第一讲管式加热炉课件

一、管式加热炉一、管式加热炉一个设备，具有耐火材料包围的燃烧室，一个设备，具有耐火材料包围的燃烧室，利用燃料燃烧产生的热量将物质（固体或利用燃料燃烧产生的热量将物质（固体或流体）加热，这样的设备叫做流体）加热，这样的设备叫做“炉子炉子”。工业上有各种各样的炉子，如冶金炉、热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。处理炉、窑炉、焚烧炉和蒸汽锅炉。二、管式加热炉的特征二、管式加热炉的特征被加热物质在管内流动被加热物质在管内流动，故仅限于加热气，故仅限于加热气体或液体。而且，这些气体或液体通常都体或液体。而且，这些气体或液体通常都是易燃易爆的烃类物质，同锅炉加热水或是易燃易爆的烃类物质，同锅炉加热水或蒸汽相比，危险性大，操作条件要苛刻得蒸汽相比，危险性大，操作条件要苛刻得多；多；只烧液体或气体燃料；只烧液体或气体燃料；长周期连续运行，不间断操作。长周期连续运行，不间断操作。三、管式加热炉的一般结构三、管式加热炉的一般结构管式加热炉一般由辐射室、对流室、余热管式加热炉一般由辐射室、对流室、余热回收系统、燃烧器以及通风系统五部分所回收系统、燃烧器以及通风系统五部分所组成。组成。1、辐射室、辐射室辐射室是通过火焰或高温烟气进行辐射传热的部辐射室是通过火焰或高温烟气进行辐射传热的部分。分。这个部分直接收到火焰冲刷，温度最高，必须充这个部分直接收到火焰冲刷，温度最高，必须充分考虑所用材料的温度、耐热性等。分考虑所用材料的温度、耐热性等。这个部分是热交换的主要场所，全炉热负荷的这个部分是热交换的主要场所，全炉热负荷的70%80%是由辐射室所承担的，它是全炉最重要是由辐射室所承担的，它是全炉最重要的部位。的部位。烃蒸汽转化炉、乙烯裂解炉等，其反应和裂解过烃蒸汽转化炉、乙烯裂解炉等，其反应和裂解过程全部用辐射室来完成程全部用辐射室来完成。可以说一个炉子的优劣。可以说一个炉子的优劣主要看它辐射室性能如何。主要看它辐射室性能如何。2、对流室、对流室对流室是靠由辐射室出来的烟气进行对流对流室是靠由辐射室出来的烟气进行对流换热的部分换热的部分，但实际上它也有一部分辐射，但实际上它也有一部分辐射热交换，而且有时敷设换热还占有很大的热交换，而且有时敷设换热还占有很大的比例。比例。所谓对流室不过是指对流传热起支配作用所谓对流室不过是指对流传热起支配作用的部位。的部位。对流室内密布多排炉管，烟气以较大速度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。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对流室一般担负全炉热负荷20%30%对流室吸热量的比例越大，全炉的热效率对流室吸热量的比例越大，全炉的热效率越高越高，但究竟占多大比例合适，应根据管，但究竟占多大比例合适，应根据管内流体同烟气的温度差和烟气通过对流管内流体同烟气的温度差和烟气通过对流管排的压力损失等，选择最经济合理的比值。排的压力损失等，选择最经济合理的比值。对流室一般都布置在辐射室之上，与辐射对流室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。为了尽室分开，单独放在地面上也可以。为了尽量提高传热效率，多数炉子在对流室采用量提高传热效率，多数炉子在对流室采用类钉头管和翅片管。类钉头管和翅片管。钉头式对流炉管翅片式对流炉管3、余热回收系统、余热回收系统余热回收系统是从离开对流室的烟气进一余热回收系统是从离开对流室的烟气进一步回收余热的部分步回收余热的部分。回收方法分两类。回收方法分两类。