【正文】 具有燃燒室功能，且主要向爐管中的被加熱介質(zhì)傳遞輻射熱的部分稱為輻射室；與輻射段相連通，且主要向爐管中的被加熱介質(zhì)傳遞對(duì)流換熱的部分稱為對(duì)流室。一、爐型及選用管式加熱爐系指在爐膛中用火焰直接加熱爐管中的原油、天然氣、水及其混合物等介質(zhì)的加熱爐，簡稱管式爐。加熱盤管必須采用花板支承，其壁厚不宜小于8mm，花板間距應(yīng)根據(jù)盤管的允許饒度確定。根據(jù)工藝要求，水套爐設(shè)計(jì)可采用單組或多組加熱盤管，各組盤管應(yīng)依據(jù)各自設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。當(dāng)火筒式加熱爐采用幾組火筒時(shí)，每緝火筒宜有獨(dú)立的燃料系統(tǒng)和煙囪。對(duì)于大負(fù)荷的加熱爐，一般可采用一根火管和幾根煙管組成的火筒。人孔直徑應(yīng)不小于450mm，手孔直徑應(yīng)不小于l00mm，洗爐孔直徑應(yīng)不小于50mm。從安全方面考慮，火筒式加熱爐的最低安全液位應(yīng)高于火筒最高點(diǎn)150mm；在容易爆炸部位應(yīng)有可靠的防爆措施，并應(yīng)有良好的密封性；受壓部件結(jié)構(gòu)形式、開孔和焊接的布置應(yīng)避免或減少復(fù)合應(yīng)力和集中應(yīng)力。加熱爐支座一般采用鞍式支座，并盡可能按兩個(gè)支座進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)一個(gè)支座應(yīng)是滑動(dòng)支座?；鹜彩郊訜釥t的結(jié)構(gòu)應(yīng)便于檢修、維護(hù)和更換，結(jié)構(gòu)各部分在運(yùn)行過程中應(yīng)能自由膨脹。水套爐的基本結(jié)構(gòu)也是臥式內(nèi)燃兩回程的火筒煙管結(jié)構(gòu)形式，火筒布置在殼體的下部空間，煙管布置在火筒的另一側(cè)，火筒與煙管形成U形結(jié)構(gòu)；加熱盤管布置在殼體的上部空間；燃燒器和煙囪一般布置在水套爐的前部。(6)燃燒器燃燒器是將燃料燃燒的專用設(shè)備，將燃料儲(chǔ)藏的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為熱能。(4)支座支座的作用是承受整座加熱爐質(zhì)量，方便運(yùn)輸及安裝。因此加熱盤管類似換熱器中的管束。火筒煙管類似鍋爐的爐膽、煙管。(1)火筒煙管火筒也稱爐膽，按主導(dǎo)傳熱方式也叫輻射段．其作用有二：其一給燃料提供恰當(dāng)?shù)娜紵臻g（即燃燒室）；其二以輻射傳熱方式將燃料燃燒產(chǎn)生的熱量傳遞給中間媒介水。水套加熱爐就是燃料燃燒產(chǎn)生的熱能，通過中間媒介水將熱能傳遞給盤管內(nèi)被加熱介質(zhì)的加熱設(shè)備，簡稱水套爐。三、火筒式加熱爐基本結(jié)構(gòu)形式火筒爐的基本結(jié)構(gòu)是臥式內(nèi)燃兩回程的火筒煙管結(jié)構(gòu)形式，這是國內(nèi)外火筒爐的主流爐型，火筒布置在殼體的中部空間，煙管布置在火筒的另一側(cè)，火筒與煙管形成U形結(jié)構(gòu)。