(完整版)加热炉计算

4.加热炉的计算管式加热炉是一种火力加热设备，它利用燃料在炉膛内燃烧时产生的高温火焰和烟气作为热源，加热在管道中高速流动的介质，使其达到工艺 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 的温度，保证生产的进行。在预加氢中需要对原料进行加热，以达到反应温度。预加氢的量较小，因此采用圆筒炉。主要的参数如下：相对密度：d4200.7351进料量：62500kg/h入炉温度：I=350oC；出炉温度：o=490oC；出炉压强：15kg/cm2气化率：e=100%；过剩空气系：：辐射：1.35对流段：1.40燃料油组成C87%,H11.5%,O0.5%,W原料：高辛烷值石脑油；加热炉基本参数的确定1%加热炉的总热负荷查《石油炼制 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 (上)》图Ⅰ-2-34可知，在入炉温度t1=350℃,进炉压力约15.0㎏/㎝2条件下，油料已完全汽化，混合油气完全汽化温度是167℃。原料在入炉温度350oC，查热焓图得Ii232kJ/kcal原料的出炉温度为490oC，查热焓图得Iv377kcal/kg。将上述的数值代入得到加热炉的总热负荷Q=m[eIV+(1-e)IL-Ii]=[1377232]625004.18437917500kJ/h燃料燃烧的计算燃料完全燃烧所生成的水为气态时计算出的热值称为低热值，以Ql表示。在加热炉正常操作中，水都是以气相存在，所以多用低热值计算。燃料的低发热值Q1=[81C+246H+26(S-O)-6W]4.184=[8187+24611.5+26(0-0.5)-61]4.18441241.7kJ/(kg燃料)燃烧所需的理论空气量2.6787811.500.523.213.96kg空气/kg燃料热效率设离开对流室的烟气温度Ts比原料的入炉温度高100oC，则Ts350100450oC由下面的式子可以得到100q,LqI，q,Lq0.05取炉墙散热损失Q1并根据和Ts查相关表，得烟气出对流室时qL23%带走的热量Q1，燃料的用量Q37917500BQ10.7241241.7火嘴数量假定火嘴的额定喷油能力比实际燃料大30%，选择 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 火嘴的流量200kg/h，则需要火嘴的数量为1.3B1.31277n8.3200200进行取整取n9烟道气流量WgB(1.5L0)1277(1.51.413.96)26873kg/h加热炉相关参数计算圆筒炉辐射室的热负荷根据工艺要求和经验，参照表4-1，选取四反加热炉为圆筒炉。圆筒炉对流室较小，炉管较少，当用光管时，对流室热负荷QC所占比例较小，现已知加热炉的总热负荷Q，现在取辐射室的热负荷QR为全炉热负荷的75%，则QRQ0.75QR379175000.7521438125kJ/h辐射段管壁平均温度估算TLo(oI)0.75490(490350)0.75385oC385490oTw55493oCw2辐射管表面积、管径及管心距2qR24125kcal/(m2h)(5)管径同时选管道内油料质量流量，由《管式热炉》(穆文俊主编)表4-1知，经验22值为100-150kg/(ms),故取GF150kg/(ms)，N增加，压降降低，但易出现偏流，烧坏炉管；N减少，压降增大，动力消耗增加。取管程数N9，则炉管的内径对流段宽由《管式热炉》(穆文俊主编)附表查的1528标准钉头管，管周边钉头数14，钉头直径12m钉头纵向间距16mm，钉头高25mm每米钉头管所占面积0.196m[footnoteRef:2][footnoteRef:3][2:][3:辐射壁管面积2829.55272.45m2]2根据经验选择烟气质量流速Gg3kg/(ms)选用管心距为2dc26873/36004S0.1964nwS0.1520.304nw代入上式得：268733[4(0.1520.304nw)0.784nw]3600nw4.35根取nw5根S0.1520.30451.67m确定节圆直径D'辐射管高度H和炉膛直径D2遮蔽管面积=540.1523.149.55m2根据取炉管根数为54(9管程)选用辐射n9654管根，9管程实际节圆直径所以炉膛的直径DD'2d02.9020.1525.5345.6m根据炉子结构设计辐射段高度比炉管长度长1m当量冷平面面积辐射管冷平面面积AcpnS1Lef540.0.152212197m2管心距为2d0，查图得到0.882Acp0.88197173.4m2遮蔽管冷平面：对流管拟选用和炉管相匹配的钉头管1528。管心距为2dc.对流室每排为5根炉管，采用三角形排列钉头管。2Acp540.3046.08m2及ACP6.116.1m2总的当量冷面积2ACP173.46.1179.5m2求有效暴露砖墙面积与当量冷平面AAw之比AcpF5.613215.62277.8m24有效的反射面积ARAAcp272.45179.593m2AR930.518比值：Acp179.5烟气的黑度(辐射率)已经知道过剩空气系数1.35，由图表可以查到二氧化碳和水蒸汽的分压PCO2PH2O0.218atm?m烟气的平均辐射长度为LD5.6m故PL0.2185.61.22atm.m假定辐射室的出口烟气的温度为Tg700C，则查得烟气的黑度为g(14)总辐射交换因子Aw0.518根据Acp和g0.55查图8得到F0.59；(15)辐射室热平衡(16)求辐射室出口烟气温度取图10-b中关闭温度tw443C做吸收曲线如下图，当第一次假设tg700。