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第一章 管式加热炉的种类、用途和主要指标1

1.1 概述1

1.2 管式加热断的一般结构2

1.3 管式炉的主要技术指标3

1.4 管式加热炉的种类6

参考文献12

第二章 燃料和燃料计算13

2.1 燃料油13

2.1.1 燃料油的理化性质13

2.1.2 燃料油的热工性质18

2.1.3 炼油厂常用燃料油23

2.2 燃料气23

2.2.1 燃料气的理化性质23

2.2.2 燃料气的热工性质27

2.2.3 炼油厂常用燃料气30

2.3 管式炉的热平衡和热效率30

2.3.1 热平衡30

2.3.2 热效率32

2.3.3 热效率的测定40

符号表42

参考文献43

第三章 辐射传热基础理论44

3.1 热辐射的基本概念44

3.1.1 辐射、热辐射和辐射波谱44

3.1.2 吸收率、反射率、透过率45

3.1.3 黑体、白体、镜体、透明体46

3.1.4 辐射能力、单色辐射能力46

3.1.5 辐射强度47

3.2.1 普朗克定律--辐射能按波长分布的定律48

3.2 热辐射的基本定律48

3.1.7 灰体48

3.1.6 黑度(辐射率)、单色黑度、定向黑度48

3.2.2 斯蒂芬-波尔兹曼定律--四次方定律49

3.2.3 兰贝特定律--余弦定律50

3.2.4 克希荷夫定律50

3.3 固体的热辐射52

3.3.1 固体辐射能力及黑度52

3.3.2 固体的吸收率52

3.4 气体的热辐射54

3.4.1 气体辐射的选择性55

3.4.2 气体辐射和吸收在整个容积中进行55

3.4.4 平均射线行程(有效辐射层厚度)56

3.4.3 贝尔定律--单色穿透率与射线行程的关系56

3.4.5 水蒸气、CO2、SO2气的黑度57

3.4.6 水蒸气、CO2气的吸收率60

3.4.7 气体的黑度和吸收率计算举例61

3.4.8 锅炉烟气黑度和吸收率62

3.5 火焰热辐射63

3.5.1 火焰类型及辐射特点63

3.5.2 辉焰的黑度63

3.6 辐射换热64

3.6.1 角系数及计算举例64

3.6.2 两黑体表面间的辐射换热67

3.6.3 有效辐射和投射辐射68

3.6.4 灰体表面辐射能量的收支69

3.6.5 封装系统内两上灰体表面的换热70

3.6.6 封闭系统内几个灰体表面的换热71

3.6.7 气体与包壳间的辐射换热72

3.6.8 气体与包壳间辐射换热计算举例73

符号表74

参考文献76

4.1 经验法77

4.1.2 经验公式法78

4.1.1 纯经验法78

第四章 管式炉的辐射传热计算78

4.2 Lobo-Evans法80

4.2.1 Lobo-Evans法的基本计算法80

4.2.2 图解法88

4.2.3 Lobo-Evans法编程数值计算法90

4.3 Белоконь法96

4.3.1 Белоконь法的基本计算式96

4.3.2 Белоконь解法100

4.3.3 Белоконь法的编程数值计算101

4.4 遮蔽段的详细计算101

4.5.1 概述103

4.5 区域法103

4.5.2 微元体的辐射104

4.5.3 直接交换面积105

4.5.4 总交换面积113

4.5.5 定向通量(定向总交换)面积117

4.5.6 温度分布计算120

4.6 蒙特卡罗法123

4.6.1 概述123

4.6.2 抽样问题124

4.6.3 能束跟踪127

4.6.4 温度分布计算131

符号表135

参考文献138

第五章 对流传热140

5.1 管内膜传热系数140

5.1.1 单相流的内膜传热系数140

5.1.2 混相流流动状态的确定141

5.1.3 混相流的内膜传热系数142

5.1.4 管内结垢热阻144

5.2 管外膜传热系数146

5.2.1 光管的外膜传热系数146

5.2.2 翅片管和钉头管的外膜传热系数148

5.2.3 管外结垢热阻157

5.3 管壁温度和平均温差158

5.3.1 光管管壁温度的计算方法158

5.3.2 翅片管或钉头管管壁温度的计算方法158

5.3.3 平均温度差160

5.4 在对流室中的辐射传热161

5.4.1 由辐射段带入的辐射热--遮蔽段的传热161

5.4.2 高温烟气在对流段的辐射传热161

5.4.3 炉墙的辐射162

5.4.4 对流管的管外综合传热系数163

5.5 对流管的总传热系数164

符号表165

参考文献167

第六章 压力损失及通风168

6.1 管内介质的流速及压降168

6.1.1 概述168

6.1.2 管内流速168

6.1.3 无相变时的压降计算169

6.1.4 有相变时的压降计算173

