加熱爐(lu)的分類在(zai)國內外還沒有統一劃分的方法,本書(shu)按(an)以下7類方法進行分類。
①. 按外形分(fen)(fen)為:箱式(shi)爐(含(han)6分(fen)(fen)類(lei))、立式(shi)爐(含(han)6分(fen)(fen)類(lei))、圓(yuan)筒爐(含(han)3分(fen)(fen)類(lei))、大型(xing)方爐,如圖8.2所示。
a. 箱式爐(lu)[見圖(tu)8.2(a)]。
在這種爐子的(de)(de)輻射室內,燃燒(shao)器和爐管交(jiao)錯(cuo)排列,單(dan)(dan)排管雙面輻射,管子沿整個(ge)圓(yuan)周上的(de)(de)熱(re)分布要比單(dan)(dan)面輻射均勻得多。燃燒(shao)器頂燒(shao)時(shi),對流(liu)室和煙囪放(fang)在地面上。它(ta)的(de)(de)缺(que)點是爐子體積大(da),造價很高,用于(yu)單(dan)(dan)純(chun)加熱(re)不經濟。目前(qian)在合成氨廠常用它(ta)作(zuo)為大(da)型烴蒸汽(qi)轉(zhuan)化爐的(de)(de)爐型,運轉(zhuan)良(liang)好。
b. 立式爐(lu)[見(jian)圖8.2(b)]。
·底(di)燒(shao)(shao)橫管(guan)式(shi),傳熱(re)機理(li)同箱式(shi)爐(lu),只(zhi)是造型上采(cai)用了(le)(le)立(li)式(shi)爐(lu)的特點。爐(lu)管(guan)布(bu)置在兩側壁(bi),中(zhong)(zhong)央是一(yi)列(lie)底(di)燒(shao)(shao)的燃燒(shao)(shao)器(qi)(qi)。煙氣由輻(fu)射室(shi)、對流室(shi)經煙囪(cong)一(yi)直上行。燃燒(shao)(shao)器(qi)(qi)能量較(jiao)小(xiao),數目較(jiao)多(duo),間距較(jiao)小(xiao),從而在爐(lu)子中(zhong)(zhong)央形成一(yi)道火(huo)焰“膜”,提高了(le)(le)輻(fu)射傳熱(re)的效果。現在使用的立(li)式(shi)爐(lu)多(duo)數采(cai)用這一(yi)形式(shi)。
·附墻火焰式(shi),這(zhe)種立式(shi)爐爐膛(tang)中央為(wei)一排(pai)橫管,火焰附墻而上,把兩(liang)面側(ce)墻的墻壁(bi)燒紅,使火墻成(cheng)(cheng)為(wei)良好(hao)的熱輻射體,以提高輻射傳(chuan)熱的效果,目(mu)前已(yi)成(cheng)(cheng)為(wei)高壓(ya)加氫、焦化等裝置的主流(liu)爐型。
·立管(guan)立式爐(lu),立式爐(lu)都為橫管(guan),要(yao)用大批高鉻(ge)鎳鋼的管(guan)架(jia),而這(zhe)種爐(lu)型改用立管(guan),節(jie)省了合金鋼,同時又(you)保留了立式爐(lu)的優(you)點,常用作大型加熱爐(lu)的爐(lu)型。
·在側(ce)壁上安有(you)許(xu)多小型(xing)的(de)氣體(ti)無(wu)焰燃燒器,使整個側(ce)壁成(cheng)為(wei)均(jun)勻的(de)輻射墻面,有(you)優越的(de)加熱(re)均(jun)勻性,可分區調(diao)節溫(wen)度,是乙(yi)烯裂(lie)解和烴類蒸汽轉化最合適的(de)爐型(xing)之一。但造價昂貴(gui),用(yong)于(yu)純加熱(re)非常不(bu)合算。這(zhe)種爐子(zi)只能燒氣體(ti)燃料。
c. 圓筒爐(lu)[見圖8.2(c)]
·當爐子熱負荷非常(chang)小,而且對熱效率無要求時,采用(yong)螺(luo)旋管(guan)式和(he)純輻射式這兩種(zhong)爐型。它們是(shi)最簡單、最便宜的爐子。爐內(nei)爐管(guan)是(shi)一段盤繞成螺(luo)旋狀的小管(guan),雖然它屬于立(li)管(guan)式爐型,但其管(guan)內(nei)特性更接近(jin)于水(shui)平管(guan),能完全排空,管(guan)內(nei)壓(ya)降小。這種(zhong)爐子的主要缺點(dian)是(shi):為了(le)便于盤旋,易(yi)于制造,被加熱介質通常(chang)只有一管(guan)程。
