炼油厂管式加热炉
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。
第1课：石化管式炉概述
四、盘管系统
盘管系统包括炉管及其连接件、支承件。 炉管及其连接件材料选择—温度、压力、 介质腐蚀性 炉管支承件材料选择—烟气温度及其腐蚀 性 炉管壁厚计算—SH/T3037 炉管支承件强度计算 炉管支承方式和支承间距
五、炉衬及耐火隔热材料
炉衬结构—砖结构、衬里（浇注料、可塑料）、 陶瓷纤维结构、复合结构
1.2 分类 1.2.1按功能分类 1).加热型管式炉仅对其被加热介质进行加热。 被加热介质在管式炉内吸收足够的热量后到 后续设备中进行传热、传质、分馏和化学反 应等。 2).加热-反应型管式炉的炉管内介质一边吸热， 一边进行着复杂的化学反应。在这类管式炉 内，炉管不仅是传热的媒体，同时也是直接 火焰加热的反应器。
炉衬材料选择—热面温度、温度裕量、耐火隔热 材料的分类温度或等级温度、烟气的腐蚀性
炉衬厚度计算
炉墙外壁温度—SH/T3036规定：环境温度27℃，
无风条件下，外壁温度不高于80℃。
六、钢结构
材料—Q235-BF、Q235-B、Q345-D等
结构计算 结构设计
七、余热回收系统
石化管式炉的余热回收系统一般有两种：烟气 余热锅炉系统或空气预热系统
常减压
能耗 %
焦 化
连续重整 柴油加氢 制 氢
~80 ~30
82～92 ~90
工程费 %
10～17 10～12
12～16
6～8
20～25
三、石化管式炉的结构构成
3.1功能性结构构成 石化管式炉的功能性结构构成包括下列几大 部分： 辐射室—主要功能是辐射传热 对流室—主要功能是对流传热 烟囱—主要功能是排出烟气并保证炉内负 压 余热回收系统—主要功能是回收热能 燃烧器—主要功能是供热
第一讲管式加热炉
炉管辐射表面热强度qR
15.7 10 2 qR 31345 W /m 0.21914.0 52
6
对流钉头管表面热强度qC
4.65106 2 qC 22833 W /m 0.219 3.7 80
管内质量流速GF
GF
3600 4
45000 (0.219 0.20)
横管大型箱式烧器和炉管交 错排列，单排管双面辐射，管子沿整个圆 周上的热分布要比单面辐射均匀的多。 • 燃烧器顶烧，对流室和烟囱放在地面上。
• 它的缺点是炉子体积大，造价很高，用于 单纯加热不经济。 • 目前在合成氨厂用它作为大型烃蒸汽转化 炉型，运转良好。
• 空气预热方式又有直接安装在对流室上面 的固定式空气预热器和单独放在地上的回 转式空气预热器等种类。
• 固定管式空气预热器由于低温腐蚀和积灰， 不能长期保持太高的效率，它的优点是同 炉体结合成一体，设计制造比较简单，适 合于回收热量不大时选用。
• 废热锅炉一般多采用强制式循环方式，尽 量放到对流室顶部。
BQl gv V
式中 gv—炉膛体积发热强度，kW/m3；
B—燃料用量，kg/s；
Ql—燃料的低位热值，kJ/kg或kJ/m3；
V—炉膛或辐射室体积，m3。
• 炉膛大小对燃料的稳定性有影响，如果炉 膛体积过小，燃烧空间不够，火焰舔到炉 管和管架上，炉膛温度也高，不利于长期 安全运行，因此炉膛体积热强度不允许过 大，一般控制在：
钉头式对流炉管
翅片式对流炉管
3、余热回收系统
• 余热回收系统是从离开对流室的烟气进一 步回收余热的部分。回收方法分两类。
• 一类是靠余热燃烧用空气来回收热量，这 些热量再次返回炉中。 • 另一类是采用同炉子完全无关的其他流体 回收热量。 • 前者称为“空气预热式”，后者因为常常 使用水回收，被称为“废热锅炉”。
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。
管式加热炉PPT课件
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第七节 燃料的燃烧