一类是靠余热燃烧用空气来回收热量，这一类是靠余热燃烧用空气来回收热量，这些热量再次返回炉中。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另一类是采用同炉子完全无关的其他流体回收热量。回收热量。前者称为前者称为“空气预热式空气预热式”，后者因为常常，后者因为常常使用水回收，被称为使用水回收，被称为“废热锅炉废热锅炉”。空气预热方式又有直接安装在对流室上面空气预热方式又有直接安装在对流室上面的的固定式空气预热器固定式空气预热器和单独放在地上的和单独放在地上的回回转式空气预热器转式空气预热器等种类。等种类。固定管式空气预热器由于低温腐蚀和积灰，固定管式空气预热器由于低温腐蚀和积灰，不能长期保持太高的效率，它的优点是同不能长期保持太高的效率，它的优点是同炉体结合成一体，设计制造比较简单，适炉体结合成一体，设计制造比较简单，适合于回收热量不大时选用。合于回收热量不大时选用。废热锅炉一般多采用强制式循环方式，尽废热锅炉一般多采用强制式循环方式，尽量放到对流室顶部。量放到对流室顶部。目前，炉子的余热回收系统以采用空气预目前，炉子的余热回收系统以采用空气预热方式为多，通常只有高温管式炉（如烃热方式为多，通常只有高温管式炉（如烃蒸汽转化炉、乙烯裂解炉）和纯辐射炉才蒸汽转化炉、乙烯裂解炉）和纯辐射炉才使用废热锅炉，因为这些炉子的排烟温度使用废热锅炉，因为这些炉子的排烟温度太高。太高。安设余热回收系统以后，整个炉子的总热安设余热回收系统以后，整个炉子的总热效率能达效率能达88%90%。4、燃烧器、燃烧器燃烧器组织热量燃烧产生热量，是炉子的燃烧器组织热量燃烧产生热量，是炉子的重要组成部分。重要组成部分。管式加热炉只燃烧燃料气和燃料油，所以管式加热炉只燃烧燃料气和燃料油，所以不需要烧煤那样复杂的辅助系统，火嘴结不需要烧煤那样复杂的辅助系统，火嘴结构也比较简单。构也比较简单。由于火焰猛烈，必须特别重视火焰雨炉管由于火焰猛烈，必须特别重视火焰雨炉管间距以及燃烧器的间隔，尽可能使炉膛受间距以及燃烧器的间隔，尽可能使炉膛受热均匀，使火焰不冲刷炉管并实现低氧完热均匀，使火焰不冲刷炉管并实现低氧完全燃烧。全燃烧。为此，要合理选择燃烧器的型号，仔细布为此，要合理选择燃烧器的型号，仔细布置燃烧器。置燃烧器。5、通风系统、通风系统通风系统是将燃烧用空气导入燃烧器，并通风系统是将燃烧用空气导入燃烧器，并将烟气引出炉子，它分为自然通风方式和将烟气引出炉子，它分为自然通风方式和强制通风方式两种。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。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。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，烟囱通常安不大，都采用自然通风方式，烟囱通常安在炉顶，烟囱的高度只要足以克服炉内烟在炉顶，烟囱的高度只要足以克服炉内烟气侧阻力就可以了。气侧阻力就可以了。但是近年来由于公害问题，石油化工厂已但是近年来由于公害问题，石油化工厂已经开始安装独立于炉群的超高型集合烟囱，经开始安装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烟气收这一烟囱通过烟道把若干台炉子的烟气收集起来，从集起来，从100m左右的高处排放，以降低左右的高处排放，以降低地面上污染气体的浓度。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，或者没有余热回收系统时气侧阻力很大，或者没有余热回收系统时采用，它必须使用风机。采用，它必须使用风机。