·無(wu)反射錐(zhui)的(de)(de)輻射-對(dui)流型(xing)圓(yuan)(yuan)筒(tong)爐(lu)(lu)(lu)取代上(shang)述形式,已成(cheng)為(wei)現代立式圓(yuan)(yuan)筒(tong)爐(lu)(lu)(lu)的(de)(de)主流。它取消(xiao)了反射錐(zhui),能夠建(jian)造(zao)較大的(de)(de)爐(lu)(lu)(lu)子;對(dui)流室水平布置若(ruo)干(gan)排管子,并盡量使用釘頭管和翅片(pian)管,熱效(xiao)率較高(gao)。其(qi)制造(zao)及施工簡單(dan),造(zao)價低,是管式加熱爐(lu)(lu)(lu)中應用最廣泛的(de)(de)爐(lu)(lu)(lu)型(xing)。但是,這(zhe)種爐(lu)(lu)(lu)子放大以(yi)后,爐(lu)(lu)(lu)膛(tang)內(nei)顯得(de)太空,爐(lu)(lu)(lu)膛(tang)體積發熱強度將急(ji)劇下降,結構上(shang)和經(jing)濟性上(shang)都開始(shi)不(bu)利。為(wei)了克服這(zhe)一缺(que)點,可以(yi)在大型(xing)圓(yuan)(yuan)筒(tong)爐(lu)(lu)(lu)的(de)(de)爐(lu)(lu)(lu)膛(tang)內(nei)增添爐(lu)(lu)(lu)管。
d. 大型方爐。如圖8.2(d)所示
這種爐(lu)(lu)子(zi)用兩(liang)(liang)排(pai)爐(lu)(lu)管把爐(lu)(lu)膛分(fen)成(cheng)若干(gan)小間(jian),每間(jian)設置1或2個(ge)(ge)大容(rong)量高強(qiang)燃燒器(qi)。分(fen)隔(ge)(ge)可以沿(yan)兩(liang)(liang)個(ge)(ge)方向進行,稱為“十字交叉”分(fen)隔(ge)(ge)法。它通常把對(dui)流室單獨(du)放到地面上。還有把幾臺(tai)爐(lu)(lu)子(zi)的煙氣(qi)(qi)用煙道匯集攏來,送進一(yi)個(ge)(ge)公用的對(dui)流室或廢熱鍋爐(lu)(lu)。這種爐(lu)(lu)子(zi)結構(gou)簡(jian)單,節(jie)省占(zhan)地,便于回收余熱,容(rong)易實(shi)現爐(lu)(lu)群集中(zhong)排(pai)煙,減輕大氣(qi)(qi)污染。它是專為超大型加熱爐(lu)(lu)而開發(fa)的。
②. 按用途(tu)分(fen)為:爐(lu)(lu)管內進(jin)行(xing)化(hua)學反應的爐(lu)(lu)子(zi)(zi)、加(jia)熱(re)液(ye)體(ti)的爐(lu)(lu)子(zi)(zi)、加(jia)熱(re)氣(qi)體(ti)的爐(lu)(lu)子(zi)(zi)和加(jia)熱(re)氣(qi)液(ye)混相流體(ti)的爐(lu)(lu)子(zi)(zi)。
a. 爐(lu)管內進行(xing)化學反應的爐(lu)子
這種爐(lu)(lu)子管內發生吸(xi)熱(re)化學反應。按(an)復雜程度來說(shuo),它代表了加熱(re)爐(lu)(lu)技術的最(zui)高水平。它分為兩(liang)種:爐(lu)(lu)管內裝(zhuang)催(cui)化劑(ji)的,如烴(jing)類(lei)水蒸氣轉化爐(lu)(lu);爐(lu)(lu)管內不裝(zhuang)催(cui)化劑(ji)的,如乙烯(xi)裂解爐(lu)(lu)。
b. 加(jia)熱(re)液(ye)體的爐子(zi)。這(zhe)類爐子(zi)可(ke)分為三種(zhong)。
·管內(nei)無相變化、單純(chun)的(de)液(ye)體加(jia)熱(re)爐,這是把工藝液(ye)體預熱(re)到其沸點以下(xia)(如溫(wen)水(shui)加(jia)熱(re)、液(ye)相熱(re)載體加(jia)熱(re)等)使用的(de)爐子。加(jia)熱(re)的(de)終溫(wen)低(di),管內(nei)結焦和(he)腐蝕(shi)也小,操(cao)作上的(de)問題(ti)較少。
