炼油厂加热炉培训教材PPT中石化加热炉培训教材

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1、镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材 第一节第一节 概概 述述 第二节第二节 管式加热炉的一般结构管式加热炉的一般结构 第三节第三节 管式加热炉的种类管式加热炉的种类 第四节第四节 炉衬材料与结构炉衬材料与结构 第五节第五节 燃烧器燃烧器 第六节第六节 炉管及其配件炉管及其配件 第一章第一章第一章第一章 管式加热炉的基础知识管式加热炉的基础知识管式加热炉的基础知识管式加热炉的基础知识镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材第一节第一节 管式加热炉的主要技术指标和运行经济指标管式加热炉的主要技术指标和

2、运行经济指标 第二节第二节 管式加热炉的热效率简化计算管式加热炉的热效率简化计算 第三节第三节 管式加热炉主要节能措施管式加热炉主要节能措施 第二章第二章第二章第二章 管式加热炉的主要技术指标及节能措施管式加热炉的主要技术指标及节能措施管式加热炉的主要技术指标及节能措施管式加热炉的主要技术指标及节能措施 第三章第三章第三章第三章 新技术、新设备的应用新技术、新设备的应用新技术、新设备的应用新技术、新设备的应用 第一节第一节 烟气余热回收系统应用介绍烟气余热回收系统应用介绍 第二节第二节 焦化加热炉先进控制系统应用介绍焦化加热炉先进控制系统应用介绍 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11

3、月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材（一）集团公司部分（一）集团公司部分 （二）公司内加热炉事故（二）公司内加热炉事故 第四章第四章第四章第四章 加热炉事故汇编加热炉事故汇编加热炉事故汇编加热炉事故汇编 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材第一节第一节 概述概述 1.11.1管式加热炉的概念及主要特点管式加热炉的概念及主要特点第一章第一章第一章第一章 管式加热炉的基础知识管式加热炉的基础知识管式加热炉的基础知识管式加热炉的基础知识 一一个个设设备备，具具有有用用耐耐火火材材料料包包围围的的燃燃烧烧室室，利利用用燃燃料料燃燃烧烧产产生生的的热

4、热量量将将物物质质（固固体体或或流流体体）加加热热，这这样样的的设设备备叫叫做做“炉炉子子”。工工业业上上有有各各种种各各样样的的炉炉子子，如如冶金炉、热处理炉、窑炉、焚烧炉和蒸汽锅炉等。冶金炉、热处理炉、窑炉、焚烧炉和蒸汽锅炉等。 本本教教材材所所讲讲述述的的“管管式式加加热热炉炉”（Tubular Tubular HeaterHeater）是是指指在在一一个个有有衬衬里里的的密密闭闭体内设置有大量的相互连接的优质或合金无缝钢管，被加热介质在一连串的无缝体内设置有大量的相互连接的优质或合金无缝钢管，被加热介质在一连串的无缝钢管内以很高流速通过，燃料在密闭体内燃烧产生高温烟气，高温烟气通过辐射

5、、钢管内以很高流速通过，燃料在密闭体内燃烧产生高温烟气，高温烟气通过辐射、对流和传热把热量传给被加热介质，把被加热介质加热到生产工艺规定的温度或对流和传热把热量传给被加热介质，把被加热介质加热到生产工艺规定的温度或达到一定的汽化率以及完成一定的化学反应深度的设备统称。达到一定的汽化率以及完成一定的化学反应深度的设备统称。它具有其他工业炉它具有其他工业炉所没有的所没有的若干特点若干特点若干特点若干特点，主要有：，主要有： 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材1.21.2管式加热炉发展简介及其重要地位管式加热炉发展简介及其重要地位 ?被加热物质在管

6、内流动，故仅限于加热气体或液体。而且，这些气体被加热物质在管内流动，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。性大，操作条件要苛刻得多。?炉管要承受高温、高压和介质腐蚀。炉管要承受高温、高压和介质腐蚀。 ?加热方式为直接火焰加热。加热方式为直接火焰加热。 ?所用燃料为液体或气体燃料。所用燃料为液体或气体燃料。?长周期连续运转，不间断操作。长周期连续运转，不间断操作。 管式加热炉最初是作为取代炼油管式加热炉最初是作为取代炼油“釜式蒸锅釜式蒸锅”的工艺设

7、的工艺设备而发明的，开始于备而发明的，开始于1910年左右，从最初的管式炉如图年左右，从最初的管式炉如图1-1所示的所示的“堆堆形炉形炉”到如图到如图1-2所示的纯对流炉，继而发展成具有辐射室和对流室的所示的纯对流炉，继而发展成具有辐射室和对流室的管式加热炉，其初期代表为箱式炉管式加热炉，其初期代表为箱式炉(图图1-3)。发展简介发展简介镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材 管式加热炉的产生、发展、改进，始终是在满足工艺要求、安全长管式加热炉的产生、发展、改进，始终是在满足工艺要求、安全长周期运行的前提下，围绕降低燃料消耗和节省投资进行的。管式

8、加热炉周期运行的前提下，围绕降低燃料消耗和节省投资进行的。管式加热炉性能优越，符合现代石油化学工业自动化、连续化、大型化的要求，所性能优越，符合现代石油化学工业自动化、连续化、大型化的要求，所以加热炉技术发展很快，它对于石油炼制和化工工艺的进步起到了很大以加热炉技术发展很快，它对于石油炼制和化工工艺的进步起到了很大的推动作用。管式加热炉几乎参与了各类工艺过程，尤其在制造乙烯、的推动作用。管式加热炉几乎参与了各类工艺过程，尤其在制造乙烯、氢气、氨等工艺过程中，它成为进行裂解或转化反应的心脏设备，支配氢气、氨等工艺过程中，它成为进行裂解或转化反应的心脏设备，支配着整个工厂或装置的产品质量、产品收率

9、、能耗和操作周期等。因此，着整个工厂或装置的产品质量、产品收率、能耗和操作周期等。因此，认真总结加热炉的设计、计算和操作、维修经验就显得十分必要了。认真总结加热炉的设计、计算和操作、维修经验就显得十分必要了。 图图1-1 1-1 堆形炉堆形炉 图图1-2 1-2 纯对流炉纯对流炉 图图1-3 1-3 箱式炉箱式炉 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材重要地位重要地位 常减压装置是原油初加工装置，常减压装置是原油初加工装置，其处理能力决定了整个炼油厂加工能其处理能力决定了整个炼油厂加工能力或规模。在常减压装置中，常压炉力或规模。在常减压装置中，常

10、压炉的处理能力决定了常减压装置处理能的处理能力决定了常减压装置处理能力，如常压炉处理能力不够，整个装力，如常压炉处理能力不够，整个装置将无法完成预定的任务。从此意义置将无法完成预定的任务。从此意义上讲，管式加热炉的处理能力决定了上讲，管式加热炉的处理能力决定了整个生产装置甚至整个炼油化工企业整个生产装置甚至整个炼油化工企业加工能力或规模。加工能力或规模。 管式加热炉是炼油化工管式加热炉是炼油化工装置的主要能耗设备，其能装置的主要能耗设备，其能耗约占整个生产装置能耗的耗约占整个生产装置能耗的50%50%60%60%。因此，管式加热。因此，管式加热炉热效率的高低直接决定整炉热效率的高低直接决定整个

11、生产装置能耗大小，直接个生产装置能耗大小，直接影响生产成本。影响生产成本。 管式加热炉的基建投资费用，管式加热炉的基建投资费用，约占一般炼油装置总投资的约占一般炼油装置总投资的10%10%20%20%，总设备费用的，总设备费用的30%30%左右；左右；在重整、制氢等装置中则占装置在重整、制氢等装置中则占装置总投资的总投资的25%25%左右；乙烯裂解炉左右；乙烯裂解炉和化肥转化炉的基建投资费用约和化肥转化炉的基建投资费用约占装置总投资的占装置总投资的35%35%左右。管式左右。管式加热炉的基建投资费用大小直接加热炉的基建投资费用大小直接影响整个生产装置或炼油化工企影响整个生产装置或炼油化工企业的

12、基建投资。业的基建投资。 由于管式加热炉被加热由于管式加热炉被加热介质为易燃、易爆等液体或介质为易燃、易爆等液体或气体，且压力较高，一旦发气体，且压力较高，一旦发生重大事故，后果不堪设想。生重大事故，后果不堪设想。此外，炉管结焦、炉管烧穿、此外，炉管结焦、炉管烧穿、炉衬烧塌等事故，也常是迫炉衬烧塌等事故，也常是迫使装置停工检修的重要原因。使装置停工检修的重要原因。因此，管式加热炉能否长周因此，管式加热炉能否长周期安全、稳定运行对整个装期安全、稳定运行对整个装置或企业实现置或企业实现“长周期安全、长周期安全、稳定运行稳定运行”有着直接的影响。有着直接的影响。 几乎每一套炼油化工装置中都有管式加几

13、乎每一套炼油化工装置中都有管式加热炉，也就是说，管式加热炉几乎参与了炼热炉，也就是说，管式加热炉几乎参与了炼油化工的整个生产过程。管式加热炉是炼油油化工的整个生产过程。管式加热炉是炼油装置中三大主力设备之一（塔器、换热器和装置中三大主力设备之一（塔器、换热器和管式加热炉），是乙烯和化肥等石化生产装管式加热炉），是乙烯和化肥等石化生产装置的置的“心脏心脏”设备，没有管式加热炉，就没设备，没有管式加热炉，就没有现代化的炼油和石化工业。有现代化的炼油和石化工业。 管式加热炉排放的烟管式加热炉排放的烟气中含有气中含有NONOX X、SOSOX X、COCO2 2等等有害成分，是炼油和化工有害成分，是炼

14、油和化工装置对大气环境的主要污装置对大气环境的主要污染源。管式加热炉排放的染源。管式加热炉排放的烟气中烟气中NONOX X、SOSOX X、COCO2 2等有等有害成分含量是否达到国家害成分含量是否达到国家标准规定，对操作人员和标准规定，对操作人员和周边居民的生活健康都有周边居民的生活健康都有着直接影响。着直接影响。 管式加热炉今后发展的方向是：大型化、高效化，采用各种型式的余热回收系统以管式加热炉今后发展的方向是：大型化、高效化，采用各种型式的余热回收系统以提高炉子热效率，采用集中的高烟囱以防公害，采用大能量燃烧器及长周期运转等。提高炉子热效率，采用集中的高烟囱以防公害，采用大能量燃烧器及长

15、周期运转等。 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材1.3 1.3 公司公司管式加热炉概况管式加热炉概况 镇镇海海炼炼化化公公司司目目前前共共有有管管式式加加热热炉炉7070台台，总总设设计计热热负负荷荷为为1424.61424.6MWMW，其其中中热热负负荷荷在在1010MWMW及及以以上上的的有有4343台台。近近几几年年，公公司司通通过过加加强强加加热热炉炉运运行行管管理理和和操操作作，加加快快加加热热炉炉技技术术改改造造步步伐伐，使使加加热热炉炉运运行行水水平平得得到到持持续续提提高高，热热效效率率由由20012001年年的的88.5%8

16、8.5%左左右右逐逐步步提提高高到到目目前前的的90.7%90.7%左左右右，在在集集团团公公司司处处于于领领先先水水平平。最最大大负负荷荷的的加加热热炉炉为为PXPX装装置置的的二二甲甲苯苯再再蒸蒸馏馏塔塔重重沸沸炉炉，热热负负荷荷达达142.84142.84MWMW，为为箱箱式式炉炉。公公司司加加热热炉炉炉炉型型有有圆圆筒筒炉炉、立立式式炉炉和和箱箱式式炉炉。按按工工艺艺用用途途有有以以下下几几类类：炉炉管管内内进进行行化化学学反反应应的的炉炉子子如如制制氢氢转转化化炉炉、加加热热液液体体的的炉炉子子、加加热热气气与与液液混混相相流流体体的的炉子、加热热载体的炉子等。炉子、加热热载体的炉子

17、等。 返回返回镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材2.1 2.1 辐射室辐射室第二节第二节 管式加热炉的一般结构管式加热炉的一般结构 管式加热炉如图管式加热炉如图1-4所示，一般由辐射室、对流室、余热回收系统、所示，一般由辐射室、对流室、余热回收系统、燃烧器以及通风系统五部分所组成。结构中通常包括：钢结构、炉管、燃烧器以及通风系统五部分所组成。结构中通常包括：钢结构、炉管、燃烧器、炉墙和各类配件等。燃烧器、炉墙和各类配件等。 辐射室是指在加热炉内，通过燃烧器辐射室是指在加热炉内，通过燃烧器喷出的火焰、高温烟气及炉墙进行辐射传喷出的火焰、高温烟气

18、及炉墙进行辐射传热的部分。热的部分。这个部分直接受到火焰冲刷，这个部分直接受到火焰冲刷，温度最高，必须充分考虑所用材料的强度、温度最高，必须充分考虑所用材料的强度、耐热性等。这个部分是热交换的主要场所，耐热性等。这个部分是热交换的主要场所，全炉热负荷的全炉热负荷的70-8070-80是由辐射室担负的，是由辐射室担负的，它是全炉最重要的部位。烃蒸汽转化炉、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都用乙烯裂解炉等，其反应和裂解过程全都用辐射室来完成。可以说，一个炉子是优是辐射室来完成。可以说，一个炉子是优是劣主要看它的辐射室性能如何。劣主要看它的辐射室性能如何。 图图1

19、-4管式加热炉的一般结构管式加热炉的一般结构 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材2.2 2.2 对流室对流室 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，但实际上它也有一部分辐射热交换，而且有时辐射换热还占有颇大的比例。所谓对也有一部分辐射热交换，而且有时辐射换热还占有颇大的比例。所谓对流室不过是指流室不过是指“对流传热起支配作用对流传热起支配作用”的部位。的部位。对流室内密布多排炉管，对流室内密布多排炉管，烟气以较大速度冲刷这些管子，进行有效的对流换热。对流室一般担负烟气以较大速

20、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全炉热负荷的20-3020-30，对流室吸热量的比例越大，全炉的热效率越高，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。对流室一般都布置在辐流管排的压力损失等，选择最经济合理的比值。对流室一般都布置在辐射室之上，与辐射室分开，单独放在地面上也可以。为了尽量提高传热射室之上，与辐射室分开，单独放在地面上也可以。为了尽量提高传热效果，多数炉子在对流室采用了钉头管和翅片管。效果

21、，多数炉子在对流室采用了钉头管和翅片管。 管式加热炉炉管中的介质流向一般是由低温部位到高温部位，即先管式加热炉炉管中的介质流向一般是由低温部位到高温部位，即先流向对流室，后到辐射室；水蒸气介质的流向是烟气上行的炉子为从上流向对流室，后到辐射室；水蒸气介质的流向是烟气上行的炉子为从上到下，烟气下行的炉子为从下到上。到下，烟气下行的炉子为从下到上。 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材2.3 2.3 余热回收系统余热回收系统 余余热热回回收收系系统统是是从从离离开开对对流流室室的的烟烟气气中中进进一一步步回回收收余余热热的的部部分分。回回收收方方法

22、法分分两两类类，一一类类是是靠靠预预热热燃燃烧烧用用空空气气来来回回收收热热量量，这这些些热热量量再再次次返返回回炉炉中中；另另一一类类是是采采用用同同炉炉子子完完全全无无关关的的其其他他流流体体回回收收热热量量。前前者者称称为为“空空气气预预热热方方式式”，后后者者因因为为常常常常使使用用水水回回收收，被被称称为为“废废热热锅锅炉炉”方方式式。设设置置余余热热回回收收系系统统是是提提高高加加热热炉炉热热效效率率的的重重要要手手段段，采采用用何何种种余余热热回回收收系系统统，主主要要取取决决于于加加热热炉炉的的热热负负荷荷和和工工艺艺条条件件。空空气气预预热热方方式式有有直直接接安安在在对对流

23、流室室上上面面的的固固定定管管式式空空气气预预热热器器和和单单独独放放在在地地上上的的回回转转式式空空气气预预热热器器等等种种类类。回回转转式式回回收收热热量量大大，属属于于低低速速转转动动机机械械，需需用用烟烟、风风道道与与炉炉体体联联接接，适适合合于于烟烟气气量量大大，要要求求达达到到很很高高的的热热效效率率时时选选用用。固固定定管管式式空空气气预预热热器器由由于于低低温温腐腐蚀蚀和和积积灰灰，不不能能指指望望长长期期保保持持太太高高的的热热效效率率，它它的的优优点点是是同同炉炉体体结结合合成成一一体体，设设计计和和制制造造比比较较简简便便，适适合合于于热热回回收收量量不不大大时时选选用用

24、。废废热热锅炉一般多采用强制循环方式，尽量放到对流室顶部。锅炉一般多采用强制循环方式，尽量放到对流室顶部。目前，炉子的余热回收系统以采用空气预热方式为多，通常只有高温管式炉目前，炉子的余热回收系统以采用空气预热方式为多，通常只有高温管式炉（如烃蒸汽转化炉、乙烯裂解炉）和纯辐射炉才使用废热锅炉，因为这些炉子的（如烃蒸汽转化炉、乙烯裂解炉）和纯辐射炉才使用废热锅炉，因为这些炉子的排烟温度太高。安设余热回收系统后，整个炉子的总热效率能达到排烟温度太高。安设余热回收系统后，整个炉子的总热效率能达到88-90甚至甚至更高。更高。镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操

25、作培训教材2.4 2.4 燃烧器燃烧器燃燃烧烧器器产产生生热热量量，是是炉炉子子的的重重要要组组成成部部分分。如如前前所所述述，管管式式加加热热炉炉只只烧烧燃燃料料气气和和燃燃料料油油，所所以以不不需需要要烧烧煤煤那那样样复复杂杂的的辅辅助助系系统统，燃燃烧烧器器结结构也比较简单。构也比较简单。由由于于燃燃烧烧火火焰焰猛猛烈烈，必必须须特特别别重重视视火火焰焰与与炉炉管管的的间间距距以以及及燃燃烧烧器器间间的的间间隔隔，另另外外在在实实际际操操作作中中，也也应应特特别别注注意意火火焰焰保保持持刚刚劲劲有有力力，调调整整燃燃烧烧器器尽尽可可能能使使炉炉膛膛受受热热均均匀匀，使使火火焰焰不不冲冲刷

26、刷炉炉管管并并实实现现低低氧氧完完全全燃燃烧烧和和低低氮氮燃燃烧烧。为为此此，要要合合理理选选择择燃燃烧烧器器的的型型号号，仔仔细细布布置置燃燃烧烧器器。燃燃烧烧器器技技术术性性能能的的优优劣劣以以及及是是否否与与加加热热炉炉工工艺艺要要求求、炉炉型型结结构构、传传热热特特点点相相匹匹配配对对加加热热炉炉的的运运行行、能能耗耗或或环环保保都都有有着着直直接接影影响响。选选用用技技术术性性能能与与加加热热炉炉工工艺艺要要求求、炉炉型型结结构构、传传热热特特点点相相匹匹配配的的燃燃烧烧器器对对保保证证加加热热炉炉高高效效或或“长长、安安、稳稳、满满”运运行行有有着着重重要要意意义义。石石油油化化工

27、工管管式式加加热热炉炉选选用用燃燃烧烧器的基本原则是：器的基本原则是：镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材?单台燃烧器的负荷单台燃烧器的负荷=（加热炉额定热负荷（加热炉额定热负荷热效率热效率燃烧器台数）燃烧器台数）1.25?使用燃料必须与生产条件匹配。使用燃料必须与生产条件匹配。?燃烧器的结构或火焰形状必须与加热炉工艺要求、炉型结构、传热特点相匹燃烧器的结构或火焰形状必须与加热炉工艺要求、炉型结构、传热特点相匹配。配。?以重质燃料油为燃料时，燃烧过剩空气系数以重质燃料油为燃料时，燃烧过剩空气系数1.2，化学不完全燃烧损失化学不完全燃烧损失1%；

28、以轻质油为燃料时，燃烧过剩空气系数；以轻质油为燃料时，燃烧过剩空气系数1.15，以炼厂瓦斯或天然气为燃料以炼厂瓦斯或天然气为燃料时，燃烧过剩空气系数时，燃烧过剩空气系数1.1，化学不完全燃烧损失化学不完全燃烧损失0.5%。?以重质燃料油为燃料时，雾化蒸汽耗量以重质燃料油为燃料时，雾化蒸汽耗量0.25kg/kg（油）；以轻质油为燃料时，油）；以轻质油为燃料时，雾化蒸汽耗量雾化蒸汽耗量0.2kg/kg（油）。油）。?燃烧噪音燃烧噪音80d（A），），燃烧产物中燃烧产物中NOX的含量的含量120ppm。?强制供风燃烧器在自然供风时必须满足生产需要。强制供风燃烧器在自然供风时必须满足生产需要。?燃料喷

29、嘴装卸方便，运行中燃烧道不结焦，连续运行时间在燃料喷嘴装卸方便，运行中燃烧道不结焦，连续运行时间在3年以上年以上。 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材2.52.5 通风系统通风系统通通风风系系统统的的任任务务是是将将燃燃烧烧用用空空气气导导入入燃燃烧烧器器，并并将将废废烟烟气气引引出出炉炉子子，它它分分为为自自然然通通风风方方式式和和强强制制通通风风方方式式两两种种。前前者者依依靠靠烟烟囱囱本本身身的的抽抽力力，不消耗机械功。后者要使用鼓风机和引风机，消耗机械功。不消耗机械功。后者要使用鼓风机和引风机，消耗机械功。对对于于炉炉内内烟烟气气侧侧

30、阻阻力力不不大大的的状状况况，都都采采用用自自然然通通风风方方式式，烟烟囱囱通通常常安安在在炉炉顶顶，烟烟囱囱高高度度只只要要足足以以克克服服炉炉内内烟烟气气侧侧阻阻力力就就可可以以了了。但但是是，近近年年来来由由于于环环保保公公害害问问题题，石石油油化化工工厂厂己己开开始始安安设设独独立立于于炉炉群群的的超超高高型型集集合合烟烟囱囱，这这一一烟烟囱囱通通过过烟烟道道把把若若干干台台炉炉子子的的烟烟气气收收集集起起来来，从从100米米左左右的高处排放，以降低地面上污染气体的浓度。右的高处排放，以降低地面上污染气体的浓度。强制通风方式只在炉子结构复杂，炉内烟气侧阻力很大，或者有余强制通风方式只在

