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1、管式加热炉基础知识管式加热炉基础知识1什么叫燃烧？燃烧的基本条件是什么？答：燃烧是物质相互化合而伴随发光、发热的过程。我们通常所说的燃烧是指可燃物与空气中的氧发生剧烈的化学反应。可燃物燃烧时需要有一定的温度，可燃物开始燃烧时所需要的最低温度叫该物质的燃点或着火点。物质燃烧的基本条件：一是可燃物，如燃料油、瓦斯等；二是要有助燃剂，如空气、氧气；三是要有明火或足够高的温度。三者缺一就不能发生燃烧，这就是“燃烧三条件”或“燃烧三要素”。2燃烧的主要化学反应是什么？燃烧产物中主要成份是什么？答：主要化学反应：CO2CO2热量2H2O22H2O热量SO2SO2热量燃烧产物（烟气）中主要成份：二氧化碳（C
2、O2）、一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO2）、水蒸汽（H2O）、氮气（N2）、多余的氧（O2）3什么是辐射传热、对流传热？答：辐射传热是一种由电磁波来传递能量的过程，所传递的能量叫做辐射能，辐射具有微粒性（光子）和波动性（电磁波）两重性质。对流传热是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递到其他部分。4什么叫管式加热炉？它有哪些特性？答：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，它具有其它工业炉所没有的若干特点。其基本特点：具有用耐火材料包围的燃烧室，利用燃料燃烧产生的热量将物质加热的一种设备。管式加热炉特性：1）被加热物质在管内流动，故仅限于加热气体或
3、液体；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。5管式加热炉的工作原理是什么？答：管式加热炉的工作原理是：燃料在管式加热炉的辐射室(极少数在单独的燃烧室)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递给被加热介质，这就是管式加热炉的工作原理。6管式加热炉的主要特点是什么？答：与炼油装置的其他设备相比，管式加热炉的特殊性在于直接用火焰加热；与一般工业炉相比，管式加热炉的炉管承受高温、高压和介质腐蚀；与锅炉相比，管式加热炉内的介质不是水和蒸汽，而是易燃、易爆、易裂解、易结焦和腐蚀性较强的油和气，这就是管式加热炉的主要特
4、点。7管式加热炉主要由哪几部分组成？答：管式加热炉主要包括炉管、炉管连接件及支承件、钢结构、炉衬、余热回收系统、燃烧器、吹灰器、烟囱、烟囱挡板、各种蝶阀、门类（看火门、人孔门、防爆门、清扫孔门和装卸孔门等）和仪表接管（热电偶套管、测压管、灭火蒸汽管、氧分析仪接管和烟气采样口接管等）。8管式加热炉是如何分类的？答：按功能可分为：加热型和加热反应型两大类。加热型管式炉：常压炉、减压炉、各种分馏塔进料加热炉、塔底重沸炉、焦化炉、重整炉和加氢炉等各种反应器（塔）进料加热炉；加热反应型管式炉：制氢炉、乙烯裂解炉等。按主要传热方式分为：纯对流炉、纯辐射炉、辐射-对流型炉和双面辐射炉。按炉型可分为：圆筒炉、
5、立式炉和大型箱式炉三大类。9管式加热炉按所在装置分为哪几类？答：按所在装置分类见下表：表1 管式加热炉按所在装置分类10加热炉炉管内外受哪些腐蚀影响？答：1）炉管内介质的腐蚀：硫腐蚀、环烷酸腐蚀、氢损伤、氢加硫化氢腐蚀、连多硫酸腐蚀等；2）炉管管外介质腐蚀：高温部位的钒腐蚀和低温部位的露点腐蚀。11什么叫硫腐蚀？硫腐蚀有哪些形态？ 答：硫含量在0.5%1.5%之间的称为含硫原油，硫含量高于1.5%的称为高硫原油。硫腐蚀主要取决于介质中含硫化物的种类、含量合稳定性。参与腐蚀反应的有效硫化物含量（如H2S、单质硫、硫醇R-SH等活性硫），易分解为H2S的硫化物的含量越高，则对炉管的腐蚀性越强。从腐
