石油化工加热炉的种类用途和主要指标概论共38页

第三章炉类第一节加热炉炉型加热炉是石油化工生产装置的关键设备之一,具有高温换热和燃料燃烧火焰传热等特点。

目前国内外已广泛采用和推荐的炉型较多,每一种炉型都有各自不同的特点和不同的适用范围。

本章仅对石油化学工业广泛使用的加热炉炉型作一介绍。

加热炉主要由辐射室、对流室、燃烧器、废热锅炉和通风系统五大部分组成。

除石油化工所用的特殊的高温高压炉外,一般按炉体外形结构型式可分为圆筒加热炉,立式加热炉、箱式加热炉、梯台加热炉、斜顶加热炉等。

还可按工艺用途、炉管排列和燃烧方式等方法进行分类。

一、圆筒加热炉圆筒加热炉具有炉体紧凑,结构简单, 占地面积小, 施工方便和投资省等特点, 广泛用于中小型石油化工厂的加热操作单元中,除此还常用于医药、石油、国防、纺织和冶金等行业。

圆筒加热炉是由圆筒体的辐射室, 对流室(小型圆筒加热炉不设置对流室), 燃烧器和烟囱等四大部分组成, 如图3-1-1所示。

图3-1-1 圆筒加热炉结构1—烟囱；2—对流管；3—吊架；4—辐射管；5—炉墙；6—看火孔；7—燃烧器；8—支脚1．辐射室辐射室内设有炉管,燃烧器,风道, 管拉钩,吊架,导向管,定位管,看火门,防爆门等。

当烧嘴设置在炉底时, 在炉底设有支脚,支承炉,形成炉底操作空间,炉底支脚高度为1.8~2.3m,一般由型钢组成,常用类型有两种。

一种为每根支脚长2.5m 左右,设有防火保护措施, 即外包混凝土；另一种为每根支脚长0.5m左右,以下为钢筋混凝土立柱,无需防火保护措施,具体尺寸大小由钢结构计算决定。

对于烧嘴设置在侧部或底部的炉子,炉底可紧贴地面或有500~700mm的高度。

辐射室外壁是钢板卷制而成的圆筒体,其直径由热负荷及炉管排列方式决定,钢板厚度根据结构计算确定,一般为4~6mm。

钢板外设有若干根筒体立柱,数量一般选4个或4个以上偶数, 钢板圆筒体内衬耐热混凝土或耐火砖结构(外层为保温砖或其他隔热材料, 内层为耐火砖或耐火纤维)。

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石油化工管式工艺加热炉简介郑战利管式加热炉在一个有衬里的密闭体内设置有大量的相互连接的优质或合金无缝钢管，被加热介质在一连串的无缝钢管内以很高流速通过，燃料在密闭体内燃烧产生高温烟气，高温烟气通过辐射、对流和传导把热量传给被加热介质，把被加热介质加热到生产工艺规定的温度或完成一定的化学反应深度；这类设备统称为管式加热炉。

管式加热炉的范畴包含热水和蒸汽锅炉、热载体加热炉、油田水套炉、输油管道加热炉、炼油和石化生产装置的工艺加热炉等。

今天我们所讲的管式加热炉是炼油和石油化工生产装置的工艺加热炉，简称为石化工艺加热炉。

石化工艺加热炉的主要特点是1.被加热介质为易燃、易爆的液体或气体，且温度和压力较高。

操作条件苛刻。

安全运行要求高。

2. 加热方式为明火加热。

3. 长周期连续生产。

4. 所用燃料为液体或气体燃料。

管式加热炉应满足的要求1. 完成一定的传热任务，燃料耗量少、需要的传热面积小。

2. 被加热介质不受局部过热。

3. 在纯加热型管式加热炉中，被加热介质无分解或仅有极少量分解。

4. 在加热—反应型管式加热炉中，保证被加热介质的反应深度达到生产工艺要求，且炉管中结焦量最少。

5. 安全、稳定、连续运行周期在3~5年。

6. 排烟中的有害物含量和噪声必须符合国家标准规定。

管式加热炉的主要操作参数1、有效热负荷：为各种被加热介质从体系入口状态到出口状态所吸收的能量之和，它等于供给能量与损失能量之差， Kw2、排烟损失热量：排出体系的烟气带走的热量。

