镀锌作业指导书.pptx

9-1 加热炉操作范围加热炉操作范围炉子操作的上限炉子操作的上限通常允许的操作上限为设计热负荷的通常允许的操作上限为设计热负荷的120%提高操作负荷的限制因素：提高操作负荷的限制因素：操作负操作负荷过大，荷过大，火焰有可火焰有可能舔到辐能舔到辐射室炉管射室炉管或遮蔽管或遮蔽管上，危及上，危及炉子的安炉子的安全。全。负荷负荷，烟，烟气量气量，阻力，阻力。同时。同时,烟气温烟气温度度，使抽力，使抽力。当两者的增。当两者的增加处于平衡时，加处于平衡时，便是烟气侧阻便是烟气侧阻力所决定的上力所决定的上限。限。负荷负荷增加增加,可可以提高以提高介质流介质流速。但速。但介质在介质在管内的管内的流速不流速不能过高。能过高。负荷越负荷越大，炉膛温大，炉膛温度越高，超度越高，超负荷运转时负荷运转时结构和材料结构和材料方面可能产方面可能产生问题，易生问题，易损坏炉管支损坏炉管支撑件。撑件。炉膛体积、烟气侧阻力、管内流速、火墙温度等炉膛体积、烟气侧阻力、管内流速、火墙温度等 炉子操作的下限炉子操作的下限受热均匀性受热均匀性 局部过热局部过热 降低负荷后，只降低负荷后，只点一半甚至点一半甚至1/3以下的以下的燃烧器，使各炉管受燃烧器，使各炉管受热不均。若关小每个热不均。若关小每个燃烧器，沿火焰长度燃烧器，沿火焰长度方向炉管热强度分布方向炉管热强度分布的不均匀性会比正常的不均匀性会比正常负荷下大。负荷下大。降量操作时，由于管内流降量操作时，由于管内流量减小，管内介质的传热系数量减小，管内介质的传热系数有可能大幅度下降，管内介质有可能大幅度下降，管内介质的流动状态有可能改变，盘管的流动状态有可能改变，盘管各路之间也更容易发生偏流。各路之间也更容易发生偏流。选择管径时不仅应按正常情况选择管径时不仅应按正常情况下的流量计算，还必须校核低下的流量计算，还必须校核低负荷下的管内流动状态。负荷下的管内流动状态。热效率和操作负荷的关系热效率和操作负荷的关系降低负荷后的热效率降低负荷后的热效率理论上理论上,正确操作时正确操作时,热效率应该有所上升。热效率应该有所上升。实际上，由于炉子漏风，不易调好燃烧空气量等实际上，由于炉子漏风，不易调好燃烧空气量等问题存在，在现场操作中负荷显著降低后，炉子问题存在，在现场操作中负荷显著降低后，炉子的过剩空气系数变大，热效率反而下降。的过剩空气系数变大，热效率反而下降。超负荷时的热效率超负荷时的热效率 热效率当然会逐渐降低，其下降的程度也热效率当然会逐渐降低，其下降的程度也随炉子的使用条件和设计条件而有所不同。随炉子的使用条件和设计条件而有所不同。热效率表达式：热效率表达式：9-2 管内结焦管内结焦结焦的形态结焦的形态 管内壁结上一层焦炭以后，增加了一层焦垢热阻，管内壁结上一层焦炭以后，增加了一层焦垢热阻，使管壁温度升高。其后，气相和液相介质将继续渗透使管壁温度升高。其后，气相和液相介质将继续渗透到焦层的孔隙中去，继续结焦，逐渐形成越来越厚的到焦层的孔隙中去，继续结焦，逐渐形成越来越厚的坚实的焦层，使管外壁温度最终升高到允许值以上，坚实的焦层，使管外壁温度最终升高到允许值以上，炉管外表面的局部区域颜色发生明显变化。炉管外表面的局部区域颜色发生明显变化。