【正文】 爐管的對接接頭：爐管介質(zhì)為原油，按要求進(jìn)行 100%的射線檢測或 100%超聲波檢測。 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 32 第 4 章 加熱爐的檢測、檢驗(yàn)和試驗(yàn) 爐管水壓試驗(yàn) 爐管在管式爐組裝完畢后應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)的水壓試驗(yàn)，在試驗(yàn)壓力下保持時間不應(yīng)小于30 分鐘，然后降至設(shè)計(jì)壓力，并保持足夠的時間進(jìn)行全面檢查。 查得煙氣在 ℃下煙氣的粘度 3g 0 .0 3 8 1 0 P a s? ?? ? ? ? 2 0 . 21 388 5. 5 0. 07 7 2. 46H 2. 46 7 ( )92 50 0. 03 8 10???? ? ? ? ???? ?? ?? ?? ?毫 米 水 柱 = Pa 煙氣通過各部分的局部阻力 計(jì)算公式： 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 29 2gg21TGH ( )6940??? a)、煙氣由輻射室進(jìn)入對流室的局部阻力 對流室截面積： 21cA b L 2 .3 4 8 1 8 .7 2 m? ? ? ? ? ? 輻射室截面積： 2222 π πA D 9 . 5 6 7 1 . 7 8 m44? ? ? ? ? 12A ?? 由截面積比查得 1? = gT = 825℃ = 1098 K g 2g1W 1 8 . 6 4G 0 . 9 9 5 7 k g / m sA 1 8 . 7 2? ? ? ?? ? 221 0 9 8 0 . 9 9 5 7H 0 . 3 9 ( )69400 . 0 6 1 1 8??? ? ????????? ? ?毫 米 水 柱 = Pa b）、煙氣由對流室進(jìn)入煙囪的阻力 煙囪的截面積： 2 2 2ssA D 2 . 6 4 5 . 4 7 m44??? ? ? ? ? 1A ?? 查得 2? = 4 0 0 6 7 3gT C K? ? ? ? 取 23/gG kg m s? ?? 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 30 226 7 3 3H 0 .3 9 ( )69400 .3 4 0 4???? ? ????????? ? ??毫 米 水 柱 = Pa c）、煙氣通過煙囪擋板時的阻力 按照蝶閥考慮 假定開啟角度為 70176。 加熱爐壓力降 爐管壓力降 計(jì)算公式： 2 4eiL uP 2 f ρ 10dg L ?? ? ? ? ? eiL n L + (n 1)φd??? 322273 .97 10 1 /360 0 360 0 916 .2 42 444FLiWudN???? ? ?? ? ? ? 米 秒 式中： Δ P—— 介質(zhì)通過輻射爐管或?qū)α鳡t管的壓力降， Mpa； Le—— 單程輻 射或?qū)α鳡t管 的當(dāng)量長度， m； 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 25 n? —— 每程爐管根數(shù)； u—— 輻射段或?qū)α鞫蔚钠骄僮鳁l件下爐管內(nèi)介質(zhì)流速， m/s； g—— 標(biāo)準(zhǔn)重力加速度， m/s2； L? —— 爐管內(nèi)介質(zhì)在操作條件下的重度， kg/m3； L—— 每根爐管的長度， m； φ —— 與爐管連接形式有關(guān)的系數(shù)； f—— 水力摩擦系數(shù)，根據(jù) eR 數(shù)查圖； N—— 管程數(shù)。 對流室凈寬： w c cb ( n ) S d 2( h 1 )( 8 ) 7 2 ( 5 1 ) m? ? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ???? ? ? 式中： b—— 對流室凈寬， m； 圖 32 釘頭管 nw—— 每排爐管根數(shù)； Sc— — 對流室爐管管心距， m； dc—— 對流管外徑， m； d pdsdp＇dD齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 22 h—— 釘頭高度， m。 s? —— 釘頭效率； b—— 釘頭高， m； ls—— 釘頭周長， m； ds—— 釘頭直徑， m； λs—— 管材的熱導(dǎo)率， / C? ??