加热炉的典型配管设计
加热炉设计导则范文
加热炉设计导则范文目次1总则1.1适用范围2引用标准3蒸馏炉设计要点3.1炉型选择3.2主要工艺参数的选择3.3炉管材质的选择及壁厚计算4热载体炉设计要点4.1简介4.2炉型选择4.3主要工艺参数的选择4.4炉管材质的选择和壁厚计算5延迟焦化炉、减粘加热炉及沥青加热炉设计要点5.1简介5.2炉型选择5.3主要工艺参数的选择5.4炉管材质的选择和壁厚计算6加氢炉设计要点6.1加氢炉分类6.2炉型选择6.3主要工艺参数的选择6.4炉管材质的选择及壁厚计算6.5辐射管架的热膨胀问题6.5炉管表面热电偶的设置7重整炉设计要点7.1炉型选择7.2主要工艺参数的选择7.3炉管材质的选择及壁厚计算7.4结构设计注意事项8润滑油精制炉设计要点8.1炉型选择8.2主要工艺参数的选择8.3炉管材质的选择及壁厚计算9气体加热炉设计要点9.1炉型选择9.2主要工艺参数的选择9.3炉管材质的选择及壁厚计算10制氢炉设计要点10.1转化管内的化学反应简介10.2工艺计算主要工艺参数及技术性能指标10.3炉型选择10.4转化管管系设计1总则1.1适用范围石油化工管式炉的设计应按照相关标准进行。
这些标准对管式炉设计的各个方面均有详细规定，为避免重复，本导则仅对各类管式炉的设计要点进行阐述，以指导设计者正确进行设计。
本导则适用于新建石油化工管式炉的设计，改扩建的石油化工管式炉设计也可参照执行。
2引用标准使用本导则时，尚应符合以下有关标准的规定：a)SHJ36《石油化工管式炉设计规范》b)SHJ37《石油化工管式炉炉管壁厚计算方法》c)SH3070《石油化工管式炉钢结构设计规范》d)BA9-2-1《管式炉炉型选择及工艺参数的确定》e)BA9-1-2《石油化工管式炉工艺计算》f)BA9-4-3《管式炉炉管系统的设计》g)BA9-4-1《管式炉燃烧器选用原则》h)BA9-4-2《管式炉零部件的选用和设置》i)BA9-1-3《管式炉炉衬设计》j)BA9-1-5《管式炉钢结构设计荷载确定》k)BA9-1-6《立式（箱式）管式炉钢结构设计》l)BA9-1-7《圆筒形管式炉钢结构设计》m)BA9-1-4《管式炉钢制平台、梯子和栏杆》n)BA9-5-1《管式炉余热回收方案的选用》o)BA9-5-2《管式炉余热回收烟风道系统》3蒸馏炉设计要点蒸馏炉包括原油蒸馏装置的常压炉、减压炉以及二次加工装置的常压和减压分馏塔进料加热炉。
管式加热炉炉管壁厚的设计计算
管式加热炉炉管壁厚的设计计算摘要本文介绍了石油化工管式加热炉炉管壁厚的切合实际的设计计算方法，举例说明了该计算方法，从而使复杂计算简单化。
〔关键词〕管式加热炉炉管壁厚设计计算管式加热炉是石油炼制、石油化工和化学、化纤工业中使用的工艺加热炉。
管式加热炉炉管一般都在高温、高压和腐蚀性介质中长期工作，所以除了应选择适宜的材质外，炉管壁厚的确定显得尤为重要。
一、炉管壁厚的计算方法：石油化工管式炉的操作条件各不相同，炉管壁温也有很大差别，在较低温度下操作的炉管，蠕变效果不存在或可忽略，管壁金属在弹性范围内工作；而在较高温度下操作的炉管（在裂解炉中，管壁温度可达680℃），管壁金属温度高到足以产生显著蠕变时，甚至在腐蚀或氧化不太严重时，炉管也会由于蠕变-断裂而失效。
因此，炉管壁厚计算应按下列三种情况进行：a.设计温度低于材料蠕变断裂温度下限时采用弹性设计。
b.设计温度高于材料蠕变断裂温度下限时采用断裂设计。
c.设计温度处于材料蠕变断裂温度下限附近时应分别按上述两种方法设计，取其较大值作为计算壁厚。
材料的蠕变断裂温度下限是指弹性许用应力和断裂许用应力曲线交点下的温度。