Kw3、燃料不完全燃烧损失热量：由于燃烧设备及燃烧工况等原因造成燃料没有完全燃烧而未能释放出的反应热。

Kw4、散热损失热量：体系内所有设备及管线表面向周围环境中散失的热量。

Kw5、附属设备能耗：鼓风机、引风机、吹灰器、热载体循环泵等辅助设备所耗掉的能量，按供给这些设备的能量计算。

油田常用火筒式加热炉简介一、火筒式加热炉的概念1. 火筒式加热炉在金属圆筒壳体内设置火筒传递热量的一种加热炉，称为火筒式加热炉。

火筒式加热炉分为火筒式直接加热炉和火筒式间接加热炉。

2. 火筒式直接加热炉被加热介质在壳体内由火筒直接加热的火筒式加热炉，称为火筒式直接加热炉，简称火筒炉（包括具有加热和其他功能的合一装置）。

可抽式微正压加热炉（含第一代产品微正压加热炉），实际从大的概念上说都是属于火筒式直接加热炉。

他与传统火筒炉相比，一个是负压燃烧，一个是微压燃烧。

传统火筒炉所需的动力是靠烟囱的抽力来实现的，而且烟囱提供的抽力又有限，所以烟囱一方面要做得很高，且烟气通道还要截面大，以最大限度地降低烟气阻力，这样炉子才好烧，这就是为什么火筒炉烟火管很粗，炉子负荷大时不得不做成双火筒结构的原因，这种烟型在满足烟气的露点腐蚀时，热效率低（85%），耗钢量大，不易实现燃烧的自动控制，因为两个火筒的燃烧互相影响。

微正压加热炉所需的动力是靠鼓风机提供的，烟囱不需要很高，烟气流速快，可以采用组烟管束，在同样满足烟气露点腐蚀的情况下，热效率高（90%），耗钢量小，且一般为单火筒结构，容易实现燃烧的自动控制。

3. 火筒式间接加热炉被加热介质在壳体内的盘管(由钢管和管件组焊制成的传热元件)中，由中间载热体加热，而中间载热体由火筒直接加热的火筒式加热炉，称为火筒式间接加热炉。

壳体中间载热介质为水（水不发生相变）的火筒式间接加热炉，简称水套炉。

壳体内的压力小于1个大气压（具有一定的真空度）中间载热介质也为水，水受火筒加热后变为水蒸汽（水发生相变，水蒸汽温度小于100度）的火筒式间接加热炉，简称真空炉。

壳体中间载热介质为其它易发生相变的介质时的火筒式间接加热炉，简称热媒炉。

二、火筒式加热炉的结构1．火筒式加热炉（含二合一装置）1—烟气取样口；2—烟囱；3—烟囱附件；4—介质出口；5—壳体；6—安全阀；7—压力表；8—火筒；9—检查孔；10—介质进口分配管；11—排污口；12—燃烧器；13—阻火器；14—防爆门图1 火筒炉结构示意图2. 水套炉1—烟气取样口；2—烟囱；3—烟囱附件；4-—壳体；5—花板；6—盘管；7—安全阀；8—压力表；9—测温口；10—检查孔；11—排污口；12—火筒；13—液位计；14—燃烧器；15—阻火器；16—防爆门图2 水套炉结构示意图3. 真空炉真空炉在结构上与水套炉很相似，热媒一个是水一个是水蒸汽，一个热效率高一个热效率低，一个结构大一个结构小。

一、加热炉结构型式胜利油田加热炉的主要结构型式有火筒式间接加热炉和管式加热炉两种。

水套炉属于火筒式间接加热炉，外部为金属壳体，壳内介质为水，壳体内部设置火筒、炉管，火焰加热水套中的水，通过水间接加热炉管内的原油。

管式炉在炉膛内布置炉管，直接加热炉管以达到加热管内介质的一种型式。

油田近年来推广应用的超导热管加热炉、真空加热炉、分体式相变加热炉属于火筒间接加热炉，其基本原理与水套加热炉基本相同，只是使用的传热介质和结构型式有所不同，设计热效率较高，运行热效率理想。

燃烧器主要采用进口燃烧器、并配备了控制调节系统，能够低氧燃烧，并具有一定的可调性，保证了加热炉的经济运行。

管式加热炉主要有直接加热原油的快装管式炉和间接加热的热媒炉，快装管式加热炉用于加热流量稳定的低含水原油具有较大优势；热媒炉在自动化控制方面具有优势，但运行成本和维护费用高，需要配套热媒循环动力系统、换热器、热力管网，系统配套费用高，而且热媒性质发生变化后需要更换，增加设备运行费用；适用于热源要求比较多，温度要求较高的场所。

