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加热炉的主要工艺参数

作者: 兴罡石化设备| 时间:2016-10-08 09:01:17 | 点击次数:

(一)炉出口温度t2 炉出口温度指原料出炉时被加热的温度。原料在加热炉内吸收热量的多少,最终反应在炉出口温度的高低上。不同的石油加工过程,对炉出口温度有不同的要求,操作时应按工艺要求严格控制炉出口温度。
(二)加热炉有效热负荷Q
加热炉的有效热负荷即加热炉的总热负荷,是指单位时间内原料通过炉管所吸收的总热量。无论吸收的热量用于升温、汽化或化学反应,均为有效热负荷.管式加热炉燃烧器
(三)加热炉的热效率η
加热炉热效率表示炉子提供的热量被有效利用的程度。是衡量加热炉燃料消耗及加热炉设计、操作水平高低的主要指标。一般用加热炉有效热负荷与入炉总热量的比值来表示,即:
η=Q/Qn=Q/BQ1 (7-1)
式中 Qn—入炉总热量,kJ/h; B—燃料消耗量,kg/h; Ql—燃料的发热值,kJ/kg。
将式(7一1)整理可得: B=Q/ηQ1 ,kg/h (7—2)
由式(7—2)可知,当加热炉有效热负荷、燃料低发热值一定时,热效率越高,燃料的消耗就越小,因此,提高加热炉热效率,是减少燃料消耗,节约能源的重要措施。
(四)过剩空气系数α
加热炉燃料燃烧时,实际空气用量与理论空气用量之比,称为过剩空气系数,即:
α=L/L0=V/V0 (7-3)
式中,L、V—实际空气用量,Kg空气/Kg燃料,Nm3空气/kg燃料;
L0、V0—理论空气用量,kg空气/kg燃料,Nm3空气/kg燃料。
燃料燃烧时必须维持一定的温度和足够的空气,否则,就会燃烧不好。为保证燃料与空气充分混合并完全燃烧,实际人炉的空气量应比理论计算的空气量要多,即α一般应>l。但应注意,在保证燃料完全燃烧的情况下,α越小越好。
(五)辐射室烟气平均温度tg
燃料在加热炉辐射室完全燃烧后,放出大量的热,炉膛内烟气的温度可高达700—850℃。但由于炉膛内各点烟气的流动情况及各处炉管的吸热情况不相同,辐射室内各点的温度是不一样的。对高径比<3的圆筒炉和立式炉,一般都是以辐射室出口的烟气温度tg作为辐射室烟气的平均温度。辐射室烟气平均温度的高低对辐射室的传热效果、炉管表面热强度等影响很大。
(六)炉膛体积热强度qv
燃料燃烧放出的总热量与辐射室体积之比,称为炉膛体积热强度,即:
qv:=qn/V,kJ/(m3.h) (7—4)式中 V—炉膛(辐射室)体积,m3。
炉膛体积热强度反映炉膛体积大小对燃料燃烧的影响。当燃料放热量一定时,qv值若过大,则说明炉膛体积偏小,燃烧空间不够,火焰易舔到炉管,影响炉管使用寿命。qv值若过小,炉膛体积大、温度低,对燃烧及传热也不利,qv值一般控制在2.1×105~4.2×105kJ/(m3•h)。
(七)炉管表面热强度
1.辐射炉管表面热强度qR 指在单位时间内,通过辐射炉管单位表面积所传递的热量,即:qR=QR/AR,kW/m2 (7-5)
式中AR—辐射炉管表面积,m2。
2.对流炉管表面热强度qc 指在单位时间内,通过对流炉管单位表面积所传递的热量,即:qc=QC/AC,kW/m2 (7-6)
式中A。—对流炉管表面积,m2。
由式(7-5)、式(7-6)可知,当热负荷一定时,炉管表面热强度越大,所需传热面积就越小,可降低炉管钢材耗量和设备投资。当传热面积一定时,炉管表面热强度越大,热负荷就越大.可提高炉子的加工能力。所以,炉管表面热强度的大小,对加热炉的设计和操作都有很大影响。
炉管表面热强度的提高,主要受炉管材质、工作时受热不均匀、原料油可能结焦等因素的影响,需综合考虑。
由于炉管在炉内所处的位置不同,受热也不均匀,式(7—5)、式(7-6)所计算出的为炉管的平均热强度。为防止炉管出现局部过热而结焦,炉管表面热强度应适宜。
对流炉管因传热温度低,qc比qR低许多,必要时可选用与辐射炉管不同的材质,以降低造价,但遮蔽管材质应和辐射管相同。
(八)炉管内原料的质量流速GF
原料在炉管内的质量流速可按下式计算:
GF=W/(3600x0.785xdi2xN) Kg/(m2.s) (7—7)
式中 W—原料在炉管内的质量流量,kg/h;
di—炉管内径,m; N—炉管并联管程数。
原料在炉管内的质量流速大一些对传热较有利,但也会使炉管压降增大,动力消耗增加。质量流速过小对传热不利,原料易沉积结焦,炉管易烧坏。
(九)炉管压降△p
炉管压降为原料进出炉管的压差。在设计加热炉时通过对炉管压降的计算,可判断炉管的管径和管程数选择是否合理,泵的扬程是否满足要求。正常操作时,炉管压降的变化是判断炉管内原料是否结焦的重要标志。炉管在不结焦的正常情况下,炼厂常压炉的压降一般为0.5~0.7MPa;减压炉的压降为0.3~O.6MPa。压降若过大,炉管则有可能结焦。
(十)烟气出炉温度ts
烟气出炉温度指烟气出对流室的温度。为保证对流室传热效果,烟气与被加热原料的温差不能过小,一般控制在100~150℃范围内。当采用钉头管或翅片管时温差可减小到50℃,烟气温度也不能过高,否则烟气带走的热量增加,炉子热效率下降。
当采用空气预热器回收烟气余热时,最低排烟温度应根据低温腐蚀条件来确定。防止温度过低,烟气中的酸性气体和水蒸气凝结成含硫酸的液体,对炉管和设备构成腐蚀。根据我国燃料的含硫量,露点温度一般在105~130℃范围内。
 

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