1.应力厚度和最小计算厚度①弹性设计：设计基础是当腐蚀裕量已经耗尽，接近设计寿命末期时，防止在最高压力下（接近p）由于破裂而损坏。
应力厚度Ss和最小计算厚度Sm按下两式计算:Ss=peDo/(2［σ］e+pe) 或 Ss=peDi/(2［σ］e-pe)Sm= Ss+C式中 Ss 应力厚度，mm；Sm 最小计算厚度，mm；P e 弹性设计压力，Mpa;Do 炉管内径，mm;［σ］e 弹性许用应力，Mpa;C 腐蚀裕量，mm。
②蠕变-断裂设计：设计基础是在设计寿命期间，防止由于蠕变-断裂而破坏。
Ss和Sm按下面两式计算：Ss=prDo/(2［σ］r+pr) 或 Ss=prDi/(2［σ］r-pr)Sm= Ss+fC式中 pr 蠕变-断裂设计压力，Mpa;［σ］e 蠕变-断裂许用应力，Mpa;f 腐蚀分数。
加热炉设计导则
目次1总则适用范围2 引用标准3 蒸馏炉设计要点炉型选择3.2主要工艺参数的选择3.3炉管材质的选择及壁厚计算4 热载体炉设计要点4.1简介4.2炉型选择4.3主要工艺参数的选择炉管材质的选择和壁厚计算5延迟焦化炉、减粘加热炉及沥青加热炉设计要点简介炉型选择主要工艺参数的选择炉管材质的选择和壁厚计算6加氢炉设计要点6.1加氢炉分类6.2炉型选择6.3主要工艺参数的选择6.4炉管材质的选择及壁厚计算辐射管架的热膨胀问题6.5炉管表面热电偶的设置7重整炉设计要点7.1炉型选择7.2主要工艺参数的选择7.3炉管材质的选择及壁厚计算结构设计注意事项8润滑油精制炉设计要点8.1炉型选择8.2主要工艺参数的选择炉管材质的选择及壁厚计算9气体加热炉设计要点9.1炉型选择9.2主要工艺参数的选择炉管材质的选择及壁厚计算10制氢炉设计要点转化管内的化学反应简介工艺计算主要工艺参数及技术性能指标炉型选择转化管管系设计1 总则适用范围石油化工管式炉的设计应按照相关标准进行。
这些标准对管式炉设计的各个方面均有详细规定，为避免重复，本导则仅对各类管式炉的设计要点进行阐述，以指导设计者正确进行设计。
本导则适用于新建石油化工管式炉的设计，改扩建的石油化工管式炉设计也可参照执行。
2 引用标准使用本导则时，尚应符合以下有关标准的规定：a)SHJ36 《石油化工管式炉设计规范》b)SHJ37 《石油化工管式炉炉管壁厚计算方法》c)SH3070 《石油化工管式炉钢结构设计规范》d)BA9-2-1 《管式炉炉型选择及工艺参数的确定》e)BA9-1-2 《石油化工管式炉工艺计算》f)BA9-4-3 《管式炉炉管系统的设计》g)BA9-4-1 《管式炉燃烧器选用原则》h)BA9-4-2 《管式炉零部件的选用和设置》i)BA9-1-3 《管式炉炉衬设计》j)BA9-1-5 《管式炉钢结构设计荷载确定》k)BA9-1-6 《立式（箱式）管式炉钢结构设计》l)BA9-1-7 《圆筒形管式炉钢结构设计》m)BA9-1-4 《管式炉钢制平台、梯子和栏杆》n)BA9-5-1 《管式炉余热回收方案的选用》o)BA9-5-2 《管式炉余热回收烟风道系统》3 蒸馏炉设计要点蒸馏炉包括原油蒸馏装置的常压炉、减压炉以及二次加工装置的常压和减压分馏塔进料加热炉。
加热炉空、煤气管道系统设计
轧钢用加热炉空、煤气管道系统的设计理念1 空、煤气管道系统设计1.1 空、煤气管道系统设计资料见《钢铁厂工业炉设计参考资料》上册第十二章“管道及附件”。
●管道设计注意事项；●管道布置；●阀门的选用；●放散系统；●管件设计；●管道支架；●管道膨胀补偿；●管道绝热；●管道试压；●通风机的选用。
机械工业部编写的《工业炉设计手册》第9章“炉前管道”也是一份很好的参考资料。