6、蚀形态分，硫腐蚀可以分为均匀腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀开裂（SCC）、湿硫化氢引起的氢鼓泡（HB）、氢致开裂（HIC）、含硫化物应力腐蚀开裂（SSCC）、应力导向氢致开裂（SOHIC）等。12什么叫环烷酸腐蚀？答：环烷酸（R-COOH）为原油中各种酸的混合物。其腐蚀形态为带锐角边的蚀坑和蚀槽。腐蚀能力与温度密切相关。220以下不发生腐蚀，以后随温度的上升腐蚀逐渐增加，在270280之间腐蚀最大，温度再上升腐蚀又下降。到350附近时腐蚀又急剧上升，400以上就没有腐蚀了。此外，环烷酸的腐蚀与炉管内的介质流速有关，流速增加，腐蚀速率也增加。13什么是氢损伤？答：炉前混氢的加氢炉和炉后混油的氢气
7、加热炉炉管在高温高压下临氢操作，在此条件下氢气可分解为氢原子，氢原子的存在可引起炉管的氢损伤。氢损伤有氢鼓泡、氢脆、表面脱碳和氢腐蚀（内部脱碳）等。为了避免加氢炉管脱碳和微裂，可按纳尔逊曲线图选择炉管的材质。14什么叫氢加硫化氢腐蚀？答：炉前混氢的加氢炉和炉后混油的氢气加热炉炉管炉管内，高温H2+H2S的腐蚀，比单独的硫化氢或氢的腐蚀更剧烈。其反应为：Fe+H2S FeS+H2。一般介质内硫化氢的克分子数浓度大于0.1%时，已不宜再用低铬钼钢，而采用经固溶和稳定化处理的TP321或TP347炉管。15什么叫多连硫酸腐蚀？答：连多硫酸（H2SxO6，x=3、4、5）在停工期间对奥氏体钢产生应力腐
8、蚀开裂。炉前混氢的加氢炉和炉后混油的氢气加热炉炉管在高温、高压、缺氧和缺水的干燥条件下运行，一般不会生成连多硫酸。但运行期间要遭受H2+H2S的腐蚀，生成FeS，停工时与空气和水接触反应生成连多硫酸：FeS + H2O + O2 H2SxO616什么叫钒腐蚀？答：钒在高温下（649以上）才对金属产生腐蚀，一般炉管外壁温度都在此温度以下，制氢转化炉管的外壁温度远超过此温度，但通常不烧燃油，因此炉管的钒腐蚀很少见，炉管支撑件的钒腐蚀是很常见的。17什么叫烟气的露点腐蚀？答：燃料中的一些杂质氯化物、硫化物、氮化物、重金属(钒)等在燃烧过程生成HCL、CO2、SO2、SO3、NOx等气体，这些气体在炉
9、低温部位冷凝产生酸性腐蚀，这种现象称为烟气的露点腐蚀。烟气露点腐蚀的常见的部位有加热炉对流段、炉壁、空气预热器、管道盲肠等。18防止烟气露点腐蚀的措施有哪些？答：1)采用清洁燃料；2)降低过剩空气系数；3)燃料充分燃烧；4)提高进料温度使管壁温度在露点温度之上(一般露点温度当燃料含硫大于2%取1500C,管内介质温度取1350C,面积足够的情况下烟气温度2200C.)；5)提高设备壳体壁温(加热炉90-1000C,FCC再生器1800C)；6)采用耐腐蚀材料:镍基合金:C-276、C-22、ND钢,含铜和铬合金,外涂覆(氟橡胶,搪瓷,高温涂料,喷不锈钢+涂料封闭等)；7)添加剂：中和/抑制生成
10、硫酸,如MgO, Mg(OH)2.不仅中和硫,而且中和V5O2；8)炉壁用涂料保护；9)炉隔热衬里采用致密材料,防止烟气窜透；19加热炉为什么要分辐射室和对流室？答：1)加热炉的辐射室有两个作用：一是作燃烧室；二是将燃烧器喷出的火焰、高温烟气及炉墙的辐射传热通过炉管传给介质。这种炉子主要是靠辐射室内的辐射传热，小部分靠对流室的对流传热，这只占整个传热的10左右。2)对流室的主要作用是：在对流室内的高温烟气以对流的方式将热量传给炉管内的介质。在对流室内也有很小一部分烟气及炉墙的辐射传热。如果一个加热炉只有辐射室而无对流室的话，则排烟温度提高，造成能源浪费，操作费用增加，经济效益降低，为此，在设计