(13)爐體保溫層應(yīng)有良好的隔熱和防水性能，并保證殼體散熱損失低于規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。(11)采用自然通風(fēng)的火筒式加熱爐，煙囪所需的抽力。(10)煙囪出口處的煙氣流速，可根據(jù)安裝地區(qū)的風(fēng)速確定，推薦值如下：(a)自然通風(fēng)時(shí)取5m/s～8m/s,在最低熱負(fù)荷時(shí)不低于3m/s。(8)火筒橫截面熱強(qiáng)度，使用自然通風(fēng)式燃燒器時(shí)，應(yīng)不大于8600kW/ m2。水套爐：介質(zhì)為清水時(shí)：15kW/ m2 ～18kW/ m2。(e)～。(c)。(6)燃燒過?？諝庀禂?shù)應(yīng)按下列數(shù)值選用：(a)。(4)火筒式加熱爐的設(shè)計(jì)熱負(fù)荷，一般應(yīng)取計(jì)算熱負(fù)荷，同時(shí)應(yīng)滿足《石油工業(yè)加熱爐型式與基本參數(shù)》標(biāo)準(zhǔn)中加熱爐熱負(fù)荷系列的要求。當(dāng)各個(gè)部位在工作過程中可能產(chǎn)生不同溫度時(shí)，可取設(shè)計(jì)的不同溫度作為各相應(yīng)的設(shè)計(jì)溫度。(2)火筒式加熱爐設(shè)計(jì)壓力系指在相應(yīng)設(shè)計(jì)溫度下用以確定殼體、火筒和加熱盤管計(jì)算壁厚及其受壓部件尺寸的壓力，火筒式加熱爐的設(shè)計(jì)壓力按下列規(guī)定確定：(a)火筒爐、且不低于安全閥開啟壓力；(b)水套爐加熱盤管的設(shè)計(jì)壓力應(yīng)按下表（表4—1）確定：表4—1加熱盤管設(shè)計(jì)壓力最高工作壓力Pw/MPa設(shè)計(jì)壓力p/MPa最高工作壓力Pw/MPa設(shè)計(jì)壓力p/MPaPw≤＜Pw≤4Pw＋4＜Pw≤8Pw＞8Pw＋(c)當(dāng)受壓部件受液柱靜壓力大于最高工作壓力的5%時(shí)，該受壓部件的設(shè)計(jì)壓力計(jì)算應(yīng)計(jì)入液柱靜壓力值；(d)火筒式加熱爐殼體的公稱壓力等級(jí)和盤管設(shè)計(jì)壓力等級(jí)還應(yīng)符合《石油工業(yè)加熱爐型式與基本參數(shù)》標(biāo)準(zhǔn)中的系列要求。當(dāng)被加熱介質(zhì)為天然氣時(shí)，宜優(yōu)先選用常壓水套爐。與負(fù)壓燃燒水套加熱爐相反，流動(dòng)阻力由鼓風(fēng)機(jī)克服的就屬此類。燃料燃燒供風(fēng)阻力及高溫?zé)煔鈧鳠嶙枇?，靠煙囪自然抽風(fēng)或引風(fēng)機(jī)克服的水套加熱爐屬此類。用于聯(lián)合站和外輸管道。該種爐型用于井口、計(jì)量站、接轉(zhuǎn)站及集氣管網(wǎng)。⑴.燃?xì)馑准訜釥t。熱水水套加熱爐。⑵.天然氣水套加熱爐。⑴.原油水套加熱爐。⑷.聯(lián)合站水套加熱爐。⑶.接轉(zhuǎn)站水套加熱爐。小直徑盤管對(duì)單井井產(chǎn)物加熱計(jì)量，大直徑盤管對(duì)其余井組混合液量加熱外輸。油井井口加熱爐對(duì)井產(chǎn)物加熱，殼內(nèi)熱水自然循環(huán)供油嘴套保溫；氣井井口加熱爐，對(duì)氣層氣加熱以防止節(jié)流減壓時(shí)產(chǎn)生水化物。