1.2 管道设计资料的说明1.2.1关于管道绝热推荐方案（气体温度：450～500℃）：≥Φ2000mm管道用内绝热轻质粘土砖 NG-0.6 174 mm硅酸铝耐火纤维毡 50 mm总厚度 224 mmΦ700～Φ2000mm管道用内绝热轻质粘土砖 NG-0.6 116 mm硅酸铝耐火纤维毡 50 mm总厚度 166 mmΦ300～Φ700mm管道用外绝热硅酸铝耐火纤维毡 100 mm外包镀锌铁皮 0.5 mm≤Φ300mm 管道用外绝热硅酸铝耐火纤维毡 80 mm外包镀锌铁皮 0.5 mm按照上述绝热层厚度计算出的管道外表温度在50℃上下。
1.2.2关于管道试压煤气管道试压按公司标准PFB0203D-02《炉前管道的制作及安装》第5.3.5条的规定执行。
即：煤气管道严密性检验：用压缩空气或氮气，试验压力为最大工作压力加上30kPa 。
试验时间为2小时，每小时平均泄漏率不大于1%为合格。
泄漏率的计算公式：100112112⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛-=T P T P t A 式中：A — 每小时平均泄漏率，%；P 1，P 2 — 试验开始、结束时管道内气体的绝对压力，kPa ；T 1，T 2 — 试验开始、结束时管道内气体的绝对温度，K 。
T — 试验时间，h 。
空气管道试压按工作压力进行气密性试验，不得有明显的漏损。
1.2.3关于风机的选用强调两个问题：● 选用风机时应考虑工程所在地的大气压力及最高气温；● 当采用两台风机并联供风时，每台风机的风量应大于二分之一所需风量。
焦化加热炉炉管安装施工方案设计
1 编制依据a）中国石化工程建设公司提供的设计文件；b）《石油化工管式炉碳钢和铬钼钢炉管焊接技术条件》SH3085-1997；c）《石油化工管式炉钢结构工程及部件安装技术条件》SH3086-1998；d）《石油化工建设工程施工安全技术规范》GB50484-2008；e）《气焊﹑焊条电弧焊﹑气体保护焊和高能束焊的推荐坡口》GB/T985.1-2008；f）《承压设备无损检测第二部分：射线检测》JB/T4730.2-2005。
2 工程概况2.1工程简述中国石油化工股份有限公司沧州分公司120万吨/年延迟焦化装置技术改造加热炉为方形结构，上为对流室，下为辐射室，辐射室内东西方向布置两排炉管，每排炉管24根，炉管均卧式布置。
规格为φ127×10，材质为A335-P9。
2.2工程特点a）炉管预制安装工序要求严格，炉管预制阶段要严格按排版图标定的焊口号预留安装口；b）安装阶段要密切配合钢结构、筑炉、架设等工种的施工交叉，严格按计划工序安装；c）本次炉管施工技术关键在于焊接过程的质量控制；焊条、焊丝的保管烘烤，焊条、焊丝的领用，坡口加工质量，焊口预热，焊接层间温度控制，焊后热处理，无损检测，硬度检验等均要严格执行方案规定；d）由于炉管中间接口，必须进行单根水压试验，工序较复杂；e）安装阶段在老厂内实施，作业环境复杂，施工安全是管理重点。
2.3主要实物量延迟焦化装置加热炉炉管焊接工作量3 施工工序3.1炉管预制3.2炉管安装不合格4 主要施工工艺3.3材料验收及保管4.1.1 炉管及其配件须具有出厂合格证明书和质量证明文件。
炉管及配件应符合设计文件指定规范（如ASTMA335等）的有关规定；4.1.2 炉管及其管件每批进行5%的快速光谱分析。
若有一件不合格，必须按原规定数加倍检验，若仍有不合格，则该批材料不得使用，并应作好标识和隔离。
4.1.3 炉管及其管件在使用前必须进行外观检查。
内外表面应平整，不得有裂纹、折叠、轧折、离层、结疤等缺陷，并不得有严重锈蚀现象。
管式加热炉设计和应用—第二章
第二章
管式炉在炼油工艺过程中的作用