四、管式加热炉的主要技术指标四、管式加热炉的主要技术指标1 1、热负荷、热负荷每台管式加热炉单位时间内向管内介质传每台管式加热炉单位时间内向管内介质传递热量的能力称为热负荷，一般用递热量的能力称为热负荷，一般用MWMW为单为单位。位。管内介质所吸收的热量、汽化或化学反应，管内介质所吸收的热量、汽化或化学反应，全部有效利用热。全部有效利用热。对简单管式加热炉（管内介质入炉状态为对简单管式加热炉（管内介质入炉状态为纯液相出炉为汽液混相）其热负荷计算公纯液相出炉为汽液混相）其热负荷计算公式为式为式中式中 QQ加热炉计算总热负荷，加热炉计算总热负荷，MWMW；W Wf f管内介质流量，管内介质流量，kg/skg/s；ee管内介质在炉出口的气化率，管内介质在炉出口的气化率，%；I Iv v炉子出口温度下介质气相热焓，炉子出口温度下介质气相热焓，kJ/kgkJ/kg；I Il l炉子出口温度下介质液相热焓，炉子出口温度下介质液相热焓，kJ/kg;kJ/kg;I Ii i炉子入口温度下介质液相热焓，炉子入口温度下介质液相热焓，kJ/kgkJ/kg；Q Q 其它热负荷，其它热负荷，MWMW。2、炉膛体积发热强度、炉膛体积发热强度qv燃料燃烧的总发热量除以炉膛体积，称之燃料燃烧的总发热量除以炉膛体积，称之为炉膛体积发热强度，简称为体积热强度，为炉膛体积发热强度，简称为体积热强度，它表示单位体积的炉膛在单位时间里燃烧它表示单位体积的炉膛在单位时间里燃烧所发出的热量，一般用所发出的热量，一般用kW/mkW/m3 3为单位，即为单位，即式中式中 g gv v炉膛体积发热强度，炉膛体积发热强度，kW/mkW/m3 3；BB燃料用量，燃料用量，kg/skg/s；Q Ql l燃料的低位热值，燃料的低位热值，kJ/kgkJ/kg或或kJ/mkJ/m3 3；VV炉膛或辐射室体积，炉膛或辐射室体积，m m3 3。炉膛大小对燃料的稳定性有影响，如果炉炉膛大小对燃料的稳定性有影响，如果炉膛体积过小，燃烧空间不够，火焰舔到炉膛体积过小，燃烧空间不够，火焰舔到炉管和管架上，炉膛温度也高，不利于长期管和管架上，炉膛温度也高，不利于长期安全运行，因此炉膛体积热强度不允许过安全运行，因此炉膛体积热强度不允许过大，一般控制在：大，一般控制在：燃油时小于燃油时小于125kW/m125kW/m3 3；燃气时小于燃气时小于165kW/m165kW/m3 3。3、辐射表面热强度、辐射表面热强度qR辐射炉管每单位面积（一般按炉管外径计辐射炉管每单位面积（一般按炉管外径计算表面积）单位时间内所传递的热量算表面积）单位时间内所传递的热量q qR R称为称为炉管辐射表面热强度，也称为辐射热通量炉管辐射表面热强度，也称为辐射热通量或热流率，单位为或热流率，单位为W/mW/m2 2。q qR R表示辐射室炉管传热强度的大小。应注意表示辐射室炉管传热强度的大小。应注意它一般指全辐射室所有炉管的平均值。它一般指全辐射室所有炉管的平均值。由于辐射室内各部位受热不一样，不同炉由于辐射室内各部位受热不一样，不同炉管以及同一炉管的不同位置实际上局部热管以及同一炉管的不同位置实际上局部热强度很不相同。强度很不相同。一台炉子的平均辐射热强度究竟取多少为一台炉子的平均辐射热强度究竟取多少为宜与许多因素有关，例如管内介质的特性、宜与许多因素有关，例如管内介质的特性、管内介质的流速、炉型、炉管材质、炉管管内介质的流速、炉型、炉管材质、炉管尺寸、炉管的排列方式等。尺寸、炉管的排列方式等。4、对流表面热强度、对流表面热强度qC含义同辐射热强度一样，单位也是含义同辐射热强度一样，单位也是W/m2，但它是对于对流室而言。但它是对于对流室而言。为提高对流热传热，对流炉管外侧大量使为提高对流热传热，对流炉管外侧大量使用了钉头或翅片。用了钉头或翅片。