31、炉子结构复杂，炉内烟气侧阻力很大，或者有余热回收系统时才采用，它必须使用风机。热回收系统时才采用，它必须使用风机。返回返回镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材3.1 3.1 管式加热炉的分类管式加热炉的分类第三节第三节 管式加热炉的种类管式加热炉的种类 3.1.1按功能分类按功能分类可分为加热型和加热可分为加热型和加热-反应型两大类。反应型两大类。（1）加热型管式炉）加热型管式炉加加热热型型管管式式炉炉仅仅对对其其被被加加热热介介质质进进行行加加热热。被被加加热热介介质质在在管管式式炉炉内内吸吸收收足足够够的的热热量量后后到到后后续续设设备备中

32、中传传热热、传传质质、分分馏馏和和化化学学反反应应等等。这这类类管管式式炉炉在在石石油油化化工工企企业业中中占占的的数数量量最最多多，如如常常压压炉炉、减减压压炉炉和和各各种种分分馏馏塔塔进进料料加加热热炉炉；各各种种塔塔底底重重沸沸炉炉、热热载载体体炉炉；焦焦化化炉炉、重重整整炉炉和和加加氢氢炉炉等等各各种种反反应应器器（塔塔）进进料料加加热炉。热炉。加加热热型型管管式式炉炉还还可可按按管管内内介介质质来来分分。例例如如，无无相相变变的的液液体体加加热热炉炉、有有相相变变的液体加热炉、气体加热炉、气的液体加热炉、气体加热炉、气-液两相流的加热炉等液两相流的加热炉等。P7（2）加热）加热-反应

33、型加热炉反应型加热炉管管内内介介质质在在加加热热-反反应应型型加加热热炉炉的的炉炉管管内内一一边边吸吸热热，一一边边进进行行复复杂杂的的化化学学反反应应。在在这这类类管管式式炉炉内内，炉炉管管不不仅仅是是传传热热的的媒媒体体，同同时时也也是是直直接接火火焰焰加加热热的的反反应应器器，是是加加热热炉炉技技术术的的最最高高水水平平。属属于于这这类类管管式式炉炉的的有有制制氢氢炉炉、合合成成氨氨一一段段转转化化炉、乙烯裂解炉等。炉、乙烯裂解炉等。加热加热-反应型加热炉还可分为管内装催化剂和不装催化剂两类。反应型加热炉还可分为管内装催化剂和不装催化剂两类。镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11

34、月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材3.1.3按炉型分类按炉型分类管式炉的炉型首先是按外形区分的，例如从前使用的方箱炉和斜顶炉，现管式炉的炉型首先是按外形区分的，例如从前使用的方箱炉和斜顶炉，现广泛使用的炉型是按辐射室的外观形状来划分的，有圆筒炉、立式炉、大型箱广泛使用的炉型是按辐射室的外观形状来划分的，有圆筒炉、立式炉、大型箱式炉三大类。这种划分法与对流室无关。式炉三大类。这种划分法与对流室无关。3.1.2按所在装置分类按所在装置分类常用管式炉按所在装置分类，如常减压蒸馏装置常用管式炉按所在装置分类，如常减压蒸馏装置有常压炉和减压炉，延迟有常压炉和减压炉，延迟焦化装置焦化装置有焦化炉，重

35、整有焦化炉，重整-芳烃抽提联合装置芳烃抽提联合装置有预加氢炉有预加氢炉、汽提塔底重沸炉、汽提塔底重沸炉、（四合一）重整炉等，芳烃联合装置（四合一）重整炉等，芳烃联合装置（PX）有歧化加热炉有歧化加热炉、异构化加热炉、异构化加热炉、二甲苯塔底重沸炉二甲苯塔底重沸炉等，（各种）加氢装置等，（各种）加氢装置有加氢反应炉有加氢反应炉、分馏炉、分馏炉、重沸炉、重沸炉等，等，制氢装置制氢装置有制氢炉有制氢炉，溶剂脱沥青装置，溶剂脱沥青装置有胶质加热炉有胶质加热炉、脱沥青油加热炉、脱沥青油加热炉等。等。（1 1）圆圆筒筒炉炉：即即辐辐射射室室为为圆圆筒筒型型的的加加热热炉炉，对对流流室室和和烟烟囱囱布布置置

36、在在辐辐射射室室上上部部，燃燃烧烧器器布布置置在在炉炉底底，向向上上烧烧火火，如如图图1-51-5。辐辐射射室室炉炉管管排排列列有有立立管管和和螺螺旋旋管管两两种种。对对流流室室炉炉管管一一般般是是水水平平布布置置的的。圆圆筒筒炉炉在在管管式式加加热热炉炉中中应应用用最最广广泛泛的的炉炉型型，其其优优点点是是占占地地面面积积小小，结结构构简简单单，设设计计、制制造造及及施施工工安安装装均均比比较较方方便便；炉炉子子负负荷荷越越小小，采采用用该该种种炉炉型型的的优优越越性性就就越越大大，所所以以中中小小型型炉炉子子采采用用圆圆筒筒炉炉的的较较多多。但但这这种种炉炉子子放放大大后后，炉炉膛膛内内显

37、显得得太太空空，炉炉膛膛体体积积发发热热强强度度将将急急剧剧下下降降，结结构构上上和和经经济济上上都都开开始始不不利利。在在大大型型圆圆筒筒炉炉的的炉炉膛膛内内增增添添炉炉管管可可克克服服上上述这一缺点。述这一缺点。 （2 2）立立式式炉炉: :立立式式炉炉的的辐辐射射室室截截面面为为较较窄窄长长的的矩矩形形，燃燃烧烧器器布布置置在在炉炉底底，向向上上烧烧火火，如如图图1-61-6。当当辐辐射射炉炉管管水水平平布布置置时时，一一般般在在辐辐射射室室的的上上部部切切出出斜斜肩肩，避避免免烟烟气气流流出出现现死死角角。这这种种立立式式炉炉称称为为卧卧管管立立式式炉炉，它它的的主主要要优优点点在在于

38、于火火焰焰和和烟烟气气流流向向与与炉炉管管垂垂直直相相交交，便便于于将将高高温温、介介质质易易裂裂解解和和易易结结焦焦的的炉炉管管避避开开炉炉内内高高温温区区，而而且且辐辐射射传传热热均均匀匀，炉炉管管平平均均强强度度大大，火火墙墙温温度度较较高高，因因此此特特别别适适用用于于焦焦化炉等。化炉等。 当当管管内内介介质质要要求求不不苛苛刻刻且且流流路路又又较较多多时时，辐辐射射室室炉炉管管可可立立式式布布置置，如如图图1-71-7。这这既既可可减减少少高高合合金金的的炉炉管管支支撑撑件件，又又便便于于多多流流路路布布管管。这这样样的的立立式式炉炉称称为为立立管管立立式式炉炉。这这是是我我国国首首

39、创创的的炉炉型型。立立管管立立式式炉炉已已经经与与下下面面讲讲的的大大型型箱箱式式炉炉类类似似，同样可以满足大型化的要求。同样可以满足大型化的要求。 （3 3）大大型型箱箱式式炉炉: :大大型型箱箱式式炉炉是是适适应应管管式式炉炉热热负负荷荷大大型型化化而而产产生生的的。其其辐辐射射室室为为一一“箱箱子子状状”的的六六面面体体，如如图图1-81-8。辐辐射射炉炉管管可可水水平平布布置置，但但大大多多是是立立式式布布置置，也也有有U U形形或或门门形形布布置置的的。燃燃烧烧器器可可布布置置为为底底烧烧、侧侧烧烧和和顶顶烧烧三三种种。这这种种炉炉型型有有效效利利用用了了炉炉膛膛空空间间和和炉炉壁壁

40、，其其最最大大特特点点是是只只要要增增加加中中央央的的隔隔墙墙数数目目，可可在在保保持持炉炉膛膛体体积积发发热热强强度度不不变变的的前前提提下下，“积积木木组组合合式式”地地将将炉炉子子放放大大，因因此此特特别别适适用用于于大大型型炉炉。与与它它相相比比，立立式式炉炉的的辐辐射射室室宽宽度度要要窄窄一一些些，其其两两侧侧墙墙的的间间距距与炉膛高度之比约为与炉膛高度之比约为1:21:2。 当当然然，管管式式炉炉的的分分类类除除了了以以上上划划分分外外，还还有有：按按主主要要传传热热方方式式分分为为纯纯对对流流炉炉、纯纯辐辐射射炉炉、辐辐射射-对对流流型型炉炉和和双双面面辐辐射射炉炉等等；按按炉炉

41、室室数数目目分分为为双双室室炉炉、四四合合一一炉炉、多多室室炉炉等等；按按受受热热方方法法分分为为单单面面辐辐射射炉炉和和双双面面辐辐射炉等等。射炉等等。镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材图图1-5 1-5 圆筒炉圆筒炉 图图1-6 1-6 卧管立式炉卧管立式炉 图图1-8 1-8 大型箱式炉大型箱式炉 图图1-7 1-7 立管立式炉立管立式炉 返回返回镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材3.2 3.2 炉型选择原则炉型选择原则 各种炼油装置管式炉炉型选择的一般原则是：各种炼油装置管式炉炉型选

42、择的一般原则是：热负荷小于热负荷小于1MW时，宜采用纯辐射圆筒炉；时，宜采用纯辐射圆筒炉；热负荷在热负荷在130MW时，一般选用辐射时，一般选用辐射-对流型圆筒炉；对流型圆筒炉；热负荷大于热负荷大于30MW时，一般选用立式炉或箱式炉；时，一般选用立式炉或箱式炉；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，应选用卧管底烧炉型；时，应选用卧管底烧炉型；管内介质含固体颗粒时，应选用卧管立式炉或螺旋管圆筒炉；管内介质含固体颗粒时，应选用卧管立式炉或螺旋管圆筒炉；管内介质为气管内介质为气-液两相流时，宜选用卧管炉

43、；液两相流时，宜选用卧管炉；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，宜选用单排管双面辐射炉型；长度时，宜选用单排管双面辐射炉型；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的门型管或U型管炉型。型管炉型。 总之，管式炉炉型应根据总之，管式炉炉型应根据工艺操作要求、长周期运转、便于检修、投资少工艺操作要求、长周期运转、便于检修、投资少的原则，并结合的原则，并结合场地条件及余热回收系统类别场地条件及余热

44、回收系统类别进行选择。进行选择。 返回返回镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材4.1 4.1 炉衬结构炉衬结构 第四节第四节 炉衬材料与结构炉衬材料与结构 炉炉衬衬的的作作用用是是耐耐火火和和隔隔热热。炉炉墙墙的的外外表表面面温温度度直直接接关关系系到到管管式式炉炉的的散散热热损损失失和和劳劳动动保保护护的的安安全全问问题题。就就前前者者而而言言，外外壁壁温温度度过过高高，散散热热损损失失大大，炉炉子子热热效效率率低低；外外壁壁温温度度低低，可可提提高高炉炉子子热热效效率率，但但炉炉墙墙要要厚厚，一一次次投投资资增增加加。就就后后者者而而言言，

45、外外壁壁温温度度应应不不致致造造成成人人员员烫烫伤伤。因因此此，炉炉墙墙的的外外表表面面温温度度应应按按既既经经济济又又合合理理的的原原则则来来确确定定。在在环环境境温温度度为为27和和无无风风条条件件下下，管管式式炉炉本本体体和和余余热热回回收收系系统统的的外外表表面面温温度度应应不不超超过过80，辐射室炉底外表面温度应不超过辐射室炉底外表面温度应不超过90。现代管式炉常用的炉衬有三种结构：砖结构、衬里（浇注料）结构现代管式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。和耐火纤维结构等。镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教

46、材 4.1.1 4.1.1 砖结构砖结构 砖砖结结构构是是各各种种工工业业炉炉用用得得最最古古老老，也也是是使使用用寿寿命命最最长长的的炉炉衬衬结结构构。一一般般由由耐耐火火和和隔隔热热双双层层甚甚至至多多层层组组成成，其其结结构构有有砌砌砖砖、挂挂砖砖、吊吊砖砖和和拉拉砖砖等等四四种种。其其中中砌砌砖砖和和拉拉砖砖结结构构组组成成如如图图1-9和和图图1-10所所示示。由由于于其其结结构构复复杂杂、施施工工难难度度大大和和施施工工周周期期长长等等缺缺点点，目目前前管管式式炉炉仅仅在在圆圆筒筒炉炉侧侧墙墙、火火焰焰直直接接冲冲刷刷的的墙墙面面、乙乙烯烯裂解炉和制氢炉炉墙以及隔离和火焰附着用的火

47、墙等仍用砖结构。裂解炉和制氢炉炉墙以及隔离和火焰附着用的火墙等仍用砖结构。 图图1-91-9砌砖结构砌砖结构 图图1-101-10拉砖结构拉砖结构1-1-表面钢板；表面钢板；2-2-筋板；筋板；3-3-耐火纤维毡；耐火纤维毡； 1- 1-表面钢板；表面钢板；2-2-保温层；保温层；3-3-耐火砖；耐火砖；4-4-耐火砖；耐火砖；5-5-托砖板；托砖板；6-6-保温板保温板 4- 4-拉杆；拉杆；5-5-拉钩套；拉钩套；6-6-拉钩；拉钩；7-7-轻质衬里；轻质衬里； 8- 8-耐火纤维毡；耐火纤维毡；9-9-托砖板托砖板镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉

48、操作培训教材 4.1.24.1.2衬里（浇注料）结构衬里（浇注料）结构 衬衬里里（浇浇注注料料）结结构构是是由由粘粘结结剂剂、骨骨料料和和掺掺和和料料组组成成的的浇浇注注料料经经搅搅拌拌+加加水水+再再搅搅拌拌后后，通通过过喷喷涂涂、捣捣制制或或涂涂抹抹成成的的。常常用用的的粘粘结结剂剂有有高高铝铝水水泥泥和和各各种种复复合合化化学学胶胶。常常用用的的骨骨料料有有页页岩岩陶陶粒粒、粘粘土土陶陶粒粒、钒钒土土熟熟料料和和耐耐火火砖砖砂砂等等。常常用用的的掺掺和和料料有有膨膨胀胀蛭蛭石石、膨膨胀胀珍珍珠珠岩岩和和漂漂珠珠等等。衬衬里里结结构构适适用用于于辐辐射射室室、对对流流室室、烟烟道道和和烟烟

49、囱囱等等所所有有部部位位，特特别别是是形形状状复复杂杂的的地地方方更更显显其其优优越越性性。轻轻质质衬衬里里一一般般为为单单层层结结构构，既既耐耐热热又又隔隔热热。20世世纪纪60-80年年代代末末，石石油油化化工工管管式式炉炉用用的的几几乎乎都都是是124衬衬里里，即即高高铝铝水水泥泥:陶陶粒粒:蛭蛭石石=1:2:4。自自90年年代代初初以以来来，国国内内各各耐耐火火和和建建材材研研究究部部门门开开发发了了许许多多种种浇浇注注料料，逐逐渐渐取取代代了了124衬衬里里，但但粘粘结结剂剂大大都都仍仍用用高高铝铝水水泥泥，需需要要时时添添加加一一点点促促凝凝剂剂；骨骨料料仍仍用用页页岩岩陶陶粒粒、

50、粘粘土土陶陶粒粒或或轻轻质质耐耐火火砖砖砂砂，只只是是各各自自的的颗颗粒粒级级配配不不同同而而已已；掺掺和和料料的的变变化化较较大大，用用漂漂珠珠和和膨膨胀胀珍珍珠珠岩岩替替代代了了蛭蛭石石。新新开开发发的的无无水水泥泥轻轻质质浇浇注注料料用用干干粉粉状状的的改改性性复复合合化化学学粘粘结结剂剂代代替替高高铝铝水水泥泥，骨骨料料和和掺掺和和料料与与其其他他浇浇注注料料相相似似，成成型型后后没没有有水水化化反反应应，属属气气硬硬性性浇浇注注料料，不不用用烘烘炉炉，不不怕怕过过冬冬，一一般般也也没没有有过过期期问问题题。现现已已在在石石油油化化工工管管式式炉炉上上开开始使用。始使用。镇海炼化机动处

51、镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材 衬里一般为单层结构，也有少数衬里一般为单层结构，也有少数双层结构，用锚固钉固定在炉壁钢板上，双层结构，用锚固钉固定在炉壁钢板上，如图如图1-11所示。锚固钉为交错排列，最所示。锚固钉为交错排列，最大间距为衬里总厚度的大间距为衬里总厚度的3倍，且在竖墙上倍，且在竖墙上不超过不超过300mm，炉顶不超过炉顶不超过230mm。衬里衬里厚度由计算决定，但烟囱、烟道和弯头厚度由计算决定，但烟囱、烟道和弯头箱等低温处、材里最薄处的厚度也不能箱等低温处、材里最薄处的厚度也不能小于小于50mm。还还有有，一一般般大大面面积积衬衬里里施施

52、工工时时，不不必必像像砖砖墙墙那那样样留留出出较较大大的的膨膨胀胀缝缝，必必须须每每隔隔1.52m留留出出宽宽35mm的的伸伸缩缩缝缝即即可可；深深度度只只需需达达到到1/2衬衬里里厚厚度度，或或只只在在保温钉以外才留伸缩缝即可。保温钉以外才留伸缩缝即可。浇浇注注料料最最大大的的优优点点是是其其可可塑塑性性强强，适适用用于于各各种种形形状状复复杂杂的的场场合合，施施工工简简便便，且且由由于于它它比比耐耐火火纤纤维维有有较较高高的的抗抗冲冲刷刷能能力力，因因此此，即即使使在在耐耐火火纤纤维维普普遍遍使使用用的的情情况况下下，设设有有吹吹灰灰器器的的对对流流室室和和烟烟气气流流速速比比较较高高的的

53、烟烟囱囱等等部部位位，也也还还需需使使用用浇浇注料。注料。图图1-11 1-11 衬里结构衬里结构 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材 4.1.34.1.3耐火纤维结构耐火纤维结构 耐耐火火纤纤维维结结构构具具有有质质地地轻轻可可减减轻轻钢钢结结构构荷荷载载，导导热热系系数数小小可可使使炉炉衬衬薄薄而而隔隔热热效效果果好好，结结构构简简单单、施施工工方方便便等等优优点点。但但它它也也有有不不耐耐烟烟气气冲冲刷刷和和炉炉壳壳钢钢板板易易产产生生低低温温露露点点腐腐蚀蚀等等缺缺点点。因因此此，耐耐火火纤纤维维结结构构到到目目前前为为止止只只用用在

54、在辐辐射射室室立立墙墙和炉顶，对流室、烟道和烟囱等烟气流速较高的地方仍不敢使用。和炉顶，对流室、烟道和烟囱等烟气流速较高的地方仍不敢使用。耐耐火火纤纤维维炉炉衬衬有有平平铺铺小小块块毡毡、连连续续毯毯、折折叠叠块块（模模块块）、喷喷涂涂纤纤维维和和纤纤维维可可塑塑料料等等结结构构形形式式。平平铺铺结结构构由由于于缝缝隙隙多多，炉炉壳壳钢钢板板易易产产生生低低温温露露点点腐腐蚀蚀，施施工工麻麻烦烦等等缺缺点点，目目前前已已很很少少采采用用。其其他他几几种种结结构构近近十十年年来来技技术术已已趋趋完完善善，越越来来越得到推广。越得到推广。陶陶纤纤喷喷涂涂炉炉衬衬是是通通过过专专用用的的喷喷涂涂装装

55、置置将将陶陶瓷瓷纤纤维维棉棉与与无无机机结结合合剂剂混混合合的的同同时时，现现场场喷喷涂涂到到要要施施工工的的炉炉壁壁上上，形形成成无无接接缝缝的的一一种种整整体体炉炉衬衬结结构构形形式式。这这种种炉炉衬衬结结构构的的特特点点是是炉炉衬衬无无接接缝缝、热热损损失失小小，可可以以形形成成复复杂杂的的形形状状，由由于于纤纤维维是是三三维维分分布布，不不易易剥剥落落，易易施施工工，工工期期短短；但但是是由由于于该该炉炉衬衬结结构构采采用用了了较较多多的的锚锚固固钉钉进进行行固固定定，而而且且锚锚固固钉钉虽虽然然不不直直接接裸裸露露于于工工作作热热面面，但但离离工工作作热热面面较较近近（仅（仅1535

56、mm），），所以该结构炉衬仅适用低温或中温炉。所以该结构炉衬仅适用低温或中温炉。 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材 纤纤维维可可塑塑料料对对于于形形状状、结结构构复复杂杂的的炉炉壁壁衬衬，更更容容易易施施工工；炉炉衬衬局局部部损损坏坏时时，可可局局部部的的进进行行涂涂抹抹修修补补，保保温温效效果果较较好好；在在施施工工时时要要控控制制好好材材料料质质量量和和施施工工质质量量，避避免免衬衬里里出出现现裂裂纹纹。同同样样，由由于于该该炉炉衬衬结结构构采采用用了了较较多多的的锚锚固固钉钉进进行行固固定定，而而且且锚锚固固钉钉离离工工作作热热面面较

57、较近近（仅仅3050mm），所所以以该该炉炉衬衬比比较较适适用用低低温温或或中中温温炉。炉。陶陶纤纤喷喷涂涂和和纤纤维维可可塑塑料料壁壁衬衬均均属属于于纤纤维维不不定定形形材材料料壁壁衬衬，与与浇浇注注料料成成形形的的衬衬里里结结构构类类同同，具具有有炉炉壁壁整整体体性性好好，无无接接缝缝、优优良良的的抗抗风风蚀蚀、抗抗磨磨损损、抗抗冲冲击击振振动动等等力力学学性性质质，并并有有一一定定承承载载能能力力，施施工工也也方方便便，特特别别适适用用于于大大面面积积平平面面墙墙和和形形状状复复杂杂的的部部位位，近近年年来来在在大大型型箱箱式式炉炉得得到到了了推推广广。这这两两种种结结构构一一般般在在高