；，盤管設(shè)計(jì)壓力不大于32MPa，在工藝計(jì)算中應(yīng)按殼體工作壓力確定水浴溫度。在火筒式加熱爐中，具有燃燒室功能，而且主要傳遞輻射熱的加熱部件稱為火管；與火管相連通，且主要傳遞對(duì)流換熱的加熱部件稱為煙管。殼體在常壓下工作的水套爐稱為常壓水套爐?；鹜彩街苯蛹訜釥t系指被加熱介質(zhì)在殼體內(nèi)，由火筒直接加熱被加熱介質(zhì)的火筒式加熱爐，簡稱火筒爐。第四章 油田加熱爐基本結(jié)構(gòu)第一節(jié) 火筒式加熱爐基本結(jié)構(gòu)油田和長輸管線用的火筒式加熱爐基本結(jié)構(gòu)。如圖3—36。對(duì)于容量較大的燃?xì)馊紵骱痛蟛糠钟腿紵?，一般都采用氣體火焰點(diǎn)火，也就是所謂的自動(dòng)點(diǎn)火裝置。對(duì)于熱功率較小的燃燒器（），常將點(diǎn)火、油泵及油槍或氣槍及鼓風(fēng)調(diào)風(fēng)裝成一個(gè)整體，形似手槍，通常稱為“槍型”燃燒器。常用的點(diǎn)火熱源有電火花，熱絲和點(diǎn)火火焰等。所以，一般燃油所需的點(diǎn)火熱能比燃?xì)庖叩枚?。燃油燃?xì)馊紵鞯狞c(diǎn)火，就是為燃油或燃?xì)馓峁┮粋€(gè)高溫?zé)嵩?，使其溫度升高并著火，燃燒。旋流式調(diào)風(fēng)器形成的火焰形狀，相對(duì)直流式而言，是粗短形。旋轉(zhuǎn)進(jìn)入爐膛的空氣流，因受離心力的作用，其中心就形成了一個(gè)低氣壓區(qū)，而爐內(nèi)壓力相對(duì)地要高于該負(fù)壓區(qū)，所以火焰和高溫?zé)煔饩汀俺颂摱搿?，形成了一個(gè)對(duì)噴入燃料理想的點(diǎn)火源，如圖3—34所示。與直流式調(diào)風(fēng)器不同，旋流式調(diào)風(fēng)器是使空氣形成旋轉(zhuǎn)的空氣流而射出。根據(jù)“鈍體”的作用原理，實(shí)用上有平盤縫葉型、錐形和葉輪型各種穩(wěn)燃器。所以，通常就將這種“鈍體”稱為穩(wěn)燃器。“鈍體”的作用就是在噴嘴附近造成一個(gè)火焰和高溫?zé)煔獾幕亓鲄^(qū)，使燃料從燃燒器噴出后立即就被高溫的回流點(diǎn)燃，這就保證了燃燒的穩(wěn)定性。這是直流調(diào)風(fēng)器必備的一種“鈍體”。常用的直流調(diào)風(fēng)器有直筒式和文丘里式兩種，如圖328和圖3—29所示。直流式調(diào)風(fēng)器又稱平流式。因此，完整的燃燒器是調(diào)風(fēng)器與油槍或燃?xì)夥至髌鞯挠袡C(jī)配合。但僅此還不能完全達(dá)到使燃料與空氣得到即時(shí)而充分地混合。圖3—25整體式雙燃料燃燒器圖3—26分體式雙燃料燃燒器鍋爐配置雙燃料燃燒器運(yùn)行時(shí)應(yīng)當(dāng)注意對(duì)停用燃料噴嘴的保護(hù)，防止其過熱。不會(huì)產(chǎn)生回火半預(yù)混式燃燒一次空氣系數(shù)α1=～,燃燒熱強(qiáng)度較高，可不用鼓風(fēng)機(jī)；適應(yīng)各種燃?xì)猓唤Y(jié)構(gòu)較復(fù)雜，體積較大；運(yùn)行時(shí)可能產(chǎn)生噪音和回火，一般只用于中小容量鍋爐 全預(yù)混式燃燒一次空氣系數(shù)α1≥,燃燒熱強(qiáng)度高，調(diào)節(jié)．