年產300萬噸圓筒管式加熱爐畢業設計（附帶CAD圖）
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- 摘 要
本設計為年產300萬噸原油圓筒管式加熱爐，在本設計中主要完成對輻射段、對流段以及煙道的工藝尺寸的計算、熱量的衡算、鋼結構的計算及校核和加熱爐各零部件的選用。其中輻射室工藝尺寸包括輻射室爐管的直徑、爐管的壁厚、爐管的長度、爐管的根數、輻射室的外形尺寸等；對流室的工藝尺寸包括對流爐管的形式、爐管的直徑、爐管的壁厚、爐管的排數及每排的根數、熱量衡算的部分包括計算燃料量、燃燒器的規格和根數。
本設計的要點是加熱爐高的熱效率，提高燃油的利用率。常采用的措施有降低爐子的排煙溫度、減小過熱空氣系數、減少化學部完全燃燒損失、減少機械不完全燃燒損失、減少爐壁散熱等。也可以設置煙氣余熱回收系統來提高加熱爐的熱效率。
關鍵字：加熱爐；爐管；輻射；對流；
目 錄
摘 要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1 課題背景 1
1.2 本課題發展方向 1
第2章 設計要求和設計參數 3
2.1 設計要求 3
2.2 設計參數 3
2.2.1 燃料油 3
2.2.2 原油工藝條件 3
2.2.3 過熱蒸汽條件 3
2.2.4 原油產品分率 3
第3章 工藝計算 4
3.1 加熱爐熱負荷計算 4
3.1.1 管式加熱爐工藝計算所需的基礎數據 4
3.1.2 被加熱介質的比焓 4
3.1.3 被加熱介質的熱負荷 5
3.2 燃燒過程計算 6
3.2.1 燃料油燃燒物性 6
3.2.2 加熱爐設計的熱效率計算 6
3.3 輻射段計算 8
3.3.1 輻射段基礎數據 8
3.3.2 輻射段爐體尺寸確定 9
3.3.3 輻射段熱平衡計算 11
3.4 對流段計算 14
3.4.1 核算對流段熱負荷 14
3.4.2 對流段工藝尺寸計算 20
3.5 加熱爐壓力降 24
3.5.1 爐管壓力降 24
3.5.2 加熱介質進口壓力降 25
3.6 煙囪設計 26
3.6.1 煙囪直徑 26
3.6.2 煙囪高度計算 26
第4章 加熱爐的檢測、檢驗和試驗 32
4.1 爐管水壓試驗 32
4.2 爐管焊接接頭的檢測和檢驗 32
第5章 加熱爐鋼結構 33
5.1 輻射室鋼結構 33
5.2 對流室鋼結構 33
5.3 平臺梯子 33
第6章 余熱回收系統 35
第7章 加熱爐配件的設計選用 36
7.1 輻射管的支撐 36
7.2 看火門 37
7.3 人孔門 37
7.4 防爆門 38
7.5 燃燒器的選擇 39
7.6 清掃門和吹灰器 40
結論 41
參考文獻 42
致謝 43
1.1 課題背景
近年來，隨著石油化學工業的迅速發展，管式加熱爐技術越來越引起人們的重視。管式加熱爐消耗著大量的能量，而在制造乙烯、氫氣和合成氨的工藝過程中，它已成為進行裂解和轉化反應的心臟設備，支配著整個工廠或裝置的產品質量、收率、能耗和操作周期。因此對管式加熱爐的設計和余熱回收系統的設計就非常必要了。
管式爐在石油化廠具有舉足輕重的作用，管式爐的能耗很高。此外，由于加熱爐在燃料燃燒時的噪聲和煙氣排放也對環境污染造成相當嚴重的影響。這些因素都必須在加熱爐設計時加以考慮。
1.2 本課題發展方向
在煉油工程上，采用管式加熱爐開始于1910年至1911年間，在沒有采用管式加熱爐之前原油加工方式均為釜式蒸餾，小處理量、且為間歇生產。管式加熱爐的使用是煉油工業由小處理量、間歇生產轉向大處理量、連續生產的標志。
常減壓蒸餾裝置是原油初加工裝置，其的處理能力決定了整個煉油廠加工能力或規模。在常減壓蒸餾裝置中，常壓爐的處理能力決定了常減壓蒸餾裝置處理能力，如果常壓爐的處理能力不夠，整個裝置將無法完成預定的任務。
石化工藝加熱爐的能耗約占整個生產裝置能耗的50%～60%，其熱效率的高低直接決定著整個生產裝置能耗大小，直接影響著生產成本。
石化工藝加熱爐的基建投資費用，約占一般煉油裝置總投資的10%～20%，總設備費用的30%左右；在重整、制氫等裝置中則占裝置總投資的25%左右；乙烯裂解爐和化肥轉化爐的基建投資費用約占裝置總投資的35%左右。石化管式加熱爐的基建投資費用大小直接影響著整個生產裝置或煉油廠、石油化工廠的基建投資。
由于石油化工工藝管式加熱爐的被加熱工藝介質為易燃、易爆的液體或氣體，且壓力較高，一旦發生重大事故，后果不堪設想。因此，石油化工工藝管式加熱爐能否長周期安全、穩定運行對整個裝置或全廠實現“長周期安全、穩定運轉”有著直接的影響。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過程。管式加熱爐是煉油裝置中的三大主力設備之一（塔器、換熱器和管式加熱爐），是乙烯和化肥等石油化工生產裝置的“心臟”設備，沒有石油化工工藝管式加熱爐，就沒有現代化的煉油和石油化工工業。
石油化工工藝管式加熱爐排放的煙氣中NOx、SOx、CO2等有害成分含量是否達到國家標準規定，對操作工人和周邊居民的生活或身體健康都有著直接影響。
上述充分說明了管式加熱爐在煉油和石油化工生產中占有十分重要的地位，搞好石油化工工藝管式加熱爐操作、管理工作對煉油和石油化工生產裝置實現高處理量、高質量、高效率、低能耗和長期安全、穩定運轉及減輕對環境的污染有著重大意義。 ...
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