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文檔簡介
2024年崗位知識競賽-加熱爐知識歷年考試高頻考點試題附帶答案(圖片大小可自由調整)第1卷一.參考題庫(共25題)1.彈簧管加熱爐應用范圍?特點?加熱爐的管架計算如何考慮?2.舉例說明如何選用現存爐子?3.按新部標規定,通常情況下(建廠地區冬季計算溫度等于或高于-20℃時)鋼結構構件為什么要選用Q235-B、Q235-B.F,而不采用Q235-A、Q235-?A.F?4.加熱爐設計中應如何選用燃燒器?5.地震作用抗震計算通常有哪三種方法?加熱爐抗震化效果用哪種方法?地震作用和哪些因素有關?6.加熱爐上使用管壁熱電偶有幾種?安裝管壁熱電偶的目的是什么?立管立式爐一般安裝在什么位置較合適?7.焚燒爐對爐襯設計的要求是什么?為什么采用磷酸鋁襯里而不采用磚結構?8.怎樣設計重整加熱爐倒U形輻射排管(單排單面輻射)?9.壓力容器設計壓力怎樣確定?若最高工作壓力為Pw≤1.8MPa,設計壓力應為多少?設計壓力為0.08MPa和真空度為0.015MPa,公稱容積為600升(0.6m3)三容器是否適用GB150-89?(三容器的基本條件符合GB150-89)10.風荷載及煙囪高度均相同的等徑鋼煙囪,僅煙囪直徑變化,會影響煙囪壁厚的增減嗎?請簡述其原因。11.為什么在輻射段傳熱計算中,通常取兩排對流爐管作為遮蔽段?遮蔽段采用光管?試根據下圖繪出考慮遮蔽段對流傳熱的傳熱計算模型,并說明該模型的完備性。 12.焦化爐設計的關鍵是什么?設計中如何排管、選取管徑和管材?13.對生產的每一根熱管,用什么方法測試才能初步確定它是合格產品?14.試述重整反應加熱爐、爐管系統設計特點。15.設計加熱爐時如何選用燃燒器?加熱爐對工藝提供的燃料油有什么要求?16.在什么情況下,固定管板式換熱器的殼程筒體需設置膨脹節?17.用公式說明如何強化對流傳熱?在介質為油時(液相),總傳熱系數K大小主要取決于外膜傳熱系數h0,還是取決于內膜傳熱系數hi,為什么?設計時,強化后K直通常為沒強化K值幾倍? 18.在設計加熱爐時,通常應考慮哪些安全措施?19.對易結焦的加熱爐在設計中可采取哪些措施?20.你知道的兩相流壓降計算有幾種?各種方法計算的適用范圍及其準確程度如何?21.選用管式爐時應注意哪些問題?如果選用1200萬大卡/時常壓爐用作1200萬大卡/時瀝青爐是否合適?22.某臺加熱爐輻射、對流均為四管程(對流、輻射分別加熱)運行一段時間后,對流管中兩路結焦,其中一路遮蔽管處燒壞。試分析結焦原因?簡述遮蔽管結焦損壞的過程?爐管結焦后可采取什么方法處理?23.受壓彎作用的柱腳板,其地腳螺栓是否受拉?螺栓截面應如何確定?24.什么叫焊接工藝評定?為什么要進行焊評?焊評對象是什么?焊接試驗與焊評有什么不同?(焊接工藝評定簡稱“焊評”)25.GB150-89規定在什么情況下壓力容器壁上開孔可不另行補強?第2卷一.參考題庫(共25題)1.什么是焦化加熱爐的管內結焦?管內結焦的多少取決于哪兩大因素?并對該兩大因素具體分析。2.什么叫氫鼓泡和氫脆?3.加熱爐大型化問題是如何考慮的?為什么要搞大型化?具體存在的問題?4.影響輻射傳熱的因素是什么,并簡要分析。5.你為呼煉設計的瀝青爐爐襯為何采用襯里結構而不采用其它材料?6.在下列已知條件下,寫出計算爐襯厚度的有關公式的計算步驟。已知:單一爐襯,內外壁溫度t1、t2,大氣溫度t0,爐襯材料導熱系數λ,無風,爐襯垂直放置。求:爐襯厚度δ。7.在加熱爐輻射室頂(對流底)和對流頂(煙囪底)設置氧化鋯測定氧含量,其作用有什么不同?8.加氫裝置中反應部分的加熱爐通常可采用哪幾種材料作爐管?不銹鋼爐管為什么在焊后要增加一道穩定化熱處理的工序?9.1Cr5Mo、9Cr-1Mo熱處理溫度是多少?在什么情況下鉻鉬鋼爐管焊后必須重新進行熱處理?10.管輸原油加熱爐有何特點?11.加氫精制(爐前混氫)進料爐,爐管設計中應注意甚么?12.為什么要控制鋼中的S、P含量?13.鍋爐受壓元件采用國外鋼材應符合哪些要求?14.試對下列三種預熱器(管束式、擾流式、熱管式)進行比較?15.試說明單根熱管分幾段,各段名稱是什么?在設計熱管預熱器時,如何設計熱端與冷端?16.用GB713-86中的20g和16Mng鋼板分別代用20R和16MnR時應符合甚么要求?用20R和16MnR代替鍋筒所需鋼板20g和16Mng有什么要求?17.目前搞的管束式空氣預熱器系列CAD與過去設計的整體式管束式空氣比較有什么區別?18.加熱爐主要管材的最高使用溫度是多少?19.試述第一、三、四強度理論,它們各適用什么范圍?20.焦化爐爐管內是否注水、注氣?若要注水、注氣在什么部位好?為什么焦化爐爐管結焦嚴重的部位不在輻射出口而在中部某段管內?21.加熱爐負荷變化大的燃燒器設計應考慮什么?22.對于含硫量低的直餾柴油加氫精制反應爐,是否非得選用321或347不銹鋼作爐管?23.簡述熱管的工作原理,并說明熱管的優缺點?鋼水熱管的使用溫度(最高)及存在的問題。24.減壓爐出口轉油線管徑的大小對減壓爐有何影響?25.建立沸騰床(亦稱流化床)的他條件是什么?什么狀態是穩定的沸騰層?沸騰層高度的影響?第3卷一.參考題庫(共25題)1.試從加熱爐傳熱、燃燒、爐襯、余熱回收、爐子操作管理五方面簡述爐子如何做好節能工作?2.什么叫濕度型NOx?影響它的生成量的主要因素與控制NOx生成量的方法是什么?低氧化氮燃燒器是如何抑制NOx產生?3.低溫露點腐蝕機理是什么?在設計中采取哪些措施避免產生低溫露點腐蝕?4.正壓爐的防爆安全裝置有哪些形式?各有什么特點?設計中應注意的問題有哪些?5.對流室采用釘頭管或翅片管的好處是什么?什么情況下采用釘頭管?什么情況下采用翅片管?6.雙面輻射加熱爐的特點?試舉一二個實際應用例子?7.提高加熱爐熱效率的途徑有哪些?8.