范圍小，可能產(chǎn)生回火，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大，鍋爐上一般不采用四、雙燃料燃燒器如第一章第一節(jié)所述，當(dāng)燃油或燃?xì)夤?yīng)不穩(wěn)定、鍋爐供熱（氣）又十分重要時(shí)，可考慮用雙燃料，即燃油和燃?xì)膺M(jìn)行切換燃燒，所采用的燃燒器即為雙燃料燃燒器。全預(yù)混燃燒器與半預(yù)混燃燒器的結(jié)構(gòu)也基本相似。全預(yù)混式燃燒，其原理與半預(yù)混式基本相似。實(shí)用上多采用縮放結(jié)構(gòu)的文丘里管。因燃?xì)馀c空氣的混合是在燃燒器內(nèi)的引射管內(nèi)進(jìn)行的，所以引射管對(duì)燃?xì)馀c一次空氣的混合十分重要。就是燃?xì)庖砸欢ㄋ俣群蛪毫膰娮靽姵?，在其噴射作用下，一部分空氣（一次空氣系?shù)α1 =～)被引射入噴嘴前的引射管內(nèi)在流動(dòng)中與燃?xì)饣旌希詈髲囊涔芏瞬康幕鹂琢鞒龆紵?。這種燃燒器燃?xì)饬髁靠蛇_(dá)5000m3 /h以上。③多槍式燃燒器，如圖3—23（a) 。燃?xì)夥至髌鞒森h(huán)狀，位于燃燒器前部，燃?xì)庾原h(huán)形燃?xì)夥至鞴苌系男】讎姵觯徽{(diào)風(fēng)器為旋流式。這種燃燒器的燃?xì)饬髁靠蛇_(dá)1000m3/h左右。對(duì)于橫截面成方形或長方形的爐膛，以及容量較大的鍋爐一般采用分體式，整體式燃燒器適于細(xì)長爐膛，現(xiàn)在一般使用的有以下三種。這種燃燒也是燃?xì)鈫为?dú)從燃燒器噴入爐膛，空氣則是靠鼓風(fēng)機(jī)經(jīng)套管送入爐膛并與燃?xì)饣旌?、燃燒。這種燃燒方式是燃?xì)鈫为?dú)從燃燒器噴入爐膛，空氣則是由爐膛的負(fù)壓而被吸入，二者在爐膛內(nèi)相遇混合而進(jìn)行燃燒。按二次空氣供給的方法不同，擴(kuò)散式燃燒又分為自然引風(fēng)式和鼓風(fēng)式兩種。（自然供風(fēng)）式燃燒器所謂擴(kuò)散式燃燒，就是一次空氣系數(shù)α1=0，燃?xì)庵苯訌姆至髌鲊娙霠t膛后再與空氣邊混合邊燃燒的燃燒方式。這部分混人的空氣稱為一次空氣。三類燃燒方式的區(qū)別主要是供給燃燒所需空氣的方法不同。在燃?xì)馊紵髦校褜⑷細(xì)膺M(jìn)行分流的噴嘴稱為分流器，也稱燃?xì)鈬娮旎驀娮?，而將空氣的調(diào)配機(jī)構(gòu)稱為調(diào)風(fēng)器，圖3—17和圖3—18示出的是整體式和分體式的燃?xì)馊紵鹘Y(jié)構(gòu)。所以組織燃?xì)馀c空氣的混合就成為組織燃燒過程的關(guān)鍵。（見表3—21)三、燃?xì)獾娜紵绞接捎谌細(xì)夂涂諝舛际菤怏w，所以燃燒比燃油更容易進(jìn)行。Y形噴嘴的特點(diǎn)是：汽耗低，介質(zhì)壓力不高，霧化質(zhì)量好且不隨負(fù)荷而發(fā)生變化，調(diào)節(jié)比可達(dá)10以上。該霧化器的工作原理是：蒸氣從內(nèi)管分流至各汽孔，然后在混合孔內(nèi)膨脹加速；燃油則經(jīng)內(nèi)外管間的環(huán)形通道進(jìn)入油孔，然后在混合孔內(nèi)受到高速汽流沖擊，其中少部分被擊碎隨蒸氣噴出，其余則成為貼壁油膜，經(jīng)蒸氣吹出，離開噴孔后被破碎、霧化。