石油、化工管式加热炉行业调查报告

石油、化工管式加热炉行业调查报告
导语
由于工作需要对隔热保温材料各领域加强应用学习，我们所负责的区域有很
多和工业炉体相关的企业和客户，工业炉体的制造和使用中隔热保温是不可缺少
的，我们小组在炉体领域认知很少所以组长首先让我们在这方面领域了解大概的
行业产品知识，对各类型的炉体工况隔热保温要求等情况了解清楚，根据炉体的
保温要求、造价等评估能否使用气凝胶保温材料。我于10月8日起对国内的石
油、化工领域使用的管式加热炉进行调查与学习。
一、管式加热炉简介
管式加热炉是石油炼制、石油化工、煤化工、焦油加工、原油输送等工业中
使用的工艺加热炉。管式加热炉是一种直接受热式加热设备，主要用于加热液体
或气体化工原料，所用燃料通常有燃料油和燃料气。管式加热炉的传热方式以辐
射传热为主。
二、管式加热炉的基本特点
具有用耐火材料包围的燃烧室，利用燃料燃烧产生的热量将物质加热的一种
设备。与炼油装置的其他设备相比，管式加热炉的特殊性在于直接用火焰加热；
与一般工业炉相比，管式加热炉的炉管承受高温、高压和介质腐蚀；与锅炉相比，
管式加热炉内的介质不是水和蒸汽，而是易燃、易爆、易裂解、易结焦和腐蚀性
较强的油和气。
三、管式加热炉的特性：
1、被加热物质在管内流动，故仅限于加热气体或液体；
2、加热方式为直接受火式；
3、只烧液体或气体燃料；
4、长周期连续运转，不间断操作。
四、合格的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。
五、按功能可分为：加热型和加热—反应型两大类。
1、加热型管式炉：常压炉、减压炉、各种分馏塔进料加热炉、塔底重沸炉、焦
化炉、重整炉和加氢炉等各种反应器（塔）进料加热炉；
2、加热—反应型管式炉：制氢炉、乙烯裂解炉等。
3、按主要传热方式分为：纯对流炉、纯辐射炉、辐射-对流型炉和双面辐射炉。
4、按炉型可分为：圆筒炉、立式炉和大型箱式炉三大类。
按所在装置分类见下表：
六、管式加热炉的结构简介
石油化工工艺管式加热炉由辐射室、对流室、余热回收装置、燃烧器、供风
系统和排烟系统等部分所组成（由炉管系统、钢结构、衬里、余热回收装置、燃
烧器、供风系统和排烟系统等部分所组成）。
1、辐射室：通过火焰或高温烟气进行辐射传热的部分。这部分直接受火焰冲刷，
温度很高（600-1600℃），是热交换的主要场所（约占热负荷的70-80%）。
2、对流室：靠辐射室出来的烟气进行以对流传热为主的换热部分。
3、余热收回装置：是指用来回收对流室出来的烟气，或者当没有对流室时直接
从辐射室出来的烟气中热量的设备。
4、燃烧器：是使燃料雾化并混合空气，使之燃烧的产热设备，燃烧器可分为燃
料油燃烧器，燃料气燃烧器和油一气联合燃烧器。
5、通风系统：将燃烧的空气引入燃烧器，并将烟气引出炉子，可分为自然通风
方式和强制通风方式。
6、炉管和弯头：是管式加热炉中最重要的部分，占管式加热炉总钢材量的 40%，
总投资的60%。因为要耐压力，耐腐蚀，抵抗火焰的直接灼热，为了完成工艺任
务和生产安全，需要根据相关标准设计炉管。
7、管支架：承受炉内加热管的重量，并将其重量传给加热炉的框架。管支架要
具备的条件是：优越的抗氧化腐蚀性能和高的高温强度，以及随着加热管的温度
变化， 在结构上，管支架可以保持伸缩自由。
8、耐火材料：是加热炉的必需材料，大致分为定形的材料和非定形的材料两种。
a. 定形耐火材料：定形耐火材料就是重质耐火砖、轻质耐火砖和保温砖等，重
质耐火砖以耐火性为主，用于燃烧器的燃烧道、温度较高加热炉辐射室迎火面衬
里。轻质耐火砖兼具有耐火性和保温性，多用于炉的侧壁和炉顶。保温砖的耐热
性很低，多用于炉底和 侧壁的内衬里，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，象混凝土那样施工的无定
形耐火材料，简称为浇注料。分为以耐火性为主，并具有一定的保温性的浇注料