58、高温温部部位位都都采采用用双双层层，向向火火面面采采用用高高铝铝纤纤维维甚甚至至含含锆锆纤纤维维；背背衬衬采采用用普普铝铝纤纤维维甚甚至至岩岩棉棉。采采用用双双层层结结构构可可降降低低炉炉墙墙成成本本。在在低低温温部部位位通通常常采采用用普普铝铝纤纤维维单单层层结结构构。另另外外，这这两两种种结结构构的的施施工工技技术术、施施工工质质量量和和施施工工后后的的养养护护、烘烘炉炉等等环环节节极极为为重重要，否则难以获得预期效果。要，否则难以获得预期效果。目目前前耐耐火火陶陶纤纤模模块块（如如图图1-12）常常用用最最佳佳体体积积密密度度180kg/m3240kg/m3的的陶纤毯折叠压缩捆扎而成。锚

59、固件预埋在模块中，并在安陶纤毯折叠压缩捆扎而成。锚固件预埋在模块中，并在安 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材装装时时固固定定在在炉炉壁壁钢钢板板上上。锚锚固固件件材材料料至至少少应应是是18-8类类不不锈锈钢钢。耐耐火火陶陶瓷瓷纤纤维维模模块块通通常常按按兵兵列列式式排排列列施施工工（如如图图1-13）。一一般般也也都都采采用用以以平平铺铺纤纤维维毡毡作作背背衬衬的的平平铺铺叠叠砌砌复复合合炉炉衬衬结结构构，这这种种复复合合结结构构形形式式的的壁壁衬衬，具具有有很很好好的的温温度度等等级级梯梯度度，能能更更好好的的降降低低炉炉外外壁壁温温度

60、度，增增强强保保温温效效果果，延延长长炉炉体体壁壁衬衬的的使使用用寿寿命命。同同时时在在平平铺铺毯毯间间可可设设阻阻气气铝铝箔箔，有有效效防防止止烟烟气气串串入入壁壁板板。另另外外，因因每每块块模模块块采采用用一一套套锚锚固固件件固固定定，单单块块模模块块拆拆装装方方便便，易易施施工工检检维维修修。耐耐火火陶陶纤纤模模块块已已在在我我公公司司焦焦化化加加热热炉炉、制制氢氢转转化化炉炉等等加加热热炉炉上上使使用用，效果不错。效果不错。图图1-12模模块块结结构构 图图1-13兵兵列列式式排排列列方方式式 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材 除除

61、了了上上述述几几种种耐耐火火纤纤维维结结构构外外，目目前前管管式式炉炉出出现现了了较较为为流流行行的的轻轻质质浇浇注注料料+陶陶瓷瓷纤纤维维复复合合衬衬里里结结构构。这这种种衬衬里里关关键键是是控控制制层层间间温温度度，将将陶陶瓷瓷纤纤维维与与轻轻质质浇浇注注料料接接触触层层间间温温度度控控制制在在露露点点温温度度以以上上，避避免免保保温温钉钉在在层层间间腐腐蚀蚀。公公司司新新加加氢裂化装置的加热炉就是采用这种炉衬结构的。氢裂化装置的加热炉就是采用这种炉衬结构的。 4.2 4.2 炉衬材料选择炉衬材料选择 4.2.1基本要求基本要求（1）热面温度和材料的工作温度）热面温度和材料的工作温度（2）

62、向火面材料的最低工作温度）向火面材料的最低工作温度（3）锚固件顶部温度）锚固件顶部温度（4）耐磨、耐蚀和耐冲刷性能）耐磨、耐蚀和耐冲刷性能镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材(1)(1)热面温度和材料的工作温度热面温度和材料的工作温度 为保证耐火隔热材料不会早期损坏，以确保炉墙具有足够长的使用寿命，为保证耐火隔热材料不会早期损坏，以确保炉墙具有足够长的使用寿命，再考虑计算偏差和操作波动等因素，任何层次的耐火或隔热材料用以选材的工再考虑计算偏差和操作波动等因素，任何层次的耐火或隔热材料用以选材的工作温度应高于该层的热面计算温度：对于非纤维质材料至

63、少应高作温度应高于该层的热面计算温度：对于非纤维质材料至少应高165165；对于；对于耐火陶瓷纤维至少应高耐火陶瓷纤维至少应高280280。并且，在辐射室和辐射室至对流室过渡段所用。并且，在辐射室和辐射室至对流室过渡段所用的耐火材料工作温度应不低于的耐火材料工作温度应不低于980980。 (2)(2)向火面材料的最低工作温度向火面材料的最低工作温度 为为保保证证炉炉墙墙的的使使用用寿寿命命，向向火火面面耐耐火火材材料料用用以以选选材材的的最最低低工工作作温温度度应应符符合合下列要求：下列要求：两两侧侧与与火火焰焰接接触触的的火火墙墙，应应采采用用工工作作温温度度等等级级不不小小于于154015

64、40的的高高级级耐耐火火砖砖砌砌筑。筑。单面受火焰冲刷的砖墙表面材料工作温度应不低于单面受火焰冲刷的砖墙表面材料工作温度应不低于14301430。无吸热面遮蔽的暴露砖墙表面材料工作温度应不低于无吸热面遮蔽的暴露砖墙表面材料工作温度应不低于12601260。有吸热面遮蔽的砖墙表面材料工作温度应不低于有吸热面遮蔽的砖墙表面材料工作温度应不低于11001100。燃烧器砖的工作温度应不低于燃烧器砖的工作温度应不低于16501650。 (3)(3)锚固件顶部温度锚固件顶部温度 为为保保证证衬衬里里和和耐耐火火纤纤维维结结构构在在长长期期使使用用过过程程中中的的牢牢固固性性，所所用用锚锚固固件件的的材材质

65、应根据其顶部的计算温度按表质应根据其顶部的计算温度按表1-21-2选择：选择：表表1-2 1-2 锚固件材质锚固件材质 锚固件材质锚固件材质 锚固件最高工作温度锚固件最高工作温度 锚固件材质锚固件材质 锚固件最高工作温度锚固件最高工作温度 碳钢碳钢 427 427 Alloy601 1093 Alloy601 1093 18 18Cr-9NiCr-9Ni（TP304TP304） 760 760 陶瓷钉和垫片陶瓷钉和垫片 1093 1093 25Cr-20Ni 25Cr-20Ni（TP310TP310） 927 927 (4)(4)耐磨、耐蚀和耐冲刷性能耐磨、耐蚀和耐冲刷性能 为为保保证证炉炉衬

66、衬的的使使用用寿寿命命，在在一一些些特特殊殊部部位位还还要要求求耐耐火火材材料料具具有有足足够够的的耐耐压压强强度度和和抗抗冲冲刷刷能能力力；当燃料不干净时，应采取防腐措施甚至不能采用某些耐火隔热材料：当燃料不干净时，应采取防腐措施甚至不能采用某些耐火隔热材料：炉底被脚踩的表层应使用耐压强度大于炉底被脚踩的表层应使用耐压强度大于3.453.45MPaMPa的衬里或的衬里或6565mmmm厚的耐火砖。厚的耐火砖。烟气流速烟气流速1212m/sm/s及设置有吹灰器的部位不得使用耐火陶瓷纤维毡、毯和喷涂耐火陶瓷纤维结构。及设置有吹灰器的部位不得使用耐火陶瓷纤维毡、毯和喷涂耐火陶瓷纤维结构。当当燃燃料

67、料中中的的重重金金属属（包包括括钠钠）含含量量超超过过2502501010-6-6时时，暴暴露露的的热热面面层层应应选选用用含含铁铁量量低低 ( (FeFe2 2O O3 31 1) )的衬里材料或重质浇注料。的衬里材料或重质浇注料。燃燃料料中中含含硫硫量量大大于于10101010-6-6时时，耐耐火火陶陶瓷瓷纤纤维维结结构构的的炉炉壁壁钢钢板板内内表表面面应应涂涂防防止止低低温温露露点点腐腐蚀蚀的的涂涂料料。燃燃料料中中含含硫硫量量超超过过5005001010-6-6时时，炉炉壁壁钢钢板板内内表表面面应应设设置置水水汽汽保保护护隔隔层层。隔隔层层的的内内表表面面温温度度应应比比计计算算的露点

68、温度高的露点温度高5555，或在壳体内表面先捣制一层覆盖性能良好的浇注料。，或在壳体内表面先捣制一层覆盖性能良好的浇注料。燃料中重金属含量超过燃料中重金属含量超过1001001010-6-6时，不适宜采用耐火陶瓷纤维结构。时，不适宜采用耐火陶瓷纤维结构。 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材 4.2.2 4.2.2耐火隔热材料的分类耐火隔热材料的分类 耐火隔热材料是管式炉必需的材料，炉壁构造因所用材料不同，大致分为定耐火隔热材料是管式炉必需的材料，炉壁构造因所用材料不同，大致分为定形的和非定形材料两类，其中定形材料又可分为致密定形耐火材料（重质

69、）和定形的和非定形材料两类，其中定形材料又可分为致密定形耐火材料（重质）和定形隔热耐火材料（轻质形隔热耐火材料（轻质) )，也就是平常所说的耐火砖、轻质耐火砖和保温砖等。耐，也就是平常所说的耐火砖、轻质耐火砖和保温砖等。耐火砖以耐火性为主，用于燃烧器、火焰直接冲刷或温度较高的火墙。轻质耐火砖火砖以耐火性为主，用于燃烧器、火焰直接冲刷或温度较高的火墙。轻质耐火砖兼具有耐火性和保温性，多用于对流室折流砖、炉底表面砖和圆筒炉侧墙砖、温兼具有耐火性和保温性，多用于对流室折流砖、炉底表面砖和圆筒炉侧墙砖、温度较低的火墙等处。保温砖的耐热性很低，用量不多。度较低的火墙等处。保温砖的耐热性很低，用量不多。

70、不定形耐火材料是由骨料和一种或多种结合剂组成的混合料，既可以是致密不定形耐火材料是由骨料和一种或多种结合剂组成的混合料，既可以是致密（重质）的，也可以是隔热（轻质）的。陶纤模块、陶纤喷涂、纤维可塑料、浇（重质）的，也可以是隔热（轻质）的。陶纤模块、陶纤喷涂、纤维可塑料、浇注料等均属不定形耐火材料。注料等均属不定形耐火材料。 总之，炉衬是管式加热炉安全高效运行的不可缺少的一部分，它使管式总之，炉衬是管式加热炉安全高效运行的不可缺少的一部分，它使管式加热炉在运行过程中能承受高温热荷、抵抗化学侵蚀、减少热量损失，并具加热炉在运行过程中能承受高温热荷、抵抗化学侵蚀、减少热量损失，并具有一定的结构强度，

71、以保证加热炉内热交换过程的正常进行。同时炉衬材料有一定的结构强度，以保证加热炉内热交换过程的正常进行。同时炉衬材料选择适当、结构设计合理、施工质量提高，是改善加热炉热工性能和提高衬选择适当、结构设计合理、施工质量提高，是改善加热炉热工性能和提高衬里使用寿命、保证设备长周期运行的主要途径。里使用寿命、保证设备长周期运行的主要途径。 4.3 4.3 管式加热炉炉衬防硫腐蚀的措施管式加热炉炉衬防硫腐蚀的措施 1 1）炉壁板上设置折流板防止烟气上窜，防止酸性气体富集；）炉壁板上设置折流板防止烟气上窜，防止酸性气体富集； 2 2）锚固钉做）锚固钉做580580620620退火处理消除应力腐蚀；退火处理消

72、除应力腐蚀； 3 3）对炉壁板及锚固钉进行涂刷耐）对炉壁板及锚固钉进行涂刷耐170170以上的防锈漆或耐露点腐蚀涂以上的防锈漆或耐露点腐蚀涂料，保证露点温度以下涂料对炉壁板及锚固钉的保护；料，保证露点温度以下涂料对炉壁板及锚固钉的保护； 4 4）衬里材料选择：提高衬里材料的密实度，降低烟气的透过率，提）衬里材料选择：提高衬里材料的密实度，降低烟气的透过率，提高衬里材料的结构强度。高衬里材料的结构强度。镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材 至于管式炉炉顶炉管处保温问题，这至于管式炉炉顶炉管处保温问题，这里介绍一种可增强炉顶炉管处保温效果的里介绍一

73、种可增强炉顶炉管处保温效果的炉管密封结构炉管密封结构阻气袋结构（如图阻气袋结构（如图1-1-1414）。阻气袋，又名软密封，其组成有高）。阻气袋，又名软密封，其组成有高温纤维布温纤维布+ +含锆纤维毯含锆纤维毯+ +低温纤维布低温纤维布+ +表层表层防潮布，通过管卡和螺栓螺母固定到炉管防潮布，通过管卡和螺栓螺母固定到炉管和炉顶袖口护板上的整体密封保温结构。和炉顶袖口护板上的整体密封保温结构。本结构形式的阻气袋即可随炉管上下左右本结构形式的阻气袋即可随炉管上下左右自如移动，又可起到炉管与炉顶板间的密自如移动，又可起到炉管与炉顶板间的密封和保温作用，同时可明显降低保温结构封和保温作用，同时可明显降

74、低保温结构的外壁温度，减少能量的浪费，节约能源。的外壁温度，减少能量的浪费，节约能源。图图1-14管密封结构管密封结构 1-阻气袋；阻气袋；2-模块模块 返回返回镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材5.1 5.1 燃烧器结构和特征燃烧器结构和特征 第五节第五节 燃烧器燃烧器 一个完整的燃烧器通常包括三个部分：一个完整的燃烧器通常包括三个部分： 1 1）燃料喷嘴；）燃料喷嘴； 2 2）配风器；）配风器； 3 3）燃烧道。）燃烧道。 燃燃烧烧器器是是一一种种将将燃燃料料和和空空气气按按照照所所需需混混合合比比和和流流速速在在湍湍流流条条件件下下集集

75、中中送送入入炉炉内内，确确保保和和维维持持点点火火及及燃燃烧烧条条件件的的部部件件。燃燃烧烧器器是是工工业业炉炉中中的的最最重重要要和和必必须须的的部部件件之之一一，是是工工业业炉炉中中的的有有机机组组成成部部分分。只只有有选选择择了了与与加加热热炉炉和和相相关关设设备备相相互互作作用用的的燃燃烧烧器器，才才能能进进行行加加热热炉炉和和相相关关设设备备设设计计。下下面面对对一一些些管管式式炉炉常常用用的的燃烧器做一些简单介绍，重点介绍现在较流行的低氧化氮燃烧器。燃烧器做一些简单介绍，重点介绍现在较流行的低氧化氮燃烧器。 燃料喷嘴是供给燃料并使燃料完成燃料喷嘴是供给燃料并使燃料完成燃烧前准备的部

76、件。燃烧前准备的部件。燃料油喷嘴的主要燃料油喷嘴的主要任务是使燃料油雾化并形成便于与空气任务是使燃料油雾化并形成便于与空气混合的雾化炬。外混式燃料气喷嘴将燃混合的雾化炬。外混式燃料气喷嘴将燃料气分散成细流，并以恰当的角度导入料气分散成细流，并以恰当的角度导入燃烧道，以便与空气良好混合。预混式燃烧道，以便与空气良好混合。预混式燃料气喷嘴则是将燃料气和空气均匀混燃料气喷嘴则是将燃料气和空气均匀混合后供给燃烧的。合后供给燃烧的。 配风器的作用是使燃烧空气配风器的作用是使燃烧空气与燃料良好混合并形成稳定而符与燃料良好混合并形成稳定而符合要求的火焰形状。合要求的火焰形状。一般应包括一般应包括调风门或蝶阀

77、、风箱、分布板和调风门或蝶阀、风箱、分布板和稳燃器等。稳燃器等。 燃燃烧烧道道也也称称火火道道，由由耐耐火火材材料料构构成成，即即通通常常所所说说的的喷喷嘴嘴砖砖或或火火嘴嘴砖砖。其其作作用用有有三三：一一是是在在燃燃烧烧道道内内形形成成高高温温区区、稳稳定定燃燃烧烧火火焰焰，其其次次是是约约束束空空气气与与燃燃料料良良好好混混合合；第第三三是是与与配配风风器器一一起起使使气气流流形形成成理理想想的的流流型型，可可进进行行二二次次供供风风。一一次次调调节节器器开开大大，二二次次调调节节器器关关小小，则则火火焰焰较较短短，反反之之则则火焰较长。火焰较长。镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年

78、11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材 石石油油化化工工管管式式炉炉的的燃燃料料主主要要是是减减压压渣渣油油、常常压压重重油油或或其其他他装装置置残残渣渣油油等等重重质质液液体体燃燃料料，炼炼厂厂气气及及其其他他装装置置副副产产气气等等气气体体燃燃料料。因因此此所所用用的的燃燃烧烧器器按按燃燃料料可可分分为为燃燃油油燃燃烧烧器器、燃燃气气燃燃烧烧器器和和油油一一气气联联合合燃燃烧烧器器三三大大类类。按按送送入入燃燃烧烧用用空空气气的的方方法法区区分分为为靠靠通通风风力力吸吸入入的的自自然然通通风风式式和和用用送送风风机机的的强强制制送送入入式式两两种种。按按安安装装形形式式可可分分为为底

79、底烧烧燃燃烧烧器器、顶顶烧烧燃燃烧烧器器、侧侧烧烧燃燃烧烧器器或或付付墙墙燃燃烧烧器器等等。按按燃燃烧烧器器的的能能量量（发发热热量量）可可分分为为小小能能量量和和大大能能量量两两种种，在在管管式式炉炉上上，一一般般5.55.5MWMW以以下下的的属属小小能能量量燃燃烧烧器器，这这是是目目前前管管式式炉炉上上用用得得最最普普遍遍的的；5.55.5MWMW以以上上的的属属于于大大能能量量燃燃烧烧器器，目目前前国国外外管管式式炉炉上上最最大大的的燃燃烧烧器器发发热热量量达达7070MWMW。按按燃燃烧烧的的强强化化程程度度可可分分为为普普通通燃燃烧烧器器和和高高强强燃燃烧烧器器。由由于于燃燃烧烧器

80、器必必须须与与加加热热炉炉工工艺艺要要求求、炉炉型型结结构构、传传热热特特点点相相匹匹配配，因因此此，按按使使用用条条件件其其种种类类繁繁多多。下下面面就就按按燃燃料料分分类类的的三大燃烧器的结构和特征分述于下：三大燃烧器的结构和特征分述于下： 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材 5.1.1 5.1.1 燃气燃烧器燃气燃烧器 燃燃气气燃燃烧烧器器是是将将燃燃料料气气与与空空气气混混合合方方法法分分为为外外混混式式（火火焰焰扩扩散散形形）、预预混混合合式式二二种种；按按安安装装形形式式分分为为底底烧烧燃燃烧烧器器、顶顶烧烧燃烧器、侧烧燃烧器或付

81、墙燃烧器等。燃烧器、侧烧燃烧器或付墙燃烧器等。 外外混混式式燃燃烧烧器器的的结结构构如如图图1-151-15所所示示，喷喷嘴嘴顶顶端端喷喷出出燃燃料料气气，靠靠本本身身的的动动能能在在外外部部和和空空气气扩扩散散混混合合并并燃燃烧烧。具具有有结结构构简简单单、操操作作弹弹性性比比大大，既既可可用用高高压压瓦瓦斯斯，也也可可用用低低压压瓦瓦斯斯，不不会会发发生生回回火火、安安全全系系数数高高、燃燃烧烧噪噪音音小小、NONOX X生生成成量量少少等等优优点点。缺缺点点是是燃燃烧烧速速度度慢慢，火火焰焰较较高高，与与预预混混合合式式燃燃烧烧器器相相比比，过过剩剩空空气气系系数数较较大大。由由于于外外

82、混混式式燃燃烧烧器器优优点点较较多多，再再加加上上先先进进的的配配风风技技术术的的开开发发和和应应用用，降降低低了了过过剩剩空空气气系系数数，因因此此外外混混式式燃燃烧烧器器是是燃燃气气燃燃烧烧器器的的主主体体，除除特殊场合外，都采用外混式燃烧器。特殊场合外，都采用外混式燃烧器。 图图1-15 1-15 外混式气体燃烧器外混式气体燃烧器 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材 预预混混合合式式燃燃烧烧器器分分为为全全预预混混合合式式和和半半预预混混合合式式，图图1-161-16为为半半预预混混合合式式燃燃气气燃燃烧烧器器。预预混混合合式式燃燃烧烧

83、器器具具有有燃燃烧烧完完全全、火火焰焰短短、过过剩剩空空气气系系数数低低的的优优点点；其其缺缺点点是是结结构构相相对对复复杂杂、操操作作调调节节比比小小，只只能能用用高高压压瓦瓦斯斯，不不能能用用低低压压瓦瓦斯斯，瓦瓦斯斯压压力力较较低低或或含含氢氢量量较较高高时时会会发发生生回回火火，安安全全系系数数小小，与与外外混混式式燃燃烧烧器器相相比比，NONOX X生生成成量量多多、燃燃烧烧噪噪音音大大等等缺缺点点。这这些些缺缺点点又又无无法法克克服服，除除特特殊殊场场合合外，都采用外混式燃烧器。外，都采用外混式燃烧器。 图图1-16 1-16 预混式气体燃烧器预混式气体燃烧器 镇海炼化机动处镇海炼

84、化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材 付付墙墙燃燃烧烧器器（侧侧壁壁燃燃烧烧器器）是是一一种种特特殊殊的的预预混混合合式式燃燃烧烧器器（图图1-171-17），火火焰焰不不喷喷射射入入辐辐射射室室，在在辐辐射射墙墙附附近近形形成成扁扁平平火火焰焰，以以辐辐射射和和对对流流方方式式将将热热量量传传给给炉炉墙墙，炉炉墙墙再再将将热热量量辐辐射射给给炉炉管管。多多用用于于制制氢氢炉炉、乙乙烯烯裂裂解解炉炉等等辐射室温度分布不均匀系数较小的管式炉。辐射室温度分布不均匀系数较小的管式炉。 图图1-171-17付墙燃烧器付墙燃烧器 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年1