钉头管或翅片管的对流表面热强度习惯上钉头管或翅片管的对流表面热强度习惯上仍按炉管外直径计算表面积，而不计算钉仍按炉管外直径计算表面积，而不计算钉头或翅片本身的面积。头或翅片本身的面积。钉头管或翅片管按此计算出的热强度一般钉头管或翅片管按此计算出的热强度一般在光管的二倍以上，也就是说，一根钉头在光管的二倍以上，也就是说，一根钉头或翅片管相当于两根以上光管的传热能力。或翅片管相当于两根以上光管的传热能力。5、热效率、热效率热效率表示向炉子提供的能量被有效利用热效率表示向炉子提供的能量被有效利用的程度，其定义可用下式表达的程度，其定义可用下式表达热效率是燃料消耗，评价炉子设计和操作热效率是燃料消耗，评价炉子设计和操作水平的重要指标。水平的重要指标。早期加热炉的热效率只有早期加热炉的热效率只有60%70%，最近，最近已达到已达到85%88%，最新的技术水平已接近，最新的技术水平已接近92%左右。左右。6、火墙温度、火墙温度火墙温度是指烟气离开辐射室进入对流室火墙温度是指烟气离开辐射室进入对流室时的温度，它表征炉膛内烟气温度的高低，时的温度，它表征炉膛内烟气温度的高低，是炉子操作中重要的控制指标。是炉子操作中重要的控制指标。早期的箱式炉在辐射室和对流室间设有一早期的箱式炉在辐射室和对流室间设有一堵隔墙，人们称之为桥墙，桥墙上方的温堵隔墙，人们称之为桥墙，桥墙上方的温度就叫做度就叫做“火墙温度火墙温度”这个称呼一直沿用下来，但多数炉子已经这个称呼一直沿用下来，但多数炉子已经没有没有“桥墙桥墙”了。了。火墙温度高，说明辐射室传热强大。火墙温度高，说明辐射室传热强大。但火墙温度过高，则意味着火焰太猛烈，但火墙温度过高，则意味着火焰太猛烈，容易烧坏炉管、管板等。容易烧坏炉管、管板等。从保证长周期安全运转考虑，一般炉子把从保证长周期安全运转考虑，一般炉子把这个温度控制在这个温度控制在850以下（烃蒸汽转化炉、以下（烃蒸汽转化炉、乙烯裂解炉等例外）。乙烯裂解炉等例外）。7、管内流速、管内流速炉膛在炉管内的流速越低，则边界层越后，炉膛在炉管内的流速越低，则边界层越后，传热系数越小，管壁温度越高，介质在炉传热系数越小，管壁温度越高，介质在炉内的停留时间也越长。其结果，介质越容内的停留时间也越长。其结果，介质越容易结焦，炉管越容易损坏。易结焦，炉管越容易损坏。但流速过高又增加管内压力降，增加了管但流速过高又增加管内压力降，增加了管路系统的动力消耗，应在经济合理的范围路系统的动力消耗，应在经济合理的范围内力求提高流速。内力求提高流速。管内流速一般用管内质量流速表示，它的单管内流速一般用管内质量流速表示，它的单位是位是kg/mkg/m2 2ss式中式中 WW管内介质质量流量，管内介质质量流量，kg/skg/s；G Gv v管内介质的质量流速，管内介质的质量流速，kg/mkg/m2 2s s；NN管程数，即炉管路数；管程数，即炉管路数；F F0 0炉管的流通截面积，炉管的流通截面积，m m2 2。例题例题设有一台圆筒炉加热柴油，柴油流量为设有一台圆筒炉加热柴油，柴油流量为450000kg/h450000kg/h，分，分4 4路进入炉子，在辐射室吸路进入炉子，在辐射室吸热热15.7MW15.7MW，对流室吸热，对流室吸热4.65MW4.65MW。对流室有对流室有21921910103700mm3700mm钉头管钉头管8080根，根，辐射室有辐射室有219219101014000mm14000mm炉管炉管5252根。根。炉子烧油炉子烧油2350kg/h2350kg/h，燃料油低位热值为，燃料油低位热值为41600kJ/kg41600kJ/kg。辐射室体积为。辐射室体积为690m690m3 3.