工業(yè)鍋爐上現(xiàn)在只有少數(shù)鍋爐采用蒸氣霧化，其他形式就很少采用，因?yàn)樗枰鋫洚a(chǎn)生霧化劑的設(shè)備，使用不便。介質(zhì)霧化噴嘴包括蒸氣霧化和空氣霧化兩種。介質(zhì)霧化噴嘴是借助于附加介質(zhì)（蒸氣或空氣）的能量將燃油粉碎的噴嘴。目前國內(nèi)很少生產(chǎn)和使用。轉(zhuǎn)杯霧化由于杯體不變，當(dāng)鍋爐負(fù)荷降低、噴油量減小時(shí)霧化質(zhì)量更好，尤其適宜工業(yè)鍋爐使用。所以回油壓力噴嘴不僅調(diào)節(jié)范圍大（可達(dá)1:4），霧化質(zhì)量好，而且易于實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制，因而得到廣泛使用。圖3—13是進(jìn)油量QO噴油量Q1和回油量(Q0—Q1)的實(shí)驗(yàn)特性曲線。當(dāng)需要改變噴油量時(shí)，只要改變回油管路上調(diào)節(jié)閥的開度即可實(shí)現(xiàn)?；赜蛪毫娮炀褪窃谶M(jìn)油量（壓力）不變的情況下，從霧化片旋渦室噴孔的反方向引出一部分燃油使其返回到油箱的噴嘴。(2）回油壓力霧化簡單壓力噴嘴及其改進(jìn)型的各級(jí)噴嘴和柱塞及滑動(dòng)式噴嘴雖然也能適應(yīng)一定的負(fù)荷變化，但存在調(diào)節(jié)不夠方便，霧化質(zhì)量隨壓力而變的缺點(diǎn)。用這種方法可以在不降低燃油噴出速度（即不降低霧化質(zhì)量）的情況下適當(dāng)調(diào)節(jié)噴油量。需要噴油時(shí)，電磁閥8關(guān)閉，活塞在油壓作用下將閥針向后推移，噴孔噴油。噴油孔中心有一根由活塞3和彈簧4控制前后移動(dòng)的閥針（棒）2。柱塞式（又稱閥針或閥棒式）噴油嘴是簡單壓力霧化噴嘴的另一種改進(jìn)結(jié)構(gòu)。所謂二段或三段式調(diào)節(jié)，就是將二個(gè)或三個(gè)噴油嘴組合在一起裝在一個(gè)噴頭中，由各自進(jìn)油管路上的電磁閥放閉來控制其噴油與否，如圖2—10所示。所以，簡單壓力霧化的進(jìn)油壓力一般不得低于1. OMPa。這樣大的油壓比實(shí)際上是難以達(dá)到的，因?yàn)樗杏捅煤凸苈范茧y以在如此大的壓力范圍工作。即噴油量與進(jìn)油壓力的平方根成正比。 簡單壓力噴嘴的噴油量是通過改變進(jìn)油壓力來調(diào)節(jié)的。(1)簡單壓力霧化“簡單”壓力霧化是就其噴油量調(diào)節(jié)方式簡單而言。離心力使燃油形成一個(gè)貼壁的空心錐形油膜從噴孔高速噴出（在50m/s以上）。（三）機(jī)械霧化壓力式霧化又稱離心壓力霧化或離心式霧化。按霧化所用能量的不同，噴油嘴可以分為以下幾種：目前工業(yè)鍋爐使用最廣泛的霧化是機(jī)械壓力式霧化。通常把實(shí)現(xiàn)燃油霧化的裝置稱為霧化器，也稱噴油嘴，簡稱噴嘴，油槍或油燒嘴。油流經(jīng)過霧化后就成了油的“霧炬”，如圖3—6。由此可知，將燃油粉碎成細(xì)小的油粒是增大其蒸發(fā)表面以加速燃燒的有效途徑。