85、1月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材 5.1.25.1.2燃油燃烧器燃油燃烧器 为为使使燃燃料料油油与与空空气气充充分分混混合合，保保证证燃燃料料油油完完全全燃燃烧烧，燃燃油油燃燃烧烧器器需需要要专专门门的的设设备备将将燃燃料料油油雾雾化化成成极极小小的的颗颗粒粒，这这种种设设备备就就是是燃燃油油喷喷嘴嘴。根根据据燃燃油油喷喷嘴嘴采采用用的的雾雾化化方方式式不不同同，燃燃油油燃燃烧烧器器可可分分为为压压力力雾雾化化式式、介介质质喷喷雾雾式式和和机机械械雾雾化化式式三三大大类类。介介质质雾雾化化燃燃烧烧器器又又分分为为内内混混合合式式和和外外混混合合式式两两种种，石石化化管管式式炉上多采用

86、内混合式蒸汽雾化燃烧器。炉上多采用内混合式蒸汽雾化燃烧器。 5.1.3 5.1.3油油- -气联合燃烧器气联合燃烧器 油油- -气气联联合合燃燃烧烧器器将将燃燃气气燃燃烧烧器器与与燃燃油油燃燃烧烧器器组组成成一一个个燃燃烧烧器器（图图1-1-1818），由由燃燃油油喷喷嘴嘴、燃燃气气喷喷嘴嘴、燃燃烧烧道道、钢钢结结构构（消消音音罩罩）、调调风风阀阀、长长明明灯灯等等部部件件组组成成，可可专专烧烧瓦瓦斯斯，又又可可专专烧烧油油，还还可可瓦瓦斯斯和和油油混混烧烧。当当油油气气混混烧烧时时，要要求求油油气气总总的的发发热热量量不不大大于于燃燃烧烧器器允允许许的的最最大大发发热热量量，以以免免因因空空

87、气气供供给给不不足足而而产产生生不不完完全全燃燃烧烧。还还有有，在在油油气气混混烧烧时时，会会发发生生因因燃燃料料和和空空气气混混合合不不好好火火焰焰较较长长、成成形形较较差差的的现现象象。因因此此一一个个燃燃烧烧器器最最好好烧烧一一种种燃燃料料。当当油油、瓦瓦斯斯均均有有时时，可可以以在在某某些些燃燃烧烧器器内内单单烧烧油油，在在其其他他燃燃烧烧器器内内单单烧烧瓦瓦斯斯。在在较较长长时间内单烧瓦斯而不烧油时，应将油枪取出或通入少量蒸汽以防烧坏。时间内单烧瓦斯而不烧油时，应将油枪取出或通入少量蒸汽以防烧坏。 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材

88、 油一气联合燃烧器大都采用油一气联合燃烧器大都采用蒸汽雾化油喷嘴，适用于烧减压蒸汽雾化油喷嘴，适用于烧减压渣油、常压重油、裂化残油等重渣油、常压重油、裂化残油等重质燃料油，也适用于烧蜡油等较质燃料油，也适用于烧蜡油等较轻的油品。燃料气喷嘴大都采用轻的油品。燃料气喷嘴大都采用外混式，适用于烧炼厂气及各炼外混式，适用于烧炼厂气及各炼油及石油化工装置的副产气。当油及石油化工装置的副产气。当用预混式燃料气喷嘴时，不适宜用预混式燃料气喷嘴时，不适宜用于重整、加氢等装置含氢量较用于重整、加氢等装置含氢量较高的副产气。高的副产气。 油油- -气联合燃烧器在管式炉气联合燃烧器在管式炉上采用最多，强制通风和自然

89、通上采用最多，强制通风和自然通风都可使用。风都可使用。 图图1-18 1-18 油油- -气联合燃烧器气联合燃烧器 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材5.2 5.2 燃烧与传热规律燃烧与传热规律 燃烧器是管式加热炉的主要部件之一，其技术性能的优劣不但对管式加热燃烧器是管式加热炉的主要部件之一，其技术性能的优劣不但对管式加热炉的能耗、环保以及平稳运行有着直接的影响，而且对辐射室温度分布、传热炉的能耗、环保以及平稳运行有着直接的影响，而且对辐射室温度分布、传热速率以及辐射室与对流室负荷的比例都有着直接影响，研究燃烧器对加热炉的速率以及辐射室与对流

90、室负荷的比例都有着直接影响，研究燃烧器对加热炉的能耗、辐射室温度分布、传热速率以及辐射室与对流室负荷的比例的影响，不能耗、辐射室温度分布、传热速率以及辐射室与对流室负荷的比例的影响，不但对燃烧器开发研制有着一定的意义，而且对管式加热炉燃烧器选型也有着一但对燃烧器开发研制有着一定的意义，而且对管式加热炉燃烧器选型也有着一定意义。石油化工管式加热炉燃烧与传热规律可归纳为以下几点：定意义。石油化工管式加热炉燃烧与传热规律可归纳为以下几点： 5.2.15.2.1燃料在燃烧器内部燃烬率的高低、燃料在燃烧器内部燃烬率的高低、燃烧过剩空气系数的大小和燃烧器与辐射炉管燃烧过剩空气系数的大小和燃烧器与辐射炉管距

91、离对管式加热炉辐射室传热量、辐射室与对距离对管式加热炉辐射室传热量、辐射室与对流室热负荷分配比例、辐射炉管受热不均匀系流室热负荷分配比例、辐射炉管受热不均匀系数、管式加热炉的处理量以及基建投资都有着数、管式加热炉的处理量以及基建投资都有着直接的影响。采用技术水平先进的燃烧器、提直接的影响。采用技术水平先进的燃烧器、提高燃料在燃烧器内部燃烬率，在保证燃料完全高燃料在燃烧器内部燃烬率，在保证燃料完全燃烧的前提下降低燃烧过剩空气系数，并对燃燃烧的前提下降低燃烧过剩空气系数，并对燃烧器的数量和设置进行优化，可以大幅度地提烧器的数量和设置进行优化，可以大幅度地提高管式加热炉的技术水平，对新建管式加热炉高

92、管式加热炉的技术水平，对新建管式加热炉可使基建投资降低可使基建投资降低6%6%10%10%；对正在运行的管；对正在运行的管式加热炉可使处理量提高式加热炉可使处理量提高15%15%以上、热效率提以上、热效率提高高3%3%，且改造投资小。，且改造投资小。 5.2.25.2.2管式加热炉的管式加热炉的辐射室传热量为：辐射室传热量为： 在管式加热炉的炉型在管式加热炉的炉型结构、热负荷、辐射炉管结构、热负荷、辐射炉管规格和有效传热面积、燃规格和有效传热面积、燃料物性、燃烧器型号以及料物性、燃烧器型号以及燃烧过剩空气系数一定时，燃烧过剩空气系数一定时，辐射室传热量随着火焰高辐射室传热量随着火焰高度降低而增

93、加；辐射室传度降低而增加；辐射室传热量与燃烧器喷口面积的热量与燃烧器喷口面积的0.650.65次方成反比；强化燃次方成反比；强化燃烧，提高燃料的燃烬率，烧，提高燃料的燃烬率，适当缩小燃烧器喷口面积，适当缩小燃烧器喷口面积，可以增加辐射室传热量。可以增加辐射室传热量。 5.2.35.2.3燃烧器的台数、单台燃烧器热负荷和燃烧器的台数、单台燃烧器热负荷和火焰高度对辐射室径向温度分布部均匀系数有着火焰高度对辐射室径向温度分布部均匀系数有着直接的影响。增加燃烧器的台数、减小单台燃烧直接的影响。增加燃烧器的台数、减小单台燃烧器热负荷、降低火焰高度可以有效降低辐射室径器热负荷、降低火焰高度可以有效降低辐射

94、室径向温度分布部均匀系数。但随着燃烧器数量的增向温度分布部均匀系数。但随着燃烧器数量的增加、火焰高度的降低，高温区的温度会急剧升高，加、火焰高度的降低，高温区的温度会急剧升高，辐射室轴向温度分布不均匀系数加大，若火焰高辐射室轴向温度分布不均匀系数加大，若火焰高度过低，高温区炉管会发生过热弯曲变形和表面度过低，高温区炉管会发生过热弯曲变形和表面高温氧化，使得使用寿命大幅度缩短。在燃烧器高温氧化，使得使用寿命大幅度缩短。在燃烧器台数相同时，通过强化燃烧，提高燃料的燃烬率，台数相同时，通过强化燃烧，提高燃料的燃烬率，降低火焰高度，即可增加烟气在辐射室的机械扰降低火焰高度，即可增加烟气在辐射室的机械扰

95、动，强化烟气的相互混合，改善辐射室温度分布，动，强化烟气的相互混合，改善辐射室温度分布，降低辐射炉管受热不均匀系数。又可有效地提高降低辐射炉管受热不均匀系数。又可有效地提高辐射室传热量和全炉炉管表面平均热强度，降低辐射室传热量和全炉炉管表面平均热强度，降低基建投资。科学选择燃烧器和确定燃烧器的数量基建投资。科学选择燃烧器和确定燃烧器的数量对加热炉优化设计是非常重要的。对加热炉优化设计是非常重要的。 5.2.45.2.4过剩空气系数过剩空气系数对管式加热炉的辐射室传对管式加热炉的辐射室传热量和热效率有着直接的热量和热效率有着直接的影响。降低过剩空气系数影响。降低过剩空气系数可以有效提高管式加热炉

96、可以有效提高管式加热炉的辐射室传热量和热效率。的辐射室传热量和热效率。但是，燃料不完全燃烧对但是，燃料不完全燃烧对加热炉热效率的影响大于加热炉热效率的影响大于过剩空气系数对加热炉热过剩空气系数对加热炉热效率的影响，采用先进的效率的影响，采用先进的配风技术，强化燃料与空配风技术，强化燃料与空气的混合，保证燃料完全气的混合，保证燃料完全燃烧是降低过剩空气系数燃烧是降低过剩空气系数的前提。的前提。 5.2.55.2.5综合燃烧器的台数、单台燃烧器综合燃烧器的台数、单台燃烧器热负荷和火焰高度对于辐射室径向温度分布、热负荷和火焰高度对于辐射室径向温度分布、轴向温度分布，辐射室与对流室热负荷分配，轴向温度

97、分布，辐射室与对流室热负荷分配，全炉炉管表面平均热强度和基建投资的影响，全炉炉管表面平均热强度和基建投资的影响，燃烧器中心距在燃烧器中心距在1 1米以内，卧管立式加热炉米以内，卧管立式加热炉单台燃烧器热负荷在全炉热负荷的单台燃烧器热负荷在全炉热负荷的4%4%5%5%以以内（包括操作余量在内），火焰高度控制内（包括操作余量在内），火焰高度控制2.52.53 3米范围内；立管立式加热炉单台燃烧米范围内；立管立式加热炉单台燃烧器热负荷在全炉热负荷的器热负荷在全炉热负荷的10%10%15%15%以内（包以内（包括操作余量在内），火焰高度控制辐射室高括操作余量在内），火焰高度控制辐射室高度的度的50%5

98、0%60%60%范围内；燃烧器与辐射炉管距范围内；燃烧器与辐射炉管距离为离为1.21.2米；过剩空气系数：燃烧液体燃料米；过剩空气系数：燃烧液体燃料=1.25=1.25；燃烧低压瓦斯燃烧低压瓦斯=1.15=1.15；燃烧高压燃烧高压瓦斯瓦斯=1.1=1.1是合理的。是合理的。 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材5.3 5.3 燃烧器选用基本原则燃烧器选用基本原则 燃燃烧烧器器是是管管式式加加热热炉炉的的关关键键设设备备之之一一，其其技技术术性性能能的的优优劣劣以以及及是是否否与与加加热热炉炉工工艺艺要要求求、炉炉型型结结构构、传传热热特特点点

99、相相匹匹配配对对加加热热炉炉的的运运行行、能能耗耗或或环环保保都都有有着着直直接接影影响响，因此燃烧器应具备以下几点基本要求：因此燃烧器应具备以下几点基本要求：1）适应不同炉型的需要，保证炉膛必须的热强度。）适应不同炉型的需要，保证炉膛必须的热强度。2）要要保保持持连连续续稳稳定定的的燃燃烧烧，就就应应具具有有一一定定形形状状、一一定定长长度度、平平稳稳且且刚刚直直有有力力的的火焰。烧油时火焰明亮，呈桔黄色；烧气时火焰呈淡兰色。回火和脱火的可能性小。火焰。烧油时火焰明亮，呈桔黄色；烧气时火焰呈淡兰色。回火和脱火的可能性小。 3 3）过剩空气系数小，燃烧完全，燃料气与空气完全、均匀地混合。）过剩

100、空气系数小，燃烧完全，燃料气与空气完全、均匀地混合。 4 4）对于油燃烧器，在要求调节的范围内能使各种燃料油均匀雾化。）对于油燃烧器，在要求调节的范围内能使各种燃料油均匀雾化。 5 5）满足工艺要求，操作弹性大，调节性能好，操作简单、可靠，工作时无噪音。）满足工艺要求，操作弹性大，调节性能好，操作简单、可靠，工作时无噪音。 6 6）不堵塞、不漏油、不结焦。）不堵塞、不漏油、不结焦。 7 7）结构简单、紧凑、体积小、重量轻。）结构简单、紧凑、体积小、重量轻。 8 8）操作费用小，维修、更换方便。）操作费用小，维修、更换方便。镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热

101、炉操作培训教材基基于于上上述述燃燃烧烧器器基基本本要要求求，在在选选用用燃燃烧烧器器时时要要充充分分考考虑虑其其技技术术性性能能与与加加热热炉炉工工艺艺要要求求、炉炉型型结结构构、传传热热特特点点的的匹匹配配性性以以及及燃燃烧烧器器对对保保证证加加热热炉炉高高效效或或“长长、安安、稳稳、满满”运行有着重要意义。石油化工管式加热炉选用燃烧器的基本原则是：运行有着重要意义。石油化工管式加热炉选用燃烧器的基本原则是： n n单台燃烧器的负荷单台燃烧器的负荷=（加热炉额定热负荷（加热炉额定热负荷热效率热效率燃烧器台数）燃烧器台数）1.25。 n n使用燃料必须与生产条件匹配。使用燃料必须与生产条件匹配

102、。炼炼油油厂厂加加热热炉炉所所用用燃燃料料为为自自产产燃燃料料油油和和燃燃料料气气，因因此此管管式式炉炉几几乎乎都都采采用用油油气气联联合合燃燃烧烧器器，而而且且大大多多选选用用蒸蒸汽汽雾雾化化喷喷嘴嘴。炼炼油油厂厂重重整整装装置置和和加加氢氢装装置置的的管管式式炉炉，一一般般使使用用本本装装置置的的副副产产气气作作燃燃料料。这这些些装装置置的的副副产产气气氢氢含含量量较较高高，火火焰焰传传播播速速度度快快，容容易易回回火火，因因此此设设计计这这种种装装置置的的管管式式炉炉时时，不不应应选选用用预预混混式式或半预混式的燃料气喷嘴，而应采用外混式，以免经常回火而不能正常操作，甚至造成不幸事故。或

103、半预混式的燃料气喷嘴，而应采用外混式，以免经常回火而不能正常操作，甚至造成不幸事故。n n燃烧器的结构或火焰形状必须与加热炉工艺要求、炉型结构、传热特点相匹配。燃烧器的结构或火焰形状必须与加热炉工艺要求、炉型结构、传热特点相匹配。 管管式式炉炉的的炉炉型型与与燃燃烧烧器器是是密密切切相相关关的的。不不同同的的炉炉型型要要求求不不同同的的燃燃烧烧器器与与之之配配合合。反反之之，一一种种燃燃烧烧器器也也只只适适用用于于一一种种或或几几种种炉炉型型。如如果果燃燃烧烧器器与与炉炉型型不不匹匹配配，就就会会使使炉炉子子结结构构不不合合理理，甚甚至至难难以以满满足足工工艺艺要要求求。圆圆筒筒炉炉、立立式式

104、炉炉、斜斜顶顶炉炉和和方方箱箱炉炉，由由于于炉炉膛膛较较大大，一一般般采采用用圆圆柱柱型型火火焰焰的的燃燃烧烧器器，集集中中布布置置在在炉炉底底或或侧侧墙墙上上。但但立立式式炉炉炉炉膛膛高高度度不不高高，斜斜顶顶炉炉和和方方箱箱炉炉炉炉膛膛深深度度有有限限因因此此均均不不宜宜采采用用火火焰焰太太长长的的燃燃烧烧器器。另另外外，为为保保证证热热强强度度沿沿炉炉管管分分布布均均匀匀，应应采采用用能能量量较较小小的的燃燃烧烧器器沿沿炉炉管管长长度度均均匀匀布布置置。对对于于圆圆筒筒炉炉或或立立管管立立式式炉炉，因因其其炉炉膛膛较较高高，宜宜采采用用细细长长火火焰焰的的燃燃烧烧器器。大大型型化化的的管

105、管式式炉炉，需需耍耍用用大大能能量量的的燃燃烧烧器器，以减少燃烧器的数量便于操作维护和自动控制。以减少燃烧器的数量便于操作维护和自动控制。 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材 n n燃烧器应满足工艺要求，操作弹性大、调节性能好、操作简单可靠。燃烧器应满足工艺要求，操作弹性大、调节性能好、操作简单可靠。燃燃烧烧器器喷喷嘴嘴的的操操作作参参数数都都是是在在一一定定范范围围内内变变动动，为为保保证证喷喷嘴嘴在在较较低低的的参参数数下下操操作作时时达达到到额额定定流流量量，应应在在额额定定流流量量的的基基础础上上增增加加25%，以以便便在在个个别别喷

106、喷嘴嘴停停运运检检修修时时仍仍能能保保证证炉炉子子的操作负荷不致下降。的操作负荷不致下降。其其次次，管管式式炉炉的的炉炉管管内内，通通常常都都是是易易结结焦焦、变变质质的的油油品品或或溶溶剂剂，设设计计和和布布置置燃燃烧烧器器的的一一个个重重要要原原则则就就是是保保证证炉炉管管不不致致局局部部过过热热。这这就就要要求求燃燃烧烧器器的的火火焰焰形形状状稳稳定定而而不不飘飘动动，火火焰不舔管。布置燃烧器时，应使火焰不过分靠近炉管。焰不舔管。布置燃烧器时，应使火焰不过分靠近炉管。 管管式式炉炉的的炉炉管管表表面面热热强强度度是是否否均均匀匀，直直接接影影响响炉炉子子的的处处理理量量、操操作作周周期期

107、和和炉炉管管寿寿命命。因因此此设设计计和和布布置置燃燃烧烧器器的的另另一一个个要要求求就就是是要要力力求求使使炉炉管管表表面面热热强强度度均均匀匀。这这就就要要求求根根据据不不同同的的炉炉型型和和工工艺艺条条件件，采采用用不不同同的的燃燃烧烧器器，并并进进行行合合理理布布置置。对对于于那那些些不不同同部部位位要要求求不不同同热热强强度度的的管管式式炉炉，则则应应采采用用分分区区布布置置燃燃烧烧器器，分分区区调调节节的的方方法法来来满满足足要要求求。还还可可以以采采用用定定向燃烧器，通过合理安排火焰射流的方向来改善炉内传热。向燃烧器，通过合理安排火焰射流的方向来改善炉内传热。 n n燃烧器应能满

108、足节能和环保要求。燃烧器应能满足节能和环保要求。 燃燃烧烧器器是是管管式式炉炉的的供供能能设设备备，它它应应满满足足节节能能、环环保保要要求求。这这就就要要求求燃燃烧烧器器尽尽可可能能减减少少自自身身能能耗耗，并并在在尽尽可可能能少少的的过过剩剩空空气气量量下下达达到到完完全全燃燃烧烧。前前者者主主要要是是指指降降低低油油喷喷嘴嘴的的汽汽耗耗和鼓风机的电耗。后者指的是要能实现低氧燃烧。和鼓风机的电耗。后者指的是要能实现低氧燃烧。 燃燃烧烧器器也也是是污污染染源源，燃燃烧烧产产生生的的SOSO3 3和和NONOX X会会污污染染大大气气，SOSO3 3还还会会造造成成炉炉子子低低温温都都位位的的

109、腐腐蚀蚀。为为了了满满足足环环境境保保护护方方面面的的要要求求，除除采采用用低低氧氧燃燃烧烧外外，还还应应控控制制空空气气预预热热温温度度和和燃燃烧烧温温度度，即即采采用用低低NONOX X燃燃烧烧器器。另另外外，燃燃烧烧器器还还应应降降低低噪噪声声，以以减减少少噪噪声声污污染染。燃燃烧烧器器节节能能环环保保具体要求为：具体要求为：1）以以重重质质燃燃料料油油为为燃燃料料时时，燃燃烧烧过过剩剩空空气气系系数数1.2，化化学学不不完完全全燃燃烧烧损损失失1%；以以轻轻质质油油为为燃燃料料时时，燃燃烧烧过过剩剩空空气气系系数数1.15，以以炼炼厂厂瓦瓦斯斯或或天天然然气气为为燃燃料料时时，燃燃烧烧

110、过过剩剩空空气系数气系数1.1，化学不完全燃烧损失化学不完全燃烧损失0.5%。2）以以重重质质燃燃料料油油为为燃燃料料时时，雾雾化化蒸蒸汽汽耗耗量量0.25kg/kg（油油）；以以轻轻质质油油为为燃燃料料时时，雾雾化蒸汽耗量化蒸汽耗量0.2kg/kg（油）。油）。 3 3）燃烧噪音）燃烧噪音8080d d（A A），），燃烧产物中燃烧产物中NONOX X的含量的含量120120ppmppm。n n强制供风燃烧器在自然供风时必须满足生产需要。强制供风燃烧器在自然供风时必须满足生产需要。 n n燃料喷嘴装卸方便，运行中燃烧道不结焦，连续运行时间在燃料喷嘴装卸方便，运行中燃烧道不结焦，连续运行时间在