千 卡 米 時 ； ax—— 釘頭的斷面面積， m2； Th—— 雙曲正切 Gg—— 煙氣通過釘頭管束的質(zhì)量流速， kg/(m2 c）、管內(nèi)介質(zhì)的平均溫度 m 2 8 0 3 7 0t 3 2 5 5 9 8 K2?? ? ?℃ = d）、管內(nèi)介質(zhì)平均溫度下的粘度 υ： 已知任意兩溫度下的粘度，石油液體在其它溫度下的粘度安下式計(jì)算： υ e x p [ e x p (a + b ln T ] 0 .6??) 11a ln[ ln( υ 0. 6) ] b ln T? ? ? 1212l n [ l n ( υ 0 . 6 ) ] l n [ l n ( υ 0 . 6 ) ]b l n T l n T? ? ?? ? 式中： T T2—— 熱學(xué)溫度， K； υ υ2—— 液體分別在 T T2 溫度下的運(yùn)動粘度。 a）、試確定 Tg = 825℃ = 1095 K，輻射段采用的圓筒型，系數(shù) C1 = 。 上部間隙為 。 輻射管加熱面積 計(jì)算公式： 4RR RQ 1 9 9 9 1 0A 6 9 6 . 6 mq 2 8 7 0 0 ????? ??? ??? ?? 式中： AR—— 輻射管加熱表面積， m2 ； QR—— 輻射段的熱 負(fù)荷，千卡 /時； qR—— 輻射爐管的表面強(qiáng)度， 2 ?千 卡 /米 時 。 根據(jù)煙氣的出爐溫度，查“煙氣熱量損失圖”，得 q1=18%， q2 與 q3 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取 q2+q3= 3% 。 被加熱介質(zhì)的熱負(fù)荷 加熱爐原油介質(zhì)的熱負(fù)荷 n o l iln 3W I IQq3. 6 10????（ ） 式中： Qn—— 加熱爐的原油介質(zhì)熱負(fù)荷， kW； Wn—— 被加熱原油的質(zhì)量流量， kg/h； Iil—— 被加熱原油入爐的比焓， kJ/kg； Iol—— 被加熱原油出爐的比焓， kJ/kg； q—— 其它熱負(fù)荷 , kW。幾乎每一套煉油和石油化工裝置中都有管式加熱爐，也就是說：管式加熱爐幾乎參與了煉油和石油化工的整個生產(chǎn)過程。管式加熱爐的使用是煉油工業(yè)由小處理量、間歇生產(chǎn)轉(zhuǎn)向大處理量、連續(xù)生產(chǎn)的標(biāo)志。 關(guān)鍵字 ：加熱爐；爐管；輻射；對流； 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) II Abstract The design for the annual production capacity of two million tons of crude oil cylinder tube furnace, in the pletion of the design of the main paragraph of radiation, convection, as well as the size of the stack process, the heat balance, steel structure and the calculation and checking Selection of the various furnace ponents. Room size radiation technology, including radiation chamber furnace tube diameter, tube wall thickness, tube length, the root of the number of tube radiation, such as room dimensions。 本設(shè)計(jì)的要點(diǎn)是加熱爐高的熱效率，提高燃油的利用率。此外，由于加熱爐在燃料燃燒時的噪聲和煙 氣排放也對環(huán)境污染造成相當(dāng)嚴(yán)重的影響。石化管式加熱爐的基建投資費(fèi)用大小直接影響著整個生產(chǎn)裝置或煉油廠、石油化工廠的基建投資。 設(shè)計(jì)參數(shù) 燃料油 大慶常壓重油 化學(xué)成分： C— 87% H— % S— % 重度： γ = Kg/ 3m 粘度 80℃ — 100℃ — 原油工藝條件 入爐溫度 280℃ 出爐溫度 370℃ 氣化率 30% 出爐壓力 Mpa 過熱蒸汽條件 流量為原油處理量的 10%； 入爐溫度 142℃ 飽和； 出爐溫度 420℃ 過熱。