试求此炉的热负荷、热效率、炉膛体积热试求此炉的热负荷、热效率、炉膛体积热强度、炉管辐射表面热强度、对流表面热强度、炉管辐射表面热强度、对流表面热强度和管内质量流速。强度和管内质量流速。热负荷热负荷Q Q热效率热效率炉膛体积发热强度炉膛体积发热强度q qv v炉管辐射表面热强度炉管辐射表面热强度q qR R对流钉头管表面热强度对流钉头管表面热强度qC管内质量流速管内质量流速GF五、管式加热炉的种类五、管式加热炉的种类管式加热炉通常可按外形或用途来分类。管式加热炉通常可按外形或用途来分类。按外形大致分为以下四类：箱式炉、立式按外形大致分为以下四类：箱式炉、立式炉、圆筒炉、大方箱炉。炉、圆筒炉、大方箱炉。1、按外形分、按外形分这种划分方法系按辐射室的外观形状，而这种划分方法系按辐射室的外观形状，而与对流室无关。与对流室无关。所谓箱式炉，顾名思义其辐射室为一所谓箱式炉，顾名思义其辐射室为一“箱箱子状子状”的六面体，与它相比立式炉的辐射的六面体，与它相比立式炉的辐射室宽度要窄一些，其两侧墙间距与炉膛高室宽度要窄一些，其两侧墙间距与炉膛高度之比约为度之比约为1:2。圆筒炉、大型方箱炉的称。圆筒炉、大型方箱炉的称呼也按同理而来。呼也按同理而来。箱式炉箱式炉烟气下行式烟气下行式这是早期的管式炉型式，燃烧器横烧，烟这是早期的管式炉型式，燃烧器横烧，烟气越过辐射室好对流室的隔墙自上而下流气越过辐射室好对流室的隔墙自上而下流经对流室。经对流室。这种炉型的主要缺点是敷管率（辐射室排这种炉型的主要缺点是敷管率（辐射室排有管子的炉壁占辐射室全部炉壁面积的比有管子的炉壁占辐射室全部炉壁面积的比例低），炉子体积大；例低），炉子体积大；炉管需用合金吊挂，造价贵，需要独立烟炉管需用合金吊挂，造价贵，需要独立烟囱。今年几乎已不采用。囱。今年几乎已不采用。大方箱式炉大方箱式炉与箱式炉不同的是炉膛宽敞，炉膛中间有与箱式炉不同的是炉膛宽敞，炉膛中间有隔墙，把辐射室分成两间，从而大大增加隔墙，把辐射室分成两间，从而大大增加了传热反射面。它在炉膛的三个侧面都安了传热反射面。它在炉膛的三个侧面都安了炉管，比箱式炉炉壁利用率高。了炉管，比箱式炉炉壁利用率高。对流室和烟囱放在炉顶，烟气流动的阻力对流室和烟囱放在炉顶，烟气流动的阻力减少，不过由于又有新的炉型比它更好，减少，不过由于又有新的炉型比它更好，最近也不使用了。最近也不使用了。大型箱式炉大型箱式炉横管大型箱式炉与立管大型箱式横管大型箱式炉与立管大型箱式炉炉这两种型式更有效的利用了炉膛空间和炉这两种型式更有效的利用了炉膛空间和炉壁。两种炉型基本一致，只是一为横管一壁。两种炉型基本一致，只是一为横管一为立管。为立管。它们的优点是只要增加中央的隔墙数目，它们的优点是只要增加中央的隔墙数目，可在保持炉膛体积发热强度不变的前提下，可在保持炉膛体积发热强度不变的前提下，“积木组合式积木组合式”的把炉子放大，所以特别的把炉子放大，所以特别适合于大型炉。当热负荷很大时，虽然它适合于大型炉。当热负荷很大时，虽然它们还存在箱式炉的某些固有缺点，但上述们还存在箱式炉的某些固有缺点，但上述优点可以抵偿。优点可以抵偿。横管大型箱式炉横管大型箱式炉立管大型箱式炉顶烧式顶烧式在这种炉子的辐射室内，燃烧器和炉管交在这种炉子的辐射室内，燃烧器和炉管交错排列，单排管双面辐射，管子沿整个圆错排列，单排管双面辐射，管子沿整个圆周上的热分布要比单面辐射均匀的多。周上的热分布要比单面辐射均匀的多。燃烧器顶烧，对流室和烟囱放在地面上。燃烧器顶烧，对流室和烟囱放在地面上。它的缺点是炉子体积大，造价很高，用于它的缺点是炉子体积大，造价很高，用于单纯加热不经济。单纯加热不经济。目前在合成氨厂用它作为大型烃蒸汽转化目前在合成氨厂用它作为大型烃蒸汽转化炉型，运转良好。炉型，运转良好。