管式加热炉是炼油厂及石油化工厂的主要设备之一,也是炼油工业用的很普遍的一种火力加热设备。传统的管式加热炉往往存在炉膛热强度分布不均匀等缺点,为了解决这一问题,本文设想利用高温空气燃烧技术设计一种新型蓄热式管式加热炉,以达到均匀化炉膛热强度和节能减排的双重目的。本文首先介绍了管式加热炉的一般结构、几种常用炉型和高温空气燃烧技术的研究现状及其应用,接着引出加热炉效率的计算公式,并详细讨论了其效率的影响因素,为加热炉的节能改造提供了理论依据。然后利用改进的锅炉计算方法对改造后的加热炉进行了热力计算,得出了不同预热空气温度下满足加热负荷所需燃料量,炉膛出口烟气温度和绝热燃烧温度,计算结果表明预热空气温度越高,所需燃料量越少,炉膛烟气出口温度和绝热燃烧温度越低。同时搭建了试验台架,研究不同换向周期对蓄热体纵向温度分布和效率的影响、蓄热室的换热和阻力特性、不同换向周期下的炉膛温度变化规律和燃烧火焰随预热空气温度变化情况。