de)可(ke)能(neng)性不大。應該注意的(de)(de)是當氣(qi)體量很大時(shi),爐(lu)管的(de)(de)路數(shu)很多(duo),必(bi)須從結構上(shang)保證各路均勻,防止偏流。
d. 加熱氣液混相流體的爐子(zi)
這種爐(lu)子常(chang)用于加氫精(jing)制、加氫裂化等裝置(zhi)的(de)(de)反應器進(jin)料加熱。由于管(guan)內流體從爐(lu)子入口起(qi)就是氣、液混相,較上述(shu)純氣體加熱爐(lu)更難(nan)保證各路(lu)流量的(de)(de)均勻,設(she)計(ji)上要(yao)更重視管(guan)徑、管(guan)內質量流速、盤(pan)管(guan)路(lu)數的(de)(de)選取,以及管(guan)內流動狀(zhuang)態的(de)(de)判斷和分叉管(guan)的(de)(de)配管(guan)設(she)計(ji)等。
③. 按輻(fu)射盤管(guan)(guan)(guan)的(de)布置形式(shi)分為:臥管(guan)(guan)(guan)爐(lu)、立(li)管(guan)(guan)(guan)爐(lu)、螺旋管(guan)(guan)(guan)圓筒爐(lu)、U形管(guan)(guan)(guan)爐(lu)、倒U形管(guan)(guan)(guan)爐(lu)(門(men)型爐(lu))等。
④. 按受熱段(duan)分為(wei):純輻(fu)射型;輻(fu)射-對流型。
⑤. 按輻射受熱方(fang)式分為:單面(mian)(mian)輻射、雙面(mian)(mian)輻射、部分單面(mian)(mian)輻射十部分雙面(mian)(mian)輻射。
⑥. 按組合(he)形式分(fen)為:單(dan)輻(fu)(fu)射室(shi)、多輻(fu)(fu)射室(shi)。
⑦. 按(an)燃燒(shao)器位置分(fen)為:底燒(shao)、頂(ding)燒(shao)、側(端)燒(shao)。