顶烧式顶烧式斜顶炉斜顶炉它由箱式炉演变而来，是箱式炉砍去炉膛它由箱式炉演变而来，是箱式炉砍去炉膛内烟气流动的死角区而成。内烟气流动的死角区而成。虽然它对辐射室的传热均匀性有所改善，虽然它对辐射室的传热均匀性有所改善，但并没有克服箱式炉的其它缺点。近年来但并没有克服箱式炉的其它缺点。近年来也不再建造了。也不再建造了。斜顶炉斜顶炉立式炉立式炉底烧横管式底烧横管式传热机理同箱式炉差不多，只是造型上采传热机理同箱式炉差不多，只是造型上采用了立式炉的特点。用了立式炉的特点。炉管布置在两侧壁，中央十一列底烧的燃炉管布置在两侧壁，中央十一列底烧的燃烧器，烟气由辐射室、对流室经烟囱一直烧器，烟气由辐射室、对流室经烟囱一直上行。上行。燃烧器能量较小，数目较多，间距较小，燃烧器能量较小，数目较多，间距较小，从而在炉子中央形成一道火焰从而在炉子中央形成一道火焰“膜膜”提高提高了辐射传热效果。了辐射传热效果。现在立式炉多采用这一形式。现在立式炉多采用这一形式。卧管立式炉卧管立式炉附墙火焰式附墙火焰式这种炉子用很多根弯成这种炉子用很多根弯成U字形的炉管把火焰字形的炉管把火焰包围起来，用于炉管路数较多，要求管内包围起来，用于炉管路数较多，要求管内压力降小的场合。压力降小的场合。随着炉子热负荷的增大，随着炉子热负荷的增大，U形弯可以增加到形弯可以增加到二个甚至三个。二个甚至三个。大型催化重整的反应器进料加热炉大多采大型催化重整的反应器进料加热炉大多采用此类炉型。用此类炉型。立管立式炉立管立式炉这是我国首创的炉型。这是我国首创的炉型。横管炉用到大量高铬镍钢的管架。横管炉用到大量高铬镍钢的管架。而这种炉型改用立管，节省了这批合金钢，而这种炉型改用立管，节省了这批合金钢，同时又保留了立式炉的优点，常用作大型同时又保留了立式炉的优点，常用作大型加热炉的炉型。加热炉的炉型。立管立式炉立管立式炉无焰炉无焰炉阶梯炉阶梯炉阶梯炉与无焰炉都是单排管双面辐射炉型。阶梯炉与无焰炉都是单排管双面辐射炉型。无焰炉在侧壁上安有许多小型的气体无焰无焰炉在侧壁上安有许多小型的气体无焰燃烧器，使整个侧壁成为均匀的腐蚀墙面，燃烧器，使整个侧壁成为均匀的腐蚀墙面，有优越的加热均匀性，可分区调节各区温有优越的加热均匀性，可分区调节各区温度，是乙烯裂解和烃蒸汽转化最合适的炉度，是乙烯裂解和烃蒸汽转化最合适的炉型之一。型之一。但造价昂贵，用于纯加热非常不合算。但造价昂贵，用于纯加热非常不合算。还有一个缺点是只能烧气体燃料还有一个缺点是只能烧气体燃料阶梯炉是在每级阶梯的底部安装一排产生阶梯炉是在每级阶梯的底部安装一排产生扁平火焰的附墙火焰燃烧器，所需燃烧器扁平火焰的附墙火焰燃烧器，所需燃烧器数量较无焰炉要少，造价也低一些，还可数量较无焰炉要少，造价也低一些，还可以燃用较轻的燃料油，不过加热的均匀性以燃用较轻的燃料油，不过加热的均匀性和分区调节的特性不及无焰炉。和分区调节的特性不及无焰炉。立式圆筒炉立式圆筒炉螺旋管式与纯辐射式螺旋管式与纯辐射式当炉子热负荷非常小，而且对热效率无要当炉子热负荷非常小，而且对热效率无要求时，采用这两种炉型。它们是最简单、求时，采用这两种炉型。它们是最简单、最便宜的炉子。最便宜的炉子。螺旋管式炉炉管是一段绕成螺旋状的小管，能完全排炉管是一段绕成螺旋状的小管，能完全排空，虽然它属于立管式炉型，但其管内特空，虽然它属于立管式炉型，但其管内特性更接近于水平管，能完全排空，管内压性更接近于水平管，能完全排空，管内压降小。降小。这种炉子的主要缺点是为了便于盘绕，易这种炉子的主要缺点是为了便于盘绕，易于制造，被加热介质通常宜走一路（即管于制造，被加热介质通常宜走一路（即管程数为程数为1 1）。）。