西安石油大學(xué)畢業(yè)論文杜音琦

1、<p><b>　　成人高等教育</b></p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</b></p><p>　　題 目 煙筒保溫對加熱爐效率影響的研究</p><p>　　學(xué) 號 </p><p>　　學(xué) 生 杜音琦</p>

2、<p>　　聯(lián)系電話 13572689375</p><p>　　指導(dǎo)教師 王樊科</p><p>　　教學(xué)站點(diǎn) 長慶橋函授站</p><p>　　專 業(yè) 油氣開采</p><p>　　完成日期 2012— 06 — 06

3、</p><p>　　煙囪保溫對加熱爐效率影響的研究</p><p>　　摘 要：火筒式燃?xì)獬核准訜釥t（以下簡稱加熱爐）是油氣田生產(chǎn)中應(yīng)用非常廣泛的設(shè)備，提高加熱爐的熱效率對于節(jié)能降耗意義重大。針對加熱爐節(jié)能這樣一個(gè)課題，本文從理論分析、技術(shù)研究、工業(yè)應(yīng)用等方面進(jìn)行了探討，主要內(nèi)容如下：從理論上分析了排煙溫度、過剩空氣系數(shù)、加熱爐負(fù)壓等一些參量對加熱爐效率的影響。得出加熱爐節(jié)能應(yīng)該著

4、重考慮在保證加熱爐安全的前提下盡量降低排煙溫度、降低燃燒所需的過?？諝庀禂?shù)以減少煙氣量，最終達(dá)到減小排煙損失的目的。在理論分析的基礎(chǔ)上再從具體實(shí)施的角度探討煙囪保溫對加熱爐熱效率的影響。</p><p>　　關(guān)鍵詞：煙囪保溫 熱力計(jì)算 排煙溫度 過?？諝庀禂?shù) 爐膛負(fù)壓</p><p><b>　　目錄</b></p><p>&

5、lt;b>　　前言1</b></p><p><b>　　一、基本概況2</b></p><p>　　二、加熱爐效率及其影響因素分析2</p><p>　　1、 露點(diǎn)腐蝕問題4</p><p>　?。?） 露點(diǎn)腐蝕的防止對于露點(diǎn)腐蝕的防止和減輕措施有以下幾點(diǎn)5</p><p

6、>　　2、 爐膛負(fù)壓對加熱爐效率的影響6</p><p>　?。?）負(fù)壓的產(chǎn)生6</p><p>　?。?）負(fù)壓的分布6</p><p>　　（3）一般的控制指標(biāo)和方法6</p><p>　　3、 過剩空氣系數(shù)及其影響6</p><p>　?。?）過剩空氣系數(shù)對輻射傳熱的影響7</p>

7、<p>　?。?）過?？諝庀禂?shù)對加熱爐內(nèi)的燃燒溫度的影響8</p><p>　　（3）過?？諝庀禂?shù)對對流傳熱的影響9</p><p>　?。?）過剩空氣系數(shù)對露點(diǎn)溫度升的影響10</p><p>　?。?）過?？諝庀禂?shù)過小的影響11</p><p>　?。?）過剩空氣系數(shù)的控制指標(biāo)11</p><p&g

8、t;　?。?）如何降低過?？諝庀禂?shù)12</p><p>　　三、煙囪保溫對影響加熱爐效率因素的影響12</p><p>　　1、煙囪保溫對排煙溫度的影響12</p><p>　　2、煙囪保溫對爐膛負(fù)壓的影響12</p><p>　　3、煙囪保溫對過?？諝庀禂?shù)的影響12</p><p>　　四、結(jié)論及建議14

9、</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)15</b></p><p><b>　　致謝16</b></p><p><b>　　前言</b></p><p>　　近年來，我國面臨著嚴(yán)峻的能源形式，國際能源價(jià)格在不斷的上漲，國家現(xiàn)在倡導(dǎo)營造節(jié)約型社會，企業(yè)也加大節(jié)能降耗。在此形

10、勢下，順應(yīng)國家的號召。目前油田廣泛應(yīng)用火筒式燃?xì)獬核准訜釥t，提高加熱爐的熱效率對于節(jié)能降耗意義重大，煙筒保溫技術(shù)是提高火筒式燃?xì)獬核准訜釥t的可行辦法之一。</p><p><b>　　一、基本概況</b></p><p>　　當(dāng)前，我們所面臨著嚴(yán)峻的能源環(huán)境形勢，及國際上對低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展要求，國家為此在宏觀上采取了一系列政策。對于各個(gè)企業(yè)而言，不斷采用新技術(shù)節(jié)