（重质浇注料） 和保温型的浇注料（轻质），施工方法有注入、涂抹和喷抹三种。
对于管式加热炉以耐火性为主，并具有一定的保温性可塑浇注料，用于炉顶、侧
壁和炉底。烟道和烟囱衬里及侧壁的内衬里，则采用保温性的可塑浇注料。硅酸
铝纤维块、 岩棉毡、陶纤喷涂也属于非定型耐火材料。
9、炉框架、侧壁和平台：炉框架是承受加热炉全部荷重的钢结构，材料是普通
碳钢，多用槽钢和工字钢。侧板就是炉壁外表面的钢板，其作用是防雨、防尘，
同时防 止不必要的空气漏入炉内，按作用可以分为分担部分钢结构荷重和仅起
覆盖作用两类。平台和梯子是为操作和维修而设立，用于日常操作维修和检查。
七、管式加热炉的优化需要
几乎每一套炼油和石油化工装置中都有管式加热炉，管式加热炉几乎参与了
炼油和石油化工的整个生产过程。管式加热炉是炼油装置中的三大主力设备之一
（塔器、换热器和管式加热炉），是乙烯和化肥等石油化工生产装置的 “ 心脏”
设备，没有石油化工工艺管式加热炉，就没有现代化的炼油和石油化工工业。由
于管式加热炉消耗的燃料非常多，因此，提高管式加热炉的热效率，减少燃料消
耗，意义重大。
管式加热炉的热效率，是指其中参与热交换过程的热量利用程度，是衡量管
式加热炉优劣的一个重要参数。经过分析，影响管式加热炉热效率的因素主要有
以下几点。(1)排烟温度越高，烟气带走的热量也越多，管式加热炉的热效率就
越低。(2)不完全燃烧造成的热损失。(3)过剩空气造成的热损失。(4)炉外壁的散
热损失。
八、管式加热炉减少散热损失的介绍
管式加热炉外壁主要以辐射和对流方式向大气散热，新建的管式加热炉的散
热量不大，一般仅占加热炉总供热量的1．5％～3。o％。因此，减少散热损失
对提高加热炉的热效率不是很大。但是，对于已经运营多年的管式加热炉，要及
时更换损坏的炉墙，以减少散热损失。
为了增加炉效,节约能源减少热损失提升保温效果是非常重要的目前有以下
方案：
1、对于重整加热炉切实做好保温,尤其一些余热锅炉段管线、阀门的保温。
2、改用一些新型的隔热衬里和保温材料,加强日常检查维护,加强监测,保证炉外
壁温度均匀,减少热损失。3、在停工检修时对炉内壁应用高温辐射涂料,降低散热
损失;部分密封不严炉体漏风的地方采用纤维喷涂,以消除缝隙。4、加强对加热炉
的日常管理,保证炉体任一部件的齐备,避免炉体引起的可能热量损失。
九、管式加热炉的隔热保温材料
调查了解得知目前石油化工管式加热炉使用的保温材料是硅酸铝纤维制品。
硅酸铝纤维又叫陶瓷纤维，是一种新型轻质耐火材料。最大的优势是耐高温（使
用温度1000℃-1600℃）、热稳定性好、受热膨胀小、等优点。缺点：产品比较
厚、导热系数高、结构力差。管式加热炉的保温结构采用硅酸铝纤维针刺毯和硅
酸铝纤维折叠块做炉衬层在温度降到200℃以下再使用价格便宜的普通保温材
料达到保温要求。
十、管式加热炉使用气凝胶保温材料的优势与劣势
优势：隔热保温性能优越、良好的物理性能、保温层整体稳定性好、产品薄结构
力好使用寿命长。
劣势：耐温只有600-800℃、价格比普通保温材料高。
如果使用硅酸铝纤维板将温度降到600℃再复合气凝胶毡保温材料在相同工
艺条件下，可提高保温效果减少热损失即可提升热效能还可减少使用厚度和重量
将增加炉体内空间。对比全部使用硅酸铝纤维板材料，使用复合气凝胶保温材料
方案在初期投入高一点，但可以在节约的热损上得到回报，同时响应国家节能减
排的政策。
目前了解有设计制造管式加热炉的企业有：河南方圆工业炉设计制造有限公
司、东光华立石化机械厂、河北翔宇石化机械有限公司、山东立盛重工有限公司、
北京拓首工业炉股份有限公司。管式加热炉的使用领域有石油炼制、石油化工、
煤化工、焦油加工、原油输送等，是石油炼油装置中的三大主力设备之一，是乙
烯和化肥等石油化工生产装置心脏设备，一台装置使用周期很长由于炉体内有明
火和高温长期使用中炉体内的部件炉壁等需要更换，每年新安装的装置也很多，
后续联系一些管式加热炉的设计制造企业进行推广。