无反射锥无反射锥-对流型对流型有反射锥式有反射锥式纯辐射式纯辐射式螺旋管式螺旋管式有反射锥的辐射有反射锥的辐射对流型对流型过去它是立式圆筒炉的典型代表，很适宜过去它是立式圆筒炉的典型代表，很适宜流体进、出炉温升不大时使用，热效率较流体进、出炉温升不大时使用，热效率较螺旋管式炉高。螺旋管式炉高。但是这种炉子为了强化传热在炉膛顶部使但是这种炉子为了强化传热在炉膛顶部使用了反射锥，当炉子烧劣质燃料（如大量用了反射锥，当炉子烧劣质燃料（如大量硫、钡的重油）容易腐蚀破坏，燃烧器的硫、钡的重油）容易腐蚀破坏，燃烧器的火焰尖部也容易舔到反射锥上造成烧损，火焰尖部也容易舔到反射锥上造成烧损，近年来已不大使用这种炉型。近年来已不大使用这种炉型。无反射锥无反射锥对流型对流型这种圆筒炉取代了反射锥这种圆筒炉取代了反射锥对流型炉子，对流型炉子，已成为现代立式圆筒炉的主流。已成为现代立式圆筒炉的主流。它取消了反射锥，能够建造较大的炉子。它取消了反射锥，能够建造较大的炉子。它的对流室水平布置了若干排管子，并尽它的对流室水平布置了若干排管子，并尽量使用钉头管和翅片管，热效率较高。量使用钉头管和翅片管，热效率较高。建造施工简单，造价低，是管式炉应用最建造施工简单，造价低，是管式炉应用最广泛的炉型。广泛的炉型。但是这种炉子放大后，炉膛显得太空，炉但是这种炉子放大后，炉膛显得太空，炉膛体积热强度将急剧下降，结构上和经济膛体积热强度将急剧下降，结构上和经济性上都开始不利。性上都开始不利。为了克服这一缺点，可以在大型圆筒炉的为了克服这一缺点，可以在大型圆筒炉的炉膛内增添炉管。炉膛内增添炉管。大型方箱炉大型方箱炉这种炉子用两排炉管将炉膛分成若干小间，这种炉子用两排炉管将炉膛分成若干小间，每间设置一个或二个大容量高强度燃烧器。每间设置一个或二个大容量高强度燃烧器。分割可以沿两个方向进行，称之为十字交分割可以沿两个方向进行，称之为十字交叉分割法。它通常把对流室单独放到地面叉分割法。它通常把对流室单独放到地面上。上。还有把几台炉子的烟气用烟道汇集起来，还有把几台炉子的烟气用烟道汇集起来，送进一个公用的对流室或废热锅炉。送进一个公用的对流室或废热锅炉。这种炉子结构简单，节省占地，便于回收这种炉子结构简单，节省占地，便于回收余热，容易实现炉群集中排烟，减轻大气余热，容易实现炉群集中排烟，减轻大气污染，是专为超大型加热炉而开发的。污染，是专为超大型加热炉而开发的。2、按用途分类、按用途分类按用途管式加热炉大致分为以下几类：按用途管式加热炉大致分为以下几类：路管内进行化学反应的炉子；路管内进行化学反应的炉子；加热液体的炉子；加热液体的炉子；加热气体的炉子；加热气体的炉子；加热气、液混相的炉子。加热气、液混相的炉子。炉内进行化学反应的炉子炉内进行化学反应的炉子这种炉子路管内发生吸热化学反应。按复这种炉子路管内发生吸热化学反应。按复杂程度来说，它代表了加热炉技术的最高杂程度来说，它代表了加热炉技术的最高水平。水平。加热液体的炉子加热液体的炉子管内无相变化，单纯的液相加热炉管内无相变化，单纯的液相加热炉这是把工艺液体预热到其沸点以下（如温这是把工艺液体预热到其沸点以下（如温水加热、液相热载体加热等）使用的炉子，水加热、液相热载体加热等）使用的炉子，它加热的终点温度低，管内结焦和腐蚀也它加热的终点温度低，管内结焦和腐蚀也小，操作上的问题较少。小，操作上的问题较少。进口为液相出口为气、液混相进口为液相出口为气、液混相在炼油过程中，往往要求被加工的液体在在炼油过程中，往往要求被加工的液体在气、液混相状态下进入蒸馏塔，时使用这气、液混相状态下进入蒸馏塔，时使用这种加热炉。种加热炉。在全部工艺加热炉中它的数量最大。对于在全部工艺加热炉中它的数量最大。对于这种炉子，最重要的是把握住吸热量、气这种炉子，最重要的是把握住吸热量、气化率、压力降、温度之间的关系。化率、压力降、温度之间的关系。