11、加热炉时，通常都要设置对流室，以便能充分回收烟气中的热量。20辐射室和对流室的热负荷是如何分配的？答：辐射对流型的加热炉热负荷分配如下。1）筒形立管式加热炉：对流段采用钉头管或翅片管时，辐射占7080，对流占2030。对流段采用非钉头管或翅片管时，辐射占7075，对流占2530。2) 卧管立式炉：辐射占7075，对流占2530%。21什么叫圆筒炉？圆筒炉有什么特点？答：顾名思义，辐射室为圆筒形的管式炉叫圆筒炉，对流室和烟囱布置在辐射室的上部，燃烧室布置在炉底，向上烧火。辐射室炉管排列有立管和螺旋两种，对流室炉管一般是水平布置的。圆筒炉结构简单，制造安装方便，投资少，占地少。适用于中小负荷的管式
12、炉，一般25MW以下的炉子优先选用圆筒炉。22什么是卧管立式炉？它有哪些特点？答：立式炉的辐射室为较窄长的矩形，燃烧器布置在炉底，向上烧火。一般在辐射室的上部切出斜肩，避免烟气流产生死角，这种炉型称为卧管立式炉。它的优点在于火焰和烟气流向与炉管垂直相交，便于将高温、介质易裂解和易结焦的炉管避开炉内高温区，因此特别适用润滑油型减压炉、于焦化炉、沥青炉等。 23什么是大型箱式炉？答：大型箱式炉是适应管式炉热负荷的大型化而产生的。其辐射室的外形为箱状六面体。辐射炉管可水平布置，但大多是立式布置，也有U形或门形布置的。燃烧器布置有炉底向上烧火、炉顶向下烧火或端（侧）墙对烧等三种。其最大的特点是充分的利
13、用炉膛空间，并按“积木组合式”放大，因此特别适用于大型炉。 图1 圆筒炉 图2 立式炉 图3 箱式炉 图4 圆筒炉 图5 立式炉 图6 箱式炉24炉型选择的原则是什么？答：1）热负荷小于1MW时，宜采用纯辐射圆筒炉；2）热负荷在130MW时，一般选用辐射对流型圆筒炉；3）热负大于30MW时，一般选用立式炉或箱式炉；4）管内介质易裂解、易结焦，或产品品质要求高而需避免介质局部过热和裂解时，应选用卧管（水平管）底烧炉型；5）管内含固体颗粒时，应选用卧管立式炉或螺旋管圆筒炉；6）管内介质为气液两相流时，易选用卧管炉；7）炉管材料价格昂贵，或因允许压降小，或介质停留时间短而要求缩短炉管总长度时，宜选用
14、单排管双面辐射炉；8）介质体积流量特别大，允许压降又特别小时，宜选用集合管连接、多路并联的门型管或U型管炉型。25常用的炉管连接件和炉管支承件有哪些？答：常用的炉管连接件有急弯弯头、铸造弯头、回弯头、集合管、尾管、法兰等；常用的炉管支承件有管板、管架(如图7)、吊钩、拉钩等炉内支承件，和固定支座、活动支座、弹簧吊架等炉外支承件。26管式加热炉的炉衬有哪几种结构？答：现代管式加热炉常用的炉衬有三种结构：砖结构、衬里（浇注料）结构和耐火纤维结构等。 图7 炉管支撑件 图8 空气预热系统27管式加热炉的余热回收系统包括哪些方面？答：包括余热锅炉、空气预热器、鼓风机、引风机、烟风道及其调节和截断用蝶阀
15、等,如图8所示。28什么叫燃烧器？燃烧器的组成和种类有哪些？答：燃烧器是一种将燃料和空气按照所需混合比和流速在湍流条件下集中送入炉内，确保和维持点火及燃烧条件的部件。燃烧器通常由燃料喷嘴、配风器和燃烧道三个部分组成。燃烧器的种类有燃油燃烧器、燃气燃烧器和油-气联合燃烧器。29选用燃烧器的一般原则是什么？答：考虑到管式炉的燃料来源，工艺要求和炉型特点，选用燃烧器时注意下列各点：1)燃烧器应与燃料特点相适应；2)燃烧器应满足管式炉的工艺需求；3)燃烧器应与炉型配合；4)燃烧器应满足节能和环保要求。30什么是吹灰器？吹灰器的种类有哪些？答：吹灰器是利用喷射蒸汽、空气或产生超声波的方法去清扫炉管表面灰尘的一种工具。吹灰器的种类有蒸汽吹灰器、声波吹灰器、激