111、3 3年以上。年以上。 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材5.4 5.4 燃烧器对燃料系统的要求燃烧器对燃料系统的要求 为了保证燃烧器安全和稳定的操作，燃料系统应该满足若干要求：为了保证燃烧器安全和稳定的操作，燃料系统应该满足若干要求：1）燃料油贮罐燃料油贮罐2）燃料油泵及循环比燃料油泵及循环比3）燃料油过滤）燃料油过滤4）预热和伴热）预热和伴热5）压控和温控）压控和温控6）阻火器）阻火器7）其他要求）其他要求镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材5.5 5.5 节能型和环保型燃烧器介绍节能型和

112、环保型燃烧器介绍 5.5.15.5.1节能型燃烧器节能型燃烧器 节节能能型型燃燃烧烧器器有有两两个个重重要要的的衡衡量量指指标标：一一是是其其完完全全燃燃烧烧的的程程度度，二二是是其其达达到到完完全全燃燃烧烧所所需需的的最最小小过过剩剩空空气气量量。在在理理论论空空气气量量下下，工工业业燃燃烧烧器器要要达达到到完完全全燃燃烧烧是是不不可可能能的的。过过剩剩空空气气量量太太少少，也也会会产产生生化化学学和和机机械械的的不不完完全全燃燃烧烧，造造成成能能量量损损失失；过过剩剩空空气气量量太太多多，则则会会造造成成过过多多的的排排烟烟损损失失。一一般般地地说说，燃燃料料气气燃燃烧烧器器在在5 5左左

113、右右的的过过剩剩空空量量达达到到完完全全燃燃烧烧就就可可以以认认为为是是节节能能型型的的；燃燃料料油油燃燃烧烧器器在在1010左左右右的的过过剩剩空空气气量量达达到到完完全全燃燃烧烧即即可可认认为为是是节节能能型型的的。石石油油化化工工管管式式炉炉上上只只采采用用自自然然状状态态空空气气（空空气气中中的的含含氧氧量约为量约为21%21%）助燃的节能型燃烧器。）助燃的节能型燃烧器。 5.5.25.5.2环保型燃烧器环保型燃烧器 燃燃烧烧器器对对环环境境的的污污染染主主要要是是噪噪声声污污染染和和烟烟气气（燃燃烧烧产产物物）中中有有害害物物质质对对空空气气的的污污染染。环环保保型型燃燃烧烧器器必必

114、须须采采取取有有效效措措施施使使这这两两方方面面的的污污染染降降低低到到国国家家或或地地区区标标准准所所允允许许的指标以下。的指标以下。 自自然然通通风风的的燃燃烧烧器器采采用用隔隔声声箱箱，机机械械通通风风的的燃燃烧烧器器采采用用风风道道和和燃燃烧烧器器保保温温等等措措施施，可可以以有有效效地地将将炉炉区区噪噪声声降降到到8080dBdB（A A）以以下下。也也就就是是悦悦，燃燃烧烧器器在在解解决决噪噪声声方方面面的的环环保问题并不难，难的是如何解决烟气污染尤其是氧化氮问题。保问题并不难，难的是如何解决烟气污染尤其是氧化氮问题。 烟烟气气中中对对空空气气造造成成污污染染的的物物质质主主要要有

115、有飘飘尘尘（机机械械杂杂质质）、一一氧氧化化碳碳、氧氧化化硫硫和和氧氧化化氮氮等等。在在完完全全燃燃烧烧的的情情况况下下，烟烟气气中中已已不不存存在在碳碳黑黑、碳碳粒粒和和一一氧氧化化碳碳等等，仅仅剩剩下下燃燃料料灰灰分分形形戌戌的的飘飘尘尘、氧氧化化硫硫和和氧氧化化氮氮等等污污染染物物质质。燃燃料料灰灰分分形形成成的的飘飘尘尘和和氧氧化化硫硫只只有有对对燃燃料料或或烟烟气气进进行行处处理理方方可可解解决决，燃燃烧烧器器本本身身几几乎乎是是无无能能为为力力的的。烟烟气气中中的的氧氧化化氮氮除除与与燃燃料料含含氮氮量量有有一一定定关关系系外外，主主要要与与燃燃烧烧过过程程和和燃燃烧烧方方式式密密

116、切切相相关关。因因此此，燃燃烧烧器器要要解解决决烟烟气气污污染染，主主要要是是解解决决氧氧化化氮氮的的问问题题。因因此此环环保保型型燃燃烧烧器器不不仅仅是是一一个个能能在在低低过过剩剩空气量下达到完全燃烧的节能型燃烧器，而且也是一个低空气量下达到完全燃烧的节能型燃烧器，而且也是一个低NONOX X燃烧器。燃烧器。镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材 5.5.3 5.5.3低低NOxNOx燃烧器燃烧器 烟气中氮氧化物在燃烧过程中以三种方式产生：烟气中氮氧化物在燃烧过程中以三种方式产生： a a、直接转化直接转化( (prompt prompt N

117、ONOx x) )烃基组织燃烧过程的早期阶段，由烃基组织燃烧过程的早期阶段，由N N2 2生成生成NONO产物。产物。 b b、热热转转化化( (thermal thermal NONOx x) )温温度度决决定定的的分分子子氮氮( (N N2 2) )氧氧化化成成NOxNOx，高高温温有有利利于于热热NOxNOx反反应。应。 c c、燃料中化学氮转化燃料中化学氮转化( (燃料燃料NOxNOx) )燃料中氮化物转化成燃料中氮化物转化成NOxNOx。 热热力力型型NOxNOx产产物物可可由由燃燃烧烧技技术术大大幅幅度度降降低低，燃燃料料NOxNOx是是燃燃料料组组份份的的函函数数。燃燃料料中中的

118、的有有机机氮越高，氮越高，NOxNOx排放越高。在分级空气燃烧器中，燃料排放越高。在分级空气燃烧器中，燃料NOxNOx可减少可减少30305050。 降降低低火火焰焰温温度度可可限限制制热热力力型型NOxNOx产产物物。由由于于高高温温有有利利于于生生成成NOxNOx的的反反应应，降降低低火火焰焰温温度度会减少会减少NOxNOx生成。热生成。热NOxNOx的生成取决于时间和温度。的生成取决于时间和温度。 直直接接转转化化NOxNOx典典型型证证明明了了仅仅有有很很少少量量的的NOxNOx生生成成。当当使使用用低低NOxNOx燃燃烧烧器器时时，直直接接型型NOxNOx占占总总NOxNOx中的绝大

119、多数。中的绝大多数。 自自身身回回流流型型低低NOxNOx燃燃烧烧器器 、分分级级配配风风燃燃烧烧器器 、分分级级燃燃料料燃燃烧烧器器等等均均为为低低氧氧化化氮氮燃燃烧烧器器 ，但但从从我我国国引引进进的的低低氧氧氮氮燃燃烧烧器器的的使使用用情情况况来来看看，几几乎乎所所有有的的低低氧氧化化氮氮燃燃烧烧器器均均存存在在着着运运行行中中过过剩剩空空气气高高的的问问题题，这这也也不不难难从从低低氧氧化化氮氮的的燃燃烧烧机机理理来来解解释释。再再者者，选选用用低低氧氧化化氮氮燃燃烧烧器器，要要对对需需求求有有明明确确的的认认识识，到到底底是是要要降降低低燃燃料料型型的的氧氧化化氮氮呢呢还还是是降降低

120、低热热力力型型氧氧化化氮氮，降降低低这这两两种种氧氧化化氮氮有有不不同同的的降降硝硝措措施施。对对于于燃燃料料型型氧氧化化氮氮，要要选选择择二二次次分分级级空空气气燃燃烧烧器，对于热力型氧化氮，要选择分级燃料型燃烧器。器，对于热力型氧化氮，要选择分级燃料型燃烧器。 可以看书可以看书P24P242727上的内容上的内容镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材 这里再介绍一种控制氧化氮排放的最有效的措施，即烟气再循环。这里再介绍一种控制氧化氮排放的最有效的措施，即烟气再循环。 烟烟气气再再循循环环可可将将烟烟气气再再循循环环进进入入到到燃燃烧烧气气体体

121、中中，惰惰性性的的烟烟气气冷冷却却火火焰焰，降降低低氧氧分分压压，并并减减少少NOxNOx排排放放，当当使使用用分分级级燃燃烧烧器器时时，烟烟气气再再循循环环可可进进一一步步降降低低这这种种排排放放，可可达到目前世界上最苛刻的排放标准。达到目前世界上最苛刻的排放标准。 1 1）外部烟气再循环（如图）外部烟气再循环（如图1-211-21） 可可将将烟烟气气从从加加热热炉炉引引出出（通通常常在在对对流流段段下下流流）并并返返回回到到燃燃烧烧器器。这这需需要要一一台台引引风风机机把把烟烟气气引引到到排排烟烟管管道道并并返返回回到到燃燃烧烧器器。在在实实际际中中也也可可以以不不设设这这台台循循环环烟烟

122、气气引引风风机机，只只要要在在主主引引风风机机出出口口前前加加一一节节流流挡挡板板即即可可。注注意意烟烟气气再再循循环环量会影响火焰的稳定性。量会影响火焰的稳定性。 2 2）内部烟气再循环）内部烟气再循环 燃燃烧烧器器自自身身可可将将烟烟气气从从辐辐射射室室吸吸入入燃燃烧烧器器，这这是是靠靠利利用用燃燃烧烧空空气气或或燃燃烧烧气气流流产产生生的的低低压压区区来来完完成成，将将炉炉膛膛的的气气体体通通过过燃燃烧烧器器砖砖上上的的开开口口引引入入燃燃烧烧器器。注注意意避避免免出出现现类类似似于于预预混混燃燃烧烧器器中出现的问题（如回火）。中出现的问题（如回火）。 图图1-21 1-21 外部烟气再

123、循环外部烟气再循环 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材 烟烟气气再再循循环环对对加加热热炉炉的的传传热热是是有有影影响响的的，低低温温烟烟气气再再循循环环到到燃燃烧烧空空气气中中后后，由由于于惰惰性性的的烟烟气气冷冷却却火火焰焰燃燃烧烧温温度度，降降低低氧氧分分压压，抑抑制制了了热热力力型型NOxNOx的生成，的生成，NOxNOx的排放大幅度降低。的排放大幅度降低。 另另外外，烟烟气气的的露露点点和和腐腐蚀蚀主主要要与与三三氧氧化化硫硫的的存存在在有有关关，主主要要并并不不是是含含硫硫（以以二二氧氧化化硫硫形形式式出出现现）的的影影响响，最最

124、重重要要的的是是那那些些使使二二氧氧化化硫硫转转化化为为三三氧氧化化硫硫起起促促进进或或抑抑制制作作用用的的各各种种因因素素。燃燃烧烧温温度度的的降降低低，可可以以抑抑制制二二氧氧化化硫硫转转化化为为三三氧氧化化硫硫，据据资资料料报报道道，当当烟烟气气量量循循环环25%25%时时可可使使烟烟气气中中的的三三氧氧化化硫硫减减少少一一半半（相相当当于于露露点点至至少少降降低低6 6），并并且且减减少少腐腐蚀蚀速速率率1/31/3以上。以上。 因因此此，加加热热炉炉低低温温烟烟气气再再循循环环可可大大幅幅度度降降低低NOxNOx的的排排放放，同同时时可可以以降降低低SOSO3 3的生成。在投资较少的

125、情况下可以提高加热炉的负荷。的生成。在投资较少的情况下可以提高加热炉的负荷。 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材 下下面面介介绍绍一一下下检检安安公公司司开开发发研研制制的的一一种种新新型型低低NOxNOx燃燃烧烧器器SRXSRX系系列列燃燃烧烧器器。SRXSRX系系列列燃燃烧烧器器采采用用了了一一种种新新的的燃燃烧烧原原理理，称称为为：“燃燃烧烧自自稀稀释释法法”，该该方方法法在在不不降降低低燃燃烧烧性性能能的的基基础础上上，将将两两种种降降低低NONOX X的的机机理理结结合合了了起起来来，也也就就是是“烟烟气气再再循循环环”和和“燃燃料

126、料分分级级燃燃烧烧”。燃燃料料气气分分别别从从主主喷喷嘴嘴和和二二次次喷喷嘴嘴喷喷出出，而而所所有有的的助助燃燃风风都都通通过过烧烧嘴嘴砖砖进进入入炉炉膛膛，这这样样火火焰焰形形成成了了第第一一燃燃烧烧区区和和第第二二燃燃烧烧区区，在在第第一一燃燃烧烧区区内内，温温度度较较高高从从而而起起到到稳稳定定火火焰焰的的作作用用，而而在在第第二二燃燃烧烧区区通通过过燃燃料料的的自自稀稀释释及烟气的再循环降低了及烟气的再循环降低了NONOX X的排放量。的排放量。SRXSRX系列燃烧器结构如系列燃烧器结构如图图1-221-22所示。所示。 公公司司加加热热炉炉的的节节能能环环保保意意识识日日趋趋得得到到

127、重重视视和和加加强强。20062006年年公公司司专专门门组组织织力力量量测测试试加加热热炉炉的的氮氮氧氧化化物物。从从测测试试情情况况来来看看，公公司司加加热热炉炉的的氮氮氧氧化化物物排排放放均均不不高高，基基本本上上在在120120ppmppm以以下下，最最低低的的是是加加氢氢裂裂化化装装置置F302F302炉炉，NOxNOx测测试试浓浓度度为为4040ppmppm，最最高高的的是是PXPX装装置置F301F301炉炉达达213213ppmppm。虽虽然然目目前前公公司司执执行行的的GB9078-1996GB9078-1996工工业业炉炉窑窑大大气气污污染染物物排排放放标标准准中中6 6种

128、种有有害害污污染染物物未未包包括括NOxNOx，对对加加热热炉炉NOxNOx排排放放没没有有要要求求，但但NOxNOx的测试却为今后公司采用低的测试却为今后公司采用低NOxNOx燃烧器提供了技术储备。燃烧器提供了技术储备。 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材 图图1-22SRX系列燃烧器系列燃烧器 返回返回镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材5.6 5.6 典型的抽力概貌典型的抽力概貌 为为保保证证燃燃烧烧良良好好，无无论论对对自自然然通通风风和和平平衡衡通通风风（同同时时采采用用送送风风机机

129、和和引引风风机机）的的炉炉子子，摸摸清清其其各各部部分分的的正正、负负压压分分布布，保保持持燃燃烧烧炉炉膛膛具具有有适适当当的的负负压压值值，都都是是一一个个最最基基础础的的条条件件。尤尤其其对对于于同同时时采采用用了了送送风风机机、引引风风机机、空空预预器器并并包包含含较较复复杂杂的的烟烟风风道道系系统统的的加加热热炉炉，了了解解炉炉子子各各部部分分的的压压力力分分布布显显得得更更有有必必要要。在在调调节节加加热热炉炉时时，必必须须在在全全炉炉维维持持负负压压，炉炉内内的的正正压压会会引引起起烟烟气气泄泄漏漏，破破坏坏炉炉壳壳和和结结构构。对对操操作作者者来来说说，炉炉内内的的正正压压是是安

130、安全全隐隐患患。典典型型的的抽抽力力曲曲线线见见图图1-231-23和和图图1-241-24。在在辐辐射射室室拱拱形形部部位位，抽抽力力读读数数在在1.251.252.52.5mmHmmH2 2O O是是理理想想的的。太太大大的的抽抽力力会会增增加加空空气气的的泄泄漏漏，在在这这种情况下，效率会降低，操作受限制。种情况下，效率会降低，操作受限制。 图图1-23自然通风加热炉中的典型抽力曲线图自然通风加热炉中的典型抽力曲线图 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材图图1-24具有鼓风机、引风机和空预器的加热炉的压力曲线图具有鼓风机、引风机和空预器的

131、加热炉的压力曲线图返回返回镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材6.1 6.1 炉管材质与规格炉管材质与规格 第六节第六节 炉管及其配件炉管及其配件 管管式式炉炉炉炉管管一一般般都都在在高高温温、高高压压和和腐腐蚀蚀性性介介质质中中长长期期工工作作。炉炉管管材材质质如如果果选选择择不不当当，就就可可能能在在使使用用过过程程中中发发生生严严重重事事故故。选选择择炉炉管管材材质质的的主主要要依依据据是是设设计计温温度度、设设计计压压力力和和管管内内外外介介质质腐腐蚀蚀等等。也也就就是是说说，管管材材金金属属的的使使用用温温度度、高高温温性性能能和和耐

132、耐腐腐蚀蚀能能力力等等是是选选择择炉炉管管材材质质时时必必须须考考虑虑的的因因素素。常常用用轧轧制制（挤挤制制或或锻锻镗镗制制）炉炉管管材材质质的的化化学学成成分分和和机机械械性性能能见见教教材材P33P33，其其管管径径和和管管心心距距见见教教材材P31P31。 6.2 6.2 常用炉管金属使用温度常用炉管金属使用温度 炉炉管管材材质质的的使使用用温温度度有有最最高高使使用用温温度度、极极限限设设计计金金属属温温度度、抗抗氧氧化化极极限限温温度度和和临临界界下下限限温温度度等等，见见表表1-51-5。一一般般炉炉管管按按最最高高管管壁壁金金属属温温度度加加温温度度裕裕量量计计算算的的设设计计

133、温温度度应应不不高高于于最最高高使使用用温温度度。这这个个温温度度是是综综合合考考虑虑高高温温强强度度、石石墨墨化化、氧氧化化和和渗渗碳碳等等因因素素而而确确定定的的。极极限限设设计计金金属属温温度度是是蠕蠕变变断断裂裂强强度度可可靠靠值值的的上上限限，对对于于高高温温操操作作而而内内压压又又低低到到不不是是蠕蠕变变断断裂裂强强度度控控制制设设计计的的炉炉管管，通通常常可可按按此此温温度度极极限限选选材材。从从表表1-51-5可可以以看看出出，由由于于考考虑虑了了石石墨墨化化和和氧氧化化因因素素，碳碳钢钢和和铬铬钼钼钢钢的的最最高高使使用用温温度度比比极极限限设设计计金金属属温温度度低低几几十

134、十度度，因因此此在在最最高高使使用用温温度度下下的的许许用用应应力力还还有有相相当当大大的的数数值值，而而奥奥氏氏体体钢钢的的最最高高使使用用温温度度与与极极限限设设计计金金属属温温度是相同的，此温度下的许用应力已相当低。这一点应用时需加以注意。度是相同的，此温度下的许用应力已相当低。这一点应用时需加以注意。 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材表表1-5 1-5 常用炉管金属的使用温度常用炉管金属的使用温度 炉管材质炉管材质 GB9948钢号钢号 最高使用温度最高使用温度/ 极限设计金属极限设计金属温度温度/ 临界下限温度临界下限温度/ 抗氧

135、化极限温抗氧化极限温度度/ ASTM钢号钢号 碳钢1.25Cr0.5Mo2.25Cr1Mo5Cr0.5Mo9Cr1Mo18Cr8Ni16Cr12Ni2Mo18Cr10NiTi18Cr10NiNb25Cr20NiNi-Fe-Cr25Cr20Ni25Cr35NiNb10.201Cr5Mo1Cr19Ni91Cr19Ni11Nb450550600600650815815815815100098510001050540595650650705815815815815985101072077580582082556559063565070585090085090085090085090010501100T

136、11，P11T22，P22T5，P5T9，P0TP304TP316TP321TP347TP310Alloy800HHK-40HP-40Nb镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材6.3 6.3 炉管主要腐蚀类型及保护技术炉管主要腐蚀类型及保护技术 抗抗氧氧化化极极限限温温度度是是指指金金属属氧氧化化速速率率急急剧剧上上升升开开始始时时的的温温度度。表表1-51-5还还列列出出了了碳碳钢钢和和铬铬钼钼钢钢的的临临界界下下限限温温度度( (奥奥氏氏体体钢钢没没有有临临界界下下限限温温度度) )。短短期期操操作作，如如蒸蒸汽汽空气烧焦或再生期间，可允许炉

137、管在低于临界下限温度空气烧焦或再生期间，可允许炉管在低于临界下限温度3030的高温下操作。的高温下操作。 管管材材的的高高温温强强度度是是选选择择炉炉管管材材质质的的另另一一个个重重要要指指标标。值值得得注注意意的的是是同同材材质质的的铬铬钼钼钢钢，采采用用不不同同热热处处理理状状态态所所得得到到的的强强度度是是不不一一样样的的。ASTM ASTM A335A335的的P5P5、P9P9、P11P11、P22P22管管材材，是是为为焊焊接接制制定定的的。它它们们的的屈屈服服强强度度和和弹弹性性许许用用应应力力均均比比为为胀胀接接制制定定的的A200A200的的T5T5、T9T9、TllTll和

138、和T22T22约约高高2020。这这一一点点对对高高压压操操作作的的管管式式炉炉( (如如炉炉后后混混氢氢的的加加氢氢炉炉) )炉炉管管尤尤为为重重要要。对对于于炉炉前前混混氢氢的的加加氢氢炉炉，其其炉炉管管一一般般选选用用ASTM ASTM A312A312的的TP321TP321和和TP347TP347。应应该该说说明明的的是是，后后者者的的高高温温许许用用应应力力要要比比前前者者高高20205050。因因此此，一一般般操操作作压压力力低低于于1010MPaMPa时时选选用用TP321TP321，而而操操作作压压力力高高于于1010MPaMPa时选用时选用TP347TP347。 6.3.1

139、6.3.1高温氧化腐蚀高温氧化腐蚀 在在高高温温条条件件下下，由由于于O O2 2的的存存在在，金金属属会会发发生生高高温温氧氧化化腐腐蚀蚀，这这是是炉炉管管外外表表面面最最普普遍遍的的腐腐蚀蚀类类型型。高高温温氧氧化化的的典典型型过过程程是是当当金金属属达达到到高高温温氧氧化化起起始始温温度度时时开始氧化，在金属表面形成一层致密的金属氧化皮，阻止金属发生进一步氧化。开始氧化，在金属表面形成一层致密的金属氧化皮，阻止金属发生进一步氧化。 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材 金金属属在在高高温温氧氧化化腐腐蚀蚀中中表表现现为为金金属属的的损损失

