管式加热炉 第2版PDF电子书下载

第一章 管式加热炉的种类、用途和主要指标 1

1.1 概述 1

1.2 管式加热炉的一般结构 2

1.2.1 辐射室 2

1.2.2 对流室 2

1.2.3 余热回收系统 3

1.2.4 燃烧器 3

1.2.5 通风系统 3

1.3 管式炉的主要技术指标 3

1.3.1 热负荷 3

1.3.4 对流表面热强度qC 4

1.3.3 辐射表面热强度qR 4

1.3.2 炉膛体积发热强度 4

1.3.5 热效率 5

1.3.6 火墙温度 6

1.3.7 管内流速 6

1.4 管式加热炉的种类 7

1.4.1 按外形分类 7

1.4.2 按用途分类 10

1.4.3 炉型选择的基本原则 12

参考文献 13

第二章 燃料和燃烧计算 14

2.1 燃料油 14

2.1.1 燃料油的理化性质 14

2.1.2 燃料油的热工性质 19

2.1.3 炼油厂常用燃料油 22

2.2 燃料气 25

2.2.1 燃料气的理化性质 25

2.2.2 燃料气的热工性质 26

2.2.3 炼油厂常用燃料气 29

2.3 管式炉的热平衡和热效率 32

2.3.1 热平衡 32

2.3.2 热效率 34

2.3.3 热效率的测定 42

符号表 44

参考文献 45

3.1.1 辐射、热辐射和辐射波谱 46

第三章 辐射传热基础理论 46

3.1 热辐射的基本概念 46

3.1.2 吸收率、反射率、透过率 47

3.1.3 黑体、白体、镜体、透明体 48

3.1.4 辐射能力、单色辐射能力 48

3.1.5 辐射强度 49

3.1.6 黑度（辐射率）、单色黑度、定向黑度 49

3.1.7 灰体 50

3.2 热辐射的基本定律 50

3.2.1 普朗克定律——辐射能按波长分布的定律 50

3.2.2 斯蒂芬－波尔兹曼定律——四次方定律 51

3.2.3 兰贝特定律——余弦定律 51

3.2.4 克希荷夫定律 52

3.3 固体的热辐射 53

3.3.1 固体辐射能力及黑度 53

3.3.2 固体的吸收率 55

3.4 气体的热辐射 56

3.4.1 气体辐射的选择性 56

3.4.2 气体辐射和吸收在整个容积中进行 57

3.4.3 贝尔定律——单色穿透率与射线行程的关系 57

3.4.4 平均射线行程（有效辐射层厚度） 58

3.4.5 水蒸气、C02、S02气的黑度 59

3.4.6 水蒸气、C02气的吸收率 62

3.4.7 气体的黑度和吸收率计算举例 63

3.4.8 锅炉烟气黑度和吸收率 64

3.5 火焰热辐射 65

3.5.1 火焰类型及辐射特点 65

3.5.2 辉焰的黑度 66

3.6 辐射换热 66

3.6.1 角系数及计算举例 66

3.6.2 两黑体表面间的辐射换热 70

3.6.3 有效辐射和投射辐射 70

3.6.4 灰体表面辐射能量的收支 72

3.6.5 封闭系统内两个灰体表面的换热 72

3.6.6 封闭系统内几个灰体表面的换热 73

3.6.7 气体与包壳间的辐射换热 74

3.6.8 气体与包壳间辐射换热计算举例 75

符号表 76

参考文献 78

第四章 管式炉的辐射传热计算 80

4.1 经验法 80

4.1.1 纯经验法 80

4.1.2 经验公式法 81

4.2 罗波－伊万斯法 82

4.2.1 罗波－伊万斯法的基本计算式 82

4.2.2 图解法 90

4.2.3 罗波－伊万斯法编程数值计算法 92

4.3 别洛康法 98

4.3.1 别洛康法的基本计算式 98

4.3.2 别洛康解法 102

4.4 遮蔽段的详细计算 103

4.3.3 别洛康法的编程数值计算 103

4.5 区域法 105

4.5.1 概述 105

4.5.2 微元体的辐射 106

4.5.3 直接交换面积 107

4.5.4 方箱炉中直接交换面积计算公式及推导举例 108

4.5.5 含斜墙箱式炉（立式炉）直接交换面积计算 110

4.5.6 圆筒炉中直接交换面积计算公式及推导举例 114

4.5.7 方箱炉中直接交换面积的简化计算 117

4.5.8 总交换面积 118

4.5.9 定向通量（定向总交换）面积 122

4.5.10 温度分布计算 125

4.6.1 概述 128

4.6 蒙特卡罗法 128

4.6.2 抽样问题 129

4.6.3 能束跟踪 132

4.6.4 温度分布计算 136

符号表 139

参考文献 142

第五章 对流传热 144

5.1 管内膜传热系数 144

