SEHT0213 管式炉工艺计算

设计标准

SEHT 0213-2001

实施日期2001年12月28日中国石化工程建设公司

管式炉工艺计算

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目 次

1 总则

1.1 目的

1.2 范围

2 一般规定

2.1 输入数据

2.2 输出数据

2.3 其它

3 有效软件或程序

3.1 通用加热炉工艺计算软件FRNC-5

3.2 制氢转化炉工艺计算软件REFORM-3

3.3 加热炉管内多元系统汽液相平衡及流体流动计算软件FEQP-001

3.4 石油化工管式加热炉别洛康法工艺核算软件FC-1

3.5 圆筒型管式加热炉工艺设计软件FD-1

附录A摩擦阻力造成压降的计算方法

1 总则

1.1 目的

为统一管式炉工艺计算方法及内容，保证工艺计算的有效性，特编制本标准。

1.2 范围

1.2.1 本标准规定了管式炉工艺计算的一般规定和有效软件或程序等要求。

1.2.2 本标准适用于管式炉的工艺计算。

2 一般规定

工艺计算的方式包括工艺设计计算和工艺核算。工艺计算的内容包括管式炉的燃料燃烧计算、热效率计算、管内外传热及流体流动计算；对于制氢转化炉还应包括管内的化学反应计算。管式炉的工艺计算须采用本标准规定的有效软件或程序进行。

2.1 输入数据

管式炉工艺计算输入数据应以本公司相关专业或用户提供的设计资料为准，该资料应包括管式炉内各种被加热介质的进出口工艺条件和物性参数、燃料和雾化剂参数、环境条件等。

2.2 输出数据

管式炉工艺计算输出数据应在校审人员确认满足有关标准规范的规定及用户的要求后才可用于工程设计。

2.3 其它

对于环境条件较为特殊的管式炉，在进行工艺计算时应考虑环境条件（如大气温度、湿度、压力及风速等）对炉体散热损失、烟囱抽力、燃烧计算等造成的影响。

3 有效软件或程序

3.1 通用加热炉工艺计算软件FRNC-5

3.1.1 软件FRNC-5为美国PFR工程系统公司开发，适用于除烃类蒸汽转化炉（制氢炉）和裂解炉外的绝大多数管式炉及废热锅炉的工艺核算。

3.1.2 软件FRNC-5的计算内容包括管式炉的燃料燃烧计算、热效率计算、管内外传热及流体流动计算、炉壁散热损失计算、管壁厚度计算等。

3.1.3 软件FRNC-5可以允许输入环境条件（大气温度、湿度、压力及风速）来考虑其对炉体散热损失、烟囱抽力、燃烧计算结果等造成的影响。

3.1.4 软件FRNC-5计算的管内介质压降为介质在管内流动摩擦阻力造成的压降及介质出入口位差所造成的静压降两项之和，但应注意在给工艺专业提供压降数据时须提供管内摩擦阻力造成的压降，见附录A。

3.2 制氢转化炉工艺计算软件REFORM-3

3.2.1 软件REFORM-3为美国PFR工程系统公司开发，适用于烃类蒸汽转化炉（制氢炉）的工艺核算。

3.2.2 软件REFORM-3仅用于烃类蒸汽转化炉（制氢炉）辐射室的计算，其计算内容包括燃料燃烧计算、热效率计算、管内外传热及流体流动计算、管内化学反应计算。

3.2.3 烃类蒸汽转化炉的对流室可采用软件FRNC-5进行计算。

3.3 加热炉管内多元系统汽液相平衡及流体流动计算软件FEQP-001

3.3.1 软件FEQP-001为原中国石化北京设计院（BDI）开发，适用于炉管内及外部转油线内的多元系统汽液相平衡及流体流动计算。

3.3.2 软件FEQP-001的应用范围包括纯石油馏分系统、石油馏分与水蒸汽混合系统、石油馏分与糠醛系统、石油馏分与甲乙酮及甲苯混合系统。

3.3.3 软件FEQP-001计算的管内介质压降为介质在管内流动摩擦阻力造成的压降及介质出入口位差所造成的静压降两项之和，但应注意在给工艺专业提供压降数据时需提供管内摩擦阻力造成的压降，见附录A。

3.4 石油化工管式加热炉别洛康法工艺核算软件FC-1

3.4.1 软件FC-1为原中国石化北京设计院（BDI）开发，适用于除烃类蒸汽转化炉（制氢炉）和裂解炉外的绝大多数管式炉的工艺核算。

3.4.2 软件FC-1的计算内容包括管式炉的燃料燃烧计算、热效率计算、管内外传热及流体流动计算。

3.4.3 软件FC-1不能用于辐射室加热两种或多种介质的管式炉的工艺核算。

3.4.4 如采用软件FC-1计算管内为两相流的管式炉，其管内侧流体流动计算应采用加热炉管内多元系统汽液相平衡及流体流动计算软件FEQP-001进行核算，并以软件FEQP-001的计算结果为准。