140、失、管管壁壁变变薄薄和和应应力力增增大大以以致致加加快快炉炉管管蠕蠕变变速速率率。氧氧化化速速率率取取决决于于炉炉膛膛温温度度和和氧氧含含量量。但但随随着着温温度度的的升升高高和和氧氧的的扩扩散散能能力力增增强强，氧氧化化加加剧剧，致致密密的的金金属属氧氧化化皮皮遭遭破破坏坏而而变变得得疏疏松松脱脱落落，使使金金属属露露出出新新的的表表面面，又又开开始始新新一一轮轮的的氧氧化化反反应应直直至至全全部部氧氧化化完完为为止止。碳碳钢钢在在超超过过485485，合合金金钢钢在在更更高高的的温温度度下下（如如Cr5MoCr5Mo钢钢在在650650以以上上）会会发发生生剧剧烈烈高高温温氧氧化化腐腐蚀蚀

141、。防防止止高高温温氧氧化化腐腐蚀蚀的的方方法法是是采采用用耐耐热热钢钢和和耐耐热热强强度度钢钢作作为为加加热热炉炉管管，这这些些钢钢在在高高温温下下长长期期工工作作时时，既既能能耐耐腐腐蚀蚀又又能能保保持持足足够够的的抗抗蠕蠕变变能能力力和和持持久久强强度度，其其耐耐蚀蚀性性能能是是由由于于合合金金元元素素在在金金属属表表面面上上形形成成保保护护膜膜的的保保护护作作用用。常常用用的的耐耐热热钢和耐热强度钢中都含有铬，其次是铝和硅，它们都能提高钢的抗氧化性。钢和耐热强度钢中都含有铬，其次是铝和硅，它们都能提高钢的抗氧化性。6.3.26.3.2高温硫腐蚀高温硫腐蚀 在在常常减减压压、焦焦化化等等装

142、装置置加加热热炉炉炉炉管管内内，常常会会发发生生高高温温硫硫腐腐蚀蚀。高高温温硫硫腐腐蚀蚀从从240240开开始始随随着着温温度度的的升升高高而而迅迅速速加加剧剧，到到480480左左右右达达到到最最高高点点，以以后后又又逐逐渐渐减减弱弱。所所以以腐腐蚀蚀发发生生的的范范围围为为240240500500。原原料料油油中中所所含含硫硫化化物物的的高高温温腐腐蚀蚀，实实质质上上是是以以硫硫化化氢氢为为主主的的活活性性硫硫的的腐腐蚀蚀，且且活活性性硫硫含含量量越越高高，对对炉炉管管的的腐腐蚀蚀就就越越强强。硫硫腐腐蚀蚀不不是是孤孤立立存存在在的的，它它往往往往与与无无机机盐盐、环环烷烷酸酸、水水、氢

143、氢等等其其他他腐腐蚀蚀介介质质共共同同作作用用形形成成多多种种复复杂杂的的腐腐蚀蚀。在在实实际际腐腐蚀蚀过过程程中中，首首先先是是有有机机硫硫化化物转化为硫化氢和元素硫，接着才是它们与钢表面直接作用产生腐蚀，具体为：物转化为硫化氢和元素硫，接着才是它们与钢表面直接作用产生腐蚀，具体为：镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材 1 1）在在240240340340高高温温环环境境中中，硫硫化化物物开开始始分分解解，生生成成H H2 2S S，开开始始有有腐腐蚀并随温度的升高而加重。蚀并随温度的升高而加重。 2 2）在在340340400400高高温温

144、环环境境中中，H H2 2S S开开始始分分解解为为H H2 2和和S S，进进而而生生成成FeSFeS膜膜，能能防防止止进进一一步步腐腐蚀蚀，但但有有酸酸( (如如环环烷烷酸酸) )存存在在时时，酸酸和和FeSFeS反反应应破破坏坏了了保保护护膜膜，腐蚀进一步发生，增强了硫化物的腐蚀。腐蚀进一步发生，增强了硫化物的腐蚀。 3 3）426426480480高温环境中，高温硫腐蚀，腐蚀速率很快。高温环境中，高温硫腐蚀，腐蚀速率很快。 4 4）在温度超过）在温度超过480480以后，硫化氢近于完全分解，腐蚀速率下降。以后，硫化氢近于完全分解，腐蚀速率下降。 5 5）环环境境温温度度在在500500

145、以以上上时时，不不是是硫硫化化物物的的腐腐蚀蚀范范围围，此此时时为为高高温温氧氧化腐蚀。化腐蚀。 高高温温硫硫腐腐蚀蚀可可以以使使炉炉管管管管壁壁减减薄薄，应应力力增增大大加加快快炉炉管管蠕蠕变变速速率率。温温度度和硫含量决定高温硫腐蚀速率。和硫含量决定高温硫腐蚀速率。 抵抵抗抗高高温温硫硫腐腐蚀蚀的的能能力力主主要要是是随随着着炉炉管管材材质质中中铬铬含含量量的的增增加加而而提提高高的的。铬铬是是具具有有钝钝化化倾倾向向的的元元素素，由由于于铬铬的的存存在在，促促进进了了钢钢材材表表面面的的钝钝化化，同同时时抑抑制制了了有有机机硫硫化化物物的的热热分分解解，因因而而能能够够减减少少这这种种钢

146、钢材材对对硫硫化化氢氢的的吸吸收收量量。高高温温下下的的硫硫化化氢氢对对含含铬铬合合金金钢钢的的腐腐蚀蚀远远比比碳碳钢钢小小得得多多。公公司司常常减减压压、焦焦化化等装置加热炉炉管材质选用的是等装置加热炉炉管材质选用的是Cr5MoCr5Mo、Cr9MoCr9Mo等铬钼钢。等铬钼钢。 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材 6.3.36.3.3连多硫酸腐蚀连多硫酸腐蚀 连连多多硫硫酸酸( (H H2 2S Sx xO O6 6，x=3x=3、4 4、5)5)在在停停工工期期间间对对奥奥氏氏体体钢钢产产生生应应力力腐腐蚀蚀开开裂裂。炉炉前前混混氢氢的

147、的加加氢氢炉炉和和炉炉后后混混油油的的氢氢气气加加热热炉炉炉炉管管在在高高温温、高高压压、缺缺氧氧和和缺缺水水的的干干燥燥条条件件下下运运行行时时，一一般般不不会会生生成成连连多多硫硫酸酸。但但运运行行期期间间要要遭遭受受H H2 2+H+H2 2S S的腐蚀，生成的腐蚀，生成FeSFeS，停工时与空气停工时与空气( (O O2 2) )和水接触反应而生成连多硫酸：和水接触反应而生成连多硫酸： FeSFeS十十H H2 2O O十十O O2 2 H H2 2S Sx xO O6 6 停停工工期期间间炉炉管管即即使使在在“冷冷态态”，通通常常也也存存在在拉拉伸伸应应力力( (包包括括残残余余应应

148、力力和和外外加加应应力力) )，在在连连多多硫硫酸酸和和拉拉伸伸应应力力的的共共同同作作用用下下，奥奥氏氏体体钢钢和和其其他他高高合合金金钢钢产产生生敏敏化化条条件件，就就有有可可能能发发生生连连多多硫硫酸酸应应力力腐腐蚀蚀开开裂裂。为为了了防防止止连连多多硫硫酸酸腐腐蚀蚀，除除在在停停工工时时采采用用系系统统氮氮封封或或碱碱清清洗洗等等措措施施外外，一一般般还还要要求求TP321TP321和和TP347TP347加加氢氢炉炉管管管管材材要要进进行行固固溶溶和和稳稳定定化化热热处处理理，焊焊缝缝也也要要求求进进行行稳稳定定化化热热处处理理。另另外外要要注注意意的的一一点点是是在在进进行行碱碱清

149、清洗洗时时，若若使使用用的的水水中中含含有有ClCl离离子子，就就有有可可能能引引起起SCCSCC，还还有有连连多多硫硫酸酸在在高高温温下下是是不不稳稳定定的的，因因此此利利用用这这一一点点，在设备停运时始终保持加热，使温度不低于露点。在设备停运时始终保持加热，使温度不低于露点。 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材 6.3.46.3.4低温露点腐蚀低温露点腐蚀管管式式炉炉用用的的燃燃料料中中多多少少总总是是含含硫硫的的，燃燃烧烧时时生生成成SO2。由由于于燃燃烧烧中中有有过过量量的的氧氧气气存存在在，所所以以又又有有少少量量的的SO2进进一一

150、步步与与氧氧反反应应形形成成SO3。在在通通常常的的过过剩剩空空气气系系数数条条件件下下，全全部部SO2中中约约有有1-3转转化化成成SO3。SO3在在高高温温干干燥燥环环境境下下对对金金属属没没有有腐腐蚀蚀，但但在在炉炉子子的的低低温温部部位位，如如焦焦化化炉炉注注水水预预热热段段、空空气气预预热热器器的的低低温温段段等等部部位位，烟烟气气中中的的SO3和和水水蒸蒸气气共共同同在在露露点点部部位位冷冷凝凝，生生成成稀稀硫硫酸酸，产产生生露露点点腐腐蚀蚀。与与此此同同时时，这这些些凝凝结结在在低低温温受受热热面面上上的的硫硫酸酸液液体体，还还会会粘粘附附烟烟气气中中的的灰灰尘尘形形成成不不易易

151、清清除除的的粘粘灰灰，使使烟烟气气通通道道不不畅畅甚甚至至堵堵塞塞。硫硫酸酸露露点点腐腐蚀蚀过过程程中中最最重重要要的的因因素素是是SO3的的生生成成。一一般般来来讲讲，燃燃料料中中含含硫硫量量越越多多，过过剩剩空空气气系系数数越越大大，SO3的的生生成成量量就就越越多多，烟烟气气露露点点温温度度就就越越高高。除除此此之之外外，烟烟气气露露点点温温度度还还随随烟烟气气中中水水蒸蒸汽的含量增多而升高。汽的含量增多而升高。露露点点腐腐蚀蚀的的腐腐蚀蚀速速度度不不是是简简单单地地随随温温度度的的降降低低而而增增加加,其其腐腐蚀蚀曲曲线线如如图图1-25所所示示：在在酸酸露露点点，其其腐腐蚀蚀程程度度

152、并并不不高高，最最高高腐腐蚀蚀点点在在接接近近酸酸露露点点处处；然然后后随随着着温温度度的的继继续续降降低低，腐腐蚀蚀程程度度也也迅迅速速下下降降，直直至至最最低低腐腐蚀蚀点点；再再继继续续降降低低温温度度，腐蚀程度又会增加。腐蚀程度又会增加。镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材图图1-25腐蚀速度与温度的关系腐蚀速度与温度的关系 图图1-26燃料含硫量与燃料含硫量与SO3浓度及露点的关系浓度及露点的关系 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材 由由于于影影响响烟烟气气露露点点温温度度因因素素很很

153、多多，而而且且各各因因素素又又与与实实际际操操作作条条件件有有关关，用用理理论论方方法法准准确确计计算算是是困困难难的的，一一般般均均用用经经验验方方法法确确定定，也也可可以以测测定定。目目前前国国内内外外已已发发表表的的计计算算烟烟气气露露点点温温度度的的图图表表、公公式式有有十十余余种种，它它们们来来源源不不同同，结结果果各各异异，常常常常使使计计算算者者无无所所适适从从，故故最最直直接接的的方方法法就就是是对对实实际际烟烟气气露露点点进进行行测测试试，得得出出最最真真实实的的露露点点温温度度值值，为为设设备备的的运运行行及及维护、改造提供直接依据。维护、改造提供直接依据。 近近年年来来，

154、随随节节能能工工作作的的不不断断深深入入，要要求求管管式式加加热热炉炉排排烟烟温温度度值值越越来来越越低低，但但是是过过低低的的排排烟烟温温度度往往往往在在空空气气预预热热器器、余余热热锅锅炉炉等等余余热热回回收收设设备备的的换换热热面面上上产产生生强强烈烈的的低低温温露露点点腐腐蚀蚀，有有的的设设备备在在不不到到一一年年的的运运转转时时间间内内，换换热热面面就就严严重重腐腐蚀蚀穿穿孔孔，不不能能正正常常运运行行。低低温温露露点点腐腐蚀蚀已已成成为为进进一一步步降降低低管管式式加加热热炉炉排排烟烟温温度度和和提提高高热热效效率率的的主主要要障障碍碍。目目前前采采取取的的防止措施主要有：防止措施

155、主要有： 对对于于管管式式加加热热炉炉的的腐腐蚀蚀类类型型不不止止上上述述四四种种，它它还还包包括括环环烷烷酸酸腐腐蚀蚀、氢损伤、氢加硫化氢腐蚀以及高温矾腐蚀等等，这里不再一一介绍。氢损伤、氢加硫化氢腐蚀以及高温矾腐蚀等等，这里不再一一介绍。 1 1）采用耐腐蚀材料，如在空气预热器低温段采用搪瓷管、玻璃管或）采用耐腐蚀材料，如在空气预热器低温段采用搪瓷管、玻璃管或NDND钢等；钢等； 2 2）使用声波、激波或蒸汽吹灰器进行除灰，或者碱水清洗的清扫措施；）使用声波、激波或蒸汽吹灰器进行除灰，或者碱水清洗的清扫措施； 3 3）燃料中添加氧化镁等添加剂，中和矾，减缓抑制）燃料中添加氧化镁等添加剂，中

156、和矾，减缓抑制SOSO2 2 SO SO3 3的反应；的反应； 4 4）提高进料温度在烟气露点温度之上，一般按公式）提高进料温度在烟气露点温度之上，一般按公式1 1要求控制：要求控制： 公式公式1 1 进料温度进料温度+30+3093+6093+60S S （燃料油燃料油S S0.5%0.5%） 进料温度进料温度+30+30132+6.4132+6.4S S （燃料油燃料油S S0.5%0.5%） 5 5）使使用用低低硫硫燃燃料料，即即对对燃燃料料脱脱硫硫，使使炉炉用用燃燃料料符符合合集集团团公公司司加加热热炉炉管管理理要要求求。从从图图1-261-26表表示示的的燃燃料料含含硫硫量量与与SO

157、SO3 3浓浓度度及及露露点点关关系系中中可可看看出出，燃燃料料中中硫硫含含量量在在1%1%上上时时露露点点的的变变化化趋趋于于较较平平缓缓，因因此此，若若要要降降低低露露点点，燃燃料料中中的的硫硫含含量量必必须须控控制制在在1%1%以下。以下。 6 6）在在保保证证加加热热炉炉安安全全运运行行的的情情况况下下，降降低低空空气气过过剩剩系系数数，减减少少SOSO3 3的的生生成成，降降低露点温度；低露点温度； 7 7）将将管管式式炉炉低低温温部部位位换换热热面面的的温温度度设设计计在在露露点点温温度度之之上上，这这是是解解决决露露点点问问题题的根本办法。的根本办法。 镇海炼化机动处镇海炼化机动

158、处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材6.4 6.4 炉管损坏形式、原因及预防措施炉管损坏形式、原因及预防措施 6.4.1炉管的损坏炉管的损坏 炉炉管管在在苛苛刻刻的的条条件件下下运运转转，直直接接见见火火，而而且且设设计计上上不不可可能能留留有有很很高高的的安安全全系系数数( (否否则则炉炉管管会会过过厚厚，将将带带来来一一系系列列的的问问题题) )，因因此此炉炉管管比比其其他他通通用用设设备备较较易易损损坏坏，炉炉管管损损坏坏的的主主要要形形态态见见图图1-271-27，主主要要是是严严重重的的壁壁厚厚减减薄薄、变变形形、破破裂裂、鼓包、内外腐蚀等。鼓包、内外腐蚀等。

159、 图图1-27炉管损坏的主要形态炉管损坏的主要形态 炉炉管管的的减减簿簿和和破破裂裂见见图图中中a；炉管的弯曲见图中炉管的弯曲见图中b；炉管的鼓包见图中炉管的鼓包见图中c c。镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材 6.4.2炉管判废和更换标准炉管判废和更换标准在在役役炉炉管管和和弯弯头头外外观观检检查查、测测厚厚和和金金相相检检查查之之后后，有有下下列列情情况况之之一一者应予更换：者应予更换：1）有鼓包、裂缝或网状裂纹；）有鼓包、裂缝或网状裂纹；2）卧置炉管相邻两支架间的弯曲度，大于炉管外径的）卧置炉管相邻两支架间的弯曲度，大于炉管外径的2倍；

160、倍；3）炉管由于严重腐蚀、爆皮，管壁厚度小于计算允许值；）炉管由于严重腐蚀、爆皮，管壁厚度小于计算允许值；4）外径大于原来外径的）外径大于原来外径的4-5；5）胀口在使用中反复多次胀接，超过了规定的胀大值；）胀口在使用中反复多次胀接，超过了规定的胀大值；6）胀口腐蚀、脱落，胀口露头低于）胀口腐蚀、脱落，胀口露头低于2-3mm；7）金相组织有晶界氧化、严重球化和晶界裂纹等缺陷。金相组织有晶界氧化、严重球化和晶界裂纹等缺陷。 上述第上述第5 5、6 6两条仅在炉管与回弯头之间采用胀接时适用。两条仅在炉管与回弯头之间采用胀接时适用。 6.4.3炉管损坏的原因炉管损坏的原因炉炉管管发发生生损损坏坏往往

161、往往是是多多种种原原因因综综合合作作用用的的结结果果，如如传传热热恶恶化化，局局部部过过热热，火火焰焰舔舔管管，管管内内结结焦焦，管管内内介介质质含含有有某某些些不不良良的的杂杂质质(如如过过量量的的盐盐分分或或有有机机钠钠等等)，管管内内、外外腐腐蚀蚀等等，当当然然，各各类类型型炉炉子子处处理理的的介介质质不不同同，完完成成的的任任务务不不同同，炉炉管管排排列列的的情情况况不不同同，它它们们的的炉炉管管损损坏坏的的原原因因和特点也各不相同。例如：和特点也各不相同。例如：对完成焦化或裂化任务的炉子对完成焦化或裂化任务的炉子主要由结焦引起损坏；主要由结焦引起损坏；对对高高温温的的烃烃类类水水蒸蒸

162、汽汽转转化化炉炉或或乙乙烯烯裂裂解解炉炉主主要要表表现现为为离离心心铸铸造炉管的损坏（蠕变破坏、渗碳破坏）；造炉管的损坏（蠕变破坏、渗碳破坏）；对对单单纯纯完完成成加加热热任任务务的的一一般般管管式式炉炉主主要要由由高高温温下下的的氧氧化化减减薄薄引起损坏。引起损坏。 6.4.4预防炉管损坏的措施预防炉管损坏的措施 在在炉炉子子的的设设计计和和操操作作中中，为为防防止止和和减减轻轻炉炉管管的的损坏，原则上应注意以下几方面的问题。损坏，原则上应注意以下几方面的问题。 (1) (1)腐蚀问题腐蚀问题 (2) (2)传热恶化问题传热恶化问题 (3) (3)防止偏流问题防止偏流问题 (4) (4)脱盐

163、问题脱盐问题 炉管内外的腐蚀从机理上讲，与一般炉管内外的腐蚀从机理上讲，与一般设备材料的腐蚀没有本质上的差别，不过设备材料的腐蚀没有本质上的差别，不过要注意两点：要注意两点：一是炉管材质应该比处理相同介质、一是炉管材质应该比处理相同介质、但不用火加热的设备耐蚀性能更高些，因但不用火加热的设备耐蚀性能更高些，因为炉管的使用条件更苛刻。为炉管的使用条件更苛刻。 另一点是从保持尽可能好的传热效果另一点是从保持尽可能好的传热效果和尽可能小的温差应力来考虑，不希望炉和尽可能小的温差应力来考虑，不希望炉管壁厚的腐蚀裕量取得过大。这意味着提管壁厚的腐蚀裕量取得过大。这意味着提高炉管的抗腐蚀寿命的主要手段不是

164、靠增高炉管的抗腐蚀寿命的主要手段不是靠增加厚度，而加厚度，而主要靠提高钢材的等级主要靠提高钢材的等级。不锈。不锈钢炉管的腐蚀裕量取钢炉管的腐蚀裕量取00.8mm，碳钢和低碳钢和低合金钢炉管一般最多为合金钢炉管一般最多为3.2mm。 管内结焦会造成传热恶化。传热恶化还管内结焦会造成传热恶化。传热恶化还可能是因为燃烧器离炉管太近，也可能发生可能是因为燃烧器离炉管太近，也可能发生在对流室最下排的在对流室最下排的“热遮蔽管热遮蔽管”上。为改善上。为改善传热，可以调整燃烧火焰，重新布置或更换传热，可以调整燃烧火焰，重新布置或更换燃烧器，重新布置加热盘管，把油品温度低燃烧器，重新布置加热盘管，把油品温度低

165、的入口管安排到过热区，在不得已时，甚至的入口管安排到过热区，在不得已时，甚至在过热区炉管的向火面上覆盖一层耐火材料。在过热区炉管的向火面上覆盖一层耐火材料。 如果从炉子入口起进料就为汽、液混相，如果从炉子入口起进料就为汽、液混相，要想用节流孔板或调节阀实现各路流量均匀要想用节流孔板或调节阀实现各路流量均匀是不可能的，这时只能通过绝对对称地布置是不可能的，这时只能通过绝对对称地布置盘管系统来防止偏流造成的损坏，不推荐由盘管系统来防止偏流造成的损坏，不推荐由一路一次分成四路，而推荐每次只分为两路。一路一次分成四路，而推荐每次只分为两路。另外，在每次分叉以前，应保证有足够的直另外，在每次分叉以前，应

