管式加热炉的主要技术指标(1)
加热炉学习
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，保证生产正常进行。
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高，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，炉子热效率的高低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，大量实践表明，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，加热炉设计选型的好坏，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1.2.1管式加热炉的分类管式炉的类型很多，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，同时还应保证有一定的停留时间进行裂解或焦化反应。
按炉内进行传热的主要方式分类，管式炉有：纯对流式、辐射-对流式和辐射式。
石油化工加热炉的种类用途和主要指标概论(PPT 39页)
1.4.1.4 其它部件 管式炉配件较多，主要有看火孔、点火孔、测
试孔、炉用人孔、防爆门、吹灰器、烟囱挡板等。
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1.4.2 辐射室 辐射室是加热炉进行热交换的主要场所，其热负荷约占全
炉的70％-80％。烃类蒸汽转化炉、乙烯裂解炉的反应和裂解 过程全部由辐射室来完成。
辐射室内的炉管，通过火焰或高温烟气进行传热，以辐射热 为主，故称之为辐射管。它直接受火焰辐射冲刷，温度高，其 材料要具有足够的高温强度和高温化学稳定性。
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1.4 管式加热炉的基本构成与组成 管式加热炉一般由辐射室、对流室、余热回收
系统、燃烧器和通风系统等五部分组成，如图1-27 所示。其结构通常包括：钢结构、炉管、炉墙（内 衬）、燃烧器、孔类配件等。
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图1-27 管式加热炉的一般结构
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1.4.1 基本结构、炉膛与部件 1.4.1.1 炉膛与炉墙（炉衬）
②炉管内不装催化剂的，如乙烯裂解炉。
无论其中哪一种，不光要求从炉子吸热，而且要 满足管路中各段在化学反应方面的各种条件，如温度 和热输入量要求等。
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(2)加热液体的炉子 这类炉子可分为三种： ①管内无相变化、单纯的液体加热炉
这是把工艺液体预热到其沸点以下(如温水加热、液相 热载体加热等)使用的炉子。它加热的终温低，管内结焦和 腐蚀也小，操作上的问题较少。
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图1-19
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1.2.2 按用途分类
按用途管式热加炉大致分为以下几类：炉管内进行化学反 应的炉子、加热液体的炉子、加热气体的炉子和加热气、液混 相流体的炉子。
(1)炉管内进行化学反应的炉子 这种炉子管内发生吸热化学反应。按复杂程度来说，它代
表了加热炉技术的最高水平。它分为两种：
化工厂加热炉知识问答
化工厂加热炉知识问答第1题传热的三种形式是什么？分别解释这三种不同的传热形式。
答：传热的三种基本形式是传导传热、对流传热、辐射传热。
传导传热：热量从一个物体的高温部位传送至其低温部位，或者两个直接接触的物体之间，热量从高温物体传送至低温物体，这种传热过程将连续地进行，直到整个物体或直接接触的两个物体的各部分的温度完全相等为止，这种传热叫热传导。
对流传热：由于流体(液体和气体)质点的移动，将热量向它所占空气的一部分带至另一部分，这种传热方式叫做对流传导。
辐射传热：物体的热不需要任何传递介质，而以辐射能的形式传递的过程，称为辐射传热。