5.1.1 单相流的内膜传热系数 144

5.1.2 混相流流动状态的确定 145

5.1.3 混相流的内膜传热系数 146

5.1.4 管内结垢热阻 148

5.2 管外膜传热系数 150

5.2.1 光管的外膜传热系数 150

5.2.2 翅片管和钉头管的外膜传热系数 152

5.2.3 管外结垢热阻 161

5.3 管壁温度和平均温差 162

5.3.1 光管管壁温度的计算方法 162

5.3.2 翅片管或钉头管管壁温度的计算方法 163

5.3.3 平均温度差 164

5.4 在对流室中的辐射传热 165

5.4.1 由辐射段带入的辐射热——遮蔽段的传热 165

5.4.2 高温烟气在对流段的辐射传热 165

5.4.3 炉墙的辐射 166

5.4.4 对流管的管外综合传热系数 167

5.5 对流管的总传热系数 168

符号表 169

参考文献 171

第六章 压力损失及通风 172

6.1 管内介质的流速及压降 172

6.1.1 概述 172

6.1.2 管内流速 173

6.1.3 无相变时的压降计算 173

6.1.4 有相变时的压降计算 176

6.2.1 烟气流速 189

6.2.2 烟气沿直管道流动的压降 189

6.2 烟气流速及压降 189

6.2.3 局部阻力产生的压降 190

6.2.4 烟气流过对流室管排的压降 195

6.2.5 烟气下行产生的压降 197

6.3 管式炉的通风 197

6.3.1 自然通风及其烟囱高度 197

6.3.2 强制通风 201

符号表 205

参考文献 207

第七章 燃烧器 208

7.1 燃料气的燃烧和燃料气喷嘴 208

7.1.1 着火过程和强迫点燃 208

7.1.2 火焰传播 209

7.1.4 扩散燃烧和外混式燃料气喷嘴 212

7.1.3 预混燃烧和预混式燃料气喷嘴 212

7.1.5 半预混式燃料气喷嘴 213

7.1.6 火焰的稳定性 213

7.2 燃料油的燃烧及燃料油喷嘴 215

7.2.1 燃料油的燃烧 215

7.2.2 燃料油的雾化及油喷嘴 217

7.2.3 燃料油燃烧的稳定性 221

7.3 配风器 222

7.4 燃烧道和预燃筒 222

7.5 管式炉用燃烧器 223

7.5.1 设计和选用管式炉燃烧器的注意事项 223

7.5.2 油气联合燃烧器 225

7.5.3 燃料气燃烧器 231

7.5.4 节能型和环保型燃烧器介绍 237

7.5.5 燃烧器对燃料系统的要求 240

7.6 燃烧器设计计算 244

7.6.1 常用定律及公式 244

7.6.2 燃料气喷嘴计算 250

7.6.3 油喷嘴计算 260

7.7 燃烧的污染及其控制 263

7.7.1 燃烧器的噪声及其控制 263

7.7.2 燃烧产物的污染及其控制 268

符号表 270

参考文献 271

8.1.1 炉管材质的选择 272

8.1 炉管系统 272

第八章 结构和材料 272

8.1.2 炉管壁厚计算 281

8.1.3 炉管及其配件 288

8.1.4 炉管的焊接 292

8.2 炉墙和耐火材料 297

8.2.1 炉墙结构 297

8.2.2 炉墙传热计算 301

8.2.3 耐火材料与隔热材料 315

8.2.4 耐火浇注料及其施工要点 327

8.3 炼油管式炉结构设计中的若干问题 329

8.3.1 辐射室尺寸的确定及其主要结构设计 329

8.3.2 对流室尺寸的确定及其主要结构设计 337

8.3.3 钢结构设计要点 341

8.3.4 烟风道及烟囱结构设计要点 345

符号表 349

参考文献 351

第九章 油田和长输管线加热炉 352

9.1 概述 352

9.1.1 油田和长输管线加热炉的用途 352

9.1.2 油田加热炉的技术装备现状 352

9.2 油田加热炉的炉型及基本结构 352

9.2.1 油田加热炉的炉型 352

9.2.2 火筒式加热炉基本结构 354

9.2.3 管式加热炉基本结构形式 357

9.3 加热炉新炉型及技术特点 359

9.3.1 火筒式加热炉新炉型及技术特点 359

9.3.2 管式加热炉新炉型及技术特点 363

参考文献 367

第十章 炼油装置管式炉 368

10.1 炼油管式炉规划设计 368

10.1.1 基本要求 368

10.1.2 基础数据 368

10.1.3 炉型选择 368

10.1.4 影响管式炉主要尺寸的几个因素 369

10.1.5 炉体尺寸的初步选定 377