11、能降耗已成為當(dāng)務(wù)之急。加熱爐是油氣田生產(chǎn)中應(yīng)用非常廣泛的設(shè)備，提高加熱爐的熱效率對于節(jié)能降耗意義重大?；鹜彩饺?xì)獬核准訜釥t是油田生產(chǎn)上應(yīng)用廣泛的加熱設(shè)備，是以天然氣作燃料，在金屬圓筒內(nèi)設(shè)置火筒傳熱，通過火筒對水套內(nèi)的傳熱介質(zhì)（水）進(jìn)行加熱，再通過浸泡在水中的盤管對天然氣（或原油）加熱，以滿足工藝所需的溫度。該設(shè)備對燃料的消耗非常大，提高加熱爐的熱效率，減少燃料消耗，對于節(jié)能降耗意義重大。本文重點(diǎn)對提高加熱爐熱效率的措施進(jìn)行討論。&l

12、t;/p><p>　　二、加熱爐效率及其影響因素分析</p><p>　　加熱爐是利用燃料燃燒所放出的熱量加熱工質(zhì)的設(shè)備，從能量平衡的觀點(diǎn)來看，當(dāng)加熱爐工況穩(wěn)定時(shí)，輸入加熱爐的熱量與加熱爐輸出的熱量應(yīng)當(dāng)平衡。由于送入爐內(nèi)的燃料不會全部燃燒放熱，而燃料燃燒放出的熱量也不會全部吸收，因此加熱爐輸出的熱量包括有效利用熱和各項(xiàng)熱損失兩個(gè)方面，有效利用熱是加熱爐用以加熱工質(zhì)的熱量，各項(xiàng)熱損失是在燃燒和傳

13、熱過程中以各種方式損失掉的熱量。對于燃?xì)鉅t而言，加熱爐的熱效率為其有效利用熱量Qe 占供給總熱量Ｑin 的百分?jǐn)?shù)。通常,計(jì)算加熱爐熱效率η的方法有兩種,即正平衡法和反平衡法。</p><p>　　正平衡法即根據(jù)定義，其計(jì)算公式為：</p><p><b>　　(2-1)</b></p><p>　　反平衡法是扣除排煙熱損失q2（排煙帶走的熱量）

14、、化學(xué)不完全燃燒熱損失q3（是指排走的煙氣中含有的本可作為燃料的未燃盡的可燃?xì)怏wCO、H2、CH4等帶走的損失）、機(jī)械不完全燃燒熱損失q4（未燃盡的碳造成的熱損失）、散熱損失q5（由于加熱爐溫度高于環(huán)境溫度而向環(huán)境散失的熱量）的后的部分，計(jì)算公式為：</p><p><b>　　(2-2)</b></p><p>　　式中: q2———煙氣帶走的熱量；</p&g

15、t;<p>　　q3———燃料化學(xué)不完全燃燒損失熱量；</p><p>　　q4———燃料機(jī)械不完全燃燒損失熱量；</p><p>　　q5———散熱損失熱量。</p><p>　　對于氣體燃料，不完全燃燒損失極??；只要保溫措施較好，散熱部分節(jié)能的潛力也不大。而排煙損失占到總熱量的15%～20%，是加熱爐熱損失的主要部分。下面就此進(jìn)行具體分析：<

16、/p><p>　　可以從以下三個(gè)方面間接看出排煙溫度對熱效率的巨大影響：</p><p>　　1> 在不同排煙溫度下,過?？諝庀禂?shù)變化對熱效率的影響是不同的。比如,排煙溫度為200℃時(shí),過剩空氣系數(shù)α每增大0.1,全爐熱效率將下降約0.75%。而且排煙溫度越高,過剩空氣帶走的熱量越多,對熱效率的影響越大。具體在不同排煙溫度下,過剩空氣系數(shù)α每增加0.1對熱效率下降值的影響見圖1 [1]。

17、</p><p>　　圖1 過剩空氣系數(shù)每增加0.1 對熱效率下降值的影響關(guān)系</p><p>　　2> 不同的排煙溫度下,對應(yīng)不同的過?？諝庀禂?shù)值,爐子的熱效率相差很大。在過?？諝庀禂?shù)值較小時(shí),隨排煙溫度的增加,熱效率下降的幅度要小一些。</p><p>　　3> 從燃料消耗來看,排煙溫度每降低10℃,可以節(jié)省燃料1%左右。</p>&l

18、t;p>　　因此，排煙溫度是決定加熱爐效率的主要因素，加熱爐節(jié)能應(yīng)該主要從想方設(shè)法降低排煙溫度入手。但排煙溫度的選擇也不是任意的，它要受到露點(diǎn)腐蝕的限制。</p><p><b>　　排煙溫度的選擇：</b></p><p>　　正常情況下,爐子的排煙溫度多少比較合適呢?該指標(biāo)不是一個(gè)確定的數(shù)值。通常情況下,它近似高于工藝流體進(jìn)入對流室溫度56℃左右較好。也有文

