管式加热炉的原理和结构

虽然加热炉有各种各样的形式，但就机械结构而言，每种炉子大致都可以分为以下几个系统，即炉体系统（包括炉墙与钢架）；炉管系统（包括炉管、管架与回弯头）；燃烧系统（燃烧器）；排烟系统（烟囱）。

管式加热炉的原理

管式加热炉是在炉内设置一定数量的炉管，被加热介质在炉内连续流过，燃料在炉膛燃烧产生的热量以辐射方式将热量传给辐射室炉管，通过炉管管壁传递给被加热介质，烟气经辐射室烟道进入对流室，以较高的速度通过对流炉管间隙，同时完成对流换热，从而使被加热介质温度升高的一种加热装置。

管式加热炉的结构组成

1.辐射室

辐射室是圆柱形的筒体，其外层是由钢板卷成的圆筒体，内层是隔热层，即炉墙。隔热层主要有减少热量损失的作用，同时也保护了外侧钢板及钢结构不受高温侵害。隔热层质量差或者损坏不仅热量损失大还会导致外侧钢板变形甚至被炉内高温烧坏。即使在温度相对较低对流室也会有因隔热损坏而导致外侧钢板变形的可能。

在辐射室内，沿炉墙一周是排成一圈的炉管，炉底有燃烧器呈圆形分布，加热炉供风系统的风道设置在炉底，由呈放射状通向每一个燃烧器，辐射室上部与对流室相接处为一锥状筒体，称为斜顶。

2.对流室

在辐射室上面的长方形是对流室，其外壁结构与辐射室相同，对流室炉管一般为水平横排，为了提高供热效率，有些对流热炉管外壁镶有钉头或翅片，值得一提的是这些钉头或翅片一般只在炉管的下侧有，这主要是因为上侧采用钉头或翅头容易积灰且不易清理，反而降低了传热效率。

在辐射室斜顶与对流室相接处因其特殊的造型俗称为天方地圆。

3.烟囱

对流室上面是烟囱，为碳钢卷成的圆筒状。烟囱产生抽力，使炉内烟气从烟囱排出，并保持炉膛处于负压状态。烟囱抽力的大小取决于烟气与大气之间的温差，还与烟囱的高度有关。温差越大，烟囱越高，抽力就越大。由于炉内烟气温度高于外界大气温度，炉内烟气密度小于大气密度，这就形成了空气进入炉内，并使炉内烟气向上部流动，直至从烟囱排入大气的动力。随着烟气的排出炉内产生负压，促使炉外空气进入炉内。

在满足抽力前提下，烟囱还要求有足够的高度，使烟气中的有害成分在高空处扩散，降低地面有害物质浓度，达到环保要求。烟囱的根部有一蝶阀称为烟道档板，当烟道挡板的调节手柄与烟道方向一致时烟道全开，与烟道方向垂直时，烟道全关。其他位置烟道开度介于两者之间。为了防止在实际操作中自控失灵或误操作导致烟道档板全关，威胁加热炉的safe，一般加热炉烟道档板都有一个限位装置，其作用就是使烟道档板达不到全关的状态。

4.炉管

由于炉管置于高温中，管内又有油品或其它介质的温度、压力和腐蚀的联合作用，因此炉管材料应具有耐热耐压和耐腐蚀的特殊要求。目前国内常减压装置中加热炉辐射室一般为Cr5Mo合金钢管，对流室为20＃好的碳钢管。Cr5Mo合金钢炉管的耐热指标为600℃，20＃好的碳钢的耐热指标为450℃。

在正常生产条件下，炉膛温度一般在600℃以上，因此炉管内应时刻保持有一定流量的冷物料来吸收热量，确保炉管壁温不超过耐热指标。严防炉管内物料中断和高温、超负荷运行，以至损坏炉管，酿成事故。

炉管是管式加热炉的热导体，能够承受一定的压力和温度，一般由裂化钢管制成。炉管分为辐射室炉管和对流室炉管，辐射室炉管管径较大，常用炉管外径为114、127、159mm，对流室炉管管径则较小，常用炉管外径为60、89、114mm。为了提高对流传热系数，有的对流管采用钉头管或翅片管。

整个加热炉的炉管系统还包括连接直管之间的回弯头和支持炉管的管架。回弯头把相邻两直管连通，使油品流向转弯180°。在进出口处回弯头将炉管与物料进出管线相连。虽然回弯头处于高温区外部，但由于管内物料流向急剧改变，冲蚀严重,容易发生漏油着火。管架的作用是支撑炉管防止其受热弯曲变形。

5.燃烧器

燃烧器是加热炉的重要部件，按其所用的燃料可分为气体燃烧器、液体燃烧器和油气联合燃烧器三种。按雾化方式不同分为蒸汽雾化燃烧器和机械雾化燃烧器。常减压装置由于重油燃烧和多种wasi燃烧来源便利，一般采用油气联合燃烧器。燃烧器的关键部件为喷嘴，一般加热炉采用蒸汽与油内混式喷嘴，在这种喷嘴中，燃烧油经中间油管通过，蒸汽在夹管外层通过到喷管端的混合室后喷出呈圆锥形的油雾。