10.2 炼油装置管式炉的设计特点 380

10.2.1 炼油管式炉的特殊性和重要性 380

10.2.2 热载体炉 382

10.2.3 蒸馏炉 383

10.2.4 残渣油加热炉 384

10.2.5 加氢炉 386

10.2.6 重整炉 390

10.2.7 润滑油加工炉 394

10.2.8 气体加热炉 395

10.3 加热型管式炉工艺计算 395

10.3.1 工艺计算程序介绍 396

10.3.2 输入和输出数据 397

10.3.3 程序框图 397

10.3.4 计算举例 398

10.4 延迟焦化炉工艺核算 401

10.4.1 概述 401

10.4.2 管外过程模拟方法 402

10.4.3 管内过程模拟方法 406

10.4.4 计算程序及软件包编制 412

10.4.5 计算举例 415

10.4.6 小结 419

参考文献 420

第十一章 烃类蒸汽转化炉 422

11.1 烃类蒸汽转化概述 422

11.1.1 烃类蒸汽转化热力学 422

11.1.2 烃类蒸汽转化动力学 425

11.1.3 烃类蒸汽转化催化剂 426

11.1.4 烃类蒸汽转化过程中的析碳和结碳 428

11.1.5 烃类蒸汽转化流程举例 428

11.1.6 烃类蒸汽转化操作条件分析 431

11.2 一段转化炉炉型 433

11.2.1 I.C.I型转化炉 433

11.2.2 Topsφe型转化炉 434

11.2.3 Kellogg型转化炉 435

11.2.4 FosterWheeler型转化炉 438

11.3 烃类蒸汽转化炉辐射段的工艺计算 439

11.3.1 管内数学模型 440

11.3.2 管外数学模型 443

11.3.3 计算框图及其说明 447

11.4 计算举例及讨论 449

11.4.1 Kellogg型转化炉（顶烘炉）设计计算 449

11.4.2 Topsφe型转化炉（侧烧炉）实测及计算 450

11.4.3 Selas转化炉计算 453

11.5 结构与材料 459

11.5.1 I.C.I型转化炉结构 459

11.5.2 Kellogg型转化炉结构 462

11.5.3 Topsφe型转化炉结构 471

附录 479

符号表 483

参考文献 484

第十二章 管式裂解炉 486

12.1 裂解反应热力学与动力学 486

12.1.1 低碳烃裂解平衡常数的计算 486

12.1.2 一次反应与二次反应 488

12.1.3 裂解过程的结焦生碳反应 490

12.1.4 裂解反应动力学 491

12.2 裂解过程的工艺参数与操作指标 494

12.2.1 裂解温度和停留时间 494

12.2.2 压力（烃分压） 495

12.2.3 稀释剂和稀释比 495

12.3 裂解炉的炉型和结构 496

12.3.1 概述 496

12.3.2 SRT型裂解炉 497

12.3.3 USC型裂解炉 500

12.3.4 GK型裂解炉 503

12.3.5 毫秒裂解炉 506

12.3.6 Pyrocrack型裂解炉 509

12.3.7 CBL型裂解炉 510

12.4.1 管内反应微分方程组的建立 512

12.4 裂解炉工艺计算 512

12.4.2 传热及阻力降微分方程式的建立 514

12.4.3 区域的划分 515

12.4.4 计算步骤及框图 515

12.4.5 计算举例 516

符号表 518

参考文献 519

第十三章 提高加热炉热效率 520

13.1 提高热效率与节约燃料的关系 520

13.1.1 结合装置特点综合节能 520

13.1.2 降低排烟温度以减少排烟热损失 521

13.1.3 降低过剩空气系数以减少排烟热损失 523

13.2 低温露点腐蚀 524

13.2.1 低温露点腐蚀的机理 524

13.1.4 减少不完全燃烧损失 524

13.1.5 减少散热损失 524

13.2.2 腐蚀速度与壁温的关系 527

13.2.3 烟气露点温度的确定 527

13.2.4 低温露点腐蚀的防止和减轻措施 529

13.3 节能措施经济效果评价 533

13.3.1 节能投资经济效果评价内容 533

13.3.2 投资效率的基本概念 534

13.3.3 经济性评价的计算方法 535

参考文献 540

14.1.1 烟气间接预热空气 541

第十四章 利用烟气余热预热空气 541

14.1 烟气预热空气的各种方案 541

14.1.2 烟气直接预热空气 542

