下载文档原格式
管式加热炉的基本知识一、管式加热炉的分类与特征各种管式加热炉通常可按外形或用途来分类。
1.按外形大致可分为四类：箱式炉、立式炉、圆形炉、大型方炉。
这种划分方法是按辐射室的外观形状区分，而与对流室无关。
例如：所谓箱式炉，顾名思义其辐射室为一箱子状的六面体。
所谓立式炉，其辐射室为直立状的六面体，其宽度要窄一些，两侧墙的间距与炉膛高度之比约为1：2。
1.1箱式炉1.1. 1横管和立管大型箱式炉如图2.5.1、图2.5.2所示，这两种炉型结构基本一致，只是一为横管、一为立管。
它们的优点是只要增加中央的隔墙数目，可在炉膛体积热强度图2.5.1 横管大型箱式炉图2.5.2 立管大型箱式炉图2.5.3 顶烧式炉图2.5.4 斜顶炉错误！未指定书签。
不变的前提下，“积木组合式”地把炉子放大。
该炉型适合于大型炉，其主要缺点是敷管率低，炉管需要合金吊挂，造价高，需设独立烟囱等。
1.1. 2顶烧式炉图2.5.3为顶烧式炉。
这种炉子的燃烧器和辐射炉管交错排列，单排管双面辐射，管子沿整个圆周的热分布均匀，燃烧器顶烧，对流室和烟囱在地面。
它的缺点是炉子体积大，造价较高，用于单纯加热不经济。
目前，在合成氨厂常用它作为大型烃蒸汽转化炉的炉型。
1.1. 3斜顶炉图2.5.4为斜顶炉，它由箱式炉演变而来，砍去其炉膛烟气流动死区而变成斜顶炉。
常用的是双斜顶炉。
由于改成斜顶，使箱式炉受热不均匀性有所改善，处理量也可加大。
其对流室在中间，烟气下行经地下或地面烟道排入烟囱内，也可在烟道处加装空气预热器，提高炉子热效率。
这种炉子没有克服箱式炉的其它缺点，除老装置原有使用外，新建装置很少采用。
1.2立式炉1.2.1底烧横管立式炉图2.5.5为底烧横管立式炉，传热方式与箱式炉相似，辐射室保持了立式炉特点。
炉管布置在两侧，中间是一列底烧的燃烧器，烟气由辐射室经对流室、烟囱一直上行。
其燃烧器能量小，数量多，在炉子中央形成一道火焰膜，以提高辐射传热效果。
在石油工业中，加热炉主要用于加热原油、各种介质和化工产品，因此加热炉的型式和基本参数需要满足不同的生产工艺和加热要求。
下面介绍一些常见的加热炉型式及其基本参数：
1. 管式加热炉（Tube Furnace）：
管式加热炉是石油工业中应用较为广泛的一种加热炉。
它通过设置一定数量的直燃热管，将燃料通过管道加热，有效提高加热效率。
基本参数包括热管数量、热管直径、热管长度、燃料消耗量等。
2. 壳与管式加热炉（Shell and Tube Furnace）：
壳与管式加热炉是一种将热管与外壳结合的高效加热炉。
基本参数包括热管数量、热管直径、壳管直径、热管排列方式、燃料消耗量等。
3. 螺旋板式加热炉（Spiral Plate Furnace）：
螺旋板式加热炉是将多块螺旋板状的金属板焊接而成的换热器，具有较高的换热效率。
基本参数包括螺旋板片数量、螺旋板片直径、厚度、燃料消耗量等。
4. 电热加热炉（Electric Furnace）：
电热加热炉通常适用于小型加热设备，因为它不需要燃烧燃料，通过电阻加热。
基本参数包括输入功率、电压、工频等。
上述加热炉的基本参数需要根据实际工艺要求进行设计和选择。
在石油工业中，为了提高加热效率、降低能耗、减少环境污染，选用适宜的加热炉型式及其基本参数显得尤为重要。
管式加热炉的操作规程沧州新星石化设备有限公司2013-6-21加热炉操作的水平高低，对燃料消耗量、炉子热效率、设备使用寿命、烟气对空气的污染程度等，都有很大的影响。
因此，加热炉操作时必须细心观察，认真分析，准确调节，确保加热炉高效、平稳、长期安全运行。
一加热炉开工操作要点1.烘炉烘炉的目的是为了缓慢地除去炉墙在砌筑过程中所积存的水分，并使耐火胶泥充分烧结。
烘炉前应先打开全部人孔、防爆门，并开启烟囱挡板自然通风5天以上。
然后将各门、孔关闭，把烟囱挡板开启约1/3，给炉管内通入蒸汽进行暖炉。
