加热炉知识培训.

加热炉知识培训分离合成联合车间2014.032主要内容一、管式加热炉概述二、管式加热炉节能途径和措施三、加热炉运行存在的主要问题四、其它厂加热炉检修发现的问题3一、管式加热炉概述古老的炼油工艺是釜式蒸馏，下面是一个加热釜（一口大锅），上面是分馏塔（笼屉）。由于加热釜仅底部受热，传热强度大，而釜内介质又几乎不流动，加热温度难于控制，因此釜底特别容易结焦。整个操作是间隙式的。1、管式炉发展简史加热釜4一、管式加热炉概述1911年出现了连续蒸馏，管式加热炉才取代了“加热釜”。这在炼油工业史上是一个划时代的事件。经过大约一个世纪的发展，管式炉已经有了翻天覆地的变化：从最初的“堆形炉”“纯对流炉”到现代各式各样的管式炉。(a)堆型炉(b)纯对流炉5一、管式加热炉概述燃料从燃烧器（火嘴）喷出燃烧，产生高温火焰和高温烟气，高温火焰通过辐射将热量传给辐射室内的炉管，进而传给炉管内的介质。高温烟气由于烟囱的抽力（或引风机）作用向上进入加热炉的对流室，通过对流的方式将热量传给对流室内的炉管，进而传给炉管内的介质。2、管式炉工作原理6一、管式加热炉概述3、管式炉的主要特点被加热物料在管内流动，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易爆的烃类物质，同锅炉加热水或蒸汽相比，危险性大，操作条件要苛刻得多;加热方式为直接受火式；只使用液体或气体燃料；长周期连续运转，不间断操作。7一、管式加热炉概述4、管式炉的结构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。其结构通常包括：钢结构、炉管、炉墙（内衬）、燃烧器、孔类配件等。8一、管式加热炉概述管式加热炉的一般结构9一、管式加热炉概述4.1辐射室辐射室也称为炉膛，包括风道，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。10一、管式加热炉概述辐射段模块11一、管式加热炉概述4.2对流室对流室包括遮蔽管，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。12一、管式加热炉概述对流段模块13一、管式加热炉概述4.3余热回收系统余热回收系统用以回收加热炉的排烟余热。回收方法有两类：一类是靠预热燃烧空气来回收，使回收的热量再次返回炉中；另一类是采用另外的回收系统回收热量。前者称为空气预热方式，后者通常用水回收称为废热锅炉方式。空气预热方式有直接安装在对流室上面的固定管式空气预热器，还有单独放在地面上的管式空气预热器等型式。目前，炉子的余热回收系统多采用空气预热方式，只有高温管式炉(烃类蒸汽转化炉、乙烯裂解炉)和纯辐射炉才使用余热锅炉，这类高温管式炉的排烟温度较高，安装余热回收系统后，炉子的总效率可达到88％-90％。14一、管式加热炉概述空气预热器模块15一、管式加热炉概述4.4燃烧器燃烧器的作用是完成燃料的燃烧，为热交换提供热量。燃烧器由燃料喷嘴、配风器、燃烧道三部分组成。燃烧器按所用燃料的不同可分为燃油燃烧器、燃气燃烧器和油-气联合燃烧器。燃烧器性能的好坏，直接影响燃烧质量及炉子的热效率。操作时，特别应注意火焰要保持刚直有力，调整火嘴尽可能使炉膛受热均匀，避免火焰舔炉管，并实现低氧燃烧。要保证燃烧质量和热效率，还必须有可靠的燃料供应系统和良好的空气预热系统。燃烧器16一、管式加热炉概述我车间100万常压炉所用燃烧器为湖南吉祥石化科技股份有限公司生产的，型号为WYQ-DQ350/DQ350D，主要由长明灯、油气联合枪、辅助气枪（低瓦燃烧器另带低瓦引射枪和管线三通）、筒体、稳定器、温焰枪、调风机构、大、小火盆砖等组成。