⒊过剩空气系数的测定：
L
L0
yN2
79
yN2
yN2 yO2 yN2 3.76 yO2
79 21
yN2 100 yCO2 yO2
100 yCO2 yO2
100 yCO2 4.76 yO2 第31页/共44页
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第六节 管式加热炉概述
4.全炉热效率η
❖炉子传递给被加热物料的 有效热量与燃料完全燃烧 所放出的总热量之比
❖小型炉效率约在70～80%，大型炉 效率约在90%左右 ❖此值越高，完成相同任务
所消耗的燃料越少
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第六节 管式加热炉概述
5.管内冷介质流速和全炉压降
•将 2 0 ℃ 情 况 下 ， 被 加 热 介 质 在 炉 管 内 的 流 速 ， 称 为 冷 介 质 流 速 •常压炉的全炉压降一般为 0.686～1.47MPa(7 ～15at) •减压炉的全炉压降一般为 0.294～0.588MPa(3 ～6at)
价值不高或不足利用的轻烃 ❖ 催化干气、焦化干气、不凝气（烃类）等 ❖ 主要组成是甲烷、乙烷和少量的C3、C4
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第七节 燃料的燃烧
液体燃料：
❖ 液体燃料大都是在生产过程中产生的重质油品 ❖ 常压重油、减压渣油以及原油 ❖ 在使用液体燃料时，要注意的问题：
①雾化效果要好 ②燃料粘度适中
第七节 燃料的燃烧
(3)选择合适的火嘴，改进燃料燃烧状况，使燃料能够完全燃烧；
(4)尽可能降低散热损失 ➢改善保温材料的保温性能，减少炉壁热损失； ➢减少冷空气的非常进入； ➢防止热烟气漏出炉体。
_第五节 加热炉
第五节加热炉第一小节概述一、加热炉的工作原理：燃料在炉内经过燃烧放出热量，把热量传递给炉管（在辐射室主要是通过辐射传热，在对流室主要是通过烟气对流传热），通过炉管壁把热量传递给管内物料，从而达到加热物料的目的。
二、管式加热炉的构成及其作用：1、构成：管式加热炉一般是由燃烧器、辐射室、对流室和烟囱四部分构成。
在辐射室和对流室内装有炉管；在辐射室的底部、侧壁或顶部装有燃烧器；在烟囱内装有烟道挡板。
先进的加热炉还备有空气和燃料比的控制调节系统。
2、作用：（1）燃烧器：主要给加热炉提供高温热源。
（2）辐射室：又叫炉膛，是管式加热炉的核心部分。
从喷嘴喷出的燃料在炉膛内燃烧，由于火焰温度很高，热量主要用辐射方式传送。
一部分被炉管接受，一部分使炉墙温度升高，炉墙又把热量反射回来，传给炉管一部分。
（3）对流室：离开辐射室的烟气温度通常控制在700-900℃，设置对流室，还可以利用这部分热量。
在对流室内主要是对流传热。
为提高传热效率，管内油品的流动方向与管外烟气的流动方向相反。
（4）烟囱：烟气离开对流室的温度一般为300-450℃，为了降低加热炉的热损失，提高加热炉热效率，可用空气预热器回收这部分热量，使烟气温度降至200℃左右。
烟囱内高温烟气的密度比烟囱外空气小而产生抽力，所以烟气可以自动排出。
烟囱越高，炉膛的抽力越大，进入辐射室的风量也越大。
为了控制适当的抽力，在烟囱内需加一块可调节的挡板，以保持炉膛适当的负压。
三、管式加热炉按炉体形状的分类：1.箱式炉：箱式炉又可分为方箱炉和斜顶炉。
斜顶炉在目前炼油厂中很少采用。
2.立式炉：立式炉可分为上、中、下三部分，下部为辐射室，中部为对流室，上部为烟囱。
3.圆筒炉：圆筒炉由于火嘴在底部，火焰向上喷射，所以火焰和炉管是平行的，对于较大的圆筒炉，在炉的上部装有对流室。
圆筒炉火焰与周围的各炉管是等距离的，所以同一水平面上各炉管热强度是较均匀分布的，但是炉管沿管长的热强度分布不均匀。
炼油企业工艺加热炉管理规范标准