当炉膛温度升至130°C左右，即可点着燃烧器。
应尽量使用气体燃料，以便于控制升温速度。
烘炉过程中炉管内应始终通入水蒸气，以保护炉管不被干烧。
蒸汽出口温度应严格控制，碳钢炉管不超过400°C、合金钢炉管不超过500°C。
烘炉升温速度应按烘炉升温曲线要求进行，如下图所示。
防止温度突升突降。
图中150°C恒温是为了除去炉墙中的自然水，320°C恒温是为了除去炉墙中的结晶水，600°C恒温是为了使炉墙中的耐火泥充分烧结。
恒温后，炉膛以20°C/h的速度降温，降至250°C时熄火焖炉；降至100°C时进行自然通风。
烘炉结束后应对炉子全面检查，发现问题及时处理。
2.试压加热炉炉管安装后，应按设计规定进行系统试压，目的是检查炉管及所属设备安装施工质量。
试压的压力为操作压力的1.5～2倍，试压过程分3～4次逐步提高到要求的压力，每次提压后应稳定5min。
对炉管系统的所有接口，如回弯头、堵头、法兰胀口、焊口等地方仔细检查有无泄漏。
达到要求的压力后，稳定10～15min，然后将压力降至操作压力的1.2倍，恒压10h以上无泄漏，则为合格。
合格后按规定对炉管进行吹扫。
试压可用不含盐的自来水进行水压试验，也可用空气或惰性气体进行气压试验。
开炉前的试压多用水蒸气进行，达到要求压力后稳定10～15min即为合格。
管式加热炉工作原理
管式加热炉是一种常用的加热设备，其工作原理是利用电、燃气或其他加热源将能量转化为热能，通过管道将热能传输到需要加热的物体上。
管式加热炉的加热源可以是电阻加热元件、燃气燃烧器或其他加热设备。
无论是哪种加热源，它们都通过热量的产生将能量输入到加热炉中。
在管式加热炉中，加热源会将产生的热量传输给管道。
管道一般由耐高温材料制成，能够承受高温下的加热。
通过管道，热能能够传输到加热炉内的工作物体上。
在管道中，为了提高热能的传递效率，通常会加装热交换器或采用多管道设计。
热交换器能够增加管道与工作物体之间的接触面积，从而提高热量传递的效率。
当热能传输到工作物体上时，物体的温度开始升高。
在加热过程中，可以通过控制加热源的供热量或调节管道中的流体流速来控制加热速度和温度。
管式加热炉的工作原理简单而直观。
通过控制加热源的供热量和管道中的流体流速，可以实现对物体的精确加热。
这种加热方式广泛应用于工业生产中的许多领域，如金属加工、塑料加工、热处理等。
一、管式加热炉的结构及工作原理1.1 管式加热炉在炼油和石油化工中的重要性管式加热炉是一种火力加热设备, 它利用燃料在炉膛内燃烧时产生的高温火焰与烟气作为热源, 加热在炉管中高速流动的介质, 使其达到工艺规定的温度, 以供给介质在进行分馏、裂解或反应等加工过程中所需的热量, 确保生产正常进行。
与其他加热方式相比, 管式加热炉的主要优点是加热温度高〔可达1273K〕, 传热能力高和便于操作管理。
近60多年所来, 管式炉的发展很快, 已成为近代石化工业中必不可少的工艺设备之一, 在生产和建设中具有十分重要的地位。
例如: 一个年处理量为2.5Mt原油的常减压蒸馏装置, 虽所用的加热炉的座数不多, 但其提供的总热量却达70MW, 如果炉子加热能力不够, 就会限制整个装置处理能力的提升, 甚至无法完成预定的任务。
管式加热炉消耗的燃料量相当可观, 一般加工深度较浅的炼厂, 约占其原油能力的3%~6%, 中等深度的占4%~8%, 较深的为8%~15%, 其费用约占操作费用的60%~70%, 因此, 炉子热效率的凹凸与节约燃料降低成本有密切的关系。
此外, 管式炉炉管结焦、炉管烧穿、炉衬烧塌等事故也常常是迫使装置停工检修的重要原因。
在生产中, 希望生产装置能达到高处理量、高质量和低消耗以及长周期、安全运转, 大量施行说明, 管式炉的操作往往是关键之一。
管式炉的基建投资费用, 一般约占炼油装置总投资的10%~20%, 总设备费用的30%左右, 在重整制氢和裂解等石油化工装置中, 则占建设费用的25%左右, 因此, 加热炉制定选型的好坏, 还直接影响装置经济的合理性。