19、獻(xiàn)介紹稱:不管SO3 的計(jì)算露點(diǎn)是多少,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)此值最小要149～177℃。</p><p>　　在過去的加熱爐設(shè)計(jì)中,煙氣與被加熱流體間的溫差一般在100～150℃中選取,隨著節(jié)能要求提高,通過對流室內(nèi)采用翅片管、釘頭管和高效吹灰器等辦法,可以將該溫差縮小到50℃左右。</p><p>　　各國推薦煙氣與被加熱流體間的溫差數(shù)據(jù)：</p><p>　　1> 美

20、國飛馬公司：重油加熱、熱載體、水蒸汽加熱,56～84℃;</p><p>　　2> 西德塞拉斯-克爾奇納公司:認(rèn)為大于50℃即可改造;</p><p>　　3> 美國《烴加工》雜志:推薦30℃;</p><p>　　4> 我國過去習(xí)慣采用:100～150℃。</p><p>　　就具體實(shí)現(xiàn)而言，操作中保持適當(dāng)?shù)臓t膛負(fù)壓和過剩

21、空氣系數(shù)、增強(qiáng)保溫、強(qiáng)化爐膛輻射對流傳熱、強(qiáng)化爐膛燃燒狀況是保證管式加熱爐效率的根本。增強(qiáng)保溫只要定期對加熱爐保溫情況進(jìn)行檢測，在檢修時(shí)及時(shí)更換保溫材料，加熱爐保溫應(yīng)該不成問題。保持爐膛負(fù)壓則可以及時(shí)調(diào)整煙道擋板和風(fēng)門開度等來予以保證。要保證較適當(dāng)?shù)倪^?？諝庀禂?shù)，除了風(fēng)門的調(diào)整外，還需要爐膛內(nèi)有極好的燃燒狀況，否則燃料需要較大的過?？諝庀禂?shù)才能保證其充分燃燒。較好的爐膛輻射對流傳熱效果和較好的爐膛燃燒狀況則必須采用新技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。下面就這

22、些方面予以分別論述。</p><p><b>　　1、 露點(diǎn)腐蝕問題</b></p><p>　　提高加熱爐熱效率,節(jié)約能源的先決條件是應(yīng)能保證加熱爐的安全運(yùn)行和正常的使用壽命,如果忽略這一點(diǎn),往往會造成更大的浪費(fèi)。例如:某采油廠所使用的高效加熱爐,其熱效率可達(dá)到90%以上,但由于煙囪尾部低溫?zé)煔獾穆饵c(diǎn)腐蝕,僅投產(chǎn)使用3～5年,就因加熱爐對流段和煙囪嚴(yán)重腐蝕而報(bào)廢。這

23、就是露點(diǎn)腐蝕問題。所以在確定加熱爐熱效率時(shí)必須進(jìn)行綜合分析,合理選擇,才能使加熱爐既高效又經(jīng)濟(jì)合理,片面追求高效而不考慮經(jīng)濟(jì)合理性的作法是不可取的。</p><p>　?。?） 露點(diǎn)腐蝕原因及影響</p><p>　　燃料油或燃料氣中一般均含有少量的硫,硫燃燒后全部生成SO2。由于燃燒室中有過量氧氣的存在,就會有少量的SO2 進(jìn)一步氧化成為SO3。在高溫?zé)煔庵蠸O3 氣體不腐蝕金屬;當(dāng)煙氣

24、溫度降到400℃以下,SO3 將與水蒸氣化合生成硫酸蒸汽。當(dāng)硫酸蒸汽凝結(jié)到爐子頂部火管對流段和煙道管束、煙囪換熱面上時(shí),就會產(chǎn)生強(qiáng)烈的低溫硫酸腐蝕。甚至在不到一年的時(shí)間內(nèi),換熱面就嚴(yán)重腐蝕穿孔。</p><p>　　煙氣露點(diǎn)溫度與燃料含硫量、燃燒溫度、煙氣飛灰濃度及灰中的氧化鈣等堿性氧化物含量和煙氣中水蒸氣含量有關(guān)?？捎靡韵鹿接?jì)算：</p><p><b>　　(2-3)<

25、;/b></p><p>　　tld——煙氣露點(diǎn)溫度，℃；</p><p>　　tsl——水露點(diǎn)溫度，℃；</p><p>　　Sar,zs,Aar,zs——燃料硫分和灰分，％；</p><p>　　αfh——飛灰占燃料灰分的份額；</p><p>　　β——考慮爐內(nèi)過?？諝庥绊懙南禂?shù)。</p>&

