在一個(gè)有襯里的密閉體內(nèi)設(shè)置有大量的相互連接的優(yōu)質(zhì)或合金無(wú)縫鋼管，被加熱介質(zhì)在一連串的無(wú)縫鋼管內(nèi)以很高流速通過(guò)，燃料在密閉體內(nèi)燃燒產(chǎn)生高溫?zé)煔?，高溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)輻射、對(duì)流和傳導(dǎo)把熱量傳給被加熱介質(zhì)，把被加熱介質(zhì)加熱到生產(chǎn)工藝規(guī)定的溫度或完成一定的化學(xué)反應(yīng)深度；這類設(shè)備統(tǒng)稱為管式加熱爐。今天我們所講的管式加熱爐是煉油和石油化工生產(chǎn)裝置的工藝加熱爐，簡(jiǎn)稱為石化工藝加熱爐。
管式加熱爐的結(jié)構(gòu)及所有耐火材料的種類
石油化工工藝管式加熱爐由輻射室、對(duì)流室、余熱回收裝置、燃燒器、供風(fēng)系統(tǒng)和排煙系統(tǒng)等部分所組成。
1.輻射室
輻射室是加熱爐輻射傳熱起支配作用的部分。由于是火焰直接所在的場(chǎng)所，所以它是加熱爐溫度最高的部分，對(duì)其所用材料的成分、強(qiáng)度、厚度和機(jī)械的結(jié)構(gòu)，需要仔細(xì)考慮，同時(shí)在功能上，全爐熱負(fù)荷70~80%的熱量是在輻射室被吸收。在流體有反應(yīng)轉(zhuǎn)化和裂解的爐子上，反應(yīng)和裂解等一般都全部在輻射室內(nèi)完成。所以說(shuō)輻射室的好壞決定加熱爐的好壞，并非過(guò)言。
2.對(duì)流室
對(duì)流室是加熱爐對(duì)流傳熱起支配作用的部分，對(duì)流室有排列很密的管束，這種結(jié)構(gòu)使得煙氣通過(guò)對(duì)流管的速度提高，得到有效的對(duì)流傳熱。一般對(duì)流室吸收全爐熱負(fù)荷的20~30%的熱量。對(duì)流室可設(shè)在輻射室上部；也可設(shè)在地面上，用煙道與爐本體連接，但在本質(zhì)上機(jī)理一樣。在對(duì)流室可以采用釘頭管或翅片管。
3.余熱收回裝置
余熱收回裝置是指用來(lái)回收對(duì)流室出來(lái)的煙氣，或者當(dāng)沒(méi)有對(duì)流室時(shí)直接從輻射室出來(lái)的煙氣中熱量的設(shè)備。目前國(guó)內(nèi)外各煉廠采用的余熱回收措施大致有以下幾種類型：a．從工藝流程與裝置總體平衡考慮，冷進(jìn)料–熱油空氣預(yù)熱空氣。b．從改進(jìn)和簡(jiǎn)化循環(huán)系統(tǒng)考慮有熱載體循環(huán)–熱油空氣預(yù)熱空氣。包括開路與閉路熱載體循環(huán)。c．從增加附屬回收設(shè)備考慮，有①鋼管式；②玻璃管式；③回轉(zhuǎn)式；④鑄鐵管式；⑤擾流子式；⑥熱管式；⑦板式空氣預(yù)熱器等。d．從與其他設(shè)備聯(lián)合節(jié)能考慮，有①余熱鍋爐；②熱電聯(lián)產(chǎn)。
4.燃燒器
燃燒器是加熱爐的重要組成部分之一，技術(shù)性能的優(yōu)劣以及是否與加熱爐工藝要求、爐型結(jié)構(gòu)、傳熱特點(diǎn)相匹配對(duì)加熱爐的運(yùn)行、能耗或環(huán)保都有著直接影響。選用技術(shù)性能與加熱爐工藝要求、爐型結(jié)構(gòu)、傳熱特點(diǎn)相匹配的燃燒器對(duì)保證加熱爐高效或“長(zhǎng)、安、穩(wěn)、滿”運(yùn)行有著重要意義。
5.通風(fēng)裝置
通風(fēng)裝置的職能是把燃燒用空氣引進(jìn)的同時(shí)，把煙氣向爐外排出，有自然通風(fēng)和強(qiáng)制通風(fēng)兩種。前者靠煙囪的通氣力；后者用引風(fēng)機(jī)，強(qiáng)力引出煙氣。一般爐內(nèi)壓力損失小時(shí)，多采用煙囪自然通風(fēng)方式，煙囪安裝在爐的上部，與加熱爐成為一體，煙囪的高度，以克服爐內(nèi)的壓力損失，并保持充分的通風(fēng)力為佳。加熱爐構(gòu)造復(fù)雜，爐內(nèi)壓力損失大的加熱爐或有廢熱回收裝置的加熱爐多采用安裝引風(fēng)機(jī)，強(qiáng)力通風(fēng)方式。