3.4.5 软件FC-1中辐射室散热损失为总供热量的1.5 %，对流散热损失为对流室热负荷的0.6 %。如果需要考虑大气温度、风速对散热损失的影响，应采用软件FRNC-5进行计算。

3.4.6 软件FC-1是在大气压力为760 mmHg、大气温度为30 ℃条件下计算烟囱抽力的，因此本软件所计算的烟囱高度应按式（3.4.6）进行修正才为所需烟囱高度：

所需烟囱高度＝计算烟囱高度×（760/Pa）2（3.4.6）

式中：

Pa——当地大气压力，mmHg。

如果需要同时考虑大气温度、大气压力对烟囱抽力的影响，应采用软件

FRNC-5进行计算。

3.4.7 软件FC-1未考虑空气湿度对燃烧计算的影响，如需考虑应采用软件

FRNC-5进行计算。

3.4.8 软件FC-1计算的管内介质压降仅为管内摩擦阻力造成的压降。

3.4.9 如有必要，可采用软件FRNC-5对软件FC-1的计算结果进行验证。

3.5 圆筒型管式加热炉工艺设计软件FD-1

3.5.1 软件FD-1为原中国石化北京设计院（BDI）开发，适用于绝大多数圆筒型管式炉的工艺设计计算。

3.5.2 软件FD-1的计算内容包括圆筒型管式炉的辐射盘管设计，对流盘管设计、烟囱设计、燃料燃烧计算、热效率计算、管内外传热及流体流动计算。

3.5.3 软件FD-1不能用于辐射室加热两种或多种介质的圆筒型管式炉的工艺设计计算。

3.5.4 如采用软件FD-1设计管内为两相流的圆筒型管式炉，其管内侧流体流动计算应采用加热炉管内多元系统汽液相平衡及流体流动计算软件FEQP-001进行核算，并以软件FEQP-001的计算结果为准。

3.5.5 软件FD-1中辐射室散热损失为总供热量的1.5 %，对流散热损失为对流室热负荷的0.6 %。如果需要考虑大气温度、风速对散热损失的影响，应采用软件FRNC-5进行计算。

3.5.6 软件FD-1是在大气压力为760 mmHg、大气温度为30 ℃条件下计算烟囱

抽力的，因此本软件所计算的烟囱高度应按式（3.5.6）进行修正才为所需烟囱高度：

所需烟囱高度＝计算烟囱高度×（760/Pa）2（3.5.6）

式中：

Pa——当地大气压力，mmHg。

如果需要同时考虑大气温度、大气压力对烟囱抽力的影响，应采用软件

FRNC-5进行核算。

3.5.7 软件FD-1未考虑空气湿度对燃烧计算的影响，如需考虑应采用软件FRNC-5进行核算。

3.5.8 软件FD-1计算的管内介质压降仅为管内摩擦阻力造成的压降。

3.5.9 如有必要，可采用软件FRNC-5对软件FD-1的计算结果进行验证。

附录A摩擦阻力造成压降的计算方法

由于软件FRNC-5及FEQP-001计算的管内介质压降为介质在管内流动摩擦阻力造成的压降及介质出入口位差所造成的静压降两项之和，因此可采用以下两种方法之一来求得其中的摩擦阻力造成的压降：

a) 采用手算方法求得出入口位差所造成的静压降，然后由式（A-1）和式（A-2）求得介质在管内流动摩擦阻力造成的压降：

DP

2＝DP－DP

1

（A-1）

DP

1=（H

2

－H

1

）×ROU×0.00981 （A-2）

式中：

DP

2

——介质在管内流动摩擦阻力造成的压降，kPa；

DP——软件FRNC-5或FEQP-001计算的管内介质压降，kPa；

DP

1

——出入口位差所造成的静压降，kPa；

H

2

——介质出炉位置标高，m；

H

1

——介质入炉位置标高，m；

ROU——介质密度，kg/m3，当介质为下进上出时该密度应采用介质出炉状态下的密度值，反之当介质为上进下出时该密度应采用介质入炉状态下的密

度值。

b) 在使用该两软件时可在标高较高的入口（或出口）连接一个假想的垂直管段，使入口和出口的标高相同，这样软件计算出的管内介质压降即仅为摩擦阻力造成的压降。