26、lt;p>　　水露點(diǎn)可以根據(jù)煙氣的水蒸氣含量（H2O）計(jì)算：</p><p><b>　　(2-4)</b></p><p>　　由于低溫露點(diǎn)腐蝕而產(chǎn)生的問題:</p><p>　　1> 火管對流段和煙道管束、煙囪被腐蝕損壞，使加熱爐不能正常運(yùn)行;</p><p>　　2> 凝結(jié)的硫酸液體粘附煙氣中灰塵

27、形成不易脫除的積垢,使煙氣通道不暢甚至堵塞。</p><p>　?。?） 露點(diǎn)腐蝕的防止對于露點(diǎn)腐蝕的防止和減輕措施有以下幾點(diǎn):</p><p>　　1> 提高火管對流段和煙道管束、煙囪熱面的壁溫,避開露點(diǎn)腐蝕范圍；可通過提高水域溫度，對煙囪進(jìn)行高效保溫等途徑實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　2> 采用耐腐蝕材料。</p><p>　　

28、3> 采用低氧燃燒；可通過適當(dāng)調(diào)小風(fēng)門實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　4> 使用低硫燃料；可通過提高自用氣脫硫罐脫硫效率實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　2、 爐膛負(fù)壓對加熱爐效率的影響</p><p><b>　?。?）負(fù)壓的產(chǎn)生</b></p><p>　　爐膛及煙囪內(nèi)的煙氣溫度高,所以其密度比空氣小,就會向上流動

29、,形成了爐內(nèi)輕微的負(fù)壓。由于這個(gè)負(fù)壓存在,燃燒空氣才得以被吸入燃燒器幫助燃燒。因?yàn)闊煔庠谕ㄟ^火管對流段、煙道管束和煙囪時(shí)會有阻力存在,故我們要有足夠的煙囪高度,使得在克服這些阻力之后仍保持這個(gè)負(fù)壓。實(shí)際上,控制負(fù)壓是為保證爐內(nèi)燃燒充分的一個(gè)指標(biāo)。</p><p>　　負(fù)壓產(chǎn)生有幾種情況:</p><p>　　1> 自然通風(fēng)式(ND)。煙囪越高,抽力(負(fù)壓)越大。</p>

30、<p>　　2> 強(qiáng)制通風(fēng)式(FD)。用風(fēng)機(jī)提供燃燒空氣。</p><p>　　3> 誘導(dǎo)通風(fēng)式(ID)。用引風(fēng)機(jī)將煙氣排出爐外,所產(chǎn)生的負(fù)壓來保證足夠的燃燒空氣。</p><p>　　4> 平衡通風(fēng)式(FD+ID)。大部分空氣預(yù)熱裝置為這種類型。</p><p><b>　?。?）負(fù)壓的分布</b></p&

31、gt;<p>　　煙囪擋板稍后一點(diǎn)的地方,負(fù)壓值最大；火管對流段中段和煙道管束部分負(fù)壓次之；火嘴處負(fù)壓再次之；輻射室出口負(fù)壓最小。</p><p>　?。?）一般的控制指標(biāo)和方法</p><p>　　負(fù)壓太大,將漏入大量冷空氣,使熱量損失增加,爐子熱效率下降；負(fù)壓太小,爐膛容易向外噴火,高溫?zé)煔庀驙t體外泄漏,加大燃料消耗,影響環(huán)境衛(wèi)生,影響設(shè)備安全,影響操作人員安全。現(xiàn)在一般

32、地控制指標(biāo)為:輻射室頂部負(fù)壓值為2mm水柱。ND型爐和FD型爐采用煙道擋板調(diào)節(jié)；ID型爐采用引風(fēng)機(jī)入口擋板調(diào)節(jié)。</p><p>　　3、 過剩空氣系數(shù)及其影響</p><p>　　在工業(yè)實(shí)踐中,燃料在化學(xué)平衡中所需空氣量（即理論空氣量）下是不可能完全燃燒的,因此需要多供應(yīng)一些空氣即過?？諝?以保證燃料的完全燃燒。實(shí)際供給的空氣量與理論空氣量之比叫做過?？諝庀禂?shù)。過?？諝庀禂?shù)是影響加熱爐性