CAw2w71914kcal/m2h及Acp时，交点A画于图上，位于tw的上方。，再另设tg900。C重复上述计算过程，由图7查得气体辐射率g0.515，F0.57，由图4q10.5查得QR。则作于图上得到B点，连接两点，该直线与曲线的交点，就是辐射室的出口温度tp796C；如下图：44985810428971041113.76kJ/h266kcal/h内膜传热系数烟气的平均温度管壁的平均温度对流段平均粘度查设计图表的原料油蒸汽的粘度为0.0000125Pags循环氢粘度近似按照氢的粘度计算，370。C时，其值为0.0000150Pags按照式(1)计算氢与油混合物粘度Zyi(Mi)0.5Zi(3.5/4.5)3.40.50.000015(1/4.5)1090.50.00001250.50.5(3.5/4.5)3.40.5(1/4.5)1090.5(2.1471052.9105)/(1.432.32)0.0134cp该粘度说明应按照低粘度公式计算。则带入数值得到hi0.023(10000.00.1[footnoteRef:4]3542133)0.80.372750kcal/mhoC[4:*1*0.00510.0050.0212hs*h*s61.7得h*s47.2kcal/m2hoC(2)钉头效率tgh(mb)m.b所采用的钉头为12标准钉头，钉头高为0.025m，当hs61.7kcal/mhC]考虑到关内污垢热阻且无保护气，得：由表10查得Ri0.0008hi*469kcal/m2hoC管外膜传热系数796490273904K796ln490查图15得0.90。(3)光管管外对流传热系数200.1520.477m2对流段总传热系数对流管表面积及对流管排数选用对流管共14排，遮蔽管在对流管下部，所以对流管的总派数为15排，每排5根。对流室高度由式(5-31)得Hc0.886Sc(Nc1)0.8860.304(141)4.04m对流管表面热强度2在经验值9300-23260W/m2之间，符合要求，并有一定潜力。炉管压力降计算4.6.1计算混合油气密度o2o由于原料以350oC进炉，在15kg/cm压力下出炉，在167oC下就完全汽化，因此汽化段压降P就是全炉的压降。又知一段混氢的氢油比为3.5：1，混合油气的摩尔流率原料油流量=62500/109573kmol/h循环氢摩尔流量=5733.52005.5kmol/h由前面算的循环氢平均相对分子质量为3.4则，循环氢质量流率=2005.53.46818.7kg/h总质量流率=625006818.769318.7kg/hG3.5G6250062500n3.5MM1091094.6.4压力降对流段当量长度nLn1454145LcnL(n1)di1454(1451)300.13658.8mNN99辐射管当量长度nLn541254Lef(1)di(1)300.13692.4mNN99则LeLcLef58.892.4151.2mpeL'e2mm0.038151.220.326.53di2m0.1362256842.3Pa0.568atm0.58kg/cm2烟囱的设计计算烟囱是加热炉不可缺少的一部分，它主要的作用是产生一定的抽力使得烟气在加热炉中不断的流动，并将高温烟气向高空中排放，以减少对环境的污染。加热炉的烟囱可以用钢，砖或者混泥土制成，可以设置在炉子旁边也可以放在炉子顶部。不过一般中小型的圆筒炉的烟囱都是用钢材制成的，并且防止在炉子的顶部。总之，在采取自然通风的加热炉中，一个设计良好的烟囱，应该保持炉子内部保持一定的负压，使燃料燃烧所需的空气进入炉内，而且高温烟气不能够从炉内泄漏。4.7.1烟气的阻力对流段的阻力（交错排列钉头管）钉头区域外部的烟气质量流速2对流段截面积：41.676.68m2每排炉管（光管）所占截面积：20.152453.04m[footnoteRef:5][5:]钉头所占截面积：4.0250.0120.0250.016⑤自由通道截面积：6.683.040.752.89m2⑥对流段截面积：41.676.68m2⑦每排炉管（光管）所占截面积：20.152453.04m2⑧钉头所占截面积：4.02250.0120.0250.75m20.016⑨自由通道截面积：6.683.040.75⑩钉头区域外部的流通面积ASO[1.67(0.15220.025)10]5钉头区域内部的流通面积2ASI2.892.640.25m2钉头与钉头之间的间隙dp'0.077m两相邻钉头管之间的间隙dp0.0160.0120.004m将相关的数值代入下面的公式进行求解得到(360m0gGgoASO)1.8ANS[footnoteRef:6](dd"pp)0.2[6:将数值代入得到Ggo2.8kg/ms]将相关的数据代入得到(7G.462.64)1.80.1225(00..007074)0.2Ggo120.077因为烟气在对流室的平均温度为904K，查得烟气的粘度为s0.55158.25mmH2O(2)各部分的局部阻力对流室截面和辐射室截面之比2.890.117A15.624A2查表得到10.46Tg7962731069KG2.7kg/m2hH40.46[10692.7469402]0.528mmH2O(3)烟气由对流段到烟囱的阻力，取烟囱直径Ds1.7m烟囱截面积0.7851.720.785对流段流通面积2.890.785查表得20.168Tg450273723KGg7.4623.29kg/m2sg0.7851.72符合于2.5