进口为液相出口全部汽化的炉子进口为液相出口全部汽化的炉子这种炉子是反应器的进料加热炉，它把液这种炉子是反应器的进料加热炉，它把液体完全汽化，加热到一定温度，然后进入体完全汽化，加热到一定温度，然后进入工艺反应器。由于反应器的操作条件（如工艺反应器。由于反应器的操作条件（如催化剂活性等）在运转期中是变化的，这催化剂活性等）在运转期中是变化的，这种炉子的操作温度和压力往往变化较大。种炉子的操作温度和压力往往变化较大。把握住炉子允许的参数变化范围，防止被把握住炉子允许的参数变化范围，防止被加热介质结焦和裂解是操作的的要点。加热介质结焦和裂解是操作的的要点。气体加热炉气体加热炉如水蒸气过热、工艺气体的预热就使用这如水蒸气过热、工艺气体的预热就使用这种炉子。种炉子。它多在较高温度下操作，但因为是纯气相，它多在较高温度下操作，但因为是纯气相，结焦的可能性不大。结焦的可能性不大。应该注意的是当气体量很大、炉管的路数应该注意的是当气体量很大、炉管的路数很多，必须从结构上保证各路均匀，防止很多，必须从结构上保证各路均匀，防止偏流。偏流。加热混相流体的炉子加热混相流体的炉子这种炉子常用于加氢精制、加氢裂化等装这种炉子常用于加氢精制、加氢裂化等装置的反应器进料加热。置的反应器进料加热。由于管内流体从炉子入口起就是气、液混由于管内流体从炉子入口起就是气、液混相，较上述纯气体加热炉更难保证各路流相，较上述纯气体加热炉更难保证各路流量的均匀，设计上要更重视管径、管内质量的均匀，设计上要更重视管径、管内质量流速、盘管路数的选取，以及管内流动量流速、盘管路数的选取，以及管内流动状态的判断和分叉管的配管设计。状态的判断和分叉管的配管设计。六、加热炉炉型的选择六、加热炉炉型的选择1、从结构、制造、投资费用方面考虑，应、从结构、制造、投资费用方面考虑，应优先选择辐射室用立管的加热炉。优先选择辐射室用立管的加热炉。辐射室用立管的优点：辐射室用立管的优点：炉管的支撑结构简单，辐射管架合金钢用炉管的支撑结构简单，辐射管架合金钢用量少；量少；管子不承受由自重引起的弯曲应力；管子不承受由自重引起的弯曲应力；炉子旁边不需要预留抽管所需要的空地。炉子旁边不需要预留抽管所需要的空地。横管的优点横管的优点被加热介质容易结焦或堵塞，炉管要求用被加热介质容易结焦或堵塞，炉管要求用带堵头的回弯头连接，以便除焦或清洗；带堵头的回弯头连接，以便除焦或清洗；要求管系能完全排空；要求管系能完全排空；管内为混相状态，要求流动平稳可靠等。管内为混相状态，要求流动平稳可靠等。2、对一般用途的中小负荷炉子，宜优先考、对一般用途的中小负荷炉子，宜优先考虑立式圆筒炉。虑立式圆筒炉。中石化中石化石油化工管式炉设计规范石油化工管式炉设计规范（SHJ36-91)在第在第2.0.2条提出了下列意见：条提出了下列意见：设计负荷小于设计负荷小于1MW时，宜采用纯辐射圆筒时，宜采用纯辐射圆筒炉；炉；设计负荷为设计负荷为130MW时，应优先选用炉膛时，应优先选用炉膛中间的圆筒炉、立式炉、箱式炉或其他炉中间的圆筒炉、立式炉、箱式炉或其他炉型；型；设计负荷大于设计负荷大于30MW时，应通过对比选用炉时，应通过对比选用炉膛中间排管的圆筒炉、立式炉、箱式炉或膛中间排管的圆筒炉、立式炉、箱式炉或其他炉型。其他炉型。被加热介质易结焦时，宜采用横管立式炉；被加热介质易结焦时，宜采用横管立式炉；被加热介质流量小且要求压降小时，宜采被加热介质流量小且要求压降小时，宜采用螺旋管圆筒炉；用螺旋管圆筒炉；被加热介质流量大，要求压降小时（如重被加热介质流量大，要求压降小时（如重整炉），宜采用整炉），宜采用U形管（或环形管）加热炉；形管（或环形管）加热炉；使用材料价格昂贵的炉管，应优先选用双使用材料价格昂贵的炉管，应优先选用双面辐射管排的炉型。面辐射管排的炉型。