任召宝管式加热炉的控制系统设计引言管式加热炉最初是作为取代

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1、任召宝：管式加热炉的控制系统设计1引言管式加热炉最初是作为取代炼油“釜式蒸锅”的工艺设备而发明的。它的诞生在炼油工业的历史上是划时代的事件，使炼油工艺从古老的间歇式蒸馏进入到近代的“连续管式蒸馏”方式，从此开始了逐步得到发展。所以管式加热炉也被叫做“管式釜”。管式加热炉：一个设备，具有用耐火材料包围的燃烧室，利用燃料燃烧产生的热量将物质（固体或液体）加热，这样的设备叫做“炉子”。工业上有各种各样的炉子，如冶金炉、热处理炉、窑炉、焚烧炉和蒸汽锅炉等。2管式加热炉2.1特征管式加热炉是原油加热或重油裂解的重要装置之一。在生产中，石油化工加热炉对

2、物料出口温度控制指标的要求相当严格。一般要求小于1-2℃,而加热炉的干扰因素较多,因此加热炉的温度是一个非常重要的控制参数。本文所论述的“管式加热炉”，是石油炼制，石油化工和化学、化纤工业中使用的工艺加热炉，它就有其他工业炉所没有的若干特点。管式加热炉的特征为：（1）被加热物质在管内流动，故仅限于加热气体和液体。而且，这些气体或液体通常都是易燃易爆的烃类物质，同锅炉加热水和蒸汽相比，危险性大，操作条件要苛刻得多。（2）加热方式为直接受火式。（3）只烧液体或气体燃料。（4）长周期连续运转，不间断操作。20任召宝：管式加热炉的控制系统设计2.2

3、结构管式加热炉由五个主要组成部分：烟囱通风系统、余热回收系统、对流室、辐射室、燃烧室五个部分组成。2.21对流室对流室是靠由辐射室出来的烟气进行对流交换的部分，但实际上它也由一部分辐射热交换，而且有时候辐射换热还占有颇大的比例。所谓对流室不过是指“对流传热起支配作用”的部位。对流室内密布多排炉管。烟气以较大速度冲刷这些管子，进行有效的对流换热。对流室一般担负全炉热负荷的20％～30％。对流室吸收热量的比例越大，全炉的热效率越高，但究竟占有多少比例合适应根据管内流体同烟气的温度差和烟气通过对流对流管排的压力损失等，选择最经济合理的比值。对流室

4、一般都布置在辐射室之上，与辐射室分开，单独放在地面上也可以。为了尽量提高传热效果，多数炉子在对流室采用了钉头管和翅片管。2.22辐射室20任召宝：管式加热炉的控制系统设计辐射室是通过火焰或高温烟气进行辐射传热的部分。这个部分直接收到火焰冲刷，温迪最高，必须充分考虑所用材料的强度、耐热性等。这个部分是热交换的主要场所，全炉热负荷的70％~80%是由辐射室担负的，它是全炉最重要的部分。烃蒸汽转化炉、乙烯裂解炉等，其反映和裂解过程全部都用全部辐射室来完成。可以说，一个炉子的优劣主要看它的辐射室的性能如何。2.23燃烧器燃烧器产生热量是炉子的重要组

5、成部分。由于燃烧火焰猛烈，必须特别重视火焰与炉管的间距以及燃烧器间的间隔，尽可能使炉膛受热均匀，使火焰不冲刷炉管并实现低氧完全燃烧。为此，要合理选择燃烧器的型号，仔细布置燃烧器。2.24余热回收系统余热回收系统是从离开对流室的烟气中进一步回收余热的部分。回收的方法分两类：一类是靠预热燃烧用空气来回收热量，这些热量再次返回炉中。另一类是采用同炉子完全无关的其他流体回收热量。前者称为“空气预热方式”，后者因为常常使用水回收，被称为“废热锅炉”方式。空气预热方式又有直接安在对流室上面的固定管式空气预热器和单独放在地上的回转式空气预热器等种类。固定

6、管式空气预热器由于低温腐蚀和积灰，不能指望长期保持太高的热效率，它的优点是同炉体结合为一体，设计和制造比较简便，适合于热回收不大时选用。2.25通风系统通风系统的任务是将燃烧用空气导入燃烧器，并将废烟气引出炉子，它分为自然通风方式和强制通风方式两种。前者依靠烟囱本身的抽力，不消耗机械功。后者要使用风机，消耗机械功。过去，绝大多数炉子因为炉内烟气侧阻力不大，都采用自然通风方式，烟囱通常安在炉顶，烟囱高度只要足以克服炉内烟气侧阻力就可以了。但是，近年来由于公害问题，石油化工工厂已开始安设独立于炉群的超高型集合烟囱，这一烟囱通过烟道把若干台炉子的

7、烟气收集起来，从100米左右的高处排出，以降低地面上污染气体的浓度。强制通风方式只在炉子结构复杂，炉内烟气侧阻力很大，或者设有前述余热回收系统时采用，它必须使用风机。2.3主要技术指标管式炉的主要技术指标有热负荷，炉膛热强度，炉管表面热强度，炉膛温度，管内流速及压力降。(1)热负荷：每台加热炉单位时间内向管内介质传递的总热量，单位为W或kJ/h。炉子的热负荷越大，其生产能力越大。计算公式为：20任召宝：管式加热炉的控制系统设计式中：——加热炉计算总热负荷，MW；——管内介质流量，；——管内介质在炉出口的汽化率，%；——炉出口温度下介质气相热

8、焓，；——炉出口温度下介质液相热焓，；——炉入口温度下介质液相热焓，；——其他热负荷，MW。加热炉的设计热负荷Q通常取计算值的1.15-1.2倍。(2)炉膛热强度：燃料燃烧的总发