33、能、特別是全爐熱效率的一種重要指標(biāo)，所以在加熱爐的設(shè)計(jì)和操作中,過剩空氣系數(shù)是一個(gè)非常重要的參數(shù)。以現(xiàn)在的最新技術(shù)，過?？諝庀禂?shù)1.15左右為宜。但是因?yàn)榧訜釥t是在負(fù)壓下運(yùn)行,即爐膛和煙道內(nèi)保持一定的負(fù)壓,外界的空氣會不斷地從加熱爐不嚴(yán)密處漏入,實(shí)際的過?？諝庀禂?shù)是很容易超過設(shè)計(jì)值的。</p><p>　　在實(shí)際操作中,過?？諝庀禂?shù)對加熱爐的影響是多方面的,它直接影響加熱爐的熱效率,過?？諝庀禂?shù)太小會造成不完全燃

34、燒,增加不完全燃燒熱損失,降低熱效率；過?？諝庀禂?shù)太大,多余的空氣在排煙溫度下排入大氣將帶走大量熱量,直接增加排煙熱損失而使熱效率降低；其次過?？諝庀禂?shù)的大小直接影響煙氣阻力的大??；再者,煙氣含氧量增加會增加爐內(nèi)構(gòu)件的氧化,煙氣中過量氧氣使?fàn)t管表面氧化,縮短火管、煙道管束、煙囪壽命。并且,煙氣中過多的氧還會增加SO2 向SO3 轉(zhuǎn)化,加重低溫?zé)煔饴饵c(diǎn)腐蝕。過?？諝庀禂?shù)在這些方面的影響為人們所熟知,但過剩空氣系數(shù)對加熱爐對流室和輻射室熱負(fù)

35、荷比例的影響一般不受重視,本文將討論這方面的問題。</p><p>　　通常,對流、輻射型加熱爐在輻射室和對流室加熱同一種工藝介質(zhì)時(shí),也就是工藝介質(zhì)先通過對流室從煙氣中取熱后,再進(jìn)入輻射室換熱,對流室和輻射室總吸熱量為工藝要求的總熱負(fù)荷。過剩空氣系數(shù)增大時(shí),表明進(jìn)入爐內(nèi)過?？諝舛?煙氣量也隨之增多,介質(zhì)在對流室吸收的熱量也多；由于總供熱量是由爐出口溫度控制的,加熱爐的總熱負(fù)荷不變,對流室熱負(fù)荷增大致使輻射室吸熱量

36、減少,過?？諝庀禂?shù)的加大只改變了輻射室與對流室的熱負(fù)荷的比例,使加熱爐的熱效率降低,不影響工藝介質(zhì)的總負(fù)荷要求。</p><p>　　（1）過?？諝庀禂?shù)對輻射傳熱的影響</p><p>　　Lobo Evans 法認(rèn)為,輻射室高溫火焰及煙氣傳給輻射管的熱量由兩部分組成:一部分是火焰及煙氣以輻射方式傳給爐管的；另一部分是煙氣以對流的方式傳給爐管的。由于對流傳熱的比例很小,因此輻射室主要以輻射

37、傳熱加以考慮。</p><p>　　Lobo Evans 法輻射傳熱公式為:</p><p><b>　　（2-5）</b></p><p>　　式中:QR———輻射傳熱吸熱量,Ｗ；</p><p>　　αＡCP———當(dāng)量冷平面,ｍ2；</p><p>　?。啤偨粨Q因素,與煙氣的輻射率有關(guān)的

38、一個(gè)參數(shù)；</p><p>　　Tg———輻射室中煙氣的平均溫度,Ｋ；</p><p>　　ＴW———輻射管外壁平均溫度,Ｋ。</p><p>　　對已設(shè)計(jì)完成的加熱爐,αＡCP已成定值,當(dāng)熱負(fù)荷QR 固定時(shí),過剩空氣系數(shù)的大小影響總交換因素F,從而影響Tg 和TW [3]。</p><p>　　在爐輻射室的高溫范圍內(nèi),O2 和N2 等分子

39、結(jié)構(gòu)對稱的雙原子氣體實(shí)際上并無發(fā)射與吸收輻射能的能力,可認(rèn)為是不參與輻射傳熱的透明體,但是CO2 、H2O等三原子氣體則具有相當(dāng)大的輻射和吸收能力,燃料燃燒后煙氣中含有的CO2 和H2O 是主要輻射成分。</p><p>　　煙氣的輻射率與煙氣中CO2 和H2O 的分壓之和成正比關(guān)系,煙氣中CO2 和H2O 的分壓值與過?？諝庀禂?shù)成反比關(guān)系,當(dāng)過剩空氣系數(shù)增大時(shí),煙氣中O2 和N2 的比例提高了,而CO2 和H2