操作压力在 10MPa 以下的一般叫做中低压加氢炉，如石脑油、汽油预 加氢炉，柴油临氢降凝炉，煤油、柴油加氢精制炉等燃料油型加氢炉；也 有润滑油临氢降凝炉、润滑油加氢精制炉和石蜡加氢炉等润滑油型加氢炉。 上述分类见表2-7。
第二章
类型
管式炉在炼油工艺过程中的作用
一般蒸馏炉，当热负荷不大于30MW时，优先选用辐射 -对流型圆筒炉， 当热负荷大于30MW时，通常选用立管立式炉或立管双室箱式炉。 立管炉的炉管与火焰平行，每一根炉管都要通过高温区。卧管炉的 炉管与火焰垂直，只有部分炉管处在高温区。两者比较起来，前者支撑炉 管的高合金管架少，投资省，但其局部过热而造成被加热油品裂解的倾向 要比后者大得多。因此，生产润滑油的润滑油型减压炉应选用卧管炉。一 些二次加工装臵的产品品质要求较高，如重油加氢装臵的常、减压分馏塔 进料加热炉，也要求采用卧管炉。
表2-6 推荐的辐射管平均热强度 炉型 单面辐射延迟焦化炉 双面辐射延迟焦化炉 减粘加热炉 沥青加热炉 辐射管平均热强度，W/m2 29000～32000 42500～48000 23000～31000 16000～20000
第二章
管式炉在炼油工艺过程中的作用
c、 炉管材质的选择和壁厚计算 由于延迟焦化炉出口温度较高，一般最高管壁温度均在 650℃左右， 而在操作末期最高管壁温度有可能达到 700℃。Cr5Mo 炉管的最高使用 温度为 650℃，因此一些选用 Cr5Mo 材质炉管的焦化炉现场操作中炉 管更换较为频繁。根据国外焦化炉的设计及操作经验，延迟焦化炉选用 Cr9Mo 材质炉管是比较合适的。由于延迟焦化炉操作压力不很高，一般 均选择 SCH80 炉管而不必计算炉管厚度。 对于高酸稠油，当不经过常减压蒸馏直接进焦化装臵时，焦化炉 炉管应按 SH/T 3096关于减压炉炉管选材的规定进行选材。一般介质温 度低于 425℃的炉管应选用 ASTM TP316L，甚至是 Mo≥2.5%的 TP316L。
轧钢车间加热炉设计
轧钢车间加热炉设计l轧钢车间加热炉设计创建时间：2022年-08-02轧钢车间加热炉设计(design of reheating furnace for rolling mill)对型钢、中厚板、热轧带钢及线材等轧钢厂坯料加热炉的设计。
设计内容包括炉型选择、确定装出料方式与炉子设施的平面布置、炉子加热能力与座数选择、炉温制度与炉型结构选择、炉子供热负荷计算及其分配比例、炉子尺寸设计以及炉子的检测与自动化操作。
炉型选择轧钢车间加热炉主要有推钢式加热炉和步进式加热炉两大类型。
一般在设计前期根据原料和燃料、生产规模与产品大纲、车间布置、加热与轧制工艺要求以及整个轧制线的装备水平等原始条件综合考虑选择。
步进式加热炉始建于20世纪60年代中期，与传统的推钢式加热炉相比，具有加热质量好、热工控制与操作灵活、劳动环境好等优点，特别是炉长不受推钢长度的限制，可以提高炉子的容量和产量，更适应当代轧机向大型化、高速化与现代化发展的需要。
步进式加热炉在配合连铸坯热装时有明显的优越性，一般采用炉底分段传动方式，即在连铸开始浇铸时停止向炉内装料，而炉子仍按轧制节奏连续出钢，炉子装料侧一段炉底空出，当热连铸坯送到后即迅速装入炉内，尽量减少热坯的散热损失，同时集中加热热连铸坯可以有效地提高炉子产量和降低燃料消耗。
推钢式加热炉和步进式加热炉的主要技术经济指标，如单位炉底面积产量和热耗，基本相同或相近，但步进式加热炉的最高小时产量则可大大超过推钢式加热炉，热耗也较低。
步进式加热炉的钢坯在炉时间短，其钢坯氧化烧损率、脱碳率及废品率低于推钢式加热炉。