结焦的危害结焦的危害 管壁温度急剧上升，加剧了炉管的腐蚀和高管壁温度急剧上升，加剧了炉管的腐蚀和高温氧化，引起炉管鼓包、破裂，同时使管内压力温氧化，引起炉管鼓包、破裂，同时使管内压力降升高，炉子操作性能恶化，甚至造成装置停产。降升高，炉子操作性能恶化，甚至造成装置停产。影响结焦的因素及防止措施影响结焦的因素及防止措施结结结结焦焦焦焦过过过过程程程程：热热裂裂解解聚聚缩缩流流速速小小，达达不不到到紊紊流流状状态态 聚缩物残留在管壁上聚缩物残留在管壁上 逐渐沉积逐渐沉积形成焦层。形成焦层。决定结焦多少的因素：决定结焦多少的因素：决定结焦多少的因素：决定结焦多少的因素：焦炭生成速率及焦层脱落速率。焦炭生成速率及焦层脱落速率。加热温度加热温度 在能满足工艺过程在能满足工艺过程基本要求的前提下，尽量降低流体基本要求的前提下，尽量降低流体被加热的温度。被加热的温度。管壁温度和热强度管壁温度和热强度 介质在层流介质在层流底层内的温度或者管壁的温度比管底层内的温度或者管壁的温度比管内主流体的温度高出多少，主要取内主流体的温度高出多少，主要取决于炉管表面热强度和管内对流传决于炉管表面热强度和管内对流传热系数等因素。热系数等因素。影影影影响响响响焦焦焦焦炭炭炭炭生生生生成成成成速速速速率率率率的的的的因因因因素素素素 影影影影响响响响焦焦焦焦层层层层脱脱脱脱落落落落速速速速率率率率的的的的因因因因素素素素 管内管内质量流质量流量是支量是支配焦层配焦层脱落速脱落速率的根率的根本因素。本因素。在烟囱挡板上部增设微压控制蝶阀。在烟囱挡板上部增设微压控制蝶阀。利用由外界进入蝶阀的冷风降低烟气利用由外界进入蝶阀的冷风降低烟气温度，达到减小烟囱抽力、对炉膛负温度，达到减小烟囱抽力、对炉膛负压进行微调的目的。压进行微调的目的。9-3 加热炉烟气最佳含氧量加热炉烟气最佳含氧量 加热炉烟气含氧量应控制在既有利于燃料完全燃烧，又加热炉烟气含氧量应控制在既有利于燃料完全燃烧，又不能造成不良影响的状况下。不能造成不良影响的状况下。影影响响烟烟气气含含氧氧量量的的因因素素炉膛负压炉膛负压 燃烧器特性燃烧器特性燃烧器点燃数量燃烧器点燃数量弯头箱弯头箱其他其他烟气最佳含氧量的确定烟气最佳含氧量的确定9-4 炉管的损坏炉管的损坏炉管损坏的形态炉管损坏的形态传热恶化传热恶化腐蚀腐蚀立管的氧化减薄立管的氧化减薄偏流偏流介质含盐介质含盐炉管损坏的原因与预防措施炉管损坏的原因与预防措施原原 因因 9-5 加热炉的控制加热炉的控制 抽力抽力-烟道挡板自控系统烟道挡板自控系统 含氧量自控系统含氧量自控系统 含氧量含氧量-CO含量自控系统含量自控系统被加热介质出炉温度控制被加热介质出炉温度控制流量的控制流量的控制燃烧控制燃烧控制 介质出炉温度自动调节系统介质出炉温度自动调节系统 介质出炉温度与燃料流量串介质出炉温度与燃料流量串级调节级调节返回返回返回抽力抽力-烟道挡板自控烟道挡板自控返回返回返回9-6 加热炉的优化技术加热炉的优化技术优化设计的目标函数优化设计的目标函数反映工艺功能的反映工艺功能的反映经济功能的反映经济功能的 性能稳定，性能稳定，安全可靠，便于安全可靠，便于控制，具有一定控制，具有一定的操作弹性；的操作弹性；布局合理，布局合理，符合环保要求符合环保要求 材料消耗少，基材料消耗少，基建投资低；建投资低；各部件寿命长，各部件寿命长，便于检修，维修费便于检修，维修费用低；用低；燃料及辅助能耗燃料及辅助能耗低，能量利用率高；低，能量利用率高；日常操作费用少。