第2题燃烧的化学反应式有哪些？答：碳的燃烧：C＋O2 →CO22C＋O2 →2CO氢的燃烧：2H2 ＋O2 →2H2O燃料中硫也能燃烧：S＋O2 →SO2第3题从加热炉的烟囱排出的烟道气有哪些组成？为什么还有大量的氮和氧？答：烟道气的组成有二氧化碳、水蒸汽、二氧化硫、氧、氮以及在燃烧不完全时的一氧化碳和氢。
大量的氮和氧：氮是由燃烧所需的空气带进去的，它不参加反应，氧是过剩空气带进去的。
第4题燃烧的过程是什么？答：燃料的燃烧都是燃料中的碳和氢与空气中氧反应，产生二氧化碳和水并放出热量的过程。
第5题燃烧的三要素是什么？答：一定的温度、空气(氧气)、可燃物。
第6题什么是高发热值? 什么是低发热值?答：单位质量燃料完全燃烧后，生成的水呈汽态时，所放出的热量，即为低发热值。
单位质量燃料完全燃烧后，生成水呈液态时所放出的热量即为高发热值。
第7题什么是热负荷?答：单位时间内传给被热介质的有效热量称为热负荷。
第8题什么叫炉子的热效率?答：加热炉燃料消耗指标用全炉热效率表示，即全炉有效热负荷与燃料总发热量之比，热效率愈高说明燃料的有效利用率高，燃烧消耗就低。
空气不够，燃烧不完全，部分燃料尚未燃烧就离开炉膛和过剩空气系数太大(就是空气量大)，从烟气带出的热就多，炉子的热效率就低。
第9题什么是炉管的表面热强度? 其单位是什么?答：每小时1㎡炉管表面所吸收的热量，叫作炉管表面热强度。
加氢裂化高级工题库
加氢裂化技能鉴定题库高级工一、判断题1. 混合油气接触器、吸收剂接触器、补充吸收剂接触器和吸收塔中段冷却器的制冷剂是来自制氢装置的液氨。
（V ）2. 111单元冷油运的循环流程中111-C-203底油可以走正常流程进入111-C-201。
（X ）3. 轻烃回收装置油运引油时走石脑油不合格线从油品灌区向系统引油。
（V ）4. 轻烃回收部分采用压缩和低于常温下（12C）的吸收解吸稳定工艺，回收气体中的G及C3 以上组分。
（V ）5. 衡量吸收塔、解吸塔效果的指标是丙烷吸收率和乙烷吸收率；衡量稳定塔分离效果的指标是液化气中C5 含量和石脑油中C4 含量。
（V ）6. 气体吸收的推动力为气体中被吸收组分分压与溶液中被吸收组分平衡分压之差。
（V）7. 新氢中的一氧化碳、二氧化碳含量高易造成催化剂床层超温。
（V）8. 加氢精制过程也存在缩合反应。
（V）9. 循环氢压缩机出现喘振，应先开大反飞动阀，无效时再停机。
（V）10. 润滑油压力高或低都会使轴承温度升高。
（ V）11. 活塞式压缩机入口御荷阀不工作会使气缸内产生敲击声。
（V）12. 新氢中如含有CO和CO 2,在反应过程中也会生成CH 4，不会影响产品质量，所以新氢中CO、CO 2高一些也可以。
（X）13. 总氮在精制油的含量越低,说明精制的深度越大。
（V）14. 碱性氮是指油品中呈碱性的氮的化合物。
（V）15. 温度升高所有化学反应的速度加快。
（V）16. 提高温度不利于加氢精制反应的进行。
（V）17. 催化剂在化学反应中的作用是降低化学反应的活化能,使反应容易进行。
（V）18. 爆炸下限愈低的物质,形成爆炸性混合物可能性越大。
（V）19. 空速越小,说明油品与催化剂接触的时间越长。
（V）20. 新氢供应不足而导致反应系统压力下降后,反应的深度会加大。
（X）21. 使用过的催化剂在空气中易自燃的原因是因为其中的金属是硫化态金属化合物。
（V）22. 使用原料过滤器的目的是为了防止机械杂质进入反应器。
加热炉基础知识
α＝实际空气量 理论空气量
L L0
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2.2 过剩空气系数
• 过剩空气系数大小的影响
– 过剩空气系数是影响炉效率的重要指标。 – 过剩空气系数大，入炉空气多：
• 1）影响传热，相对降低炉膛温度； • 2）排烟量大，热损失增加； • 3）烟气氧含量高，炉管表面氧化腐蚀。
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2.2 过剩空气系数
• 过剩空气系数大小的影响
• 两排炉管把炉膛分成若干小间，每间设置一或两个大 容量高强燃烧器。对流室放到地面，可几台炉公用对 流室。
• 节省占地，便于回收余热，实现炉群集中排烟，减少 大气污染。
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1.4 加热炉的主要技术指标
• 1.4.1热负荷
– 加热炉单位时间内向管内介质传递热量的能力称为热负荷， 一般用MW为单位。它表示加热炉生产能力的大小。
• 纯辐射式圆筒炉（图1-18、19）：热负荷非常小，简 单便宜。