加热炉工作过程就是将燃料的化学能转换为热能。

加热炉主要由两大部分组成。

一是燃烧系统、二是热交换系统。

热交换系统，通过各种受热面将燃料燃烧的化学能交换给工质（被加热介质）。

主要是水套、火筒、管束等。

燃烧系统是燃料的燃烧设备总称，它由给料供应系统、燃烧器、炉膛、送引风系统，尾部烟道等组成；不管何种结构型式的加热炉，其热交换系统要求有足够的传热面积，较好的传热效果，运行过程中尽量减少结垢，降低排烟温度这一运行指标。

燃烧系统要求有较好的调节性能和低氧燃烧特性，以达到控制过剩空气系数运行指标。

加热炉热效率的高低主要取决于结构设计合理，有利于燃烧系统发挥作用，同时传热面积要足以满足热负荷的要求；运行过程中要及时调整工况，经济运行。

二、油田加热炉总体运行情况胜利油田加热炉运行效率总体水平逐年提高，主要是近几年油田不断加大技术改造力度，加强加热炉的更新改造，同时也投产了部分新型加热炉。

加热炉技术经济与性能指标和环保分析加热炉是油田耗能的主要设备，其热效率的高低直接影响着油田的经济效益。

油田加热炉加热效率普遍偏低，排烟热损失严重。

本设计目的是减小热能损耗，提高燃料的利用率，改善工作环境。

初步介绍了加热炉炉底的分类和各种加热炉的优缺点，对各种结构进行了比较和评价。

详尽的设计了加热炉炉底机械的构造和负载数据。

对液压系统、轴类零件进行了强度校核和测算分析。

对加热炉的安装做了具体的说明。

最后对设计方案的可行性进行了经济分析。

加热炉的生产率1.1炉子的生产率单位时间内所加热出来的温度达到规定要求的金属锭或金属坯的产量称为炉子生产率。

生产率有很多表示方法，如t/h、t/d、kg/h，最常用的是t/h。

更比较不同炉子的生产率，则采用单位生产率。

对于连续加热炉和大多数室状炉，单位生产率指每平方米炉底布料面积上每小时的产量，单位是kg/(m2h)。

加热炉的单位生产率（P）也称炉底强度，或钢压炉底强度，它是炉子最重要的生产指标之一。

1.2影响炉子生产率的因素（1）炉型结构的影响炉子型式，炉体各部分的构造、尺寸、炉子所用的材质，附属设备的结构等，都属于炉型结构方面的因素。

炉型结构设计应当合理，砌筑质量应当合格。

炉型结构对生产率的影响很大，提高生产率可以从以下几个方面着手考虑。

①采用新的炉型②改造就炉型a扩大炉膛，增加装入量；b改进炉型和尺寸；c减少炉子热损失。

（2）燃烧条件和供热强度的影响热负荷增大以后，炉子的温度水平提高，向金属传热的能力加强，产量必然提高。

由下式的分析可以清楚的看到这一点。

连续式加热炉提高供热强度的重要措施是增加供热点，扩大加热段和提高加热段炉温水平，缩短预热段使废气出炉温度相应提高。

提高热负荷的一个重要的先决条件是必须保证燃料的完全燃烧，如燃料在炉内有20%不能燃烧，炉子产量将降低25%~30%。

为了提高热负荷或改善燃烧条件，应当注意改进燃烧装置。

有的炉子生产率不高，是由于烧嘴能力不足或者烧嘴结构很不完善，如雾化质量太差或混合不好，这时就要改进烧嘴。

油田原油加热炉讲义目录第一章概述.......................................................................................................................................................... 第一节油田加热炉..............................................................................................................................................一、油田和长输管线加热炉的用途..................................................................................................................二、油田加热炉的技术装备现状...................................................................................................................... 第二节油田加热炉的炉型及基本结构..............................................................................................................一、油田加热炉的炉型......................................................................................................................................一、热传递的基本概念......................................................................................................................................二、压力和温度..................................................................................................................................................三、热力学的有关概念......................................................................................................................................四、管式炉的工作参数......................................................................................................................................五、水套炉的工作参数...................................................................................................................................... 第三章燃油、燃气及其燃烧.............................................................................................................................. 第一节燃油及其主要特性..................................................................................................................................二、燃油的化学成分..........................................................................................................................................三、燃油的主要使用特性及油质指标.............................................................................................................. 第二节燃气及其主要特性..................................................................................................................................一、燃气..............................................................................................................................................................二、燃气的组成成分—组分..............................................................................................................................三、燃气的主要使用特性及质量要求.............................................................................................................. 第三节燃油、燃气的燃烧..................................................................................................................................一、燃烧所需空气量和生成的烟气量..............................................................................................................二、燃油的燃烧方式..........................................................................................................................................三、燃气的燃烧方式..........................................................................................................................................四、双燃料燃烧器..............................................................................................................................................五、调风器（配风器）......................................................................................................................................六、燃烧器的点火.............................................................................................................................................. 第四章油田加热炉基本结构.............................................................................................................................. 第一节火筒式加热炉基本结构..........................................................................................................................一、炉型及分类选用..........................................................................................................................................