主要参数如下：额定负荷：3.5MW进燃料气燃料气压力：0.2MPa进燃料气燃料油压力：0.6～0.7MPa雾化蒸汽压力：0.35～0.45MPa空气过剩系数：≤1.15通风形式：强制通风17一、管式加热炉概述WYQ-DQ350型油气联合燃烧器WYQ-DQ350D型油气联合（带低瓦）燃烧器18一、管式加热炉概述4.5通风系统分类：强制通风自然通风利用外部气体输送机械鼓风一般炉膛内微正压利用烟囱产生抽力实现引入空气和排除烟气炉膛内负压通风系统的任务是将燃烧用空气导入燃烧器，并将废烟气引出炉子，它分为自然通风方式和强制通风方式两种。19一、管式加热炉概述4.6炉体炉体炉墙支架耐火层保温层（隔热层）保护层耐火砖耐火混凝土陶瓷纤维衬里珍珠岩硅藻土钢板普通砖≯60~80℃20一、管式加热炉概述4.6.1炉墙炉墙组成炉墙温度21一、管式加热炉概述4.6.2钢结构钢结构是管式炉的承载骨架。管式炉的其它构件依附于钢结构，其基本元件是各种型钢，通过焊接或螺栓连接构成管式炉的骨架。老式管式炉，如方箱炉、斜顶炉等，其钢结构占整个管式炉投资的比重较小，近代管式炉其钢结构的投资比例越来越大。钢结构22一、管式加热炉概述4.7炉管管式炉炉管是物料摄取热量的媒介。按受热方式不同可分为辐射炉管和对流炉管，前者设置于辐射室内，后者设置于对流室内。为强化传热，对流管往往采用翅片管（以瓦斯为燃料）或钉头管（以渣油为燃料），其安装方式多采用水平安装。翅片管和钉头管是强化对流传热的扩面管，一根翅片管或钉头管传热量为同一规格光管传热量的两倍。炉管钉头管翅片管23一、管式加热炉概述24一、管式加热炉概述炉管材质常压炉：S%＜0.5酸值＜0.5mgKOH/g时，碳钢S%＞0.5酸值＞0.5mgKOH/g时，1Cr5Mo,1Cr9Mo减压炉：1Cr5Mo,Cr9Mo,高硫时汽化段TP321高硫高酸时汽化段TP316L炉管壁厚管外径：≤φ114＞φ114~168φ219φ273选用壁厚：6810124.7.1常减压炉管常用的材质和壁厚25一、管式加热炉概述主要规格炉管位置介质管径×壁厚×有效长度(mm)管程数×总根数×加热面积(m2)材质辐射段常压炉初底油φ152×8×120002×52×2981Cr5Mo减压炉脱后原油φ127×8×120002×60×3161Cr5Moφ152×8×12000TP321φ273×10×12000TP321φ273×12×12000TP321对流段初底油φ152×8×69062×84×277（66根钉头管）1Cr5Mo蒸汽φ152×8×69062×24×79（全为钉头管）1Cr5Mo4.7.2100万常压二合一炉炉管组成26一、管式加热炉概述4.7.3炉管连接件180°急弯弯头高压同心异径管高压无缝三通27一、管式加热炉概述4.8.1烟囱挡板及调节系统调节烟囱内挡板开度可以控制一定的抽力，保证炉膛内最合适的负压。一般要求炉膛内具有-19.6～-39.2Pa的负压，在打开看火门观察炉膛时，火焰不会外扑，确保操作安全。烟囱挡板及调节系统4.8其他部件28一、管式加热炉概述看火门：观看炉膛内所有火嘴的整个火焰；观看辐射管、底排遮蔽管的受热状况，管壁被氧化的情况，炉管的弯曲程度等。防爆门：负压自重式防爆门，平时靠自重关闭，当炉内压力增高时，防爆门即被打开。人孔门：进行安装及检修等工作。29一、管式加热炉概述5、管式炉的类型按用途分类，管式加热炉可分为纯加热型和加热-反应型两大类。前者如常减压炉，后者如裂解炉、焦化炉等。5.1按用途分类5.2按炉型分类按外形分类，管式加热炉大致分为以下四类：主要有箱式炉、立式炉、圆筒炉、大方箱炉。5.2.1箱式炉所谓箱式炉，顾名思义其辐射室为一“箱子状”的六面体，与它相比立式炉的辐射室宽度要窄一些，其两侧墙间距与炉膛高度之比约为1:2。圆筒炉、大型方箱炉的称呼也按同理而来。30一、管式加热炉概述①烟气下行式这是早期的管式炉型式，燃烧器横烧，烟气越过辐射室好对流室的隔墙自上而下流经对流室。