• 有反射锥的辐射对流型（图1-20）：反射锥增加炉膛 内反射面积，改善受热均匀性，但反射锥易损坏，造 价高。
• 无反射锥的辐射对流型（图1-21）：最广泛的炉型， 制造简单，造价低，放大后炉膛显得空。
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圆筒炉
• 优点：
– 炉管自由悬挂或支撑，可自由伸缩，不受自重的弯曲应力 影响；
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1.2 加热炉的一般结构
• 工艺加热炉一般由辐射室、对流室、燃烧器、余热回收系统 以及通风系统五部分组成。
• 辐射室也称为炉膛，包括燃烧器和风道，炉管和炉管支撑， 耐火衬里等，传热方式主要是热辐射，全炉热负荷的 70%~80%是由辐射室担负的，是全炉最重要的部分。由于火 焰温度很高（可达1500-1800℃），故不能直接冲刷炉管。 火焰离炉管远，辐射传热量小，所以应尽量减小炉膛体积， 节省投资。
单位内部认证加氢裂化高级考试(试卷编号131)
单位内部认证加氢裂化高级考试(试卷编号131)1.[单选题]腐蚀品着火时，应用（ ）覆盖火区，以防腐蚀物品飞溅。
A)水柱直接喷射B)雾状喷淋C)水柱从底部喷射答案:B解析:2.[单选题]液体的火灾危险性分类是根据其闪点来划分的,其中（ ）液体闪点小于28℃。
A)甲类B)乙类C)丙类答案:A解析:3.[单选题]循环氢与新氢混合后至（ ）换热。
A)E3102B)E3103C)E3104答案:B解析:4.[单选题]对于炉后混氢流程的反应加热炉，在开车时若加热炉管壁温度升高很快，而出口温度变化却不大，则说明( )。
A)炉管结焦B)炉管材质缺陷C)进炉流量偏大D)烟道挡板开度偏小答案:A解析:5.[单选题]烟囱越高其( )。
A)自然拔风能力越小B)自然拔风能力越大C)自然拔风能力不变D)容易产生露点腐蚀答案:B解析:6.[单选题]循环氢加热炉烘炉前，炉管内应先通入( )。
A)空气B)氮气C)氢气D)蒸汽答案:B解析:7.[单选题]装置在开车进料前要进行贯通试验，以检查系统整体的( )。
A)畅通性B)严密性C)稳定性D)安全性答案:A解析:8.[单选题]加热炉炉管选用( )的材料是管材选用要点之一。
A)最高使用温度B)高温强度C)抗氧化极限温度D)临界下限温度答案:B解析:9.[单选题]B-C-A-004 3 2 2关于循环氢压缩机润滑油系统润滑油乳化的原因,下列选项正确的是( )。
A)润滑油油温偏低B)润滑油氧化C)润滑油油温过高D)润滑油水冷却器内部管束内漏答案:D解析:10.[单选题]质量统计控制图的上、下控制限可以用来( )。
A)判断产品是否合格B)判断过程是否稳定C)判断过程能力是否满足技术要求D)判断过程中心与技术中心是否发生偏移答案:B解析:11.[单选题]既是道德修养的一种方法，又是一种崇高的境界的是( )。
A)“慎独”B)“事无不可对人言”C)“吾日三省吾身”D)不做任何坏事答案:A解析:12.[单选题]加氢裂化催化剂助剂的功能是什么？A)提供加氢活性B)提高比表面积C)提供酸性和稳定性D)改善加氢活性，改善表面结构和提高酸性答案:D解析:13.[单选题]关于集散型控制系统的作用，下列叙述不正确的是( )。
管式加热炉设计和应用—第六章
温度
水银温度计或热电偶，电阻温度计，0.5级
第六章
测试项目 消耗量
加热炉的检测技术
测试方法或测试仪器、仪表 压差式流量计，允许误差±1％
第六章
6.3.3 负压表
加热炉的检测技术
无论是自然通风还是强制通风的加热炉，炉膛压力都是加热炉操作 中重要控制参数，它不仅影响着燃料的燃烧状况、加热炉操作的优化、 热效率的提高，而且还影响着加热炉的安全运行。 一般把炉膛负压控制在 -20Pa(对流室下方)，同时还要兼顾火焰的燃 烧状况，以保证燃料的充分燃烧。 对自然通风的加热炉，一般是通过调节烟道挡板的开度来调节炉膛 负压的。 对强制通风的加热炉，一般是通过调节引风机入口蝶阀的开度来控 制炉膛负压的。
加热炉的检测技术
对氧化锆氧分析仪的更换、故障原因、处理结果等应作详细记录。
9）氧化锆测氧仪测得的是湿烟气中的氧含量。应用该值计算过剩空气系 数时要注意。
第六章
6.3.2 热电偶
加热炉的检测技术