提高加熱爐熱效率主要受哪些因素的限制?在我們的設計中采用過哪些提高加熱爐熱效率的手段?你準備從哪幾個方面去防止或減輕低溫露點腐蝕?9.NOx指的是什磨?NOx如何對環境進行危害?式論述如何以改善燃燒與降低燃料的含氮量兩方面來控制NOx的生成。10.如何計算某臺加熱爐節能改造設計后的投資回收年限?(僅列出計算簡式即可)11.在加氫裂化和加氫精制裝置加熱爐設計中,當采用奧氏體不銹鋼爐管(TP321、TP247H)時,為何傾向于采用單排雙面輻射的排管形式?試用有關公式和數據加以說明。12.糠醛加熱爐特點是什么?如何根據其特點設計糠醛加熱爐?13.畫出煙氣在自然通風直立上抽式加熱爐內的壓力分布圖,并解釋煙氣是如何從負壓較大的爐底向負壓較小的爐頂流動。14.加熱爐燃燒器選型一般應怎樣考慮?15.對大型化的單系列制氫爐設計中會出現一些什么問題?如何考慮和解決?16.自立式煙囪基本風壓、設防裂度和場地類別等自然條件確定后,進行結構核算主要計算哪些內容?17.空氣預熱器的主要經濟技術指標是什么?18.試述奧氏體不銹鋼中C、Cr、Ni、Ti、Nb等主要化學元素的影響,主要熱處理方法及其作用。19.簡述在設計中避免露點腐蝕的措施。20.哪些裝置的加熱爐需要擴徑?擴徑的作用和原則是什么?焦化爐為什么不擴徑?21.施工交底應注意什么問題?22.試將一臺熱負荷為5818kw(500×104)圓筒爐(減壓爐qR≈20000lcal/(m2.h))能改造成一臺大約多少萬大卡的糠醛(抽出液)加熱爐?設計上要從哪些方面考慮這些改造?23.從理論上分析加熱爐對盤管采用擴面管的目的和意義。24.影響露點腐蝕的因素是什么?在設計中怎樣避免露點腐蝕?25.Ⅰ型和Ⅱ型焚燒爐各有哪些優缺點?為什么有些廠采用Ⅱ型焚燒爐?第1卷參考答案一.參考題庫1.參考答案: 1.適用于小負荷加熱爐有沉積物,怕堵塞管子的加熱爐,常見于化工廠。? 其特點:結構簡單,節省彎管;無存留物;壓降小;負荷小;可整體預制。 2.管架計算應考慮受力大的斷面,受力大的斷面往往此處溫度不是最高的,還要考慮溫度高的斷面,溫度最高的斷面往往受力不是最大的,兩個部位都要核算。 低溫時一般按彈性許用應力(只考慮強度)?高溫時一般按斷裂許用應力(應按蠕變考慮)2.參考答案: ①爐型 ②熱負荷 ③冷油流速(即管徑和程數) ④有否過熱蒸汽或廢熱鍋爐 ⑤爐管材質、壁厚 ⑥火咀數量和形式 ⑦風荷載及地震荷載等?選型說明: 當加熱某一種介質而設計的管式爐,當用于加熱另一種介質時,由于其允許的熱強度不同,原設計的熱負荷就不再具有意義。例如:一個1000萬千卡/時常壓爐,當用在焦化爐時,就只能當作700萬千卡/時左右的爐子使用。 在選用時,具有實際意義的是其有效加熱面積。然而加熱面積是不直觀的,名義熱負荷(以下列名義熱強度為準計算的爐子熱負荷) 查后得選用名義熱負荷780萬千卡/時左右圓爐,滿足熱負荷要求,然后再考慮管徑等其它因素是否合適。 若選用1200萬大卡/時的常壓爐用作1200萬大卡/時瀝青爐是否合適? 不合適,因為常壓爐熱強度在2~3萬大卡/時(圓筒爐),而瀝青爐允許熱強度較常壓爐要低。則選用1200萬大卡/時的常壓爐作瀝青爐的傳熱面積可能不夠。 選用加熱爐應注意: 選用時應根據使用的裝置、條件及地區的不同,需作一些核算和比較 ①全爐熱負荷、輻射管的熱強度 ②管徑及程數 ③根據操作壓力、溫度及腐蝕條件核算爐管厚度 ④燃燒器燃燒種類及總發熱量 ⑤整個地區的風載荷、地震荷載、場地土是否一致,必要時進行核算。 ⑥其它(軸線位置說明等)3.參考答案: 根據國家標準《碳素結構鋼》(GB700-88)規定Q235-A、Q235-?A.F的含碳量不作交貨條件,而由于焊接結構鋼對鋼材的含碳量要求嚴格,爐架結構多為焊接結構,所以Q235-A、Q235-?A.F鋼材就不宜在焊接結構中使用。Q235-B、Q235-B.F鋼材,既能保證其機械性能的前五項,又能保證合格的化學成分,所以此種鋼材為爐架結構鋼材。4.參考答案: ①燃燒器總發熱量應滿足加熱爐熱負荷的要求 ②選用的燃燒器應與加熱爐所用的燃料特點相適應(油、氣、或油氣聯合燃燒器) ③燃燒器應與爐膛爐型相配合箱式爐、圓筒爐、立式爐爐膛高的應選用長火炬(一般火炬高度應為爐膛高度的2/3),無焰爐用側壁燒咀,火焰附墻,階梯爐采用扁平火咀 ④選用的燃燒器結構設計合理,利于操作維護,霧化汽用量小,過剩空氣小,造價低,噪聲小等 ⑤根據供風方式采用自然通風或強制通風5.參考答案: 地震作用抗震計算通常有三種方法, 第一種是“底部剪力法”適合以剪切變形為主且質量和剛度沿高度分布較均勻,以及近似單質點體系結構。 第二種是“振型分解反應譜法”,適合彎剪變形,結構相對有一定對稱性結構, 第三種是“對稱分析法”,適合特別不規則的建筑構筑和特別高超高建筑構筑物。 加熱爐抗震計算,目前主要采用第二種“振型分解反應譜法”,對硫回收酸氣尾氣爐也可用底部剪力法。地震作用和振型、振型參與系數、重力荷載、地震影響系數有關。但地震影響系數又和設防裂度、振動周期、特征周期有關。特征周期又和遠震、近震、場地土有關,振動周期、振型、振型參與系數又和建筑構筑物的質量和剛度分布有關,所以也可說地震作用和重力荷載、遠震、近震、場地土、設防裂度和構筑建筑物的剛度質量分布有關。6.參考答案: 有兩種: ⑴刀刃式 ⑵墊板式 安裝管壁熱電偶的目的是監測爐管的管壁溫度,對易結焦的爐管,通過管壁熱電偶顯示的溫度可以觀察到管壁溫度的變化,從而了解管內介質的情況。如管壁熱電偶所指的溫度突然升高,可判斷管內是否結焦,但其所表示的溫度不是真實的管壁溫度,只能作為監測。立管立式爐安裝時一般裝在出口管火焰高度2/3的部位(即管壁溫度較高的部位)。臥管立式爐一般裝在介質出口管,離火咀較近的部位。不管立式爐還是臥式爐管壁熱電偶均應安裝在迎火面上。7.