加热炉是原油集输系统中的重要工业设备,它以天然气为燃料加热炉管内流动的原油或热水,使其达到所需要的温度。大庆油田现有的加热炉以火筒式加热炉为主,火筒式加热炉炉胆长径比大,所用的大气式燃烧器火焰长度较短,燃烧放热比较集中,长时间运行后,在炉胆外壁严重结垢,炉膛传热性能变差,极易造成炉胆的局部烧损,不仅耗费大量资金用于维修,而且影响了正常生产。辐射管燃烧装置避免了火焰直接接触产品而造成污染,通过辐射热可以高质量的加热产品。因此本文决定采用辐射管燃烧装置避免火焰对火筒的直接冲刷,解决火筒的烧损问题。本文依托于大庆油田有限责任公司的委托项目《火筒式加热炉损坏机理及防护技术研究》,设计一种新型的引射式辐射管燃气燃烧器,并对这种新型燃烧装置的热工特性进行了试验研究,主要研究内容如下:(1)根据大庆油田现有加热炉的运行状况,提出了燃烧器的设计方案,并采用模化方法搭建燃烧器试验台;(2)测试燃烧器热工性能。在四种不同工况下,对火筒外表面的热流密度分布和辐射管壁面温度的分布进行了测量,并对试验结果进行了比较分析;(3)最后,在试验研究的基础上,采用蒙特卡洛法建立了辐射管传热的数学模型。根据辐射管的壁面温度,利用此模型计算火筒壁面的热流密度分布,并将计算结果与试验结果进行了比较。