6.2.2 烟气沿直管道流动的压降190

6.2.1 烟气流速190

6.2 烟气流速及压降190

6.2.3 局部阻力产生的压降192

6.2.4 烟气流过对流室管排的压降192

6.2.5 烟气下行产生的压降199

6.3 管式炉的通风199

6.3.1 自然通风及其烟囱高度199

6.3.2 强制通风203

符号表207

参考文献209

7.1 燃料气的燃料和燃料气喷嘴210

7.1.1 着火过程和强迫点燃210

第七章 燃烧器210

7.1.2 火焰传播211

7.1.3 预混燃料和预混式燃料气喷嘴214

7.1.4 扩散燃料和外混式燃料气喷嘴214

7.1.5 半预混式燃料气喷嘴215

7.1.6 火焰的稳定性215

7.2 燃料油的燃料及燃料油喷嘴217

7.2.1 燃料油的燃烧217

7.2.2 燃料油的雾化及油喷嘴219

7.2.3 燃料油燃烧的稳定性223

7.3 配风器224

7.4 燃烧道和预燃筒225

7.5 管式炉用燃烧器225

7.5.1 设计和选用管式炉燃烧器的注意事项225

7.5.2 油-气联合燃烧器227

7.5.3 燃料气燃烧器234

7.5.4 高强燃烧器和大能量燃烧器简介238

7.5.5 燃烧器对燃料系统的要求240

7.6 燃烧器设计计算243

7.6.1 常用定律及公式243

7.6.2 燃料气喷嘴计算249

7.6.3 油喷嘴计算263

7.7 燃烧的污染及其控制267

7.7.1 燃烧器的噪声及其控制267

7.7.2 燃烧产物的污染及其控制272

符号表274

参考文献275

第八章 结构和材料276

8.1 炉管系统276

8.1.1 金属材料的性能276

8.1.2 炉管壁厚计算284

8.1.3 API RP-530炉管壁厚计算方法291

8.1.4 炉管规格、材质和配件301

8.1.5 炉管的焊接315

8.2 炉墙和耐火材料325

8.2.1 炉墙结构325

8.2.2 炉墙传热计算333

8.2.3 耐火材料与隔热材料355

8.2.4 耐火混凝土361

8.2.5 施工要点366

8.3 炼油管式炉结构设计中的若干问题368

8.3.1 辐射室尺寸的确定及其主要结构设计368

8.3.2 对流室尺寸的确定及其主要结构设计376

8.3.3 钢结构设计要点380

8.3.4 烟风道及烟囱结构设计要点385

符号表389

参考文献390

第九章 炼油装置加热炉390

9.1 炼油管式炉工艺设计计算391

9.1.1 基础数据391

9.1.2 炉型选择391

9.1.3 影响炉子主要尺寸的几个因素的讨论392

9.1.4 炉体尺寸的初步选定399

9.1.5 设计举例403

9.2 炼油装置管式加热炉的设计特点419

9.2.1 常压炉419

9.2.2 减压炉421

9.2.3 延迟焦化炉422

9.2.4 催化重整炉424

9.2.5 润滑油装置加热炉427

附录428

符号表433

参考文献434

第十章 烃类蒸汽转化炉436

10.1 烃类蒸汽转化概述436

10.1.1 烃类蒸汽转化热力学436

10.1.2 烃类蒸汽转化动力学439

10.1.3 烃类蒸汽转化催化剂440

10.1.4 烃类蒸汽转化过程中的析碳与消碳441

13.3.2 主要设计参数442

10.1.5 烃类蒸汽转化流程442

10.1.6 操作条件的分析443

10.2 一段转化炉的几种炉型444

10.3 烃类蒸汽转化炉辐射段的工艺计算450

10.3.1 管内数学模型450

10.3.2 管外数学模型453

10.3.3 计算框图及其说明458

10.4 计算举例及讨论460

10.4.1 顶烧炉设计计算460

10.4.2 侧烧炉的实测及计算460

10.4.3 讨论463

10.5.1 I.C.I型转化炉结构464

10.5 结构与材料464

10.5.2 Kellogg型转化炉结构467

10.5.3 Topsφe型转化炉结构477

附录486

符号表491

参考文献492

11.1.1 裂解平衡常数的计算494

第十一章 管式裂解炉494

11.1 裂解反应热力学494

11.1.2 一次反应和二次反应496

11.1.3 裂解过程的结焦生碳反应498

11.2 裂解过程的工艺参数和操作指标498

11.2.1 裂解温度498

11.2.2 停留时间499

11.2.3 压力499

11.2.4 稀释剂和稀释比500

11.2.5 裂解过程操作条件的选择500

11.3 管式裂解炉的炉型和结构501

11.3.1 概述501

11.3.2 横管裂解炉502

11.3.3 鲁姆斯SRT型裂解炉502

11.3.4 梯台式裂解炉504

11.3.5 区域型裂解炉505