參考答案: 焚燒爐對爐襯設計要求: ①耐溫性600℃~850℃以上 ②耐磨性,經得起硅砂、廢渣等的沖刷 ③耐急冷急熱,熱穩定性好50次 ④耐水性 在工作溫度不受廢料影響(因450℃以上陶瓷化) ⑤抗腐蝕性 能抵抗廢渣及焚燒后煙氣腐蝕 ⑥致密性 要求襯里不裂、不滲、不使煙氣滲入器壁腐蝕殼體 ⑦易施工 好施工能適應焚燒爐各種復雜的結構形狀 綜合上述采用襯里比耐火磚結構好,這是因為磚有磚縫,不易嚴密,而磚縫是薄弱環節不耐沖刷,焚燒爐形狀復雜,用異型磚多,施工不易,不如襯里簡單。8.參考答案: ①爐管長度上要考慮到:(長度指直管段) A.最小高度根據火焰長度決定 B.為了保持傳熱均勻,管徑與高度有如下關系: 管徑≥φ127時,長度l≤9m 管徑≤φ102時,長度l≤7.6m ②爐管之間的小室寬度,有爐管與燒咀間的最小距離決定,爐管中心至爐管中心的最小寬度為3m。 ③集合管位于輻射區段的底部,并處理好密封,絕對禁止參與爐膛的輻射傳熱。9.參考答案: 10.參考答案: 11.參考答案: ①對于雙排管單面輻射,無反射面情況,其管排有效吸收因素α=0.977.因此可以認為兩排對流管吸收了爐膛向對流段的全部直接輻射。 ②遮蔽段既受爐膛的直接輻射傳熱,又受煙氣的對流傳熱,因此熱強度較高。如采用擴面管,勢必進一步提高熱強度,導致燒壞擴面元件和管壁。 ③傳熱計算模型如下: 12.參考答案: 焦化爐設計的關鍵是應根據原料特性,在滿足工藝要求的前提下,所選設計參數應盡可能防止爐管結焦,高正裝置的長周期運行。 在焦化爐設計中: ⑴焦化爐一般采用橫排管,使爐管沿圓周方向傳熱均勻,防止局部過熱。應盡可能避免介質的先期臨界分解段位于管壁溫度最高和熱強度分布最不均勻的管段。 ⑵宜選用小管徑 原因: ①小管徑比表面積大,加熱同樣多的流體,獲得的傳熱外表面積多,故可降低爐管平均熱強度。(即降低焦垢生成速度)。 ②小管徑可提高內膜傳熱系數(即提高焦垢脫離速度)。 ③采用小管徑增加流路,減少介質停留時間。 ⑶管心距選取時采用大管心距,盡可能使爐管表面熱強度趨于均勻。(一般對上進下出的加熱爐,上部取C=2.2,中部取C=2.5,下部取C=2.7)。 ⑷管內流速的選取:高流速可提高焦垢脫離速度,緩和焦垢生成速度, ⑸管子選取時應注意管壁熱強度不宜過高,太高會加快生焦速度,過去傳統推薦31.56kw/m2(實際國內焦化加熱爐一般在31~33kw/m2)凱洛格選用的熱強度一般為31.56~34.66?kw/m2;當前國外推薦28.39?kw/m2 ⑹為保長周期運行和利于燒且滿足管材高溫強度要求,過去規定一般介質含硫小于2%選用1Cr5Mo管材,含硫大于2%選用1Cr9Mo管材。現國外采用在線清焦,長周期運行,爐管材質取得較好,一般用1Cr9Mo。13.參考答案: 熱管存放十天后,用以下方法對每根熱管進行初步檢查 A.聽聲法:熱管充裝工質后,使之呈垂直方向,上、下抖動,有清脆的金屬撞擊聲為性能初步合格。 B.啟動法:將熱管蒸發段插入98℃~100℃的恒溫水槽中,在三分鐘內可熱到頂端,用儀器測距冷凝段端頭500mm處的壁溫。壁溫高于環境溫度10℃為合格。 若上述任何一項不合格則判定該根熱管為不合格。14.參考答案: 主要特點:壓力降要求低,出口介質溫度高。 根據壓力降要求,重整反應爐多設計成多路并聯,多路并聯實際上流量不可能均勻,流量小的管每千克原料氣所吸熱量就增大,這樣就形成溫度偏差,允許的最大熱偏差,取決于爐管材質,為了使各路流量盡可能均勻,從兩個方面努力: ⑴集合管的橫截面要足夠大,加熱管尺寸盡可能小。 日本:總集合管面積=0.8~1.0爐管總面積 美國:總集合管面積=1.5爐管總面積 一般處理量越大,路數越多時,集合管尺寸的富余量越大。 ⑵安排好集合管流向 15.參考答案: ①根據加熱爐的特點或燃料供應情況,選用燃燒器(油、氣、或油氣聯合燃燒器)。 ②根據供風方式采用自然通風或強制通風。 ③根據爐型選用燃燒器(如箱式爐、圓筒爐、立式爐,爐膛大選用長火焰燃燒器,無焰爐用側壁燒咀火焰附墻,形成溫度較均勻的輻射墻,階梯爐常采用扁平火咀等)。 ④根據加熱爐所需的總熱量,確定燃燒器的總發熱量。(SHJ1035-84規定燃燒器設計總發熱量至少應為計算總發熱量的1.1倍)。 ⑤根據燃燒器提供的技術性能,爐內熱量分布要求,來確定燃燒器的個數。 ⑥其它(霧化劑耗量少,結構簡單易控制,噪音小等)。 對工藝提供的燃料油要求: ①燃料油壓力在0.5~0.7MPa(5~7kgf/cm2) ②燃料油粘度4~6°E (LB燃燒器要求粘度≤34mm2/s) ③霧化劑壓力0.65~0.85MPa(6.5~8.5?kgf/cm2)16.參考答案: 在管板的計算中按有溫差的各種工況計算出殼體軸向應力σl,換熱管的軸向應力σt,換熱管與管板之間的拉脫力q中,有一個不能滿足強度(或穩定)條件時就需設置膨脹節,在管板強度校核計算中,當管板厚度不確定之后不設膨脹節時,有時管板強度不夠,設膨脹節后管板厚度可能就滿足要求,此時也可設置膨脹節以減薄管板,但要從材料消耗、制造難易、安全及經濟效果等綜合評估而定。17.參考答案: 強化對流傳熱即提高對流爐管表面熱強度qc ①減少布管面積Ac,為達此目的一般是提高總傳熱系數Kc和Δt Δt提高和布管有關,介質和煙氣流向為逆向(↑煙、↓介) Kc提高和內外膜傳熱系數有關 內膜傳熱系數hi主要和介質流速、管徑有關,當介質流速取最結焦時,管徑就為定值 介質流速:根據不同介質,有規定的流速范圍外膜傳熱系數h*0主要取決于煙氣流速Gg有關,Gg大小和布管形式即□排列或△排列有關(光管、翅片管或釘頭管有關)? 結論:通常根據規定選取最佳介質質量流速,這時爐管直徑及管程數即為定值了。 在這前提下,主要是設法提高Gg(煙氣質量流速)也就是提高外膜傳熱系數h0,布管通常為△排列,在爐管外側加上釘頭(燃油時)或加上翅片(燃氣時),達到了提高h*i和h*0,,即Kc值的目的。