步进梁式加热炉的冷却水消耗量比推钢式加热炉约多一倍，因此水系统投资要高一些，对操作及维护水平的要求也较高。
现在新建的具有经济规模的各类轧钢厂基本上都选用了步进式加热炉；一些老厂如美国底特律钢厂热轧车间、法国索拉克和恩西俄厂的热轧车间、日本和歌山热连轧厂与鹿岛厚板厂以及加拿大汉密尔顿的多发斯科厂等，在改建或扩建中都选用了步进式加热炉替代原有的推钢式加热炉。
中石化洛阳设计院换热器配管设计
中石化洛阳设计院换热器配管设计中石化洛阳设计院换热器配管设计1.1 本设计手册适用于管壳式及套管式热交换器的管道布置。
1.2 有关空冷式换热器（空冷器）的管道布置不在本手册之列。
1.3 有关一样的事项要参照PDS320-1-11《管道布置设计总则》2 换热器种类2.1 按结构分类2.1.1 管壳式换热器（1）浮头式换热器如图2.1（a），传热管也称管束和挡板装配在两侧的管板上，但管束一端的管板（固定管板）用壳体一端的法兰固定，另一端的管板在壳体内不固定，因此壳体和传热管可按照流体温度自由膨胀。
另外，这种换热器可将管束从壳体内抽出清扫及检修。
该型式的特点如下：1）传热管的内外都能清扫，适用容易产生污垢的流体，因此使用范畴广泛。
2）因为传热管和壳体都能自由膨胀，因此在温差大的情形下也能使用。
3）从1）、2）可知，这种结构的换热器可适用于各种设计操作条件，通用性最大。
但其缺点是由于结构专门复杂，制造成本高。
（2） U形管式换热器如图2.1（b），使用的传热管为U形管，传热管与壳体分开，可分别随流体的温度自由膨胀。
另外，能将管束全部抽出清扫及检修，与浮头式换热器结构相同，但浮头式换热器因为是直管、管内也容易清扫，而U形管式换热器的管束为U形管，管内清扫困难。
U形管热器的特点如下：1）自由膨胀2）因为能够抽出管束，因此也能方便地清扫管外壁。
3）适用于高压流体，高压流体在管内流淌，则使承压部分少，减轻重量。
4）结构简单，由于管板和壳体法兰少，因此制造较简单。
（3）固定管板式换热器如图2.1（C），是将管板焊接在壳体两端。
壳程流体与管程流体的温度差使传热管和壳体产生较大的，热应力，固此，管程与壳程流体温差较大时需要在壳体上安装伸缩节吸取热膨胀。
该形式的换热器壳侧的清扫，检修及修理困难，因此要求流体腐蚀性少，产生污垢少。
固定管板式的特点如下：1）最适用于壳体及传热管温差小，污垢少、热膨胀差小介质和场所。
2）作为立式的管式换热器，其用途广泛。
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加热炉的典型配管设计
摘要：结合相关规范要求及实际配管设计中的注意事项，本文对加氢装置中加热炉设备布置以及管道布置中应该关注的细节及难点进行了探讨。
关键词：加热炉；布置；配管；
加热炉是石油化工装置的主要设备之一，作为一种供热设备，将炉管中通过的物料加热至所需温度，然后进入下一工艺设备进行分馏、裂解或反应等。
热源为燃料气或燃料油在炉膛内燃烧释放的热量。
加热炉由辐射段和对流段组成，在辐射段内，高温烟气主要以辐射的方式将热量传递给辐射段盘管，烟气上升进入对流段，以对流的方式将热量传递给对流段盘管。
加热炉按照燃料的种类分为燃油式加热炉、燃气式加热炉和油气混合式加热炉；如果按照结构式分类则分为圆筒式加热炉和箱式加热炉，箱式又分为横管式和立管式加热炉；如果按照燃烧器的设置位置分类，则分为顶烧式、低烧式和侧烧式。
1. 加热炉设备布置一般原则
1.1 明火加热炉宜集中布置在装置的边缘并靠近消防通道，采用机动吊装机具吊装炉管时应有机动吊装机具通行的通道和检修场地；对于水平布置炉管的加热炉，加热炉的一侧应有炉管抽出的检修场地，检修场地的长度不应小于炉管长度加2m;