6.爐管和彎頭
爐管和彎頭是管式加熱爐中最重要的部分，占管式加熱爐總鋼材量的40%，總投資的60%。因?yàn)橐蛪毫?，耐腐蝕，抵抗火焰的直接灼熱，為了完成工藝任務(wù)和生產(chǎn)安全，根據(jù)下列標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)爐管：
爐管的長(zhǎng)度和總根數(shù)根據(jù)管式加熱爐的熱負(fù)荷、熱效率和加熱爐的構(gòu)造來(lái)決定。
管徑和管程數(shù)，根據(jù)流量、允許壓力損失、停留時(shí)間決定。壁厚由內(nèi)部壓力、熱應(yīng)力、靜荷重、管壁溫度、材料強(qiáng)度（包括高溫蠕變性和脆性等）和腐蝕裕度等決定。
材料由許用溫度及高溫強(qiáng)度（包括蠕變強(qiáng)度）、耐熱性、腐蝕性和脆性等決定。爐管溫度低于500℃時(shí)使用碳鋼爐管；爐管溫度在500℃~700℃時(shí)使用低合金鋼爐管（T9~T22）；爐管溫度在700℃~800℃時(shí)使用不銹鋼爐管（304、316）；爐管溫度在800℃~900℃時(shí)使用309爐管；爐管溫度超過(guò)900℃時(shí)使用高合金鋼離心澆鑄爐管（HK-40）。
管式加熱爐輻射爐管采用光管，對(duì)流室采用釘頭管或翅片管。爐管與彎頭連接方式有焊接和脹接兩種。采用焊接時(shí)，彎頭為爐管壓制成的急彎彎頭，以180°的彎頭為代表，鑄造的不多。采用脹接時(shí)，采用有堵頭的鑄造回彎頭，卸下堵頭，管內(nèi)能夠用機(jī)械清焦，缺點(diǎn)是較貴，材料和爐管相同。如被加熱油品較輕，爐管不易結(jié)焦或采用了在線清焦技術(shù)的加熱爐可全部采用急彎彎頭，如被加熱油品較重，爐管易結(jié)焦，且沒(méi)采用了在線清焦技術(shù)的加熱爐可在輻射室部分采用鑄造回彎頭。
7.管支架和導(dǎo)架
管支架承受爐內(nèi)加熱管的重量，并將其重量傳給加熱爐的框架。管支架要具備的條件是：優(yōu)越的抗氧化腐蝕性能和高的高溫強(qiáng)度，以及隨著加熱管的溫度變化，在結(jié)構(gòu)上，管支架可以保持伸縮自由。管支架的材料，在輻射室和對(duì)流室下部采用25Cr—12Ni鋼或25Cr—20Ni鋼。在對(duì)流室上部采用密烘鑄鐵“HR”和5Cr合金鋼。采用高鉻鋼存在的問(wèn)題是高溫脆性，還有燃料中含釩硫所引起的腐蝕。在這種場(chǎng)合支架應(yīng)設(shè)計(jì)成具有可換性的構(gòu)造，對(duì)高溫脆性要用鐵素體加以抑制，對(duì)釩的腐蝕可用澆注保護(hù)層處理。一般在輻射室采用刀架形管支架，在對(duì)流室采用孔板形管支架，導(dǎo)管架僅起管子導(dǎo)向作用。
8.耐火材料
耐火材料是加熱爐的必需材料，大致分為定形的材料和非定形的材料兩種。a.定形耐火材料定形耐火材料就是重質(zhì)耐火磚、輕質(zhì)耐火磚和保溫磚等，重質(zhì)耐火磚以耐火性為主，用于燃燒器的燃燒道、溫度較高加熱爐輻射室迎火面襯里。輕質(zhì)耐火磚兼具有耐火性和保溫性，多用于爐的側(cè)壁和爐頂。保溫磚的耐熱性很低，多用于爐底和側(cè)壁的內(nèi)襯里，用量不多。
b.非定形耐火材料一般指由骨料和水泥用水和成，象混凝土那樣施工的無(wú)定形耐火材料，簡(jiǎn)稱為澆注料。分為以耐火性為主，并具有一定的保溫性的澆注料（重質(zhì)澆注料）和保溫型的澆注料（輕質(zhì)），施工方法有注入、涂抹和噴抹三種。對(duì)于管式加熱爐，以耐火性為主，并具有一定的保溫性可塑澆注料，用于爐頂、側(cè)壁和爐底。煙道和煙囪襯里及側(cè)壁的內(nèi)襯里，則采用保溫性的可塑澆注料。陶纖塊、巖棉氈、陶纖噴涂也屬于非定型耐火材料。
9.爐框架、側(cè)壁和平臺(tái)
爐框架是承受加熱爐全部荷重的鋼結(jié)構(gòu)，材料是普通碳鋼，多用槽鋼和工字鋼。側(cè)板就是爐壁外表面的鋼板，其作用是防雨、防塵，同時(shí)防止不必要的空氣漏入爐內(nèi)，按作用可以分為分擔(dān)部分鋼結(jié)構(gòu)荷重和僅起覆蓋作用兩類。平臺(tái)和梯子是為操作和維修而設(shè)立，用于日常操作維修和檢查。