热电偶作为温度的检测元件，通常与显示仪表配套，用于直接测量 各种生产过程中流体、蒸汽和气体介质以及金属表面等的温度，也可以 将其毫伏信号送给巡测装臵、温度变送器、自动调节器和计算机等。 热电偶作为温度的检测元件，热电偶由一对不同材料的导电体 (热电 偶丝 ) 组成，其一端 (热端、测量端 )相互连接并感受被测温度；另一端 ( 冷端、参比端)则连接到测量装臵中。根据热电效应，测量端和参比端的 温度之差与热电偶产生的热电动势随着测量端的温度升高而加大，其数 值只与热电偶材料及两端温差有关，而与热电偶的长度、直径无关。 热电偶的结构有热电偶元件、保护套管、安装固定装臵、接线盒等 部件。
石油化工管式炉的基础知识
石油化工管式炉的基础知识管式加热炉是石油炼制、石油化工和化学、化纤工业使用的。
工业中使用的工艺加热炉，它具有其他工业炉所没有的若干特点。
1.工作原理石油化工管式炉是直接见火的加热设备，燃料在管式炉的辐射室内燃烧，释放出的热量主要通过辐射传热和对流传热传递给炉管，再经过传导传热和对流传热传热传递给管内的被加热介质，这就是管式炉的工作原理。
2.管式加热炉的特征是：(1)被加热物质的管内流动，故仅限于加热气体或液体。
而且，这些气体或液体通常都是易燃的烃类物质，同锅炉加热水或蒸汽相比，危险性大，操作条件要苛刻得多。
(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。
3.管式加热炉的分类3.1 按功能分类；加热型管式炉和加热-反应型管式炉3.2 按炉型分类：圆筒炉、立式炉和大型箱式炉3.3 按工艺用途分类；加热炉和反应炉反应炉：炉管类被加热的物料在压力和催化剂作用下进行反应。
4.管式加热炉结构管式加热炉的一般结构：一般由辐射室、对流式、余热回流系统、燃烧器以及通风系统五部分组成。
4.1 辐射室辐射室是通过火焰或高温烟气进行辐射传热的部分。
这个部分直接受到火焰冲刷，温度最高，必须充分考虑说用材料的强度、耐热性能等。
这个部分是热交换的主要场所，全炉热负荷的70%-80%是由辐射室担负的，它是全炉最重要的部位。
烃蒸汽转化炉、乙烯裂解炉等，其反应和裂解过程全部都用辐射室来完成。
可以说，一个炉子是优是劣主要看它的辐射室性能如何。
4.2 对流室对流室是靠由辐射室出来的烟气进行对流换热的部分，但实际上它也是有一部分辐射热交换，而且有时辐射换热还占有破大的比例。
所谓对流室不过是指“对流传热起支配作用”的部位。
对流室内密布多排炉管，烟气比较大速度冲刷这些管子，进行有效的对流换热。
对流室一般担负全炉热负荷的20%~30%。
对流室吸热量的比例越大，全炉的热效率越高，但究竟占多少比例合适应根据管内流体同烟气的温度差和烟气通过对流管排的压力损失等，选择最经济合理的比值。
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管式加热炉的主要技术指标（1）
热负荷
每台管式加热炉的单位时间内向管内介质传递热量的能力成为热负荷，一般用MW为单位。
管内介质所吸收的热量用于升温、气化或化学反应，全部是有效利用热。
对简单管式加热炉（管内介质入炉状态为春液相，出炉状态为气、液混相），其热负荷的计算公式为
加热炉的设计热负荷Q通常取计算值Q'的1.15倍~1.2倍。
炉膛体积发热强度
燃料燃烧的总发热量除以炉膛体积，称之为炉膛体积发热强度，简称为体积热强度，它表示单位体积的炉膛在单位时间里燃料燃烧所发出的热量，一般用kW/m³为单位，即：
炉膛大小对燃料燃烧的稳定性有影响，如果炉膛体积过小，则燃烧空间不够，火焰容易舐到炉管和管架上，炉膛温度也高，不利于长周期安全运行，因此炉膛
体积发热强度不允许过大，一般控制在燃油时小于125kW/m³，燃气时小于165kW/m³。
辐射表面热强度qR
辐射炉管每单位表面积（一般按炉管外径算表面积）、每单位时间内所传递的热量qR称为炉管的辐射表面热强度，也称为辐射热通量或热流率，单位为W/㎡。
qR表示辐射室炉管传热强度的大小。
应注意它一般指全辐射室所有炉管的平均值。
由于辐射室内各部位受热不一样，不同的炉管以及同一根炉管上的不同位置，实际上局部热强度很不相同。
一台炉子的平均辐射热强度究竟多少为宜，与许多因素有关，例如管内介质的特性、管内介质的流速、炉型、炉管材质、炉管尺寸、炉管的排列方式等等。
推荐的qn经验值列于表1。
对流表面热强度Qc
含义同辐射强度一样，单位也是W/㎡，但它是对对流室而言。
近年来为提高对流传热，对流炉管的管外侧大量使用了钉头或翅片。
钉头管或翅片管的对流表面热强度习惯上扔按炉管外径计算表面积，而不计钉头或翅片本身的面积。
钉头管或翅片管按此计算出的热强度一般在光管的二倍以上，也就是说，一根钉头或翅片管相当于两根以上光管的传热能力。