【正文】 行初步計(jì)算： （75） 式中： — 煙氣在煙囪內(nèi)的摩擦損失， — 煙囪內(nèi)煙氣的平均溫度，K ； 39。 — 假定的煙囪高度，m ； — 水力摩擦系數(shù) 。 其中： 煙囪內(nèi)煙氣的平均溫度： （76）式中： Ta — 大氣溫度，K 。其中：假定的煙囪高度： =30 ；煙囪直徑 =3= ；查文獻(xiàn)[2，表213]，得:==。 將相關(guān)數(shù)據(jù)代入公式（76）后,得:查文獻(xiàn)[2，圖222]，得：；將相關(guān)數(shù)據(jù)代入公式（75）后，得： 煙氣在煙囪內(nèi)的動(dòng)能損失由于煙囪的設(shè)計(jì)類型未確定，現(xiàn)按公式（77）進(jìn)行初步計(jì)算： （77） 式中： H8— 煙氣在煙囪內(nèi)的動(dòng)能損失。代入相關(guān)數(shù)據(jù)后，得： 煙囪高度根據(jù)前面煙氣阻力計(jì)算結(jié)果，煙囪所需的最小抽力按公式（78）計(jì)算：（78）()煙囪的抽力可由公式（79）計(jì)算： （79） 式中： — 煙囪高度，m 。 對(duì)流室的抽力可由公式（80）求解： （80） 式中: H 39。c— 考慮過(guò)熱蒸汽段后對(duì)流室高度，m ； Tc— 考慮過(guò)熱蒸汽段后對(duì)流室內(nèi)煙氣的平均溫度，K 。其中： 現(xiàn)取環(huán)境溫度為30℃，則 。將相關(guān)數(shù)據(jù)代入公式（7880），得：對(duì)流室的抽力：；各種阻力與損失之和：,煙囪計(jì)算高度：因此，煙囪的實(shí)際高度應(yīng)大于 。 （單臺(tái)參數(shù)） 項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)值設(shè)計(jì)熱輻射輻射室熱輻射熱輻射裕量過(guò)熱蒸汽段熱輻射輻射室過(guò)熱空氣系數(shù)對(duì)流室過(guò)熱空氣系數(shù)燃料氣高位發(fā)熱量燃料氣低位發(fā)熱量 加熱爐設(shè)計(jì)熱效率%燃料氣用量煙氣流量輻射室爐管表面熱強(qiáng)度29對(duì)流室爐管表面強(qiáng)度輻射室出口煙氣溫℃對(duì)流室出口煙氣溫度℃380續(xù)表1項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)值輻射室結(jié)構(gòu)尺寸MPa對(duì)流室結(jié)構(gòu)尺寸5輻射管規(guī)格1610輻射管管心距輻射管管程數(shù)管程4對(duì)流管規(guī)格5144對(duì)流管管心距m對(duì)流管管程數(shù)N管程4對(duì)流管總排數(shù)排9遮蔽管管規(guī)格5106遮蔽管管心距m遮蔽管管排數(shù)排1過(guò)熱蒸汽管規(guī)格16106過(guò)熱蒸汽管管心距m過(guò)熱蒸汽管管總排數(shù)排9煙囪直徑m3煙囪計(jì)算高度m3 輻射—對(duì)流型圓筒加熱爐爐管系統(tǒng)的選用 爐管材料的選擇國(guó)內(nèi)外的有關(guān)文獻(xiàn)中對(duì)爐管在材料上的要求如下[2]： （1）高溫強(qiáng)度高； （2）高溫下抗氧化、抗腐蝕能力強(qiáng)； （3）高溫下鋼材內(nèi)部組織穩(wěn)定，且時(shí)效?。?（4）鋼材的焊接性能好，且易作業(yè)； （5）極限狀態(tài)下的抗?jié)B碳性能好； （6）爐管的外徑公差應(yīng)少，應(yīng)適合于膨脹； （7）鋼材需求量應(yīng)符合國(guó)內(nèi)的現(xiàn)狀，且基礎(chǔ)投資少。結(jié)合文獻(xiàn)[2，10，11]及第三節(jié)中的相關(guān)數(shù)據(jù)，爐管材料選擇 。 