管式加热炉的一些关键问题的分析研究

摘要

管式加热炉作为炼油厂及石油化工厂的重要运行设备，能够利用燃料在炉膛当中燃烧所生成的高温火焰及烟气作为热源，对管路里面的流动油品进行加热，从而达到工艺温度标准，为原油或者是油品的分馏、裂解以及反应等提供热量支持，确保生产可以进行下去。由于加热炉的工作环境比较特殊，如高温、高压及腐蚀性环境，所以其结构的设计安全尤为重要。目前国内的加热炉结构设计基本依靠传统设计方法，主要依靠常用的理论以及经验公式来确定结构参数，由于现代设计手段匮乏，设计方法保守，导致效率低下，且成本较高。
　　本论文以工程实践为例，就四个典型问题，开展以下力学分析:
　　(1)采用有限元法，对烟囱大开孔的两种补强结构进行应力分析。结果表明，在限制变形方面，在开孔两侧竖直布置两根角钢，同时在接管四周布置加强筋的结构要明显优于仅在开孔两侧竖直布置两根T型钢的结构。
　　(2)通过三维结构分析法以及STAAD.Pro完成对加热炉结构模型的构建工作，并借助结构软件分析来获得各个结构应力和内力。相对于传统结构，优化后的结构符合刚度和强度的需求。安装简单快捷，而且能够有效保证工程质量水平。具有良好的等强度，抗震性能较为突出。
　　(3)采用有限元法，对传统炉管吊钩和新型吊钩结构进行应力分析。相对于传统吊钩，优化后的吊钩符合相关标准的承压需求。较传统结构更加省材，且高应力区域明显减少。
　　(4)将SCR脱硝系统经改造引进到加热炉设备中，通过对SCR反应器及出入口烟道内烟气流动过程进行CFD模拟计算，获得了烟气流动及NH3浓度分布的详细信息，从而选出最优化的烟道形式。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题来源及研究的目的和意义

1．2 管式加热炉的一般结构

1．2．1 辐射室

1．2．2 对流室

1．2．3 余热回收系统

1．2．4 燃烧器

1．2．5 通风系统

1．3 管式加热炉的主要类型

1．3．1 蒸馏炉

1．3．2 渣油加热炉

1．3．3 加氢炉

1．3．4 重整炉

1．3．5 气体加热炉

1．4 加热炉的发展史

1．5 加热炉的发展现状

第二章 钢烟囱大开孔的两种补强结构之比较

2．1 研究背景

2．2 补强结构与有限元模型

2．2．1 烟囱及补强结构

2．2．2 有限元模型的建立

2．3 计算结果及分析

2．4 本章小结

第三章 圆筒炉钢结构优化

3．1 研究背景

3．2 结构参数

3．3 研究思路

3．4 加热炉结构模拟以及工程验证

3．4．1 加热炉结构模拟

3．4．2 节点处理

3．4．3 工程验证

3．5 本章小结

第四章 管式加热炉炉管吊钩的设计改良

4．1 吊钩结构设计

4．2 吊钧参数化有限元分析模型的建立

4．3 吊钩强度核算

4．4 本章小结

第五章 SCR脱硝技术在炼油加热炉中的应用

5．1 研究背景

5．1．1 NOX产生机理及危害

5．1．2 国内NOX排放现状

5．1．3 脱硝技术路线选择

5．2 SCR技术介绍

5．2．1 优化的SCR工艺流程

5．2．2 带有花型混合器的AIG(氨喷射格栅)

5．2．3 优化的控制技术

5．3 SCR应用实倒

5．3．1 工程应用

5．3．2 模拟计算数学模型及物理模型

5．3．3 计算结果及分析

5．3．4 CFD模拟小结

5．4 SCR脱硝效果分析

5．4．1 余热回收性能标定

5．4．2 性能标定小结

5．5 本章小结

第六章 结论

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

作者和导师简介

附录