这种炉型的主要缺点是敷管率（辐射室排有管子的炉壁占辐射室全部炉壁面积的比例低），炉子体积大；炉管需用合金吊挂，造价贵，需要独立烟囱。现在几乎已不采用。烟气下行式箱式炉31一、管式加热炉概述②大型箱式炉与箱式炉不同的是炉膛宽敞，炉膛中间有隔墙，把辐射室分成两间，从而大大增加了传热反射面。它在炉膛的三个侧面都安了炉管，比箱式炉炉壁利用率高。对流室和烟囱放在炉顶，烟气流动的阻力减少，不过由于又有新的炉型比它更好，最近也不使用了。大型箱式炉32一、管式加热炉概述③横管大型箱式炉与立管大型箱式炉这两种型式更有效的利用了炉膛空间和炉壁。两种炉型基本一致，只是一为横管一为立管。它们的优点是只要增加中央的隔墙数目，可在保持炉膛体积发热强度不变的前提下，“积木组合式”的把炉子放大，所以特别适合于大型炉。当热负荷很大时，虽然它们还存在箱式炉的某些固有缺点，但上述优点可以抵偿。横管大型箱式炉立管大型箱式炉33一、管式加热炉概述④顶烧式在这种炉子的辐射室内，燃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。顶烧式箱式炉34一、管式加热炉概述⑤斜顶炉它由箱式炉演变而来，是箱式炉砍去炉膛内烟气流动的死角区而成。虽然它对辐射室的传热均匀性有所改善，但并没有克服箱式炉的其它缺点。近年来也不再建造了。斜顶炉35一、管式加热炉概述①横管立式炉传热机理同箱式炉差不多，只是造型上采用了立式炉的特点。炉管布置在两侧壁，中央十一列底烧的燃烧器，烟气由辐射室、对流室经烟囱一直上行。燃烧器能量较小，数目较多，间距较小，从而在炉子中央形成一道火焰“膜”提高了辐射传热效果。现在立式炉多采用这一形式。5.2.2立式炉横管立式炉②立管立式炉这是我国首创的炉型。横管炉用到大量高铬镍钢的管架。而这种炉型改用立管，节省了这批合金钢，同时又保留了立式炉的优点，常用作大型加热炉的炉型。立管立式炉36一、管式加热炉概述④无焰炉无焰炉在侧壁上安有许多小型的气体无焰燃烧器，使整个侧壁成为均匀的腐蚀墙面，有优越的加热均匀性，可分区调节各区温度，是乙烯裂解和烃蒸汽转化最合适的炉型之一。但造价昂贵，用于纯加热非常不合算。还有一个缺点是只能烧气体燃料。无焰炉⑤阶梯炉阶梯炉与无焰炉都是单排管双面辐射炉型。阶梯炉是在每级阶梯的底部安装一排产生扁平火焰的附墙火焰燃烧器，所需燃烧器数量较无焰炉要少，造价也低一些，还可以燃用较轻的燃料油，不过加热的均匀性和分区调节的特性不及无焰炉。阶梯炉37一、管式加热炉概述①螺旋管式炉管是一段绕成螺旋状的小管，能完全排空，虽然它属于立管式炉型，但其管内特性更接近于水平管，能完全排空，管内压降小。这种炉子的主要缺点是为了便于盘绕，易于制造，被加热介质通常宜走一路（即管程数为1）。螺旋管式与纯辐射式圆筒炉在炉子热负荷非常小，而且对热效率无要求时，采用这两种炉型。它们是最简单、最便宜的炉子。5.2.3大型方箱炉螺纹管式圆筒炉纯辐射式圆筒炉38一、管式加热炉概述②有反射锥的辐射-对流型过去它是立式圆筒炉的典型代表，很适宜流体进、出炉温升不大时使用，热效率较螺旋管式炉高。但是这种炉子为了强化传热在炉膛顶部使用了反射锥，当炉子烧劣质燃料（如大量硫、钡的重油）容易腐蚀破坏，燃烧器的火焰尖部也容易舔到反射锥上造成烧损，近年来已不大使用这种炉型。有反射锥的辐射-对流型圆筒炉39一、管式加热炉概述③无反射锥的辐射-对流型这种圆筒炉取代了有反射锥的辐射-对流型炉子，已成为现代立式圆筒炉的主流。它取消了反射锥，能够建造较大的炉子。它的对流室水平布置了若干排管子，并尽量使用钉头管和翅片管，热效率较高。建造施工简单，造价低，是管式炉应用最广泛的炉型。但是这种炉子放大后，炉膛显得太空，炉膛体积热强度将急剧下降，结构上和经济性上都开始不利。为了克服这一缺点，可以在大型圆筒炉的炉膛内增添