同樣的油，若把它粉碎成50μm的小油粒，則其總表面積就是120m2，是原來的2470倍。而蒸發(fā)是在油的表面進(jìn)行的，所以提高蒸發(fā)速度的關(guān)鍵在于增大油的蒸發(fā)表面積。這種燃燒方式顯然不能用在鍋爐上，因?yàn)樗鼘?shí)在太緩慢了。此圖顯示出燃油燃燒時(shí)的兩個(gè)重要特征：(1)燃燒只在與空氣接觸的油的自由表面以上進(jìn)行；(2)液體的油是先蒸發(fā)成油蒸汽，并與空氣混合后才燃燒的。圖33和圖34示出的是常用的小燃油量的整體式和大燃油量的分體式燃油燃燒器，其主要構(gòu)件是油的霧化器和調(diào)風(fēng)器。要實(shí)現(xiàn)燃油的良好燃燒，就必須創(chuàng)造條件，使他們的可燃物分子與空氣中的氧分子充分的混合，以提高它們間接觸的機(jī)率。常用燃油和燃?xì)獾睦碚摽諝饬?，理論煙氣量和過?？諝庀禂?shù)的大致范圍請(qǐng)查閱有關(guān)資料。對(duì)于運(yùn)行管理可按經(jīng)驗(yàn)公式做近似計(jì)算。由此可知，理論空氣量和理論煙氣量的計(jì)算是完全建立在氣體的物理特性和燃燒化學(xué)反應(yīng)的基礎(chǔ)上的。過?？諝庀禂?shù)通常以α表示，即，或,這個(gè)系數(shù)α肯定是一個(gè)大于1的數(shù)值。為使燃料得到較充分的燃燒，總是供給比理論空氣量多的實(shí)際空氣量（以符號(hào)VK表示），以利將燃料燃盡。理論空氣量和理論煙氣量其體積都用標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(0℃，)即標(biāo)準(zhǔn)立方米Nm3；而燃料都以單位燃料來計(jì)算，燃油一般以1kg,燃?xì)庖? Nm3，所以其相應(yīng)的單位就是Nm3 /kg（油）和Nm3 /Nm3（氣）。所以，燃燒一定的可燃性物質(zhì)，其所需要的空氣量也就可以確定了。在鍋爐的燃燒中，不可能用單純的氧氣來完成燃燒，而是用空氣。同時(shí)也說明為什么燃油燃?xì)饧訜釥t大多設(shè)計(jì)成微正壓燃燒，也就是所謂微正壓爐，因?yàn)樗梢蕴岣呷紵龔?qiáng)度。如果同樣的燃料與空氣的混合物，溫度越高，壓力越大，則反應(yīng)就越快。當(dāng)然，這個(gè)反應(yīng)過程也是要經(jīng)歷一定的時(shí)間才能完成的。所生成的物質(zhì)，一般稱為燃燒產(chǎn)物或煙氣。這是鍋爐和加熱爐工作過程中燃料釋放熱能的本質(zhì)。因燃?xì)赓|(zhì)量主要是燃?xì)馍a(chǎn)輸配者的責(zé)任，在此不予詳述。因?yàn)樗麄儾粌H含有數(shù)量不等的惰性氣體（不可燃部分），且而含有諸如粉塵、硫化物、焦油和蔡等雜質(zhì)和有害物質(zhì)，這些雜質(zhì)不僅不利于燃?xì)獾妮斉?，而且有些是?duì)人體和環(huán)境十分有害的。（二）燃?xì)獾馁|(zhì)量要求本節(jié)開始就指出燃?xì)獾膩碓从腥悾禾烊坏?、人工制造的和鋼鐵、化工生產(chǎn)中的副產(chǎn)品。范圍越大，下限越低的燃?xì)?，其爆炸危險(xiǎn)性越大?？梢杂?jì)算得出。這個(gè)范圍的最低濃度稱為爆炸下限，最高濃度稱為爆炸上限。一般將華白指數(shù)（簡稱華白數(shù)）