1.2 加热炉位于可燃气体、液化烃、甲B、乙A类可燃液体设备的全年最小频率风向的下风侧，可与其他明火设备集中布置。
加热炉可按炉子中心线对齐，并排布置，与检修马路边缘净距不应小于 3 m。
两座加热炉之间的净距不宜小于3m条件允许可尽量合用一个烟囱。
1.3 明火加热炉附属的燃料气分液罐、燃料气加热器等与炉体的防火间距不应小于6m。
1.4 明火加热炉与露天布置的液化烃设备或甲类气体压缩机厂房的防火间距不应小于2
2.5m。
当在加热炉与设备之间设置不燃烧材料实体墙时，其防火间距可减小，但不得小于 15 m。
实体墙的高度不宜小于 3 m，距加热炉间距不宜大于 5 m，实体墙的长度应满足由露天布置的液化烃设备或甲类气体压缩机经实体墙至加热炉的折线距离不小于 22.5 m，防止可燃气体窜入炉体[1]。
1.5 加热炉与控制室、机柜间、变配电室、化验室、办公室的防火间距不应小于15m。
1.6 与加热炉直接相关的反应器、塔等设备可靠近布置。
热裂化、重整、加氢精制、加氢裂化装置的反应器，焦化装置的焦碳塔与加热炉之间的距离以6m~ 8m为宜，反应器与加热炉之间可设副管桥。
图1-1加热炉的典型布置实例
1.加热炉配管设计一般原则
2.1 加热炉的管道布置应根据炉管的排列方式，进出口方位、炉管的位移方向和大小、炉管的拆卸空间和连接方式等确定。
加热炉的管道布置应与加热炉的
炉型相适应，且应对与加热炉相关的所有管道进行统筹规划、集中布置、以达到
协调和美观。
2.2加热炉的进口物料管道，应保持各路流量均匀；对于全液相进口管道，
一般各路都设有流量调节阀调节各路流量，否则应对称布置管道。
气液两相的进
口管道必须对称布置，保证各路压降相同、流量均匀，防止介质偏流引起管道振
动[2]。
2.3加热炉出口物料为气液两相时，管道应对称布置。
加热炉出口转油线应
靠管道自然补偿，管道对加热炉管嘴的作用力和力矩应符合制造厂或现行国家标
准SH/T3036或API560相关要求。
典型出口布置如下图所示：
图2-1立式炉的
四管程对称转油线
2.4 加热炉燃料总管上的切断阀距加热炉炉体间距应满足工艺要求，且不应
小于15m。
加热炉燃料气调节阀前的管道压力等于或小于 O. 4MPa( G) ，且无低
压自动保护仪表时，应在每个燃料气调节阀与加热炉之间设置阻火器。
燃料气应
设分配主管，使每个喷嘴的燃料气都能均匀分布。
燃料气支管由分配主管上部引出，以保证进喷嘴的燃料气不携带水或凝缩油。
在燃料气分配主管末端应装有
DN20的排液阀，便于试运冲洗及停工扫线后排液，以及开工时取样分析管道内的
氧含量。
排液管上应设两道排液阀以免泄漏，其阀门能在地面或平台上操作。
燃
料气总管上的切断阀间距加热炉炉体的问距应满足工艺要求，且不应小于 7.5m。
[2]
2.5 加热炉蒸汽分配管宜布置于地面上，距加热炉炉体的距离不应小于7.5m。
管道由炉前蒸汽分配管接出，不再作其它用途，到炉膛的各支管均从该蒸汽环管
的顶部引出。
2.6 在对管道布置的时候应该注意其对抽出炉管、检修炉管以及启闭弯头箱、防爆门、看火门等不产生妨碍。
1.结论
加热炉是化工装置中常见的重要设备，做好加热炉管道的设计是整个装置的
顺利运行的重要前提。
加热炉的布置和管道的布置应以相关标准规范为依据，满
足工艺要求的前提下，还要综合考虑操作、检修和安装等因素，同时也应兼顾经
济美观等方面以达到设计最优的目的。
参考文献
[1] GB50160-2008 石油化工企业设计防火规范[S]．北京：中国计划出版
社，2009．
[2] SH3012-2011 石油化工金属管道布置设计规范[S]．北京：中国石化
出版社，2011。