Δt和Kc提高了,qc即提高了,Ac減少了,達到強化對流傳熱之目的 ②總傳熱系數K大小主要取決于外膜傳熱系數h0,因內膜傳熱系數h*i遠大于1h0(外膜傳熱系數),〔h*i在600~1000左右,而h*0一般在30左右(未強化)〕 ③強化后K值一般為未強化K值的2~3倍以上。18.參考答案: ⑴爐體裝設防爆門、防爆膜、安全閥 負壓爐:采用防爆門,按規范每100m3爐膛容積應設0.2m2防爆門面積(即450×450的防爆門一個)??????? 正壓爐:用安全閥或防爆膜 ⑵滅火蒸汽管,爐膛吹掃蒸汽 ⑶爐柱腳保溫、防火層 ⑷煙風道快開風門,開煙囪擋板 ⑸平臺、欄桿、梯子及其護圈等,對較大的爐每層應設兩個梯子可以上下(其中一個安全梯可為直梯) ⑹有的爐子外壁需保溫,以免燙傷人19.參考答案: ⑴在可能的情況下選擇較低的平均熱強度。 ⑵在動力消耗允許時采用較大的冷油流速(在允許情況下可注水、注氣)提高傳熱速率,降低內膜熱阻。 ⑶改進燃燒條件,使爐內熱量分布均勻。 ⑷了解加熱原料的工藝特性(溫度及特性因素)合理的安排物料在爐內的走向。 ⑸介質為多管程進料時,應使各路流量分配均勻,各路安裝流量控制表。 ⑹采用臥管式加熱爐使爐管沿長度方向傳熱均勻,加大管心距使爐管沿圓周方向傳熱均勻。 ⑺加熱爐擴徑時,應避免在汽化點前過早擴徑,汽化點不要選擇在下行管上。 ⑻在管壁溫度高的部位安裝管壁熱偶。 ⑼爐管選用較好的材質(如Cr5Mo,Cr9Mo),安裝一定數量餓回彎頭利于清焦。20.參考答案: 1) A.均相法; B.德克勒法(Dukler); C.洛克哈特一馬蒂內里法(Lockhart-Martinell?); D.馬蒂內里一納爾遜法。 2)德克勒法和洛克哈特一馬蒂內里法不適用于計算水一蒸汽系統兩相流的阻力降。 3)馬蒂內里一納爾遜法只適用于計算水一蒸汽系統兩相流的阻力降。 4)均相法對于高氣速霧狀流和高液速的分散氣泡流誤差較小。其它流型可用此法作為初步估算。 5)洛克哈特一馬蒂內里法誤差較大,最大可達50%,適用于水平管計算。 6)德克勒法準確性較高,目前工程上普遍采用。21.參考答案: 選用加熱爐時應根據使用的裝置、條件及地區的不同,需做一些核算和比較 ①全爐熱負荷,輻射爐管的熱強度 ②管徑及路數 ③根據操作壓力,溫度及腐蝕條件核算爐管厚度 ④燃燒器的燃料種類及總發熱量 ⑤建廠地區的風載荷、地震荷載、場地土是否一致,必要時進行核算 ⑥其它(軸線位置說明等) 不合適,因為常壓爐設計時一般選用的熱強度在2~3萬千卡/m2時(圓筒爐)而瀝青爐允許熱強度較常壓爐要低,則選用1200萬大卡/時的常壓爐作瀝青爐傳熱面積可能不夠。22.參考答案:對流管管壁溫度較輻射管低,一般不宜結焦。該爐輻射管沒結焦而對流管四路中二路結焦,主要原因是對流管中冷油流速可能較低,再加上管程中流量分配不均,偏流嚴重,致使流速過低管程內的介質,管內停留時間太長,引起管壁結焦。一旦結焦后成為惡性循環,結焦的管流速更低,結焦更加嚴重,甚至于爐管被堵死。遮蔽管是加熱爐管中熱強度最高的區域,管內結焦后,管內結垢熱阻增大,管壁溫度越來越高,超過了鋼材所能承受的最高溫度,高溫下氧化爆皮加劇,爐管減薄,在高溫和內壓同時作用下爐管損壞。爐管結焦后可采用蒸汽-空氣燒焦,機械清焦法清除管內的焦子,一般清焦后應對爐管的壁厚進行測定。23.參考答案: A.應根據由彎矩引起的壓力作用線對立柱軸線的偏心確定。對于小偏心情況,地腳螺栓不受拉。對于大偏心情況,地腳螺栓受拉。 B.受拉時,地腳螺栓截面由接力確定。不受拉時,地腳螺栓截面按結構確定,一般不小于M24。24.參考答案: ⑴焊評就是用擬定的焊接工藝,按標準的規定來焊接試件,檢驗試樣,測定焊接接頭是否具有所要求的使用性能。焊評是按所擬定的“焊接工藝規程”焊接試件,進行接頭性能的測定,并提出“焊評報告”。最后,結合實踐經驗制定出正式的“焊接工藝規程”作為焊接生產的依據。“焊評報告”是驗證所擬定的“焊接工藝規程”是否合適的手段,有是制定正式“焊接工藝規程”的重要依據。焊評也就是說將影響焊接性能的工藝參數,在施焊前進行充分試驗評定,最后得出焊接性能符合標準要求的焊接工藝。 ⑵焊評是保證爐管焊接質量的重要措施,也反映出施工單位對爐管焊接的能力。 ⑶焊評試件的對象是焊縫。焊縫分為對接焊縫、角焊縫等。為了取樣(如拉伸、彎曲、沖擊等)方便,采用對接或角焊縫試件(板狀或管狀)進行評定。 ⑷焊接試驗、焊評都是爐管施焊前所進行的試驗。 對于一個從未焊接過的鋼種首先應進行焊接試驗(包括可焊性分析,選擇焊接方法、焊材、確定工藝規范、進行可焊性試驗),解決管材能不能焊接與如何焊接問題。 焊評是解決焊接工藝條件(如母材牌號、焊材牌號、母材厚度、坡口尺寸、電流類別、預熱和焊后熱處理規范等)變更后,焊件性能是否滿足設計要求,是在焊前根據圖樣、技術要求、爐管結構的特點、施工條件及工藝過程進行的,是解決在具體條件下實施焊接的工藝問題。焊評只是在具體條件下的工藝試驗,不能代替焊接試驗。 焊接試驗是焊評的基礎,只有充分的焊接試驗才有可能擬定出適當的焊評報告。25.參考答案: 允許不另行補強需滿足下述條件: ⑴相鄰兩開孔中心的間距(對曲面間距以弧長計算)應不小于兩孔直徑之和的兩倍。 ⑵當殼體名義厚度大于12mm時接管公稱直徑小于或等于80mm,當殼體名義厚度小于或等于12mm時接管公稱直徑小于或等于50mm. ⑶不補強接管的外徑和最小壁厚的規格宜采用φ25×3.5、φ32×3.5、φ38×3.5、φ45×3.5、φ57×5、φ76×6、φ89×6mm,以上規定適用于設計壓力p≤2.5MPa的容器。第2卷參考答案一.參考題庫1.參考答案: ⑴焦化爐管內結焦是爐管內的油品溫度超過一定界限發生熱裂解,變成游離碳,堆集到管內壁上的現象。結焦使管壁溫度急劇上升,加劇了爐管的腐蝕和高溫氧化,引起爐管鼓泡破裂,同時增長了管內壓力降,使爐子操作性能惡化,有時甚至提前停運。 ⑵管內結焦的多少取決于兩大因素,焦炭生成速度及焦層脫落速度,即積極、結焦速度=焦炭生成速度-焦層脫落速度。 ⑶影響焦炭生成速度有: ①加熱溫度 在滿足工藝過程的基本要求時,盡量降低介質被加熱的溫度,可以降低介質在邊界層的溫度,每種油品都有自己開始發生結焦的臨界溫度,要使整個盤管系統都應控制在此溫度范圍以下,這是防止焦炭生成的基礎。 ②管壁溫度和熱強度 焦層是在管內壁表面上生成的,管壁溫度是影響焦炭生成速度的最基本因素之一,控制輻射熱強度與熱強度均勻分布,就可以限定管壁溫度過高。 影響焦炭脫離速度有: ①管內流速 只要壓降允許而又不造成沖蝕,最好盡可能采用高的流速,可使尚未固著的初期疏松焦層排除爐外。高的流速可使內膜傳熱系數增大,降低管壁溫度,可緩解結焦。 ②管內流態 對水平管,結焦可能性大的流態呈層流,汽、液兩相分開流動,管子上都是氣體,下部是液體。焦層主要在管子上部,汽相一側較好的流態是噴霧流或環狀流,此時汽液混相,幾乎是等速流動。2.參考答案: 鋼在H2S-H2O溶液中,不只是由陽極反應生成FeS引起一般腐蝕,而且在陰極反應生成的氨,還向鋼中滲入并擴散,由HS—的作用加速10~20倍,當H原子向鋼中滲透擴散時,遇到裂縫、空隙、晶格層間錯斷,夾雜或其它缺陷時,氫原子在這些地方結合成氫分子,體積膨脹20倍,由于體積膨脹而鋼材內產生極大應力(可達190kg/cm2)致使碳鋼發生氫鼓泡。由于氫鼓泡使鋼材內部發生微裂紋,以致使鋼材變脆,即為氫脆。3.參考答案: 搞大型化的原因: ①煉油裝置處理量的提高,加熱爐熱負荷增高。 ②大型爐較中小型爐易提高熱效率。 ③煙氣量大,對流傳熱率提高,相對加熱面積減少,煙氣集中,易設置空氣預熱及廢熱鍋爐等回收系統 ④單位發熱量外壁面積少,散熱損失小 ⑤操作人員及儀表費用少 存在問題: ①一億千卡/時以上的大型管式爐,國內尚無設計和生產經驗。 ②大型爐的爐型及大能量燃燒器是解決此項設計和操作的關鍵。(噴咀能量、火焰形狀與爐管距離及爐管長度的關系需探討)。 ③爐管的管徑和管程數:管徑太小,程數多,分配不均,更易產生偏流;管徑答,(國外用到254~304mm)對傳熱不利。 ④熱膨脹是個突出問題(如制氫爐集合管考慮冷壁代熱壁等),支架和管板重量大,摩擦水平推力加大等。 ⑤對于大型化加熱爐來說熱效率的高低對燃料的消耗影響更大,因此余熱回收需要效率更高、防腐更好的回收系統。 ⑥大型化加熱爐需要考慮工廠預制,一些配件的制造目前尚需考查。 ⑦大型化帶來的公害應考慮,如設計低噪音的大能量噴咀,低氧化氮的噴咀等。4.參考答案: 輻射傳熱公式? QR=σAcpF(Tg4-Tw4)+hRCαAcpF(Tg-Tw)? ()茲曼常數?定值:4.93810 α:有效吸收因數(與排管數,管心距/管程有關) Acp:輻射壁管當量平面(取決于管長、管子數、管心距之積) F://變換因數(隨放熱表面的輻射率和吸熱面的吸收率而變化,與有效暴露磚 墻和當量冷平面有關) 當管排一定后變換因數與氣體輻射率有關。氣體輻射率取決于三原子氣體分壓和爐子尺寸 Tg:火墻溫度決定輻射與對流段的負荷分配 Tw:輻射爐管平均管壁金屬溫度 HRC:對流傳熱系數(與爐型和燃燒流場有關)5.參考答案:用耐火磚做爐襯,生產一段時間后,磚墻有縫隙,冷空氣常會泄入爐內,使爐溫下降,同時高溫煙氣侵入爐架,煙氣中的硫會將爐架與爐壁板腐蝕。耐火纖維作爐襯,壽命短,不耐氣流沖刷,也不宜作爐襯。而襯里其密封性好,導熱系數小,結構簡單,也便于施工,故采用襯里結構,國外加熱爐也多推薦采用襯里結構。6.參考答案: 7.參考答案:在輻射頂設置氧化鋯測定氧含量,主要測定輻射室過剩空氣系數,如果過剩空氣系數過大,可關小燃燒器進風口風門從而確保合理的過剩空氣系數下燃燒器完全燃燒。在對流頂設置氧化鋯測定含氧量,從而確定全爐的過剩空氣系數,以計算加熱爐熱效率。8.參考答案: 爐管材料選用與被加熱流體的溫度和流體的腐蝕性能有關,加氫裝置的反應加熱爐管內的介質通常是循環氫或烴+氫之類。因此材料的高溫溫度及抗氫性能要好,通常可被選用的才材料有CrMo合金鋼和奧氏體耐熱不銹鋼兩大類。如Cr5Mo、Cr9Mo及含鈦、鈮等穩定化元素的不銹鋼。不銹鋼爐管的出廠熱處理狀態通常是固溶處理狀態。固溶狀態的不銹鋼爐管在焊接過程中,原被固溶的TiC被分解,C與鋼中的鉻結合生成過量的碳化鉻,因此在焊縫區域出現貧鉻帶,在高溫氫的作用下,易出現晶間腐蝕。穩定化的作用就是在高溫下使已被分解的TiC重新結合。所以不銹鋼爐管焊接后要增加穩定化熱處理的工序。9.參考答案: 1.1Cr5Mo、9Cr1Mo熱處理溫度均是750℃~780℃ 2.鉻鉬鋼爐管焊后、焊縫、熱影響區及其附近母材表面硬度值達不到規定要求時,必須重新進行熱處理,并做硬度測試。10.參考答案: ⑴原油流量大、壓降低,需大管徑多管程,各管程分配均勻問題很難解決 ⑵輸量或季節氣溫變化影響,傳熱功率波動大,小流量輸送易發生偏流 ⑶溫升小,被加熱終溫低,粘度大,在相同熱強度下管壁溫升高于一般加熱爐又因原油未經技術處理,輕成分多,從不允許汽化的要求考慮允許的管壁溫度低,加熱終溫只有70℃,否則易出事故。另外還要求爐管受熱均勻,熱強度不能過大。 ⑷原油入爐溫度低,只有25~30℃,因此往往會遇到低溫露點腐蝕問題。11.參考答案: ⑴根據工藝給定的流量選擇合適的管徑 ①管徑太大,流速低,流型不好,當氣體流速比能產生最低壓降的流速更低時,產生不穩定流速。同時管徑大,壁厚增,一次性投資貴。 ②管徑太小,流速高,壓降太大,為了滿足工藝要求往往要增加程數,路數太多,兩相流不好控制各路進料量,往往要產生偏流,由于偏流同樣會產生不穩定流動,甚至結焦。一般兩相流的流速應在8m/s~15m/s,可根據流型圖來判斷。 ⑵選擇合適的爐管材料12.參考答案: S是鋼中的有害元素,它和Fe生成FeS,形成低熔點共晶體,高溫時,該共晶體熔化,使鋼材變脆,破裂。