40、O 的含量反而下降了,它們的分壓之和必然降低,導(dǎo)致煙氣輻射率降低,總交換因素 F 減小。當(dāng)輻射熱負(fù)荷固定時(shí),只有提高Tg 才可滿足要求。</p><p>　?。?）過?？諝庀禂?shù)對加熱爐內(nèi)的燃燒溫度的影響</p><p>　　過?？諝庀禂?shù)過大,會使加熱爐內(nèi)的燃燒溫度下降。我們知道,在加熱爐內(nèi),燃料燃燒溫度越高,火焰和高溫?zé)煔鈧鹘o輻射爐管的熱量就越多,而且是與火焰和高溫?zé)煔獾慕^對溫度成四次方關(guān)

41、系。</p><p>　　輻射室燃燒溫度的高低,會改變爐膛的溫度場的分布,影響加熱爐內(nèi)輻射段和對流段傳熱量的比例。圖2．１ 表示了某種燃料油過剩空氣系數(shù)和最高燃燒溫度的關(guān)系。</p><p>　　圖2．１　 過剩空氣系數(shù)和最高燃燒溫度的關(guān)系</p><p>　　從圖2．１中可以看出,當(dāng)空氣過剩系數(shù)由1.2 升至1.6 時(shí),最高燃燒溫度下降約330℃。爐子輻射室過剩空

42、氣系數(shù)增大后,降低了燃燒溫度,使輻射爐管表面熱強(qiáng)度減小,吸熱量下降。如果這時(shí)對流管不能彌補(bǔ)輻射爐管少吸收的熱量,則必須增加燃料用量才能保持加熱爐的恒定熱負(fù)荷,因此使加熱爐的熱效率下降。</p><p>　　過剩空氣系數(shù)的大小對爐內(nèi)傳熱分配有著極其顯著的影響，利用燃燒溫度的高低對管內(nèi)被加熱介質(zhì)吸收熱量的影響來降低過?？諝饬?；而且又利用煙氣中CO 的含量進(jìn)行超馳控制來保證基本完全燃燒,實(shí)質(zhì)上是通過利用這種控制方案來合

43、理選用加熱爐的過?？諝庀禂?shù)。</p><p>　?。?）過剩空氣系數(shù)對對流傳熱的影響</p><p>　　在加熱爐的對流室,除了遮蔽管部分外,介質(zhì)與煙氣之間主要以對流形式傳熱,對流段的總傳熱系數(shù)可表示為:</p><p><b>　　(2-6)</b></p><p>　　式中:hi———管內(nèi)膜傳熱系數(shù);</p&g

44、t;<p>　　h0———管外膜傳熱系數(shù)。</p><p>　　由于管外煙氣的膜傳熱系數(shù)比管內(nèi)膜傳熱系數(shù)小得多,所以起決定作用的是煙氣側(cè),以環(huán)行翅片管為例,其外表面膜傳熱系數(shù)用Briggs的準(zhǔn)數(shù)方程式表示為:</p><p><b>　　(2-7)</b></p><p>　　式中:h0———管外膜傳熱系數(shù),Ｗ/(ｍ2·

45、℃)；</p><p>　　Db———翅片根部處管子的直徑,ｍ；</p><p>　　dp———翅片與翅片間的間隙，ｍ；</p><p>　　l———翅片高,ｍ；</p><p>　　Re———煙氣的雷諾數(shù),</p><p>　　Pr———煙氣的普蘭特準(zhǔn)數(shù),</p><p>　　Gmax———煙

46、氣在最小截面處的質(zhì)量流速,kg/(ｍ2·ｓ)；</p><p>　　kg———煙氣的導(dǎo)熱系數(shù),Ｗ/(ｍ·℃)；</p><p>　　cg———煙氣的比熱, J/(kg·℃)；</p><p>　　μg———煙氣的粘度,kg/(ｍ·ｓ)。</p><p>　　對于已設(shè)計(jì)完成的加熱爐Db，dp，l 是固定值

47、,隨著過?？諝庀禂?shù)的增加,煙氣量也隨之增大,意味著對流室的煙氣質(zhì)量流速也隨之增大,導(dǎo)致雷諾準(zhǔn)數(shù)增加,而煙氣本身的物理屬性受過剩空氣系數(shù)的影響很小,外膜傳熱系數(shù)提高了,對流部分的吸熱量增加。</p><p>　　（4）過剩空氣系數(shù)對露點(diǎn)溫度升的影響</p><p>　　在設(shè)計(jì)和操作過程中,使加熱爐的對流室內(nèi)的對流爐管的壁溫保持在煙氣的露點(diǎn)溫度以上是防止腐蝕和堵塞必須考慮的一個(gè)主要問題。加熱爐