釘頭管為了提高對(duì)流管煙氣側(cè)的傳熱系數(shù)，可以采用擴(kuò)大外表面積的釘頭管，釘頭管一般采用接觸電阻焊或埋弧焊后者釘頭焊接牢固，并碳鋼釘頭與 管亦能焊牢，釘頭管由于焊接熱應(yīng)力大，對(duì)加熱高腐蝕性的油品時(shí)，應(yīng)退火處理可以消除內(nèi)應(yīng)力，釘頭管的規(guī)格和數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。 爐管吊鉤根據(jù)第三節(jié)的相關(guān)數(shù)據(jù)，結(jié)合文獻(xiàn)[2]選取的爐管吊鉤尺寸規(guī)格見(jiàn)表4，結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖11。 爐管拉鉤根據(jù)第三節(jié)的相關(guān)數(shù)據(jù)，結(jié)合文獻(xiàn)[2]選取的爐管拉鉤尺寸規(guī)格見(jiàn)表5，結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖12。 看火門看火門是用來(lái)觀察輻射室內(nèi)燃料的燃燒狀況及輻射管運(yùn)行情況等，因此所采用的看火門的數(shù)量以及安裝的位置應(yīng)盡可能的滿足工程實(shí)際的要求，即透過(guò)看火門能觀察到所有燃燒器的燃燒狀況?？椿痖T的結(jié)構(gòu)示意圖如圖13所示。為了進(jìn)入輻射室進(jìn)行檢修，需要設(shè)置人孔門和檢修門。對(duì)于所設(shè)置的圓筒加熱爐的人孔門設(shè)置在爐底。由于爐底至地面的高度有限，不足以抽出或送入拆換的輻射管，因此在爐頂沒(méi)有環(huán)形彎頭箱時(shí)，應(yīng)在對(duì)流室兩側(cè)的爐頂上開(kāi)檢修孔，檢修孔的大小應(yīng)該能滿足一次抽出或送入兩根（焊好的一個(gè)彎頭）輻射管的需要。本加熱爐在爐底設(shè)置一人孔門，標(biāo)記: 人孔，結(jié)構(gòu)示意圖如圖14a所示。在對(duì)流室側(cè)壁上設(shè)置方式人孔門，便于檢修和拆換對(duì)流室的爐管。在對(duì)流室的兩壁各設(shè)置一個(gè)人孔門。人孔門的大小應(yīng)能保證方便取出對(duì)流爐管和吹灰器，結(jié)構(gòu)示意圖如圖14b所示。 b. 爐底球形看火門 b. 對(duì)流室人孔門 防爆門設(shè)計(jì)擬采用規(guī)格為600550，主要材質(zhì)為鑄鐵的防爆門。防爆門的結(jié)構(gòu)示意圖如圖15所示。 清掃門為了清掃對(duì)流管外表面的積灰，保證對(duì)流傳熱效果，對(duì)流室設(shè)置清掃門。清掃門結(jié)構(gòu)示意圖如圖16所示。吹灰器是利用某種的吹灰介質(zhì)（水、蒸汽、聲波、燃?xì)獾龋┣鍜呤軣崦?，清除受熱面上的灰垢，以保證受熱面的清潔程度。目前國(guó)內(nèi)外采用的吹灰器主要有以下六種：蒸汽吹灰器、聲波吹灰器、水力吹灰器、壓縮空氣吹灰器、鋼珠吹灰器以及氣脈沖吹灰器。在考慮生產(chǎn)工況安全等因素，吹灰過(guò)程必然有一個(gè)經(jīng)濟(jì)平衡點(diǎn)[2,3033]。采用文獻(xiàn)[30]的受熱面積灰模型建立方法優(yōu)化吹灰時(shí)間以及吹灰器類型的選取。每個(gè)吹灰器吹掃兩排對(duì)流爐管，對(duì)流室共有13排爐管，最下面兩排為遮蔽段的光管不許特別設(shè)置吹灰器[2]。自上向下每?jī)膳艩t管設(shè)置一個(gè)吹灰器。 1—構(gòu)成諧振空腔的杯狀體 2—軸桿 3—噴嘴 4—調(diào)整環(huán) 4 輻射—對(duì)流型圓筒加熱爐結(jié)構(gòu)的選用 加熱爐主體結(jié)構(gòu)管式加熱爐主體結(jié)構(gòu)是為滿足工藝加熱、生產(chǎn)操作和檢修的需要，為了支持爐管系統(tǒng)、襯里和零部件等重量所設(shè)置的外部鋼架體系。鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度除承受加熱爐個(gè)不見(jiàn)的靜載荷和動(dòng)載荷外，還應(yīng)能承受受檢修在和、風(fēng)載荷和地震載荷作用等，爐頂和操作面的防雨棚還要考慮雪載荷。 輻射室結(jié)構(gòu)對(duì)于圓筒加熱爐的輻射室的結(jié)構(gòu)形式，目前國(guó)內(nèi)外常采用環(huán)柱式承重輻射室及圓筒承重輻射室[2]。對(duì)于輻射室頂板的厚度一般選擇8mm。 （1）環(huán)柱式承重輻射室；在滿足整體穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)效益的前提下優(yōu)化環(huán)柱及環(huán)梁的間距，環(huán)柱的根數(shù)應(yīng)為偶數(shù)，環(huán)梁與環(huán)柱的連接應(yīng)考慮環(huán)梁的軸向力。 （2）筒體承重輻射室；適用于筒體直徑在（3～4）m的全輻射圓筒加熱爐。底端按獨(dú)立空腹柱考慮。筒體鋼板厚度一般在（5～7）mm，筒體加強(qiáng)圈的間距在（2～）m。 綜上，擬采用環(huán)柱式承重輻射室。由于作者能力有限，只是對(duì)其進(jìn)行了選型，具體的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)可參考文獻(xiàn)[2]。 對(duì)流室結(jié)構(gòu)對(duì)流室架的設(shè)計(jì)是圓筒加熱爐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵部分，對(duì)流室架的設(shè)計(jì)質(zhì)量往往決定加熱爐設(shè)計(jì)的成敗[2,10,11]。 目前國(guó)內(nèi)外的對(duì)流室架的設(shè)計(jì)形式主要有以下五種： （1）箱型架式對(duì)流室這種對(duì)流室結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，基建投資較少?！?，布置情況近似于正方形。與之配套的是底座為天圓地方的煙囪。這種設(shè)計(jì)形式適合的設(shè)計(jì)熱負(fù)荷不超過(guò)6978 kw。（2）梁式桁架對(duì)流室；這種對(duì)流室結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，制作量較大，雖肢桿的數(shù)目比較多，但氣能適應(yīng)熱負(fù)荷較大的工作條件，能夠減少鋼材的使用量?！纯山朴诰匦?，也可近似于正方形。為目前國(guó)內(nèi)外采用整體吊裝的地面作業(yè)以減輕基建的工作量。這種設(shè)計(jì)形式適合的設(shè)計(jì)熱負(fù)荷范圍為（13956～52335）kw。 （3）柱式桁架對(duì)流室；由環(huán)梁聯(lián)成的整體結(jié)構(gòu)。其耗材量較少，有效平面尺寸大多近似于矩形。與之配套的是圓形支座的煙囪，且須在空中完成柱接頭作業(yè)。這種設(shè)計(jì)形式適合的設(shè)計(jì)熱負(fù)荷為20934 kw。 （4）斜柱底座對(duì)流室；有效平面尺寸似于正方形，與之配套的是天圓地方底座的煙囪。這種設(shè)計(jì)形式適合的設(shè)計(jì)熱負(fù)荷范圍為（6978～38379）kw。 （5）曲柱式對(duì)流室；底大梁支撐整個(gè)結(jié)構(gòu)，由曲柱承托煙囪，是箱型架式對(duì)流室的一種變型結(jié)構(gòu)。與之配套的是天圓地方或圓形底座的煙囪。這種設(shè)計(jì)形式適合的設(shè)計(jì)熱負(fù)荷范圍為（87225～13956）kw。 綜上，符合設(shè)計(jì)熱負(fù)荷的對(duì)流室形式只有梁式桁架對(duì)流室及斜柱底座對(duì)流室。