1 围本围规对工艺加热炉的设计、操作、日常维护、常见故障诊断和处理、安全管理规定等容明确了基本概念和管理要求。
编制本围规的目的是规炼化企业加热炉设计、操作、维护，确保加热炉安全运行，提高效率。
本围规适用于中国石油天然气股份公司炼化企业加热炉管理。
2 规性引用文件ISO13705 石油天然气工业一般炼油装置用火焰加热炉SH36-91 石油化工管式炉设计规Q/Y50-2002 石油化工工艺加热炉节能监测方法Q/Y62-2003 炼油装置节能监测方法中油石油质字[2003]279号《管式加热炉安全管理的若干规定》和《管式加热炉操作规程编写指南》3 术语与重要概念解释3.1 加热炉与附件3.1.1 加热炉3.1.1.1 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、余热回收系统以与通风系统组成。
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。
辐射室担负全炉热负荷的70%～80%，主要传热方式是热辐射，是加热炉的主体部分。
对流室包括遮蔽管，对流管，耐火衬里，管线支撑和挂钩，主要传热方式是对流。
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。
为了尽量提高传热效果，对流室多采用钉头管和翘片管。
燃烧器产生热量，是炉子的重要组成部分。
余热回收系统是从离开对流室的烟气中进一步回收余热的部分。
回收方法分为两类，一类采用空气预热方式回收热量；另一类是采用余热锅炉回收热量。
通风系统的作用是将燃烧用空气导入燃烧器。
通风方式分为自然通风和强制通风两种。
其它的附件设备包括火嘴、风门、防爆门、观火孔、烟囱、烟道挡板、空气预热器、鼓风机或引风机、吹灰器等。
3.1.1.2 加热炉的种类加热炉按按辐射室的外观形状大致分为：箱式炉、立式炉、圆筒炉等。
3.1.2 燃烧器（火嘴）燃烧器是将燃料和空气混合，发生燃烧，释放出工艺所需要热量的机械装置。
燃烧器通常包括喷嘴、配风器和燃烧道三个部分。
管式加热炉技术问答
管式加热炉技术问答一、专用术语定义1.什么叫管式加热炉？在石油化工厂装置内所用的加热炉，都是通过管子将油品或其他介质进行加热的。
为简化起见，通常称热炉或炉子。
2．什么叫自然通风加热炉?利用烟囱的抽力吸人燃烧空气，并将烟气排出的加热炉称为自然通风加热炉。
3．什么叫强制通风加热炉？燃料燃烧所需要的空气是用通风机送入，而烟气则通过烟囱抽力排出的加热炉称为强制通风加热炉。
4．什么叫负压加热炉?利用引风机排除烟气、维持炉内负压、吸入燃烧空气的加热炉称为负压加热炉。
5．什么叫抽力平衡加热炉?用通风机送人空气，并用引风机排出烟气的加热炉称为抽力平衡加热炉。
6．什么叫抽力?抽力是在加热炉内任一点测得烟气的负压值。
7．什么叫导热?导热是指由于物体各部分直接接触而发生的热量传递。
8．什么叫对流传热?对流传热是指借液体或气体质点互相变动位置的方法将热量自空间的一部分传到其他部分。
9．什么叫辐射传热？辐射传热是一种由电磁波来传播能量的过程。
10．什么叫加热炉的炉体？炉体是指加热炉外壳、砌砖体、耐火材料和保温材料，并包括保温钉在内的统称。
11．什么叫加热炉的辐射室？加热炉的辐射室是指在加热炉内，主要靠辐射作用将燃烧器发生的热量传给辐射盘管内油品的那一部分空间。
12．什么叫加热炉的炉顶？炉顶是指在加热炉辐射室内，正对炉底的平顶或斜顶部分。
13．什么叫加热炉的对流室？加热炉的对流室是指在加热炉内，主要靠对流作用将燃烧器发出的热量传给对流盘管内油品的那一部分空间。
14．什么叫加热炉的烟囱？烟囱是指用来向大气排放烟气的立式设备。
15．什么叫破风圈？破风圈是指设在钢烟囱上用以减少风振的部件。
16．什么叫壁板？壁板是指用于封闭加热炉的金属钢板。
17．什么叫烟气？烟气是指包括过剩空气在内的燃烧产物。