48、熱效率不能進(jìn)一步提高,往往是受到低溫露點(diǎn)腐蝕的限制。</p><p>　　圖2.1 非常清楚地表示了過剩空氣系數(shù)與SO3轉(zhuǎn)化率的關(guān)系。</p><p>　　圖2.1 過?？諝庀禂?shù)與SO3 轉(zhuǎn)化率的關(guān)系</p><p>　?。?）過?？諝庀禂?shù)過小的影響</p><p>　　雖然過?？諝庀禂?shù)α減小了,排煙熱損失q2 可以降低,但是,根據(jù)燃燒理論可

49、知,如果過?？諝庀禂?shù)過小,則會產(chǎn)生缺氧現(xiàn)象,導(dǎo)致化學(xué)不完全燃燒熱損失q3和機(jī)械不完全燃燒熱損失q4 增加,浪費(fèi)燃料,同時(shí)爐子煙囪冒大量的黑煙,污染環(huán)境。</p><p>　　合理的過剩空氣系數(shù)應(yīng)該是使排煙熱損失q2、化學(xué)不完全燃燒熱損失q3 和機(jī)械不完全燃燒熱損失q4 三項(xiàng)熱損失總和最小。</p><p>　?。?）過剩空氣系數(shù)的控制指標(biāo)</p><p>　　這要受

50、設(shè)備、自動化程度、操作者等多種因素影響。就國內(nèi)而言,對氣體燃料α=1.15 左右，而對液體燃料α=1.2～1.3。</p><p>　　在考查爐子的過?？諝庀禂?shù)時(shí),我們應(yīng)采用更準(zhǔn)確的測量計(jì)算方法,公式如下:式中O2、CO2、CO、SO2、H2、CH4 分別為干煙氣中相應(yīng)成分的體積百分?jǐn)?shù)。</p><p><b>　　(2-8)</b></p><p

51、>　　綜上所述，過?？諝庀禂?shù)對加熱爐的熱效率有較大影響。在保證燃燒完全的前提下，使?fàn)t子在低而穩(wěn)定的過?？諝庀禂?shù)下操作是有利的。過?？諝庀禂?shù)過小會造成燃燒不完全而浪費(fèi)燃料，過?？諝庀禂?shù)過大，進(jìn)入爐膛的空氣量大，爐膛溫度下降，由于煙氣與爐管之間的換熱系數(shù)與二者之間的溫差是四次方的關(guān)系，所以爐膛溫度下降會極大地影響傳熱效率，而且同時(shí)也增加了煙氣的量，也就增加了同樣溫度下煙氣的排煙損失。此外煙氣中的氧氣較多，會使?fàn)t管表面氧化加劇，縮短了爐

52、管的壽命。</p><p>　?。?）如何降低過剩空氣系數(shù)</p><p>　　在降低過?？諝庀禂?shù)方面,可以做以下工作:</p><p>　　1> 及時(shí)調(diào)節(jié)風(fēng)門擋板和煙道擋板以維持爐膛內(nèi)的設(shè)計(jì)負(fù)壓。</p><p>　　2> 密封所有的孔(包括看火孔)、洞、門和對流室的防爆門。</p><p>　　3>

53、; 根據(jù)燃燒器的操作特性決定α值的大小。</p><p>　　三、煙囪保溫對影響加熱爐效率因素的影響</p><p>　　通過上文的詳細(xì)分析，發(fā)現(xiàn)影響加熱爐效率的主要因素是：煙氣露點(diǎn)腐蝕對的選擇影響、爐膛負(fù)壓對加熱爐效率的影響、過?？諝庀禂?shù)對加熱爐熱效率的影響。下面重點(diǎn)分析加熱爐煙囪保溫對這些主要因素能夠產(chǎn)生哪些影響。</p><p>　　1、煙囪保溫對排煙溫度的影

54、響</p><p>　　對煙囪保溫能夠使加熱爐在其他條件不變的情況下，排煙溫度較保溫前有所提高，使其高于煙氣露點(diǎn)溫度，將有效避免露點(diǎn)腐蝕的發(fā)生；而且由于煙囪保溫的影響使得煙囪與空氣的換熱效率顯著下降，也使得煙氣露點(diǎn)溫度下降，使加熱爐可以選擇相對較低的排煙溫度，進(jìn)而提高加熱爐的熱效率，減少排煙損失。</p><p>　　2、煙囪保溫對爐膛負(fù)壓的影響</p><p>　

55、　對煙囪保溫能夠使加熱爐在煙囪高度不變的情況下，使得煙氣熱損失降低，密度減小，煙氣與煙囪的內(nèi)表面摩擦阻力減小，因此，煙囪的抽力增大，使?fàn)t膛負(fù)壓降低。由于我們的加熱爐為火筒式加熱爐爐膛的嚴(yán)密性非常高，這將使得煙囪保溫對爐膛負(fù)壓的影響十分明顯。</p><p>　　3、煙囪保溫對過剩空氣系數(shù)的影響</p><p>　　由于煙囪保溫對排煙溫度和爐膛負(fù)壓的有利影響，這為加熱爐維持在保證燃燒完全的前