S含量大于0.06%時,鋼材有熱脆現象,在焊接高溫下,FeS與鐵水可以無限互溶,溶液凝固時,FeS或FeO形成低熔點共晶,可導致焊縫結晶裂紋。所以鋼中必須有錳存在,Mn和S的結合要比鐵和S好一些,Mn能固定S,生成MnS,MnS要比FeS對鋼材壞的影響要小一些。 P也是鋼中有害元素。它的最壞影響就是大大地降低鋼材的塑性,特別是沖擊韌性。這種影響在低溫下尤甚,低溫韌性即鋼的“冷脆性”,叫冷脆。所以要控制好鋼中的S、P含量,可降低鋼材回火脆性傾向,提高鋼材韌性,保證鋼材的質量。13.參考答案: ⑴鋼號應是國外鍋爐用鋼標準所列的鋼號或化學成分,力學性能,焊接性能與國內允許用于鍋爐的鋼材相類似,并列入鋼材標準的鋼號或成熟的餓鍋爐用鋼鋼號。 ⑵應按訂貨合同規定的技術標準和技術條件進行驗收。對照國內鍋爐鋼標準如缺少檢驗項目,必要時還應補做所缺項目的檢驗,合格后才能使用。 ⑶鍋爐強度應采用該鋼材的技術標準或技術條件所規定的性能數據進行。 ⑷首次使用前應進行焊接工藝評定和成型工藝試驗,滿足技術要求后才能使用。 ⑸未列入標準的鋼材或已列入標準的電阻焊鍋爐管,應經勞動部安全監察機構同意。14.參考答案: 15.參考答案: 嚴格說來,單根熱管分三段,它們是蒸發段、絕熱段和冷凝段。在設計蒸發段與冷凝段時,應考慮到管長比這個重要的設計參數。管長比是熱管冷端管長與熱端管長之比,根據資料介紹,該比值通常在1:1.2~1:1.5之間。比值的大小,直接影響到熱管預熱器的傳熱性能,壓力降和經濟性。嚴格來講,管長比只有在熱管冷熱端翅片間距相同的情況下才能使用,否則應該用冷熱端換熱面積比。 產生熱端比冷端管長的因素有如下一些: ①沒有熱風循環的情況下,進入預熱器的煙氣量通常比空氣量大6%左右,選用相同的質量流速時,熱端管子自然比冷端管子長。 ②臟煙氣,翅片間距要適當加大,管段應相對長些,而清潔的空氣側,翅片間距可以較小,管段相對可以短些。 ③將熱管預熱器放置對流室頂部時,考慮到煙囪的抽力有限,需要減少煙氣側的壓力降,因此要加大煙氣側翅片間距,同時也加長煙氣側管段。但空氣側卻不同,它總是有風機進行強制通風的,所以空氣側可按最佳工況設計,翅片間距可以盡量小,其管段也能短些。16.參考答案: ①厚度小于或等于16mm的20g和16Mng鋼板,應每批取一張鋼板復驗抗拉強度,屈服點,伸長率和常溫沖擊功。厚度大于16mm到25mm的20g和16Mng鋼板可分別代用20R和16MnR鋼板,厚度大于25mm,不能代用。 ②若要代用需增加時效沖擊值的檢測。17.參考答案: ⑴預熱器標準化定型化有利于工廠制造,提高制造質量,降低造價。 ⑵預熱器分片,便于運輸、安裝、檢修。 ⑶預熱器局部腐蝕和損壞時可分片局部更換,不致整個預熱器報廢,更換也比較靈活。 ⑷工作時管束膨脹滑動,管板管殼不動,使承重的鋼架不受膨脹力,有利于鋼架設計。18.參考答案: (10#、20#、Cr5Mo、Cr9Mo、1Cr18Ni9Ti、Cr25Ni20) 10#、20#???450℃ Cr5Mo??????600℃ Cr9Mo??????650℃ 1Cr18Ni9Ti??650℃ Cr25Ni20???1000℃19.參考答案: 20.參考答案: 焦化爐爐管結焦通常并不在溫度最高的出口,而在爐管溫度較出口溫度低的中間某處,因為焦化爐管內焦生成開始于先期裂化臨界段(或臨界分階段),據凱洛格公司介紹臨界溫度范圍約427℃(k=11.8石蠟基原料kr=427~454℃,k=11.3原料tkr=454~477℃),如果油品以液態在較低速度通過臨界段,外管壁緩慢移動的油膜將受熱很快迭合生焦,為避免上述情況,油品必須以極高的湍流狀態通過臨界分解段的那段管子。如果采用高流速(1~2米/秒以上)不注水注氣,在國外也有這種情況,但進料泵壓力要加大,負荷不宜波動,不然就必須注水注氣以提高冷油流速。注水注氣一般在臨界分解段略前些,過早注水注氣,要增大壓降,過晚注水注氣難于避免結焦。21.參考答案: ①燃料壓力范圍要大些,調節燃料流量范圍才能滿足 ②如燒瓦斯時,以外混式為好,這樣才能在低負荷下避免回火和穩定燃燒 ③燃燒器的進風口,要有調節風量的手,這樣才能在較好的過剩空氣系數下燃燒22.參考答案: 不是,選用1Cr5Mo或1Cr9Mo爐管就可以了,因為: ①1Cr5Mo、1Cr9Mo爐管也耐氫、硫腐蝕,還耐高溫。 ②從強度看,在475℃以下,鉻鉬鋼的許用應力僅比各類奧氏體鋼稍低。 ③從維護看,鉻鉬鋼無需堿洗、充氮等防止晶間腐蝕的特殊措施。 ④從價格看,5Cr:9Cr:321=1:1.44:2.9,321比1Cr9Mo貴兩倍,比1Cr5Mo貴三倍。23.參考答案: 熱管是管內裝有工作液(工質)和吸液芯(管芯)抽真空兩端封死的管子,依靠工作液蒸發、冷凝來傳遞熱量,(即高溫煙氣流過熱管的一端,管內工作液吸熱汽化流到管內另一端,將熱量傳給管外流過的空氣,工作液冷凝又回到原來一端,工作液不斷的汽化、冷凝來傳遞熱量)而工作液是靠吸液芯的毛細作用或重力作用回到原來位置。 優點: ⑴管內是工作液的蒸發冷凝過程,介質的汽化潛熱大,故放熱系數大,管外冷、熱端均有翅片,所以熱管式空氣預熱器K值大 ⑵由于煙氣和空氣完全逆流,所以對數平均溫差大,在較小的溫差下就能傳熱。 ⑶由于K大,設備體積可小,結構較緊湊,可放在爐頂回收熱量。 ⑷由于有許多單根熱管組成可拆洗,更換方便。 ⑸露點溫度可根據冷熱端面積來調節。 缺點: ⑴管子小,數量多,管外翅片需設吹灰器。 ⑵目前選擇合適的工質較困難。 ⑶造價高,缺乏完整的設計、制造、操作數據。 ⑷鋼水熱管使用溫度不宜超過300℃,因水的飽和蒸汽壓大,超溫后管內壓力大,熱管易損壞,鋼水熱管另一個問題是水和鋼不相容,產生不凝氣易失效。24.參考答案: 1)轉油線管徑設計過小,其壓力損失大,則加熱爐出口壓力就要增大,汽化點向出口移動。當需要一定的汽化率時,其蒸發過程需要更高的溫度,可能會引起重質餾份的熱分解,也會影響加熱爐的壽命和壓降。 