·管內進(jin)口為(wei)液(ye)相、出口為(wei)氣液(ye)混相的(de)爐(lu)子。在(zai)生產過程(cheng)中,往往要求被加(jia)工的(de)流體在(zai)氣液(ye)混相狀態下(xia)進(jin)入蒸餾塔等,此(ci)時使用(yong)這種加(jia)熱爐(lu)。在(zai)全部工藝(yi)加(jia)熱爐(lu)中此(ci)種爐(lu)的(de)數(shu)量最(zui)大。對于這種爐(lu)子,最(zui)重(zhong)要的(de)是把握住吸熱量、氣化率、壓(ya)力降、溫度之間的(de)關(guan)系。
·進口(kou)為液(ye)相、出口(kou)全(quan)部氣相的(de)爐子。這種爐子是反(fan)應(ying)器的(de)進料加熱爐,它(ta)把(ba)液(ye)體完(wan)全(quan)汽化(hua),加熱到一定溫(wen)度,然后送入工藝反(fan)應(ying)器。由于(yu)反(fan)應(ying)器的(de)操作(zuo)條(tiao)件(jian)(如催化(hua)劑(ji)活性等(deng))在運轉期中是變(bian)化(hua)的(de),這種爐子的(de)操作(zuo)溫(wen)度和壓力等(deng)往往變(bian)化(hua)很大,應(ying)掌握其變(bian)動范圍,以防止裂解和結焦(jiao)發生(sheng)。
c. 加(jia)熱(re)氣體的(de)爐子。
如水蒸氣的過熱(re)、工藝氣體(ti)的預熱(re)就使(shi)用這種(zhong)爐(lu)(lu)子(zi)。它多(duo)在較高溫度下操作(zuo),但因為是(shi)純氣相,結焦的可能性(xing)不(bu)大。應(ying)該注意的是(shi)當(dang)氣體(ti)量很(hen)大時,爐(lu)(lu)管的路(lu)數很(hen)多(duo),必須從結構上(shang)保證各路(lu)均勻,防止(zhi)偏流。
d. 加熱氣液(ye)混相流體的(de)爐子
這種爐(lu)子常(chang)用于加(jia)氫精(jing)制、加(jia)氫裂化等裝置的反應器進料加(jia)熱。由(you)于管(guan)內流(liu)體從爐(lu)子入口(kou)起就(jiu)是(shi)氣、液混相,較上(shang)述純氣體加(jia)熱爐(lu)更(geng)難(nan)保證各路流(liu)量(liang)的均勻,設計上(shang)要(yao)更(geng)重(zhong)視管(guan)徑(jing)、管(guan)內質量(liang)流(liu)速(su)、盤管(guan)路數的選取(qu),以(yi)及管(guan)內流(liu)動狀(zhuang)態的判斷和分叉(cha)管(guan)的配管(guan)設計等。
③. 按輻(fu)射盤管(guan)(guan)(guan)的布置(zhi)形(xing)式分(fen)為:臥管(guan)(guan)(guan)爐(lu)(lu)、立管(guan)(guan)(guan)爐(lu)(lu)、螺旋管(guan)(guan)(guan)圓筒爐(lu)(lu)、U形(xing)管(guan)(guan)(guan)爐(lu)(lu)、倒U形(xing)管(guan)(guan)(guan)爐(lu)(lu)(門(men)型爐(lu)(lu))等。
④. 按受熱(re)段(duan)分為:純輻(fu)射型;輻(fu)射-對(dui)流(liu)型。
⑤. 按輻射(she)(she)受熱方式分(fen)(fen)為:單面(mian)輻射(she)(she)、雙面(mian)輻射(she)(she)、部(bu)分(fen)(fen)單面(mian)輻射(she)(she)十部(bu)分(fen)(fen)雙面(mian)輻射(she)(she)。
⑥. 按組合形式(shi)分為:單輻射室、多輻射室。
⑦. 按燃燒(shao)器位置分為(wei):底燒(shao)、頂燒(shao)、側(端)燒(shao)。