日常操作费用少。优优 化化 内内 容容节能目标函数优化节能目标函数优化值的确定值的确定炉膛温度优化值的炉膛温度优化值的确定确定燃烧技术的优化燃烧技术的优化辐射室的优化技术辐射室的优化技术节能目标函数优化值的确定节能目标函数优化值的确定经济排烟温度：经济排烟温度：排烟温度降低排烟温度降低节能收益（减少燃料消耗）增加节能收益（减少燃料消耗）增加烟气与吸热介质间的温差减小，投资费用烟气与吸热介质间的温差减小，投资费用增加。增加。由综合经济效益确定排放烟气与入炉介质间的最小经济由综合经济效益确定排放烟气与入炉介质间的最小经济温差，即最低经济排烟温度。温差，即最低经济排烟温度。炉壁经济温度：炉壁经济温度：炉壁温度的降低炉壁温度的降低散热强度近似线性地下降散热强度近似线性地下降保温厚度的增加呈一条二次曲线的规律保温厚度的增加呈一条二次曲线的规律 根据节能与投资两个方面，综合考虑经济效果，决定出炉根据节能与投资两个方面，综合考虑经济效果，决定出炉墙外表面与大气间的最小经济温差，从而求出炉壁的经济厚度。墙外表面与大气间的最小经济温差，从而求出炉壁的经济厚度。返回返回炉膛温度优化值是要解决投资与安全生产的矛盾。炉膛温度优化值是要解决投资与安全生产的矛盾。炉膛温度优化值的确定炉膛温度优化值的确定炉膛温度炉膛温度 增加增加辐射和对流平均热强度辐射和对流平均热强度 、增加，增加，投资费用降低；投资费用降低；管壁温度管壁温度 、相应增加，安全性降低。相应增加，安全性降低。约束条件：约束条件：目标函数目标函数 只受管材安全许用温度限制。只受管材安全许用温度限制。炉管最高管壁温度炉管最高管壁温度管材安全许用温度管材安全许用温度炉膛温度优化值炉膛温度优化值：而管壁温度而管壁温度为保证生产安全为保证生产安全 显然显然受介质温度与管表面热强度控制。受介质温度与管表面热强度控制。污垢层热阻污垢层热阻硬焦层热阻硬焦层热阻以底烧立管式加热炉为例给出以底烧立管式加热炉为例给出 的确定方法的确定方法举例举例返回返回设最高热强度与最高介质温度在同一位置设最高热强度与最高介质温度在同一位置底烧立管式加热炉底烧立管式加热炉 的确定的确定炉管受热的周向、轴向不均匀系数炉管受热的周向、轴向不均匀系数联立上两式可求解未知数，解得的炉膛温度即联立上两式可求解未知数，解得的炉膛温度即为优化值，它在安全生产这一约束条件下使全炉炉管材料消为优化值，它在安全生产这一约束条件下使全炉炉管材料消耗最少，尤其当炉管为优质材料时节省投资的效果更为显著。耗最少，尤其当炉管为优质材料时节省投资的效果更为显著。求解该方程是非常困难的，需采用猜算法。求解该方程是非常困难的，需采用猜算法。返回返回燃烧技术的优化燃烧技术的优化有效能有效能燃烧化学能是优质能，具有很大的做功能力，可考燃烧化学能是优质能，具有很大的做功能力，可考虑应用。虑应用。烟气喷射的温度与燃烧器燃料燃尽率烟气喷射的温度与燃烧器燃料燃尽率 提高焰烟初始喷射温度与速度，减少燃料化学能转化提高焰烟初始喷射温度与速度，减少燃料化学能转化为烟气热能过程中有效能的损失并合理利用之。