166、保证有足够的直管长度，直管长至少应取炉管直径的管长度，直管长至少应取炉管直径的20倍。倍。 常压炉进料原油中含盐量过高会导致炉管常压炉进料原油中含盐量过高会导致炉管损坏。脱盐除电脱盐或化学脱盐法以外，最好损坏。脱盐除电脱盐或化学脱盐法以外，最好是在入炉前先将原油闪蒸一次。是在入炉前先将原油闪蒸一次。 6.4.5及时掌握炉管的变形及时掌握炉管的变形 在在炉炉子子停停工工期期间间检检查查炉炉管管的的变变形形，由由炉炉管管的的变变形形大大小小估估计计炉炉管管的的剩剩余余寿寿命命是是比比较较可可靠靠的的方方法法。对对于于一一般般炉炉管管测测量量管管子子的的变变形形通通常常是是测测外外径径，对对于于离离

167、心心铸铸铁铁炉炉管管由由于于炉炉管管外外圆圆周周上上的的各各点点的的变变形形各各异异，不不易易测测准准，较较好好的的方方法法是是测测量量炉炉管管变变形形后后的的外外圆圆周周长长，它它比比直直径径的的变变化化大大，又又能能反反映映炉炉管管变变形形的的平平均均值。值。镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材6.5 6.5 炉管配件炉管配件 炉炉管管配配件件包包括括下下列列几几种种：连连接接炉炉管管使使之之组组成成盘盘管管的的急急弯弯弯弯管管、集集合合管管和和铸铸造造回回弯弯头头；对对流流管管与与辐辐射射管管或或炉炉管管与与炉炉外外工工艺艺配配管管之之间

168、间连连接接的的法法兰兰；扩扩大大传传热热表表面面的的钉钉头头管管和和翅翅片片管管；支支撑撑炉炉管管的的管管板板和和管管架架等等。炉炉管管配配件件的的品品种种、规规格格及及其所用材料都很繁多，下面仅介绍其常用的和重要的。其所用材料都很繁多，下面仅介绍其常用的和重要的。 6.5.1 6.5.1炉管连接件炉管连接件 炉管连接件包括急弯弯管、集合管、铸造回弯头和法兰等。炉管连接件包括急弯弯管、集合管、铸造回弯头和法兰等。 l l）急弯弯管急弯弯管 急急弯弯弯弯管管是是用用无无缝缝钢钢管管推推制制而而成成的的。常常用用的的是是180180和和9090两两种种。之之所所以以叫叫急急弯弯弯弯管管，是是因因为

169、为它它不不同同于于普普通通管管线线用用弯弯管管（弯弯头头），它它的的回回转转半半径径小小，仅仅为为管管子子外外径径的的0.70.7l l倍倍。并并且且，炉炉用用急急弯弯弯弯管管的的尺尺寸寸公公差差也也比比普普通通弯弯管管要要求求严严，选选用用和和制制造造时时均均应应注注意意。急急弯弯弯弯管管的的材材质质通通常常和和与与之之相相连连的的炉炉管管相相同同，其其壁壁厚厚一一般般也也与与炉炉管管相相同同，但但在在管管内内介介质质有有冲冲蚀蚀时时，其其壁壁厚厚应应比比炉炉管管多多2 2mmmm，并并在在管管口口内内径径处处按按1 1：5 5斜斜度度内内倒倒角角，以以保保证证接接口口处处平平滑滑过过渡渡。

170、急急弯弯弯弯管管与与炉炉管管的的连连接接为为焊焊接接。急急弯弯弯弯管管主主要要在在加加热热炉炉对对流流室室及及对对流流入入辐辐射射的的转转油油线线上上使使用用，在在辐辐射射室室也也用一部分。用一部分。急弯弯管的表示方法为：急弯弯管的表示方法为：180180 - -15215210-30410-304 管心距管心距 炉管外径和壁厚炉管外径和壁厚 弯转角度弯转角度 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材 2 2）铸造回弯头）铸造回弯头 铸铸造造回回弯弯头头带带有有可可拆拆卸卸堵堵头头，适适用用于于管管内内需需要要机机械械清清焦焦的的管管式式炉炉，如如

171、焦焦化化炉炉、沥沥青青炉炉等等。铸铸造造回回弯弯头头的的设设计计压压力力应应与与所所连连炉炉管管相相同同，设设计计温温度度应应等等于于管管内内被被加加热热介介质质的的温温度度加加3030。铸铸造造回回弯弯头头与与炉炉管管的的连连接接有有胀胀接接和和焊焊接接两两种种。胀胀接接的的要要求求有有足足够够高高的的强强度度和和硬硬度度，其其材材质质的的碳碳含含量量较较高高。焊焊接接的的则则相相反反，要要求求碳碳含含量量0.20.2，焊焊口口附附近近的的硬硬度度200200HBHB。随随着着空空气气蒸蒸汽汽烧烧焦焦技技术术水水平平的的提提高高，以以及及在在线线清清焦焦技技术术的的推推广广，机机械械清清焦焦

172、几几乎乎不不再再使使用用。因因此此，铸铸造造回回弯弯头头逐逐渐被淘汰，而被急弯弯管替代。渐被淘汰，而被急弯弯管替代。 3 3）集合管）集合管 在在重重整整炉炉、制制氢氢炉炉和和过过热热蒸蒸汽汽盘盘管管上上，广广泛泛采采用用集集合合管管来来连连接接炉炉管管。集集合合管管上上的的支支管管接接口口少少则则几几个个，多多则则几几十十个个。支支管管接接口口有有焊焊接接加加强强接接头头和和拔拔制制管管口口两种，多数使用拔制管口。两种，多数使用拔制管口。 为为了了保保证证各各支支管管内内介介质质流流量量均均匀匀，集集合合管管内内截截面面积积与与支支管管内内截截面面积积总总和和之之比，当管内介质为液相时，应为

173、比，当管内介质为液相时，应为1.21.21.51.5；为气相时，不应小于；为气相时，不应小于1 1。 当当集集合合管管置置于于炉炉内内时时，其其材材质质应应与与炉炉管管相相同同。当当集集合合管管置置于于炉炉外外时时，一一般般可可选选用用合合金金含含量量比比炉炉管管低低而而强强度度与与之之相相当当或或更更高高的的材材质质，如如连连续续重重整整炉炉炉炉管管材材质为质为P5P5或或P9P9，而集合管材质常为而集合管材质常为P11P11或或P22P22。 集集合合管管支支管管口口与与炉炉管管的的连连接接为为焊焊接接。与与急急弯弯弯弯管管一一样样，集集合合管管的的支支管管悍悍接接后或拨制后，碳钢不用热处

174、理，铬钼钢应进行退火或正火加回火处理。后或拨制后，碳钢不用热处理，铬钼钢应进行退火或正火加回火处理。 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材 6.5.26.5.2钉头管和翅片管钉头管和翅片管 管管式式炉炉对对流流室室炉炉管管内内介介质质的的传传热热系系数数一一般般都都远远大大于于管管外外烟烟气气的的传传热热系系数数。钉钉头头管管和和翅翅片片管管就就是是用用来来强强化化管管外外对对流流传传热热的的。为为了了避避免免过过多多积积灰灰而而影影响响传传热热效效果果，除除设设置置吹吹灰灰器器外外，还还应应按按照照表表1-61-6的的使使用用范范围围正正确确

175、选选用用钉钉头头管管或或翅翅片片管管。必必须须说说明明的的是是对对流流室室烟烟气气入入口口处处的的2 23 3排排遮遮蔽蔽管管，只能采用光管，而不得采用钉头管和翅片管。只能采用光管，而不得采用钉头管和翅片管。表表1-6 1-6 钉头管和翅片管使用范围钉头管和翅片管使用范围 扩大表面形式扩大表面形式单烧气单烧气油气混烧以气为主油气混烧以气为主单烧油或以油为主单烧油或以油为主钉头管钉头管 可采用可采用 钉头直径钉头直径12mm 钉头高度钉头高度25mm钉头间距钉头间距16mm钉头直径钉头直径12mm 钉头高度钉头高度25mm钉头间距钉头间距16mm翅片管翅片管 翅片间距翅片间距5mm 翅片高度翅片

176、高度25mm翅片厚度翅片厚度1.2mm翅片间距翅片间距8mm 翅片翅片高度高度19mm翅片厚度翅片厚度1.2mm不推荐不推荐镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材 钉钉头头和和翅翅片片的的材材质质应应根根据据计计算算的的钉钉头头和和翅翅片片尖尖端端温温度度按按表表1-71-7选选用用。另另外外还还应应考考虑虑钉钉头头和和翅翅片片材材质质的的热热膨膨胀胀系系数数应应与与炉炉管管相相同同或或相相近近，以以避避兔多次开停工后钉头或翅片从管壁剥离。兔多次开停工后钉头或翅片从管壁剥离。 表表1-7 1-7 钉头和翅片材料的最高使用温度钉头和翅片材料的最高使

177、用温度 钉头材料钉头材料 最高使用温度最高使用温度 翅片材料翅片材料 最高使用温度最高使用温度 碳钢碳钢 5Cr0.5Mo11-13 Cr18Cr8Ni510600650815碳钢碳钢11-13 Cr18Cr8Ni450600815镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材 3 3）炉管支撑件）炉管支撑件 常常用用的的炉炉管管支支撑撑件件是是管管板板和和管管架架。在在对对流流室室的的炉炉内内和和两两端端，卧卧管管立立式式炉炉辐辐射射室室的的两两端端设设置置管管板板；在在辐辐射射室室的的炉炉膛膛内内设设置置各各式式各各样样的的管管架架、吊吊钩钩、拉拉钩

178、钩及及管管排排连连接接件件。除除两两端端管管板可采用钢板焊制外，其他炉管支撑件大都是铸造的。板可采用钢板焊制外，其他炉管支撑件大都是铸造的。 设设置置在在炉炉内内的的炉炉管管支支承承件件直直接接暴暴露露在在烟烟气气中中，其其所所在在部部位位不不同同，金金属属的的工工作作温温度度也也很很不不相相同同。通通常常按按其其所所在在部部位位的的烟烟气气温温度度再再加加上上温温度度裕裕量量作作为为设设计计温温度度：辐辐射射室室和和遮遮蔽蔽管管段段按按烟烟气气出出辐辐射射室室的的温温度度加加110110作作为为设设计计温温度度，且且不不得得低低于于870870；对对流流室室按按其其接接触触的的较较高高的烟气

179、温度加的烟气温度加6060作为设计温度。对流室中间管板接触的烟气温度差应不超过作为设计温度。对流室中间管板接触的烟气温度差应不超过220220。 炉炉管管支支承承件件选选材材还还应应考考虑虑烟烟气气的的高高温温硫硫、钒钒腐腐蚀蚀和和低低温温露露点点腐腐蚀蚀。在在烟烟气气尾尾部部可可能能出出现现低低温温露露点点腐腐蚀蚀的的地地方方应应选选用用如如NDND钢钢类类型型的的耐耐低低温温露露点点腐腐蚀蚀的的钢钢材材作作支支承承件件，其其他他部部位位的的炉管支承件应根据其设计温度和燃料中钒炉管支承件应根据其设计温度和燃料中钒+ +钠的含量等因素按表钠的含量等因素按表1-81-8选材。选材。表表1-8 1

180、-8 炉管支撑件常用材料的最高使用温度炉管支撑件常用材料的最高使用温度 材质材质 最高使用温度最高使用温度 材质材质最高使用温度最高使用温度 碳钢碳钢 RQTSi4.0RQTSi5.05Cr0.5Mo18Cr8Ni43060075065080025Cr12Ni25Cr20Ni25Cr35Ni50Cr50NiNb98011001100649且燃料钒且燃料钒+钠钠10010-6镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材6.5 6.5 炉管外积灰与清扫炉管外积灰与清扫 6.6.1灰垢的种类和成分灰垢的种类和成分 管管外外积积灰灰主主要要发发生生在在对对流流

181、室室。炉炉子子烧烧气气时时基基本本无无灰灰，但但烧烧油油，尤尤其其是是烧烧减减压压渣渣油油、污污油油时时，烟烟气气中中的的灰灰垢垢最最不不能能忽忽视视，称称为为油油灰灰，它它由由各各种种固固体体颗颗粒粒组组成成。一一类类为为“垢垢”，是是燃燃料料燃燃烧烧后后残残留留下下来来的的不不可可燃燃的的组组分分，主主要要为为NaNa、K K、V V、MgMg等等金金属属的的固固体体盐盐类类，它它的的多多少少与与燃燃料料油油性性能能分分析析中中“灰灰分分”的的数数量量相相当当；另另一一类类为为“灰灰”，是是燃燃料料油油中中的的可可燃燃组组分分-碳碳元元素素在在燃燃烧烧不不完完全全的的情情况况下下残残留留下

182、下来来的的微微粒粒，“灰灰”又又可可分分为为“细细烟烟灰灰”和和“粗粗烟烟灰灰”两两种种。燃燃料料油油中中已已经经汽汽化化的的那那部部分分烃烃类类如如果果同同空空气气混混合合得得不不充充分分，仍仍会会燃燃烧烧不不完完全全，这这时时生生成成的的未未燃燃碳碳粒粒是是“细细烟烟灰灰”( (soot)soot)，它它的的粒粒径径很很小小，通通常常在在lumlum上上下下，但但活活性性很很强强，容容易易在在传传热热面面上上附附着着，通通常常堆堆集集到到空空气气预预热热器器等等尾尾部部受受热热面面上上。燃燃料料油油中中不不能能蒸蒸发发汽汽化化的的那那部部分分重重质质烃烃类类受受热热后后则则发发生生热热分分

183、解解，留留下下残残碳碳，这这些些残残碳碳形形成成的的未未燃燃碳碳粒粒叫叫“粗粗烟烟灰灰”( (coke)coke)，它它的的形形状状近近似似球球形形，粒粒径径大大致致为为1010到到200200umum左左右右。“粗粗烟烟灰灰”的的生生成成量量与与燃燃料料油油性性能能分分析析中中的的“残残碳碳量量” ( (CCR)CCR)相相当当。这这种种粗粗烟烟灰灰常常常常成成为为吸吸附附硫硫酸酸的的“核核子子”，在在烟烟气气温温度度接接近近露露点点的的区区域域形形成成白白雪雪状状的的灰灰垢垢层层，厚度有时达到数毫米。厚度有时达到数毫米。 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材

184、加热炉操作培训教材 6.6.2积灰对传热的影响积灰对传热的影响不不完完全全燃燃烧烧产产生生的的炭炭粒粒和和燃燃料料中中的的灰灰分分等等烟烟尘尘均均会会在在对对流流室室炉炉管管的的外外表表面面积灰，引起的后果是：积灰，引起的后果是：增增加加热热阻阻，降降低低传传热热效效果果，随随着着积积灰灰的的增增加加，排排烟烟温温度度迅迅速速上上升升，热热效效率率显著下降；显著下降；减少了烟气的流通面积，使烟气流速升高，烟气流动的阻力加大；减少了烟气的流通面积，使烟气流速升高，烟气流动的阻力加大；在在尾尾部部低低温温受受热热面面，积积灰灰后后的的管管壁壁更更易易吸吸附附烟烟气气中中所所含含的的硫硫酸酸蒸蒸气气

185、，加加剧剧露点腐蚀。露点腐蚀。 6.6.3管外积灰的清扫方法管外积灰的清扫方法 为为了了保保证证管管式式炉炉长长期期在在较较高高的的热热效效率率下下运运转转，必必须须采采用用各各种种技技术术或或措措施施，对炉管及时清灰或清垢。对炉管及时清灰或清垢。 1 1）使用吹灰器）使用吹灰器 安装吹灰器是目前应用最为广泛的方法，现在的吹灰器有安装吹灰器是目前应用最为广泛的方法，现在的吹灰器有许多种，除以前常用的蒸汽吹灰器外，近几年出现的声波除灰器、许多种，除以前常用的蒸汽吹灰器外，近几年出现的声波除灰器、激波除灰器等等，效果都不错。但不能认为炉子只要采用了吹灰激波除灰器等等，效果都不错。但不能认为炉子只要

186、采用了吹灰器就再也不会积灰了。吹灰器只安装在炉壁上的若干个点上，它器就再也不会积灰了。吹灰器只安装在炉壁上的若干个点上，它对所有炉管的清扫作用不可能完全相同，即使对同一根炉管的不对所有炉管的清扫作用不可能完全相同，即使对同一根炉管的不同部位也不会相等。吹灰器的功用主要在于保持清洁的管子始终同部位也不会相等。吹灰器的功用主要在于保持清洁的管子始终干净，已经积满灰的脏管子要想通过它吹扫干净是困难的，基本干净，已经积满灰的脏管子要想通过它吹扫干净是困难的，基本上是不太可能的。吹灰器要根据燃料种类和积灰情况定期进行吹上是不太可能的。吹灰器要根据燃料种类和积灰情况定期进行吹灰，并且应定期检查吹灰器有无故

187、障，是否灵活好用。使用蒸汽灰，并且应定期检查吹灰器有无故障，是否灵活好用。使用蒸汽吹灰器的，吹灰前须先排除蒸汽凝结水。当加热炉对流室炉管为吹灰器的，吹灰前须先排除蒸汽凝结水。当加热炉对流室炉管为光管时，一般不装吹灰器；当对流室为钉头管或翅片管时，不管光管时，一般不装吹灰器；当对流室为钉头管或翅片管时，不管燃烧器烧什么燃料，对流室都必须安装吹灰器。燃烧器烧什么燃料，对流室都必须安装吹灰器。 2）停工期间水冲洗）停工期间水冲洗吹吹灰灰器器的的清清扫扫能能力力有有限限，尤尤其其是是烧烧油油的的对对流流室室炉炉管管为为钉钉头头管管或或翅翅片片管管的的加加热热炉炉，用用它它难难以以彻彻底底解解决决除除灰

188、灰问问题题。因因此此近近年年来来发发展展了了一一种种在在停停工工大大修修期期间间用用水水冲冲洗洗的的方方法法，主主要要用用来来清清洗洗炉炉子子的的钉头管、翅片管，巳取得良好的效果。钉头管、翅片管，巳取得良好的效果。值值得得提提醒醒的的是是，虽虽然然燃燃料料油油中中钒钒、钠钠等等含含量量低低，辐辐射射室室炉炉管管外外壁壁结结垢垢的的现现象象不不太太严严重重，但但原原油油脱脱盐盐程程度度对对管管式式炉炉的的传传热热和和热热效效率率有有间间接接的的也也是是明明显显的的影影响响。燃燃料料油油燃燃烧烧后后，盐盐分分会会沉沉积积在在炉炉管管外外表表面面，特特别别是是辐辐射射室室炉炉管管外外表表面面。这这与

189、与积积灰灰一一样样会会增增加加热热阻阻，降降低低传传热热效效果果。随随着着积积盐盐的的增增加加，火火墙墙温温度度（烟烟气气出出辐辐射射室室温温度度）增增加加，排排烟烟温温度度也也随随之之增增加加，热热效效率率下下降降。所所不不同同的的是是积积盐盐比比积积灰灰更更难难清清除除，一一般般是是向向炉炉膛膛内内喷喷洒洒除除垢垢剂剂，但但效效果果并并不不十十分分明明显显。根本的办法是要求原油脱盐达标。根本的办法是要求原油脱盐达标。镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材返回返回对流室炉管积灰情况对流室炉管积灰情况 对流室炉管清洗后情况对流室炉管清洗后情况 镇

190、海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材第一节第一节 管式加热炉的主要技术指标和运行经济指标管式加热炉的主要技术指标和运行经济指标 1.1 1.1 管式加热炉的主要技术指标管式加热炉的主要技术指标 第二章第二章第二章第二章 管式加热炉的主要技术指标及节能措施管式加热炉的主要技术指标及节能措施管式加热炉的主要技术指标及节能措施管式加热炉的主要技术指标及节能措施 管管式式加加热热炉炉的的主主要要技技术术指指标标有有：热热负负荷荷、炉炉膛膛体体积积热热强强度度、辐辐射射表表面面热热强强度度、对流表面热强度、热效率、炉膛温度、管内流速等。对流表面热强度、热效

191、率、炉膛温度、管内流速等。1.1.11.1.1热负荷热负荷 每每台台管管式式加加热热炉炉单单位位时时间间内内向向管管内内介介质质传传递递热热量量的的能能力力称称为为热热负负荷荷，一一般般用用MWMW为为单单位位。其其值值代代表表管管式式加加热热炉炉的的大大小小。介介质质通通过过炉炉管管吸吸收收的的热热量量用用于于升升温温、汽汽化化或或化化学学反反应应，这这些些热热量量全全部部都都是是有有效效热热。因因此此，管管式式加加热热炉炉的的热热负负荷荷指指的的是是其其吸吸收收的的有有效效热热，而而不不是是其其燃燃料料的的发发热热值值。加加热热炉炉的的设设计计热热负负荷荷通通常常取取计计算算值值的的1.1

192、5-1.21.15-1.2倍倍。影影响响管管式式炉炉热热负负荷荷的的因因素素很很多多，一一方方面面是是原原料料油油的的性性质质、流流量量、进进出出口口温温差差、生生产产要要求求的的汽汽化化率率；另另一一方方面面是是水水蒸蒸气气流流量量、进进出出口口温温差差和和进进炉炉前前蒸蒸汽汽含含水水量量。当当其其他他条条件件相相同同时时，原原料料油油处处理理量量越越大大，经经过过炉炉子子的的量量也也越越大大，需需要要从从炉炉子子内内吸吸收收的的热热量量就就越越多多，即即增增大大了了炉炉子子热热负负荷荷；反反之之，将将降降低低炉炉子子热热负负荷荷。汽汽化化率率越越高高，原原料料油油进进出出口口温温差差越越大

193、大，都都将将增增大大炉炉子子热热负负荷荷。水水蒸蒸汽汽流流量量越越高高，进进出出口口温温差差越越大大，以以及及蒸蒸汽汽内内含含水水量量越越多多时时，过过热热蒸蒸汽汽在在炉炉内内必必须须吸吸收较多的热量，即增大了炉子热负荷，反之将降低炉子热负荷。收较多的热量，即增大了炉子热负荷，反之将降低炉子热负荷。 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材 1.1.21.1.2炉膛体积热强度炉膛体积热强度 燃燃料料燃燃烧烧的的总总发发热热量量除除以以炉炉膛膛体体积积，称称之之为为炉炉膛膛体体积积发发热热强强度度，简简称称为为体体积积热热强强度度。它它表表示示单单位