同時考慮到被加熱介質(zhì)齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 7 是熱流體進(jìn)入爐體，為了保證對流室的換熱效果，煙氣的出爐溫度應(yīng)高于被加熱介質(zhì)進(jìn)爐溫度 120℃ 以上。 實(shí)際空氣量： 0LL1 . 2 1 4 . 4 4 1 7 . 3 2 8 k g / k g??????? ? ? 空 氣 燃 料 煙氣量： gG 1 1 7 . 3 2 8 0 . 4 1 8 . 7 2 8 k g / k g? ? ? ? ?? 煙 氣 燃 料 煙氣流量： 3gW 1 8 . 7 2 8 3 5 8 4 6 7 . 1 2 1 0 k g / h = 18 .64 k g? ? ? ? ?? 煙 氣煙 氣 /s 輻射段計(jì)算 輻射段基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 輻射段熱負(fù)荷 輻射段的熱負(fù)荷取加熱爐總熱負(fù)荷的 70%， 4R3Q 7 0 % Q = 7 0 % 3 3 . 1 9 8 = M W = 1 9 9 9 1 0= 2 3 . 2 4 1 0 /K J S? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ?? ?? 千 卡 / 時 輻射爐管管壁平均溫度 爐管介質(zhì)的平均溫度： wT 1 4 2 4 2 0 / 2 2 8 1? ? ? ? ?（ ） ℃， 輻射管的平均溫度可取比爐管介質(zhì)平均溫度高 42 ℃ ， 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 9 即： wwT T 42 28 1 42 32 3?? ? ? ? ? ?℃。 選用公稱直徑 Φ127 的爐管，管間距為 250mm。 e）、爐膛有效輻射率 εs: gsga c p g a c pFF[ 1 ( 1 ) / ( 1 ) ]F A 1 F A5 1 2 .9 8 0 .6 4 5 5 1 2 .9 80 .6 4 5 [ 1 ( 1 ) / ( 1 ) ]0 .8 8 4 3 8 .7 5 1 0 .6 4 5 0 .8 8 4 3 8 .7 50 .6 9 6??????? ? ? ? ?? ? ??? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ??? ?? ? 式中： Fa—— 有效吸收因數(shù)（對于管心距 S = 2D，取 Fa = ）。 s； a）、爐管內(nèi)徑 di: 壁厚按照標(biāo)準(zhǔn)試選用 6 mm。 K)； μ—— 管內(nèi)介質(zhì)平均溫度下的動力粘度， cp。 對流室的寬度 確定對流室的寬度，應(yīng)首先考慮每排對流管數(shù)應(yīng)為管程的整數(shù)倍，試確定每排爐管數(shù)為 8 根，即 nw=8。 a）、對流段的熱負(fù)荷 Qc： c333 3 34Q = 1 70% Q( 1 70% ) 8 10 4 10 kW1 = 4 10 / 4 10 10 / = 3 10 /K J S????? ? ? ? ????? ? ? ?? ? ? ? ? ??（ ）千 卡 時千 卡 時 =9959 kj/s 對流平均溫差 g 1 s 1g1s1( ) ( )Δ T()ln()T T T TTTTT?? ? ????? R1 2 2 1 Q() QT T T T? ? ? ? ? 式中： Δ T—— 對流平均溫度差， ℃ ； Tg—— 對流段煙氣的進(jìn)口溫度，℃； 1T? —— 對流段被加熱介質(zhì)的出口溫度，℃； Ts—— 對流段煙氣出口溫度，℃； T1—— 對流段被加熱介質(zhì)進(jìn)口溫度，℃； T2—— 被加熱介質(zhì)出爐溫度，℃。 62 3 2P 9 1 6 . 2 9 . 8 1 1 5 1 00 . 1 3 4 8 1 3 . 2 1 1 0 /Nm??? ? ? ? ???????? ? ? ? ?公 斤 厘 米 加熱爐的總壓力降 P? ： 122 3 2Δ P = Δ P+ Δ P+ Δ P = 2 . 5 9 2 + 0 . 8 3 0 1 + 0 . 1 3 4 8 = 3 . 5 5 6 9 / 3 4 8 . 5 7 6 1 0 /Nm???公 斤 厘 米 煙囪設(shè)計(jì) 煙囪直徑 煙囪的直徑計(jì)算式： 3sg