为烟气热能过程中有效能的损失并合理利用之。燃烧器内燃料燃尽率燃烧器内燃料燃尽率 、过剩空气系数、过剩空气系数 是决定焰烟是决定焰烟初始喷射温度初始喷射温度 的关键参数。也是反映燃烧器这方面性能的关键参数。也是反映燃烧器这方面性能的主要指标。的主要指标。高效燃烧器的特点高效燃烧器的特点 除了实现在较低的过剩空气和较少的辅助能耗下，使除了实现在较低的过剩空气和较少的辅助能耗下，使燃烧化学能稳定、充分地转化成烟气热能之外燃烧化学能稳定、充分地转化成烟气热能之外,还必须以还必须以减少能量转化过程减少能量转化过程“质质”的下降（即过程损失）为前提，的下降（即过程损失）为前提，使烟气保持较高的做功能力。使烟气保持较高的做功能力。返回返回辐射室的优化技术辐射室的优化技术目的目的:强化对流传热强化对流传热辐射室烟气流场辐射室烟气流场炉膛的主要气流炉膛的主要气流燃烧器喷出的射流燃烧器喷出的射流返回的回流返回的回流形成循环气流形成循环气流循环气流对辐射室传热的调节作用：循环气流对辐射室传热的调节作用：可以降低炉管周向不均匀系数，而且还可以使轴向可以降低炉管周向不均匀系数，而且还可以使轴向不均匀性得到很大改善。不均匀性得到很大改善。辐射室对流传热辐射室对流传热理论对流传热系数为：理论对流传热系数为：烟气流速烟气流速 提高喷射速度可加强分子间的动量交换，增强引射能力，提高喷射速度可加强分子间的动量交换，增强引射能力，迫使烟气加剧循环，使回流烟气的量与速度增大，达到强化迫使烟气加剧循环，使回流烟气的量与速度增大，达到强化对流传热的目的。对流传热的目的。返回返回第九章小结第九章小结9-1 加热炉操作范围加热炉操作范围炉子操作的上、下限炉子操作的上、下限热效率和操作负荷的关系热效率和操作负荷的关系9-2 管内结焦管内结焦结焦的形态结焦的形态结焦的危害结焦的危害影响结焦的因素及防止措施影响结焦的因素及防止措施9-3 加热炉烟气最佳含氧量加热炉烟气最佳含氧量影响烟气含氧量的因素影响烟气含氧量的因素烟气最佳含氧量的确定烟气最佳含氧量的确定9-4 炉管的损坏炉管的损坏9-5 加热炉的控制加热炉的控制被加热介质出炉温度控制被加热介质出炉温度控制流量的控制流量的控制燃烧控制燃烧控制9-6 加热炉的优化技术加热炉的优化技术节能目标函数优化值的确定节能目标函数优化值的确定炉膛温度优化值的确定炉膛温度优化值的确定燃烧技术的优化燃烧技术的优化辐射室的优化技术辐射室的优化技术炉管损坏的形态炉管损坏的形态炉管损坏的原因与预防措施炉管损坏的原因与预防措施有关加热炉的书刊有关加热炉的书刊书书:管式加热炉管式加热炉 烃加工出版社烃加工出版社 TE963炼油专用设备及配件炼油专用设备及配件 烃加工出版社烃加工出版社 TE96管式加热炉技术问答管式加热炉技术问答 中国石化出版社中国石化出版社 TE963-44管式加热炉工艺计算管式加热炉工艺计算 石油工业出版社石油工业出版社化学工程手册化学工程手册 化学工业出版社化学工业出版社杂志杂志:石油化工设备技术石油化工设备技术 化工炼油机械化工炼油机械石油炼制石油炼制 石油化工石油化工炼油设计炼油设计 配管技术配管技术Hydrocarbon Process