18．什么叫尾部烟道？尾部烟道是指收集对流室尾部的烟气，将其送入烟囱或外部烟道的封闭部件。
19．什么叫烟风道？烟风道是指供空气和烟气流动的通道。
第三讲炼油装置管式炉 ppt课件
• 再者，炉管直接与火焰接触，任何泄漏都 可能造成 爆炸或火灾，这也是非见火设备 不能相比的。
• 加热型管式炉的炉管壁温在400- 650℃之间， 而加热一反应型管式炉(制氢转化炉)的管壁 金属温度常常在850 - 1000℃范围内。
• 管式炉盘管承受的工作压力低的如蒸馏炉， 一般是 1 ~ 3MPa，高的如高压加氢炉，可 高达18 ~ 20MPa。
• 石油化工常用的热载体，无论是二苯混合 物，还是导热油，在高温下都会分解 。
• (1)辐射管平均热强度不宜过高，且应核算 其最大峰值的油膜温度不应超过表所列的 最高使用温度。表中YD300、YD325和 YD340是国内的三种导热油牌号。
• ⑵辐射管平均热强度:对于立管一般不大于 31500W/m2，对于卧管一般不大36000W/m2。
• 润滑油加工炉的操作温度和压力均不高， 一般也没有腐蚀。因此一般都选碳钢炉管。
6、气体加热炉
• 气体加热炉的主要特点是炉管内的被加热 介质不是油品，而是气体，如氮气、空气 和过热蒸汽管。这些气体的内膜传热系数 很小，在同样的热强度下，管壁温度要高 得多。
• 反之，如果管材相同，则其允许的热强度 要低得多。
热载体的最高使用温度
热载体 二苯混合物 YD300 YD325 YD340
最高使用 温度/℃
385
300
325
340
2、蒸馏炉
• 蒸馏炉包括原油蒸馏装置的常压炉、减压 炉以及后续加工装置的常压和减压分馏塔 进料加热炉。
• 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。
5、润滑油加工炉
加热炉基础知识汇总
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加热炉的主要结构
3.3炉体系统
①、炉墙：其普遍采用的是耐火层-保温层-保护层的结构， 要求其绝热良好，热损失小，牢固可靠，重量轻而价廉，易于建 造和维修。耐火层须能耐一定高温，常用材料是耐火砖、耐热混 凝土、耐火纤维毡等；保温层应具有良好的保温性,常用材料有硅 藻土、.膨胀珍珠岩等；保护层可以用石棉沥青涂层或钢壳。 ②、钢架：用以保持炉型和支持炉墙、管子、顶盖、吊架、 扶梯、平台等各个系统。钢架是根据各种炉型，用不同的型钢焊 接而成。
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加热炉的余热回收系统
四、加热炉的余热回收系统 加热炉预热回收系统的作用主要是讲燃烧后的高温烟气 内的热量通过空气预热器将热量传递到燃烧所需要的空气上，
是的空气的温度升高，间接地提高了燃烧的效果，提高了燃 料燃烧后热量的利用效率，相当于节省了部分燃料，提高了 经济效益。
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谢 谢！
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人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。
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•炼油厂延迟焦化车间设备工程师 管式加热炉基础知识
炼油厂延迟焦化车间
2016 年1月
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管式加热炉基础知识
一．管式加热炉的作用和特征
二．管式加热炉类型简介 三．管式加热炉的主要结构 四．加热炉的余热回收系统 五．管式加热炉的操作与维护