1.2 管式加热炉的分类和主要工艺指标管式炉的类型很多, 如按用途分有纯加热和加热-反应炉, 前者如: 常压炉、减压炉, 原料在炉内只起到加热〔包括汽化的作用〕；后者如: 裂解炉、焦化炉, 原料在炉内不仅被加热, 同时还应确保有一定的停留时间进行裂解或焦化反应。
单元三管式加热炉仿真
一．单元目标
1.掌握管式加热炉系统构成，了解各部分的作用。
2.掌握管式加热炉正确的开车停车的操作方法。
3.掌握管式加热炉正常运行的工艺指标及相互影响关系。
4.能正确判断事故的原因且掌握正确的处理方法。
5.熟悉各种设备测量仪表的名称及其作用，能识读带控制点工艺
流程图。
二．单元内容
本单元选择的是石油化工生产中最常用的管式加热炉。
1、工艺物料系统
某烃类化工原料在流量调节器FIC101的控制下先进入加热炉F-101的对流段，经对流的加热升温后，再进入F-101的辐射段，被加热至420℃后，送至下一工序，其炉出口温度由调节器TIC106通过调节燃料气流量或燃料油压力来控制。
采暖水在调节器FIC102控制下，经与F-101的烟气换热，回收余热后，返回采暖水系统。
2、燃料系统
燃料气管网的燃料气在调节器PIC101的控制下进入燃料气罐V-105，燃料气在V-105中脱油脱水后，分两路送入加热炉，一路在PCV01控制下送入常明线；一路在TV106调节阀控制下送入油—气联合燃烧器。
来自燃料油罐V-108的燃料油经P101A/B升压后，在PIC109控制压送至燃烧器火嘴前，用于维持火嘴前的油压，多余燃料油返回V-108。
来自管网的雾化蒸汽在PDIC112的控制压与燃料油保持一定压差情况下送入燃料器。
来自管网的吹热蒸汽直接进入炉膛底部。
主要设备：V-105：燃料气分液罐
V-108：燃料油贮罐
F-101：管式加热炉
P-101A：燃料油A泵
P-101B：燃料油B泵
流程图：管式加热炉带控制点工艺流程图
雾化蒸汽
P101A P101B
管式加热炉DCS界面
管式加热炉现场界面
三．操作步骤
1.正常运行
正常工况下工艺参数
(1)炉出口温度TIC106：420℃。
(2)炉膛温度TI104：640℃。
(3)烟道气温度TI105：210℃。
(4)烟道氧含量AR101：4%。
(5)炉膛负压PI107：-2.0mmH2O。
(6)工艺物料量FIC101：3072.5kg/h。
(7)采暖水流量FIC102：9584kg/h。
(8)V-105压力PIC101：2atm。
(9)燃料油压力PIC109：6atm。
(10)雾化蒸汽压差PDIC112：4atm。
2.冷态开车
装置的开车状态为氨置换的常温常压氨封状态。
2.1、开车前的准备
(1)公用工程启用（现场图“UTILITY”按钮置“ON”）。
(2)摘除联锁（现场图“BYPASS”按钮置“ON”）。
(3)联锁复位（现场图“RESET”按钮置“ON”）。
2.2、点火准备工作
(1)全开加热炉的烟道挡板MI102。
(2)打开吹扫蒸汽阀D03，吹扫炉膛内的可燃气体（实际约需10
分钟）。
(3)待可燃气体的含量低于0.5%后，关闭吹扫蒸汽阀D03。
(4)将MI101调节至30%。
(5)调节MI102在一定的开度（30%左右）。
2.3、燃料气准备
(1)手动打开PIC101的调节阀，向V-105充燃料气。
(2)控制V-105的压力不超过2atm，在2atm处将PIC101投自动。
2.4、点火操作
(1)当V-105压力大于0.5atm后，启动点火棒(“IGNITION”按钮置
“ON”)，开常明线上的根部阀门D05。
(2)确认点火成功（火焰显示）。
(3)若点火不成功，需重新进行吹扫和再点火。
2.5、升温操作
(1)确认点火成功后，先进燃料气线上的调节阀的前后阀（B03、B04），再稍开调节阀（<10%）（TV106），再全开根部阀D10，引燃料气入加热炉火咀。