14.1.3 蓄热式高温空气贫氧燃烧技术简介 543

14.2 热油式空气预热器 545

14.2.1 结构 545

14.2.2 主要设计参数 546

14.2.3 设计和计算 547

14.3 回转式空气预热器 550

14.3.1 概述 550

14.3.2 优缺点分析 551

14.3.3 加热炉热负荷与预热器转子直径的关系 552

14.3.4 漏风量和漏风系数 553

14.3.5 漏风对预热器出口烟气温度的校正 556

14.3.6 传热核算简介 556

14.4 钢管式空气预热器 557

14.4.1 概述 557

14.4.2 立式和卧式 557

14.4.3 管径、管心距和排心距 559

14.4.4 气体流速 560

14.4.5 出口烟气温度 560

14.4.6 入口烟气温度 560

14.4.7 结构 560

14.4.8 受热面的计算 560

14.4.9 空气预热器阻力计算 564

14.4.10 预热器结构特性的初步确定 566

14.5.1 结构形式 568

14.5 玻璃管空气预热器 568

14.5.2 立式与卧式的对比 569

14.5.3 管端密封结构 569

14.5.4 玻璃管材质和规格 571

14.5.5 设计参数 571

14.5.6 玻璃管易破损原因分析 573

14.6 热管式空气预热器 573

14.6.1 热管 574

14.6.2 无机传热元件简介 578

14.6.3 热管式空气预热器 579

参考文献 582

15.1.1 加热炉的温度监控点 583

第十五章 加热炉的自动控制 583

15.1 加热炉的温度监控 583

15.1.2 加热炉的温度控制方案 585

15.2 加热炉的压力控制 588

15.2.1 加热炉炉膛压力 588

15.2.2 常明灯燃料的压力 588

15.2.3 燃料压力 589

15.2.4 燃料油及雾化蒸汽压力 589

15.3 加热炉进料流量控制 589

15.3.1 进料流量单参数控制 589

15.3.2 上游设备液位与进料流量均匀控制 590

15.4 烟气氧含量测量 590

15.5 加热炉附属设备的控制 591

15.6 火焰检测器设置目的及选型 592

15.7 加热炉的报警联锁 592

15.7.1 加热炉常规联锁项 593

15.7.2 加热炉常规报警项 594

15.8 油田加热炉的控制 594

15.9 炼油厂加热炉的控制 597

15.9.1 常减压炉的控制 597

15.9.2 延迟焦化炉的控制 599

15.9.3 四合一重整炉的控制 600

15.9.4 加氢裂化炉的控制 602

15.10.1 烃类蒸汽转化炉的控制 606

15.10 石油化工加热炉的控制 606

15.10.2 烃类裂解制乙烯炉的控制 614

参考文献 628

第十六章 操作、管理和维护 629

16.1 炉子的燃烧管理 629

16.1.1 炉子的点火和升温 629

16.1.2 油燃烧器的故障及处理 629

16.1.3 气体燃烧器的故障及处理 630

16.1.4 燃烧调节的任务和指标 631

16.1.5 炉子典型的抽力曲线图 631

16.1.6 燃烧操作的安全规程 633

16.1.7 燃烧过剩空气量的监控 633

16.2.1 炉子操作的上限 638

16.2 炉子的操作范围 638

16.2.2 炉子操作的下限 639

16.2.3 热效率和操作负荷的关系 640

16.3 管内结焦和烧焦 641

16.3.1 结焦的形态 641

16.3.2 结焦的速度 641

16.3.3 影响结焦的因素及防止措施 642

16.3.4 炉管的烧焦 644

16.4 管外积灰与清扫 645

16.4.1 灰垢的种类和成分 645

16.4.2 决定灰垢生成量的主要因素 646

16.4.4 积灰对传热的影响 647

16.4.3 灰粒沉积的规律 647

16.4.5 管外积灰的清扫方法 649

16.5 炉管的损坏 652

16.5.1 炉管报废标准 652

16.5.2 炉管损坏的原因 652

16.5.3 预防炉管损坏的措施 653

16.5.4 由氧化减薄引起的损坏 654

16.6 离心铸造炉管的损坏 656

16.6.1 离心铸造管的特性 656

16.6.2 转化炉炉管的蠕变破裂 658

16.6.3 裂解炉炉管的渗碳破坏 660

16.6.4 离心铸造炉管的维修和保养 661

16.6.5 离心铸造炉管的超声波检测 663

参考文献 665