11.3.6 管式裂解炉的进展506

11.4 裂解炉工艺计算507

11.4.1 管内反应微分方程组的建立507

11.4.2 传热及阻力降微分方程式的建立510

11.4.3 区域的划分510

11.4.5 计算举例512

11.4.4 计算步骤及框图512

符号表514

参考文献515

12.2 结合工艺装置特点全面考虑516

12.2.1 降低加热炉热负荷516

12.1 提高热效率与节约燃料的关系516

第十二章 提高加热炉热效率516

12.2.2 提高燃烧空气温度517

12.2.3 集中回收烟气余热518

12.3 合理选用过剩空气系数518

12.4.1 重视管排与火焰的相互位置519

12.4 改进燃烧器519

12.4.2 合理减少燃烧器的过剩空气量520

12.4.3 采用强制供风520

12.5 减少散热损失520

12.6 低温露点腐蚀520

12.6.1 低温露点腐蚀的机理521

12.6.2 腐蚀速度与壁温的关系522

12.6.3 烟气露点温度的确定524

12.6.4 低温露点腐蚀的防止和减轻措施526

12.7.1 节能投资经济效果评价内容530

12.7 节能措施经济效果评价530

12.7.2 投资效率的基本概念531

12.7.3 经济性评价的计算方法532

参考文献536

第十三章 回收烟气余热537

13.1 回收烟气余热的途径537

13.1.1 充分利用对流室加热工艺介质537

13.2 冷进料、热油预热空气538

13.2.1 系统说明538

13.1.3 采用余热锅炉发生蒸汽538

13.1.2 预热炉用燃烧空气538

13.2.2 设计参数540

13.2.3 设计特点540

13.3 热油式空气预热器541

13.3.1 结构541

13.3.3 设计和计算543

13.4 热载体预热空气546

13.4.1 概述546

13.4.2 热载体介质546

13.5.2 优缺点分析547

13.5.1 概述547

13.5 回转式空气预热器547

13.4.3 烟气和空气温度547

13.5.3 加热炉热负荷与预热器转子直径的关系549

13.5.4 漏风量和漏风系数550

13.5.5 漏风对预热器出口烟气温度的校正553

13.5.6 ε-NTU法传热核算554

13.5.7 传热计算558

13.5.8 阻力计算561

13.5.9 传热核算例题561

13.6.2 立式和卧式564

13.6.1 概述564

13.6 钢管式空气预热器564

13.6.3 管径、管心距和排心距566

13.6.4 气体流速567

13.6.5 出口烟气温度567

13.6.6 入口烟气温度567

13.6.7 结构567

13.6.8 受热面的计算568

13.6.9 空气预热器阻力计算572

13.6.10 预热器结构特性的初步确定574

13.7 玻璃管空气预热器576

13.7.3 管端密封结构577

13.7.1 结构型式577

13.7.2 立式与卧式的对比577

13.7.4 玻璃管材质和规格578

13.7.5 设计参数580

13.7.6 玻璃管易破损原因分析581

13.8 管式式空气预热器582

13.8.1 热管原理582

13.8.2 热管工作的限制582

13.8.3 热管结构583

13.8.4 气-气热管换热器584

符号表588

参考文献590

第十四章 仪表、操作和维护592

14.1 仪表592

14.1.1 炉子控制的原理592

14.1.2 温度控制的特殊问题594

14.1.3 流量的控制596

14.1.4 燃烧控制597

14.2 炉子的操作范围601

14.2.1 炉子操作的上限602

14.2.2 炉子操作的下限603

14.3.1 结焦的形态605

14.2.3 热效率和操作负荷的关系605

14.3 管内结焦605

14.3.2 结焦的速度606

14.3.3 影响结焦的因素及防止措施607

14.4 管外积灰与清扫609

14.4.1 灰垢的种类和成分609

14.4.2 决定灰垢生成量的主要因素610

14.4.3 灰粒沉积的规律611

14.4.4 积灰对传热的影响612

14.4.5 管外积灰的清扫方法613

14.5 炉管的损坏616

14.5.1 炉管报废标准617

14.5.2 炉管损坏的原因617

14.5.3 预防炉管损坏的措施617

14.5.4 由氧化减薄引起的损坏618

14.6 离心铸造炉管HK40的损坏621

14.6.1 HK40的特性621

14.6.2 转化炉炉管的蠕变破裂624

14.6.3 裂解炉炉管的渗碳破坏625

14.6.4 HK40炉管的维修和保养626

参考文献629