(2)用调节阀TV106控制燃料气量，来控制升温速度。
(3)当炉膛温度升至100℃时恒温30秒（实际生产恒温1小时）烘炉，当炉膛温度升至180℃时恒温30秒（实际生产恒温1小时）暖炉。
2.6、引工艺物料
当炉膛温度升至180℃后，引工艺物料：
(1)先开进料调节阀的前后阀B01、B02，再稍开调节阀FV101
（<10%)。
引进工艺物料进加热炉。
(2)先开采暖水线上调节阀的前后阀B13、B12，再稍开调节阀
FV102（<10%)，引采暖水进加热炉。
2.7、启动燃料油系统
待炉膛温度升至200℃左右时，开启燃料油系统：
(1)开雾化蒸汽调节阀的前后阀B15、B14，再微开调节阀PDIC112（<10%)。
(2)全开雾化蒸汽的根部阀D09。
(3)开燃料油压力调节阀PV109的前后阀B09、B08。
(4)开燃料油返回V-108管线阀D06。
(5)启动燃料油泵P101A。
(6)微开燃料油调节阀PV109（<10%)，建立燃料油循环。
(7)全开燃料油根部阀D12，引燃料油入火咀。
(8)打开V-108进料阀D08，保持贮罐液位为50%。
(9)按升温需要逐步开大燃料油调节阀，通过控制燃料油升压（最后到6atm左右）来控制进入火咀的燃料油量，同时控制PDIC112在4atm左右。
2.8、调整至正常
(1)逐步升温使炉出口温度至正常（420℃）。
(2)在升温过程中，逐步开大工艺物料线的调节阀，使之流量调整至正常。
(3)在升温过程中，逐步采暖水流量调至正常。
(4)在升温过程中，逐步调整风门使烟气氧含量正常。
(5)逐步调节档板开度使炉膛负压正常。
(6)逐步调整其它参数至正常。
(7)将联锁系统投用（“INTERLOCK”按钮置“ON”）。
3.正常停车
3.1、停车准备
摘除联锁系统（现场图上按下“联锁不投用”）。
3.2、降量
(1)通过FIC101逐步降低工艺物料进料量至正常的70%。
(2)在FIC101降量过程中，逐步通过减少燃料油压力或燃料气流量，来维持炉出口温度TIC106稳定在420℃左右。
(3)在FIC101降量过程中，逐步降低采暖水FIC102的流量。
(4)在降量过程中，适当调节风门和档板，维持烟气氧含量和炉膛负压。
3.3、降温及停燃料油系统
(1)当FIC101降至正常量的70%后，逐步开大燃料油的V-108返回阀来降低燃料油压力，降温。
(2)待V-108返回阀全开后，可逐步关闭燃料油调节阀，再停燃料油泵（P101A/B）。
(3)在降低燃料油压力的同时，降低雾化蒸汽流量，最终关闭雾化蒸汽调节阀。
(4)在以上降温过程中，可适当降低工艺物料进料量，但不可使炉出口温度高于420℃。
3.4、停燃料气及工艺物料
(1)待燃料油系统停完后，关闭V-105燃料气入口调节阀（PIC101调节阀），停止向V-105供燃料气。
(2)待V-105压力下降至0.3atm时，关燃料气调节阀TV106。
(3)待V-105压力降至0.1atm时，关长明灯根部阀D05，灭火。
(4)待炉膛温度低于150℃时，关FIC101调节阀停工艺进料，关FIC102调节阀，停采暖水。
3.5、炉膛吹扫
(1)灭火后，开吹扫蒸汽，吹扫炉膛5秒（实际10分钟）。
(2)停吹扫蒸汽后，保持风门、档板一定开度，使炉膛正常通风。
4.事故处理
【考证习题】
1.油气混合燃烧管式加热炉开车时，要先对炉膛进行。
并先烧，再烧。
而停车时，应先停，后停。
2.在加热炉稳定运行时，炉出口工艺物料的温度应保持在。
3.本单元工艺物料温度TIC106，有两种控制方案其一是，其二是。
4.本流程中为保证安全正常运行共设有个联锁。
5. 燃料气压力低主要现象是（）。
A、燃料气分液罐压力低
B、炉膛温度降低
C、炉出口温度升高
D、燃料气流量急剧增大
6．燃料气带液的主要现象有（）。
A、产生联锁
B、炉膛和炉出口温度降低
C、燃料气流量增大
D、燃料气分液罐液位上升。