鑒于加熱爐的安裝場(chǎng)地及投資費(fèi)用情況，擬采用梁式桁架對(duì)流室。由于作者能力有限，只是對(duì)其進(jìn)行了選型，具體的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)可參考文獻(xiàn)[2]。上的直梯根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇[2,29]。 另外，在設(shè)計(jì)熱負(fù)荷較大的單臺(tái)爐子還應(yīng)設(shè)置安全梯。安全梯的型式根據(jù)場(chǎng)地的具體情況靈活選取。考慮發(fā)生火災(zāi)時(shí)人員的有序疏散及滅火工作后確定安全梯的布置位置[2,29]。 有關(guān)圓筒爐平臺(tái)、梯子的具體設(shè)計(jì)計(jì)算參考文獻(xiàn)[2]。5 優(yōu)化煙氣余熱再利用方案 管式爐的燃料消耗在煉油裝置能量消耗中占有很大的部分，少則20%~30%，多則80%~90%。因此，提高管式爐的熱效率，減少燃料的消耗，對(duì)降低裝置的能量消耗具有十分重大的意義。熱效率是衡量管式爐先進(jìn)性的一個(gè)重要指標(biāo)。它關(guān)系著石油化工裝置能耗的高低[25]。采用余熱回收系統(tǒng)可以大大的提高管式爐的熱效率，節(jié)省能耗。 回收煙氣余熱的方法很多：減小對(duì)流室末端溫差；將其它需要加熱的冷介質(zhì)引入對(duì)流室尾部；設(shè)置煙氣余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽；設(shè)置空氣預(yù)熱器以預(yù)熱燃燒用空氣?？紤]到本管式爐的實(shí)際工況和經(jīng)濟(jì)效用，采用空氣預(yù)熱器以預(yù)熱燃燒用空氣的辦法。 空氣預(yù)熱器的種類繁多，實(shí)際的操作工況和經(jīng)濟(jì)效率來(lái)看，宜選用鋼管式空氣預(yù)熱器。鋼管式空氣預(yù)熱器是應(yīng)用比較早的空氣預(yù)熱器，各方面的技術(shù)條件已經(jīng)很成熟。因而現(xiàn)在被大規(guī)模的應(yīng)用在各種加熱爐上。 余熱鍋爐的使用條件苛刻，不適用于排煙溫度相對(duì)偏低的常減壓等裝置的加熱爐[29]。螺桿膨脹機(jī)熱源應(yīng)用范圍：（1）直接驅(qū)動(dòng)螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)的如下：蒸汽參數(shù)：～，溫度小于300℃；熱水參數(shù)：，溫度大于170℃。（2）間接應(yīng)用的熱源范圍如下：蒸汽參數(shù)： ；熱水參數(shù)：，溫度大于65℃ ；煙氣參數(shù)：溫度大于200℃。螺桿膨脹機(jī)的突出特點(diǎn)是：操作方便，運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單，且具有除垢自潔能力，大修周期長(zhǎng)。結(jié) 論本文通過(guò)對(duì)管式加熱爐結(jié)構(gòu)，類型的研究可以在一定基礎(chǔ)上充分了解到加熱爐的相關(guān)知識(shí)，在管式加熱爐的選用以及用途方面有了進(jìn)一步的提高；并且對(duì)管式加熱爐（煉廠的常減壓工藝）進(jìn)行行工藝設(shè)計(jì)，其內(nèi)容包括加熱爐總熱負(fù)荷計(jì)算、燃料用量及煙氣排放流量的計(jì)算、輻射室及對(duì)流室的熱力值計(jì)算及校核的計(jì)算、輻射室及對(duì)流室的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算、爐內(nèi)壓力的計(jì)算、煙氣阻力值計(jì)算、煙囪理論最低高度計(jì)算等。