二、火筒式加热炉设计一般要求......................................................................................................................三、火筒式加热炉基本结构形式...................................................................................................................... 第二节管式加热炉基本结构..............................................................................................................................一、炉型及选用..................................................................................................................................................二、管式加热炉基本结构..................................................................................................................................三、几种管式加热炉基本结构形式简介：...................................................................................................... 第三节加热炉新炉型及技术特点......................................................................................................................一、火筒式加热炉新炉型及技术特点..............................................................................................................二、管式加热炉新炉型及技术特点.................................................................................................................. 第五章调参、管理和维护.................................................................................................................................. 第一节炉子的燃烧管理......................................................................................................................................一、炉子的点火和升温......................................................................................................................................二、油燃烧器的故障及处理..............................................................................................................................三、气体燃烧器的故障及处理..........................................................................................................................四、燃烧调节的任务和指标..............................................................................................................................五、燃烧操作的安全规程..................................................................................................................................六、燃烧过剩空气量的监控.............................................................................................................................. 第二节炉子的操作范围......................................................................................................................................一、工况调节......................................................................................................................................................二、热效率和操作负荷的关系..........................................................................................................................三、提高加热炉热效率...................................................................................................................................... 第三节管内结焦和烧焦......................................................................................................................................一、结焦的形态..................................................................................................................................................二、结焦的速度..................................................................................................................................................三、影响结焦的因素及防止措施......................................................................................................................四、炉管的烧焦.................................................................................................................................................. 第四节炉管的损坏..............................................................................................................................................一、炉管报废标准..............................................................................................................................................二、炉管损坏的原因..........................................................................................................................................三、预防炉管损坏的措施..................................................................................................................................四、由氧化减薄引起的损坏.............................................................................................................................. 第六章油田加热炉的安全管理..........................................................................................................................第一章概述第一节油田加热炉一、油田和长输管线加热炉的用途油田和长输管线加热炉（以下简称油田加热炉）系指用火焰加热原油、天然气、水及其混合物等介质的专用设备。

加热炉运行管理第一部分基础知识一、加热炉的定义及用途通常所说的加热炉有油田和长输管线加热炉、石油炼制和石油化工加热炉，目前公司所用的均属于前者，这里介绍的也都是油田和长输管线加热炉。

油田和长输管线加热炉指油气田和长输管道用火焰加热原油、天然气、水及其混合物等介质的专用设备。

在油、气田的集油站、集气站、联合站等站库内，加热炉对原油、井产物、生产用水和天然气等介质进行加热，以满足油气集输处理工艺的要求。

在原油和天然气长输管道中，经加热炉对原油和天然气进行加热，以满足长距离输送的要求。

油田和长输管线加热炉对介质进行加热所要求的温度都不高，一般只有几十度，介质无化学变化，这与石油炼制和石油化工加热炉不同。

二、加热炉主要技术经济指标1.热负荷：单位时间内向炉管内被加热介质传递热量的能力称为热负荷，一般用MW、KW表示。

它表示加热炉生产能力的大小。

2.热效率：它表示向炉子提供的能量被有效利用的程度，可用公式表示为η=被加热介质吸收的有效能量/ 供给炉子的能量。

它是衡量燃料消耗、评价加热炉设计和操作水平的重要指标。

3.炉膛温度：指烟气离开辐射室进入对流室时的温度，它表征炉膛内烟气温度的高低，是加热炉操作中的重要指标。

炉膛温度高，说明辐射室传热强度大。

但炉膛温度过高，则意味着火焰太猛烈，容易烧坏炉管、管板等。

此外，进入对流室的烟气温度也会越高，对流炉管也容易烧坏。

从保证加热炉长周期安全运转考虑，一般加热炉将这个温度控制在850℃以下。

4.排烟温度：烟气经过辐射和对流换热后，排入烟囱时的温度。

排烟温度的高低决定着排烟热损失的大小，是影响热效率的重要指标。

5.炉体表面温度：即炉体表面与外界空气接触部分的即时温度，它是反映炉体保温情况和炉体热损失大小的重要指标。

6.过剩空气系数：实际供入炉膛的空气量与理论完全燃烧所需空气量的比值。

过剩空气系数小于1，说明存在较大的不完全燃烧；大于1较多，说明供入的空气过多，排烟损失就越大。