2)轉油線管徑設計過大,則出口壓力就會顯著下降。在該處就有出現“臨界流速”的危險。當達到臨界流速(物性極限點)時引起管子振劫和疲勞破城對安全操作不利。此時加熱爐的處理能力達到極限,不可能再提高。25.參考答案: ⑴建立沸騰床的條件: 最重要的是確定料層由固定料層轉變為穩定沸騰層時氣流速度。這速度稱為操作速度,它必須大于臨界速度而小于極限速度。否則,流速小,沸騰層不易達到穩定,超過極限速度易將物料帶走。 ⑵穩定的沸騰層 ①不發生沸涌和氣溝 ②要求沸騰層內物料濃度和孔隙度大致均勻 ⑶沸騰層高度的影響: 當要求爐內密相單位高度的壓力降一定時,減少沸騰層高度,有別于提高沸騰層孔隙度。 料層越薄對料層均勻性影響越大,越容易因氣流分布波動而形成氣溝。料層過厚則阻力大,風機動力消耗增加。第3卷參考答案一.參考題庫1.參考答案: ①改善傳熱:開發應用強化輻射室對流傳熱技術,采用多種形式的擴面管和各種除灰技術或應用化學清洗劑等。 ②強化燃燒:開發和應用多種類型的高效大能量火咀,應用磁化燃燒技術,采用多種降低過剩空氣系數和霧化蒸汽量的技術措施。 ③改進爐襯結構,減少散熱損失,如采用纖維噴涂技術等。 ④加強煙氣余熱回收,減少排煙散熱損失。開發應用各種形式的空氣預熱器,配置余熱鍋爐等。 ⑤強化操作管理:采用高效監測儀表,實行微機控制管理。2.參考答案: 1)濕度型NOx是空氣和燃料中的N2在燃燒室高溫區生成NO,當溫度降低時再氧化成NOx。 2)燃燒過程中,影響NOx生成量的主要因素是溫度、氧氣的濃度和停留時間。因此控制NOx生成量的方法是: A.降低燃燒溫度; B.降低氧氣濃度和化學反應速度; C.縮短在高溫區的停留時間。 3)低氧化氮燃燒器能控制NOx產生的原因是它利用燃燒和物化介質的噴射動能,使空氣與燃燒煙氣的一部分在燃燒器火道內自身再循環,且燃燒用空氣分三次供給,在低過剩空氣下促進燃燒和抑制NOx的生成。如: 一次空氣由底部風口導入,用以初期燃燒器的安全; 二次空氣由火道中部導入,用來促進內部煙氣的再循環; 三次空氣由分布板上的小孔導入,以形成爐系所要求的的火焰形狀,使燃燒安全。3.參考答案: 機理:由于燃料油中的硫(對于氣體燃料指H2S)在燃燒后生成二氧化硫,一定量的二氧化硫又進一步氧化成三氧化硫,三氧化硫氣體會與煙氣中的水蒸氣結合為硫酸蒸汽,在冷面溫度等于或低于露點時硫酸蒸汽就會在壁面上冷凝兒腐蝕金屬即低溫露點腐蝕 可用公式表達:S+O2→SO2 SO2+O2→SO3 SO3+H2O→H2SO4→產生露點腐蝕 措施: ①燃料脫硫 ②降低過剩空氣系數 ③降低燃燒器霧化蒸汽比例4.參考答案: ⑴型式: ①安全閥:彈簧式和重錘式兩種 ②防爆膜 ③ ⑵特點 ①安全閥:按所需的最大工作壓力來決定其限定壓力值,當壓力大于定壓值時開啟泄壓,泄壓后仍保持正常操作壓力,回復原狀,可多次使用。但泄壓較慢,結構較復雜,適用于需連續生產的加熱爐。 ②防爆膜:膜片用鋁、銀、銅、鎳、1Cr18Ni9Ti等板材制作,結構簡單,密封性好。爆破后泄壓面積大,泄壓速度快,爐子不能繼續生產,需每年定期更換一次膜片。 ⑶設計中應注意的問題 ①設計中采用防爆膜后,爐子的設計壓力一般應取為≥設計爆破壓力,故爐子的設計壓力比工作壓力要高得多。 ②采用防爆膜的爐子設計壓力比采用安全閥的壓力高,應盡量不用防爆膜。 ③安裝位置:應設在易憋壓處及操作人員碰不到處。 ④安全閥應安裝在爐的最高點,防爆膜安設在頂上或側面均可。 ⑤防爆膜應根據設計起爆壓力作膜片的爆破試驗,檢驗其是否合格。5.參考答案:對流室采用釘頭管或翅片管可以擴大加熱面積,提高加熱爐熱效率,一般釘頭管相當光管面積的2~3倍,重量相當光管的1.5~2倍,熱強度相當光管的2~3倍。翅片管相當光管面積的4~9倍,重量相當光管的1.2~1.5倍,熱強度相當光管的2~4倍。采用釘頭管或翅片管的好處還在于可提高管壁溫度減少低溫露點腐蝕,在煉制含硫量高的原油時,爐管需采用合金材料,但管外可以采用碳鋼釘頭或翅片(溫度低于470℃)一般單燒氣體燃料時最好采用翅片管,也可以采用釘頭管,油氣混燒以氣為主,采用釘頭管,不推薦用翅片管。采用釘頭管或翅片管后,除單燒氣體燃料外都必須設置吹灰器。6.參考答案: 雙面輻射加熱爐是指輻射管兩面受到輻射傳熱,其主要特點是提高爐管的有效吸收因數α之值 如果排管雙面輻射時α=1.316? 單排管單面輻射時α=0.883 提高了管材利用率η=(1.316-0.883/0.883)=50%? 也就是一根雙面輻射管頂1.5根單面輻射管的傳熱量。 ①在使用昂貴的高合金管材時,應用效果好,如轉化爐 ②在一定數量的負荷下才能適用,一般超過2000萬大卡/時應用較合適,因為雙面輻射需要較大的燃燒器位置。如新疆廠常壓爐。7.參考答案: ㈠降低過剩空氣系數:消除漏風,搞好“三門一板”操作,選用性能好的燃燒器 ㈡降低排煙溫度:當α=1.2時,煙氣溫度每降低17℃,熱效率可提高1%。 措施: ①設置余熱回收系統,采用空氣預熱器或廢熱鍋爐; ②設置吹灰器; ③對流排管采用翅片管或釘頭管。 ㈢采用高效燃燒器,既能降低過剩空氣系數,又能保證燃料完全燃燒,強化爐內傳熱。 ㈣減少爐壁散熱損失 ①采用新型隔熱材料,以求降低爐壁溫度 ②搞好爐子的維修,保證爐墻沒有大的裂紋和孔洞,可避免爐壁出現局部過熱㈤改進加熱爐的自動控制,使爐子經常處在最佳狀態下操作,從而保證加熱爐有較高的熱效率。 ㈥加強加熱爐的技術管理,不斷提高操作工的技術水平也是提高加熱爐熱效率的重要條件之一。8.參考答案: 加熱爐的熱效率主要受經濟性的限制(她隨在一定時間內鋼材價格和燃料價格的影響,如果燃料價格高于材料價格則加熱爐的熱效率是重要的,否則就無所謂)熱效率的進一步提高受到露點改變的制約。在我們的設計中通常可采用預熱空氣,產生蒸汽,冷進料的辦法來提高加熱爐的效率。防止或減輕露點腐蝕從設計的角度出發,主要是保證低溫部分的金屬材料溫度高于煙氣露點溫度。