結(jié)論如下：綜合設(shè)計(jì)初始數(shù)據(jù)、加熱爐設(shè)計(jì)要求及實(shí)際運(yùn)行情況，若選用單臺(tái)加熱爐運(yùn)行設(shè)計(jì)方案，雖然節(jié)省了鋼材，但加熱爐綜合熱效率不高、適應(yīng)負(fù)荷變化能力差；若選用兩臺(tái)加熱爐并聯(lián)運(yùn)行設(shè)計(jì)方案，雖然初投資比較大，但由于減少了流動(dòng)壓頭，進(jìn)而節(jié)省了運(yùn)行成本，主要是當(dāng)其中一臺(tái)加熱爐檢修時(shí)，另一臺(tái)加熱爐仍可以繼續(xù)運(yùn)行，不會(huì)迫使整個(gè)工藝裝置停止運(yùn)行，造成經(jīng)濟(jì)損失。綜合看來(lái)，兩臺(tái)輻射對(duì)流型圓筒加熱爐并聯(lián)運(yùn)行不僅可以提高加熱爐的熱效率等，還可間接實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。 m、 m、 %、 Nm3/s、 kg/s 。 kw，輻射室表面熱強(qiáng)度為29 kJ/m2s； kw， kw，s。采用直筒煙囪，煙囪底部直徑為3m。設(shè)計(jì)采用了半預(yù)混式瓦斯噴嘴、聲波吹灰器、陶質(zhì)纖維爐墻結(jié)構(gòu)。 提出采用螺桿膨脹機(jī)進(jìn)行煙氣余熱再利用方案，但仍需做進(jìn)一步研究。 所設(shè)計(jì)的輻射對(duì)流型圓筒加熱爐滿足強(qiáng)度要求，符合國(guó)家及石油天然氣行業(yè)系列規(guī)范的相關(guān)規(guī)定。謝 辭過(guò)努力的學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)，畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)即將結(jié)束。在劉寶玉老師及同學(xué)們的幫助下，我順利的完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)的全部任務(wù)。因此，在此我對(duì)劉寶玉老師以及在 畢業(yè)設(shè)計(jì)期間給予我?guī)椭睦鲜呛屯瑢W(xué)表示深深的感謝。整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)緊張有序，對(duì)我們提出的為問(wèn)題和遇到的困難，劉寶玉老師都不遺余力的耐心講解，解決。通過(guò)劉寶玉老師的指導(dǎo)使我掌握了有關(guān)管式加熱爐的知識(shí)，還有相關(guān)領(lǐng)域的許多知識(shí)，從而使我們對(duì)所學(xué)的專業(yè)方向有了更深的了解，為以后步入工作崗位提供了許多知識(shí)基礎(chǔ)。劉寶玉老師專業(yè)知識(shí)掌握扎實(shí)，治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，態(tài)度認(rèn)真，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富，見(jiàn)解獨(dú)到。這些不僅在學(xué)習(xí)上給了我很大啟發(fā)，激發(fā)了我對(duì)本專業(yè)的興趣；同時(shí)也教會(huì)了我做人要腳踏實(shí)地，實(shí)事求是。在設(shè)計(jì)工作中，劉寶玉老師鼓勵(lì)我們多動(dòng)腦，多思考，多討論，這些都讓我們受益匪淺。在專業(yè)學(xué)習(xí)即將結(jié)束的時(shí)候，在此再次向劉寶玉老師以及培養(yǎng)和教育過(guò)我的老師們真誠(chéng)的表示感謝！參考文獻(xiàn)[1] [J].電力勘測(cè)設(shè)計(jì)，2010，（4）：4852，75.[2] [J].中國(guó)設(shè)備工程，2001，（11）：4748. 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