56、提下，使?fàn)t子在低而穩(wěn)定的過?？諝庀禂?shù)下操作提供有利的前提條件?？梢愿鶕?jù)現(xiàn)場條件密封所有的孔(包括看火孔)、洞、門和對流室的防爆門，及時(shí)調(diào)節(jié)風(fēng)門擋板和煙道擋板以維持爐膛內(nèi)的合理負(fù)壓，根據(jù)燃燒器的操作特性決定過?？諝庀禂?shù)α值的大小；從而有效提高加熱爐熱效率。</p><p><b>　　四、結(jié)論及建議</b></p><p>　　對加熱爐煙囪進(jìn)行保溫，對火筒式燃?xì)獬核?/p>

57、加熱爐提高熱效率的效果十分明顯的；但影響加熱爐熱效率的因素很多，但從某方面采取措施，加熱爐整體熱效率的提高還是非常有限的。因此提以下幾點(diǎn)建議：</p><p>　　1、在對煙囪進(jìn)行有效保溫的基礎(chǔ)上，還應(yīng)對爐體、人孔、加水口、防爆門、盤管出口至節(jié)流針閥前管線進(jìn)行有效保溫，且每年對保溫的效果進(jìn)行檢查，確保保溫的良好效果。</p><p>　　2、對加熱爐的火管以及天然氣盤管內(nèi)、外表面腐蝕應(yīng)采取

58、科學(xué)有效的防治措施，減少腐蝕與結(jié)垢，提高傳熱效率。</p><p>　　3、目前我們所使用的傳熱介質(zhì)為普通工業(yè)水，傳熱效率與防腐效果均表現(xiàn)一般，可以尋找傳熱效率高，防腐效果、經(jīng)濟(jì)性好的傳熱介質(zhì)。</p><p>　　4、我們所使用的加熱爐火筒結(jié)構(gòu)簡單，高溫燃?xì)庠诨鹜矁?nèi)停留時(shí)間較短，不利于熱量吸收，可以在火筒內(nèi)增加螺旋導(dǎo)流板，增加高溫燃?xì)庠诨鹜矁?nèi)的停留時(shí)間；還可以在火筒的外表面增加翅片，以增

59、加表面積提高換熱效率。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　1. 蔣國芳 .過剩空氣系數(shù)對加熱爐的影響 .石油化工設(shè)備技術(shù)，2002，23（5）：45～48</p><p>　　2. 楊向平，孫立秋 .任玉蘭工業(yè)加熱爐的操作及節(jié)能的若干問題 .齊魯石油化工，1999，27(2)：65～66</p>

60、<p>　　3. 張惠民 .直接式加熱爐節(jié)能技術(shù)研究 .能源研究與利用，2003：增刊</p><p>　　4. 蘇紅星 .流場燃燒節(jié)能新技術(shù)研究與工業(yè)應(yīng)用 .碩士學(xué)位論文</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　本論文是在我的指導(dǎo)老師王樊科老師的親切關(guān)懷與細(xì)心指導(dǎo)下完成的。從課題的選擇到論文的最終完成，王樊科老

61、師始終都給予了細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持，并且在耐心指導(dǎo)論文之余，王樊科老師仍不忘拓展我們的文化視野，讓我們感受到了文學(xué)的美妙與樂趣。。值得一提的是，王樊科老師宅心仁厚，閑靜少言，不慕榮利，對學(xué)生認(rèn)真負(fù)責(zé)，在他的身上，我們可以感受到一個(gè)學(xué)者的嚴(yán)謹(jǐn)和務(wù)實(shí)，這些都讓我們獲益菲淺，并且將終生受用無窮。畢竟“經(jīng)師易得，人師難求”，希望借此機(jī)會向王樊科老師表示最衷心的感謝！</p><p>　　此外，本文最終得以順利完成，也是

62、與學(xué)院其他老師的幫助分不開的，雖然他們沒有直接參與我的論文指導(dǎo)，但在開題時(shí)也給我提供了不少的意見，提出了一系列可行性的建議，他們是趙焰老師，何靜老師，何俊才老師等，在此向他們表示深深的感謝！</p><p>　　最后要感謝的是我的父母，他們不僅培養(yǎng)了我對中國傳統(tǒng)文化的濃厚的興趣，讓我在漫長的人生旅途中使心靈有了虔敬的歸依，而且也為我能夠順利的完成畢業(yè)論文提供了巨大的支持與幫助。在未來的日子里，我會更加努力的學(xué)習(xí)和