從進料方面看(空氣或水等)提高進料溫度,降低燃料的硫含量,采用抗低溫腐蝕的金屬或非金屬材料,都是設計者考慮的出發點。9.參考答案: 1)NOx是氮的各種氧化物的統稱,氮的氧化物有NO,NO2,N2O,N2O3,N2O4,?N2O5等。但構成大氣污染的光化學煙霧的主要是NO和NO2。通常把這兩種氮的氧化物統稱為NOx。 2)NOx本不是毒品,但它很容易和烴類混合在陽光紫外線照射下生成一種有毒氣體,叫光化學煙霧。它能使眼睛紅腫、視力減弱、呼吸緊張、頭疼、全身麻痹、肺水腫甚至死亡。 3)控制NOx生成的途徑: A.改變運行條件既操作條件,實現全面的燃燒管理,以降低NOx含量。如采用低空燃比燃燒、降低燃燒室熱負荷及降低空氣預熱溫度。其特點是除了增設一部分燃燒控制本身之外,并不需要進行設備改造,因而設備投資少。但比改進燃燒方法以控制NOx生成的方法效果差。 B.改進燃燒方法。通常是通過改進空氣和燃料的進口方式,延遲空氣和燃料的混合,減少氧的用量和降低火焰高度等。如采用二段燃燒、煙氣再循環以及采用各種低NOx燃燒器。 C.采用脫氮技術。 D.燃料轉變為低氮燃料。10.參考答案: 假設: 一次改造總投資A萬元? 折舊費(按總投資10%計)0.1A萬元?????? 改造后增加電耗B萬元? 改造后凈節省燃料120公斤/時??????????????????? 燃料單價980元/噸? 每年按330天計?? 改造后節省燃料費:0.12×330×24×980=C萬元 所以回收年限=總投資/(節省燃料費-折舊費-年點耗費)=XX年 即:A/(C-0.1A-B)=回收年限11.參考答案: ⑴為了提高爐管的有效吸收因素α的值 如單排管雙面輻射α=1.316 單排管單面輻射α=0.883 12.參考答案: ①爐出口溫度低,215℃~225℃,用糠醛加熱到230℃開始受熱分解 ②汽化率高,壓降大;因糠醛常壓下沸點是有161.7℃ ③熱負荷小設計時: ①選取較低爐管表面熱強度 qr=17000~23000w/m2 14617~19776kcal/m2h???????????????????????? 實際選用: qr=10000~16000w/m2 8398~13757 ②選取合適的質量流速(或線速) GF=1200~1800Kg/m2s 實際采用—抽余液0.8~1.5m/s —抽出液1m/s以內 用逐級擴徑或多路并聯的方法控制流速以降低壓降 ③一般采用圓筒爐爐型 考慮糠醛易過熱分解,燃燒器采用小能量的,且燃燒器與爐管距離要適當加大一些。13.參考答案: 1)根據加熱爐各部位相對抽力和煙氣阻力,可畫出爐內各部位煙氣相對負壓分布圖見圖2。 2)圖2僅表示爐內煙氣與同高度爐外大氣的相對負壓,因此出現煙氣從負壓大的部位向負壓小的部位流動的假象。實際上大氣壓力隨高度的增加而減小,爐內煙氣絕對負壓分布圖應如圖3所示,由圖3可以看出,煙氣還是由負壓小的部位向負壓大的部位流動。 14.參考答案: ①首先應根據爐型和裝置狀況,確定燃燒器設置底燒或側燒及燃燒器類型 ②應根據提供的燃料狀況確定燃燒器,單燒油、單燒氣、油氣混燒。 ③如果進油溫度高,為提高加熱爐效率,采用空氣預熱回收時,應選強制通風燃燒器,否則選自然通風燃燒器 ④根據加熱爐計算熱負荷和加熱爐計算效率,確定加熱爐:算發熱量并在這基礎上乘1.1以確定燃燒器設計總發熱量。根據以下因素來確定單個燃燒器發熱量和數量 A.燃燒器中心線離排管中心線的最小距離及與爐墻的最小距離。 B.燃燒器的數量盡量等于底柱數或底柱數的倍數。 C.燃燒器的數量最好等于管程數或管程數的倍數。 D.燃燒器的發熱量大小應與管長相匹配,輻射管長時盡量選發熱量大的燃燒器,管子較短選發熱量小的燃燒器 ⑤如果沒有蒸汽可選旋板和空氣霧化噴咀。15.參考答案: ①從傳熱、鑄造、熱應力考慮,制氫爐管管徑不宜太大(一般為3”、4”、5”)厚度不宜太厚。但從基本熱平衡方程來分析,(Q=KDHr/4)Hr(反應熱)不變,產率一定,熱量與管徑成正比,如果保持一定管徑,必然增加路數,則帶來集合管的增長,因此熱膨脹、熱應力問題是大容量制氫爐的突出問題,國外也有采用冷壁集合管解決熱膨脹問題,在國內存在制造問題。 ②由于制氫爐管材料昂貴,占整個爐投資的30%~40%,為充分利用管材,采用單系列管束雙面輻射(高熱強度)。對于大容量制氫爐由于管徑相應加大(或路數增多,管徑一定)管壁熱強度相應增加,如輻射傳熱量增加,管壁溫度升高(或路數增多熱應力增大)因此在爐管選材上要加以慎重考慮。 ③由于單系列大型化制氫爐熱負荷大,煙風道系統大,帶來風機、電機的選型困難以及爐用零配件的選用和制造困難。 ④大型化制氫爐中路數較多,熱應力大,爐管、集合管等焊接問題要慎重考慮。16.參考答案: 應滿足工藝及環保要求。煙囪的直徑及高度確定后,一般要進行以下計算: 1)對煙囪進行強度、穩定和側移核算(如果有梯子應該把直梯風荷載考慮進去),以確定煙囪的計算壁厚。 2)根據荷載情況核算煙囪底座板、筋板的厚度,以及地腳螺栓的規格和數量。 3)如果煙囪筒壁有較大的接口和人孔門,則要進行煙囪補強計算。 4)如果煙囪下部為天圓地方錐段時,在圓筒與天圓地方錐段銜接處要進行加強圈核算,如果天圓地方平板部分過大,尚應對該平板進行穩定性核算。在必要時可加厚壁板或加筋以提高穩定臨界應力,使其大于實際應力。17.參考答案: 18.參考答案: 1)C的主要影響是生成碳化物、促進奧氏體的形成、增加耐腐蝕性和高溫強度。 2)Cr的主要作用是生成碳化物、促進鐵素體的形成、防止生成高溫氧化皮、耐氧化性酸腐蝕。 3)Ni的主要作用是促進奧氏體的形成、增加高溫強度、防止生成高溫氧化皮、耐非氧化性酸腐蝕。 4)Ti、Nb主要影響是生成碳化物、防止晶間腐蝕。 5)固溶化熱處理。奧氏體不銹鋼的
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