194、位体体积积的的炉炉膛膛在在单单位位时时间间里里燃燃料料燃燃烧烧所所发发出出的热量，一般用的热量，一般用kW/mkW/m3 3为单位，即为单位，即g gv v = =（B QB Q1 1）/ / V V式中式中gv炉膛体积发热强度，炉膛体积发热强度，kW/m3；B燃料用量，燃料用量，kg/s；Q1燃料的低热值，燃料的低热值，kJ/kg燃料；燃料； V V炉膛炉膛( (或辐射室或辐射室) )体积，体积，m m3 3。 炉炉膛膛大大小小对对燃燃料料燃燃烧烧的的稳稳定定性性有有影影响响，如如果果炉炉膛膛体体积积过过小小，则则燃燃烧烧空空间间不不够够，火火焰焰容容易易舔舔到到炉炉管管和和管管架架上上，炉

195、炉膛膛温温度度也也高高，不不利利于于长长周周期期安安全全运运行行，因因此此炉炉膛膛体体积积发发热热强强度度不不允允许许过过大大，一一般般控控制制在在燃燃油油时时小小于于125125kW/mkW/m3 3，燃气时小于燃气时小于165 165 kW/mkW/m3 3。镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材 1.1.31.1.3辐射表面热强度辐射表面热强度 辐辐射射炉炉管管每每单单位位表表面面积积( (一一般般按按炉炉管管外外径径计计算算表表面面积积) )、每每单单位位时时间间内内所所传传递递的的热热量量称称为为炉炉管管的的辐辐射射表表面面热热强强度度

196、，也也称称为为辐辐射射热热通通量量或或热热流流率率，单单位位为为W/mW/m2 2。它它表表示示辐辐射射室室炉炉管管传传热热强强度度的的大大小小，应应注注意意它它一一般般指指全全辐辐射射室室所所有有炉炉管管的的平平均均值值。一一般般所所说说的的炉炉管管热热强强度度指指的的就就是是辐辐射射表表面面热热强强度度，它它是是衡衡量量管管式式炉炉技技术术水水平平的的一一个个重重要要指指标标。在在一一定定热热负负荷荷下下，提提高高炉炉管管热热强强度度就就可可以以减减少少炉炉管管和和炉炉子子体体积积，减减少少投投资资，因因此此要要尽尽可可能能地地提提高高炉炉管管的的表表面面热热强强度度。但但是是，炉炉管管表

197、表面面热热强强度度的的提提高高要要受受到到许许多多因因素素的的限限制制，如如管管内内介介质质的的特特性性、管管内内介介质质的的流流速速、炉型、炉管材质、炉管尺寸、炉管排列方式等等。炉型、炉管材质、炉管尺寸、炉管排列方式等等。 炉炉管管表表面面热热强强度度愈愈高高，炉炉壁壁温温度度也也愈愈高高。但但当当炉炉管管表表面面热热强强度度超超过过一一定定数数值值后后，由由于于炉炉壁壁温温度度过过高高，会会使使靠靠近近管管壁壁处处的的油油品品裂裂解解，影影响响最最终终产产品品的的品品质质，或或增增加加后后续续加加工工装装置置的的负负担担，严严重重时时还还会会造造成成炉炉管管结结焦焦，甚甚至至可可能能造造成

198、成炉炉管管破破裂裂，缩缩短短操操作作周周期期。同同时时当当管管壁壁金金属属温温度度达达到到其其最最高高使使用用温温度度时时，热热强强度度不不能能再提高，否则，就必须换用更高级的材料，但这意味着投资将要增加。再提高，否则，就必须换用更高级的材料，但这意味着投资将要增加。 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材 在在管管式式炉炉中中，炉炉管管表表面面热热强强度度沿沿炉炉管管周周向向和和轴轴向向都都是是不不均均匀匀的的，轴轴向向的的不不均均匀匀大大大大超超过过周周向向的的不不均均匀匀。而而且且还还存存在在平平均均炉炉管管表表面面热热强强度度不不超超限限

199、，而而个个别别炉炉管管某某些些部部位位却却显显著著超超限限的的情情况况。因因此此，为为了了保保证证高高热热强强度度处处的的炉炉管管不不结结焦焦、不不烧烧坏坏，只只有有合合理理选选用用炉炉管管热热强强度度，使使炉炉管管各各处处的的受热尽量达到均匀。一般可采用以下方法：受热尽量达到均匀。一般可采用以下方法： 1 1）辐射管两面受热；）辐射管两面受热； 2 2）增加辐射面，如在两排火嘴之间加花墙；）增加辐射面，如在两排火嘴之间加花墙； 3 3）改进燃烧器；）改进燃烧器； 4 4）操作精细，确保短焰齐火苗，燃烧正常稳定；）操作精细，确保短焰齐火苗，燃烧正常稳定； 5 5）尽尽可可能能使使沿沿圆圆周周方

200、方向向均均匀匀分分布布，并并利利用用炉炉管管表表面面热热强强度度沿沿长长度度方方向向的的不不均均匀匀性性，适适当当改改变变工工艺艺流流程程，防防止止油油品品结结焦焦，如如在在焦焦化化炉炉中中使原料油最后流经表面热强度较小的炉管。使原料油最后流经表面热强度较小的炉管。 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材 1.1.4 1.1.4对流表面热强度对流表面热强度含义同辐射热强度一样，单位也是含义同辐射热强度一样，单位也是W/m2，但它是对对流室而言。但它是对对流室而言。 近近年年来来为为提提高高对对流流传传热热，对对流流炉炉管管的的管管外外侧侧大大量量

201、使使用用了了钉钉头头或或翅翅片片。钉钉头头管管或或翅翅片片管管的的对对流流表表面面热热强强度度习习惯惯上上仍仍按按炉炉管管外外径径计计算算面面积积，而而不不计计钉钉头头或或翅翅片片本本身身的的面面积积。钉钉头头管管或或翅翅片片管管按按此此计计算算出出的的热热强强度度一一般般在在光光管管的的二二倍倍以以上上，也也就就是是说说，一一根根钉钉头头或或翅翅片片管管相相当当于于两两根根以以上上光光管管的的传热能力。传热能力。 1.1.5 1.1.5热效率热效率 热热效效率率表表示示向向炉炉子子提提供供的的能能量量被被有有效效利利用用的的程程度度，其其定定义义可可用用下下式式表达：表达：有效能量有效能量/

202、 /供给能量供给能量 热热效效率率是是衡衡量量燃燃料料消消耗耗、评评价价炉炉子子设设计计和和操操作作水水平平的的重重要要指指标标。热热效率越高，说明燃料的有效利用率越高，燃料耗量就越低。效率越高，说明燃料的有效利用率越高，燃料耗量就越低。 1.1.61.1.6炉膛温度炉膛温度 炉炉膛膛温温度度指指烟烟气气离离开开辐辐射射室室进进入入对对流流室室时时的的温温度度，它它表表征征炉炉膛膛内内烟烟气气温温度度的的高高低低，也也表表征征辐辐射射炉炉管管表表面面热热强强度度的的高高低低，是是炉炉子子操操作作中中重重要要的的控控制制指指标标。炉炉膛膛温温度度高高，说说明明辐辐射射室室传传热热强强度度大大。但

203、但炉炉膛膛温温度度过过高高，则则意意味味着着火火焰焰太太猛猛烈烈，容容易易烧烧坏坏炉炉管管、管管板板等等。从从保保证证长长周周期期安安全全运运转转考考虑虑，一一般般炉炉子子把把这这个个温温度度控控制制在在约约850850以以下下( (但但烃烃蒸蒸汽汽转转化化炉炉、乙乙烯烯裂裂解解炉炉等等例例外外) )。增增加加辐辐射射管管面面积积可可以以降降低低炉炉膛膛温温度度，但但要要求求受受热热均均匀匀适适量量。过过多多增增加加辐辐射射管管，处处理理量量并并不不能能与与炉炉管管成成比比例例增增加加，反反而而会会浪浪费费钢材。钢材。 1.1.71.1.7管内流速管内流速 流流体体在在炉炉管管内内的的流流速速

204、越越低低，则则边边界界层层越越厚厚，传传热热系系数数越越小小，管管壁壁温温度度越越高高，介介质质在在炉炉内内的的停停留留时时间间也也越越长长。其其结结果果，介介质质越越易易结结焦焦，炉炉管管越越易易损损坏坏。但但流流速速过过高高又又增增加加管管内内压压力力降降，增增加加了了管管路路系系统统的的动动力力消消耗耗。设设计计炉炉子子时时，应应在在经经济合理的范围内力求提高流速。济合理的范围内力求提高流速。 管内流速一般用管内质量流速表示，它的单位为管内流速一般用管内质量流速表示，它的单位为kg/mkg/m2 2.s.s，用下式计算：用下式计算：G GF F= W/= W/（N NF F0 0）式中式

205、中GF管内介质的重量流速，管内介质的重量流速，kg/m2.s;W管内介质流量，管内介质流量，kg/s；N管程数，即炉管路数；管程数，即炉管路数； F F0 0一根炉管的流通截面积，一根炉管的流通截面积，m m2 2。 1.1.81.1.8对流室烟气流速对流室烟气流速 提提高高对对流流室室烟烟气气流流速速可可以以强强化化外外膜膜传传热热系系数数，减减少少对对流流室室排排管管量量，从从而而降降低低投投资资。但但是是，烟烟气气在在对对流流室室的的压压降降随随其其流流速速成成平平方方关关系系增增加加，因因而而需需要要更更高高的的烟烟囱囱或或更更高高压压头头的的引引风风机机。对对流流室室烟烟气流速一般为

206、气流速一般为1 13 3kgkgm m2 2.s.s。 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材1.2管式加热炉的经济运行指标管式加热炉的经济运行指标 操作工况操作工况 烧燃料油烧燃料油 烧燃料气烧燃料气 自然通风 强制通风25%20%20%15%1.2.11.2.1炉体辐射热损失：炉体辐射热损失：1.5%1.5%和和2.5%2.5%（有余热回收系统）（有余热回收系统）1.2.21.2.2过剩空气：过剩空气： 注注：集集团团公公司司加加热热炉炉管管理理制制度度中中规规定定“对对流流室室顶顶部部烟烟气气中中的的氧氧含含量量，燃燃气气加加热热炉炉应应控

207、控制制在在2%2%4%4%；燃油加热炉应控制在；燃油加热炉应控制在3%3%5%5%。”1.2.31.2.3负压（辐射到对流）：满负荷时为负压（辐射到对流）：满负荷时为-2-2mmHmmH2 2O O，120%120%设计负荷时设计负荷时-2.5 -2.5 mmHmmH2 2O O。1.2.41.2.4炉外壁温度：炉底炉外壁温度：炉底90 90 其余其余8080。1.2.51.2.5加热炉热效率：加热炉热效率：（炼油事业部有所修改）（炼油事业部有所修改）1 1）热热负负荷荷在在1010MWMW及及以以上上的的加加热热炉炉的的热热效效率率应应达达到到87%87%以以上上，其其中中新新建建加加热热炉

208、炉的的热热效效率率应应达达到到89%89%以上（化工裂解炉的热效率应达到以上（化工裂解炉的热效率应达到92%92%以上）。以上）。2 2）热负荷在）热负荷在1010MWMW以下的加热炉的热效率应达到设计值。以下的加热炉的热效率应达到设计值。1.2.61.2.6最最终终排排烟烟温温度度一一般般应应不不大大于于170170。如如燃燃料料含含硫硫量量偏偏离离设设计计值值较较大大，则则应应进进行行标标定定和和烟气露点测试，然后确定加热炉合理的烟气排放温度（一般应高于露点温度烟气露点测试，然后确定加热炉合理的烟气排放温度（一般应高于露点温度20203030）。）。 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006

209、年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材1.3加热炉的安全运行加热炉的安全运行 1.3.11.3.1避免烟气露点腐蚀避免烟气露点腐蚀 在在提提高高加加热热炉炉热热效效率率的的同同时时，应应避避免免烟烟气气露露点点腐腐蚀蚀。要要合合理理控控制制物物料料进进料料温温度度，确确保保炉炉管管管管壁壁温温度度高高于于烟烟气气露露点点温温度度，应应定定期期对对加加热热炉炉烟气露点温度进行监测。烟气露点温度进行监测。 1.3.21.3.2燃料含硫在设计范围燃料含硫在设计范围 定定期期对对燃燃料料油油（气气）进进行行品品质质分分析析，建建立立台台账账，保保证证燃燃料料油油（气气）的的质质量量指指标标达

210、达到到规规定定要要求求：燃燃料料气气H2SH2S100ppm100ppm，燃料油燃料油S S1%1%。 1.3.31.3.3炉管壁温在设计范围炉管壁温在设计范围 用用于于设设计计的的炉炉管管壁壁温温是是由由计计算算得得出出的的最最高高管管壁壁金金属属温温度度或或当当量量管管壁壁金金属属温温度度再再加加上上适适当当的的温温度度余余量量确确定定，该该温温度度应应不不高高于于最最高高使使用用温温度度。如如碳碳钢钢管管、Cr5MoCr5Mo管管、Cr9MoCr9Mo管管的的管管壁壁温温度度分分别别在在450450、600600以以及及650650下下使使用用是是安安全全的的。因因此此在在加加热热炉炉运

211、运行行中中要要加加强对管壁温度的监控。强对管壁温度的监控。 1.3.41.3.4热负荷在热负荷在60%60%120%120%之间之间管管式式炉炉有有操操作作的的上上限限和和下下限限，通通常常允允许许的的操操作作上上限限为为设设计计热热负负荷荷的的120，理理由由是是热热负负荷荷增增加加到到这这个个值值时时炉炉子子在在设设计计上上无无需需作作什什么么特特殊殊考考虑虑，基基建建投投资资因因而而不不变变。而而且且炉炉子子负负荷有荷有20余量以后，基本上也能满足工艺上的变化要求了。余量以后，基本上也能满足工艺上的变化要求了。 但但是是，在在此此基基础础上上把把炉炉子子的的操操作作负负荷荷再再进进一一步

212、步提提高高，则则需需要要对对炉炉膛膛体体积积、烟烟气气侧侧阻阻力力、管管内内流流速速和和火火墙墙温温度度等等若若干干个个可可能能的的限限制制因因素素进进行行校校核核。而而加加热热炉炉在在过过小小的的负负荷荷下下操操作作有有可可能能损损坏坏得得更更快快，这这主主要要是是由由于于过过低低的的热热负负荷荷易易引引起起炉炉管管受受热热不不均均匀匀、炉炉管管局局部部过过热热与与损损坏问题。坏问题。 管管式式炉炉的的操操作作负负荷荷与与热热效效率率有有关关系系，如如果果方方案案合合理理、设设计计得得当当，加加热热炉炉的的热热效效率率在在设设计负荷下一般将达到最高值，在此基础上无论降低还是增加负荷，炉子热效

213、率都会降低。计负荷下一般将达到最高值，在此基础上无论降低还是增加负荷，炉子热效率都会降低。 1.3.51.3.5燃烧完全，烟气中燃烧完全，烟气中COCO100ppm100ppm COCO是是反反映映燃燃烧烧是是否否完完全全的的参参数数。在在燃燃烧烧效效率率最最高高点点处处的的COCO含含量量一一般般认认为为在在100100150150ppmppm左左右右。当当空空气气量量继继续续减减少少时时，烟烟气气中中的的COCO含含量量会会迅迅猛猛上上升升，不不完完全全燃燃烧烧损损失失迅迅速速增增大大，燃燃料料耗耗量量也也将将大大幅幅度度地地升升高高，烟烟囱囱冒冒黑黑烟烟。因因此此，为为了了保保证证燃燃烧

214、烧完完全全，减减少少不不完完全全燃燃烧烧损损失失，应应尽尽量量降降低低排排放放烟烟气气中中的的COCO含含量量，一一般般应应不不大大于于100100ppmppm。1.3.61.3.6安全设施完好，仪表、仪器完好。安全设施完好，仪表、仪器完好。 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材1.4加热炉的主要控制参数加热炉的主要控制参数 1.1.4.14.1炉出口温度炉出口温度 是是指指被被加加热热介介质质流流出出加加热热炉炉时时的的温温度度，包包括括各各分分支支温温度度、总总出出口口温温度度及及被被加加热热的的其其它它介介质质的的出出口口温温度度。加加热

215、热炉炉总总出出口口温温度度是是加加热热炉炉控控制制的的总总目目标标。炉炉出出口口分分支支温温度度是是该该分分支支介介质质在在炉炉管管内内的的受受热热情情况况和和介介质质流流量量的的综综合合反反映映，操操作作人人员员需需经经常常根根据据其其偏偏差差的的大大小小对对火火嘴嘴燃燃烧烧情情况况和和介介质质流流量量及及时时进进行行调调整整，以以确确保保加加热热炉炉的的安安全全、平平稳稳运行。运行。 1.1.4.2 4.2 炉膛温度炉膛温度 它它是是加加热热炉炉负负荷荷的的反反映映，提提高高炉炉膛膛温温度度能能够够提提高高加加热热炉炉的的辐辐射射传传热热强强度度，但但过过高高的的炉炉膛膛温温度度，不不仅仅

216、易易引引起起炉炉内内介介质质的的结结焦焦，而而且且易易烧烧坏坏炉炉管管、炉炉板板等等，不不利利于于加加热热炉炉长长周周期期安安全全运运行行，除除乙乙烯烯裂裂解解炉炉、转转化化炉炉外外的的其其它它管管式式加加热热炉炉都都把把该该温度控制在温度控制在850850以下。以下。1.1.4.3 4.3 排烟温度排烟温度 它它是是加加热热炉炉烟烟气气排排入入大大气气时时的的温温度度，是是衡衡量量加加热热炉炉热热能能利利用用率率的的重重要要参参数数之之一一。它它的的高高低低需需要要同同时时考考虑虑节节能和烟气低温露点腐蚀两方面的因素。能和烟气低温露点腐蚀两方面的因素。 1.1.4.4 4.4 过剩空气系数和

217、烟气氧含量过剩空气系数和烟气氧含量它它们们是是加加热热炉炉供供风风情情况况的的具具体体反反映映，不不仅仅影影响响燃燃料料的的正正常常燃燃烧烧，而而且且影影响响加加热热炉炉的的热热效效率率。因因此此在在实实际际操操作作红红要要根根据据烟烟气气中中氧氧含含量量的的检检测测情情况况，合合理理控控制制加加热热炉炉的的供供风风量量，在在保证充分燃烧的情况下，进一步提高加热炉的热效率。保证充分燃烧的情况下，进一步提高加热炉的热效率。 1.1.4.5 4.5 炉膛负压炉膛负压 它它是是指指炉炉内内压压力力与与炉炉外外同同标标高高处处大大气气压压力力之之差差，是是炉炉膛膛抽抽力力大大小小的的反反映映。加加热热

218、炉炉热热负负荷荷、烟烟道道挡挡板板开开度度、烟烟囱囱高高度度、引引风风机机运运行行情情况况、引引风风机机入入口口蝶蝶阀阀开开度度都都影影响响炉炉膛膛抽抽力力的的大大小小。炉炉膛膛负负压压不不足足，将将会会造造成成空空气气入入炉炉困困难难，烟烟气气不不能能及及时时排排出出，燃燃烧烧不不能能正正常常进进行行，使使得得烟烟气气和和火火焰焰从从点点火火孔孔、看看火火窗窗等等缝缝隙隙处处喷喷出出，严严重重时时将将造造成成炉炉膛膛回回火火爆爆炸炸。炉炉膛膛负负压压过过大大，将将会会造造成成加加热热炉炉漏漏风风量量增增大大，大大量量空空气气进进入入炉炉内内，这这不不仅仅会会造造成成炉炉管管氧氧化化，而而且且

219、还还会会造成加热炉热效率的降低。因此加热炉在适宜的负压下操作。造成加热炉热效率的降低。因此加热炉在适宜的负压下操作。返回返回镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材2.1 2.1 过剩空气系数过剩空气系数 第二节第二节 管式加热炉的热效率简化计算管式加热炉的热效率简化计算 2.1.12.1.1过剩空气系数的定义过剩空气系数的定义 在在管管式式炉炉中中，燃燃料料不不可可能能在在化化学学平平衡衡的的空空气气量量（理理论论空空气气量量）下下完完全全燃燃烧烧，总总是是要要在在有有一一定定过过剩剩空空气气量量的的条条件件下下才才能能完完全全燃燃烧烧。而而且且

220、由由于于管管式式炉炉实实际际运运行行中中大大多多在在负负压压下下操操作作，总总是是存存在在一一定定漏漏风风，因因此此实实际际进进入入炉炉子子的的空空气气量量总总是是比比理理论论空空气气量量多多，所所用用实实际际空空气气量量与与理理论论空空气气量量之之比比叫叫做做过过剩剩空空气气系系数数，用用表表示。过剩空气量为（示。过剩空气量为（-1-1），），例如例如=1.20=1.20，则过剩空气量为则过剩空气量为0.200.20，即为，即为20%20%。 2.1.22.1.2过剩空气系数的计算过剩空气系数的计算若已知加热炉烟气分析结果，可根据下式计算若已知加热炉烟气分析结果，可根据下式计算：21/21/

221、（21-79O21-79O2 2/ N/ N2 2）式中：式中：过剩空气系数；过剩空气系数； O O2 2、N N2 2烟气中氧、氮的体积百分率，烟气中氧、氮的体积百分率，% %。只只知知道道烟烟气气中中氧氧含含量量时时也也可可用用图图2-22-2直直接接查查出出值值或用简化公式计算得到：或用简化公式计算得到：（21+0.11621+0.116O O2 2）/ /（21- O21- O2 2）式中：式中：过剩空气系数；过剩空气系数； O O2 2烟气中氧含量，烟气中氧含量，% %。 图图2 2- -2 2 烟烟气气中中氧氧含含量量与与过过剩剩空空气气系系数数的的关关系系 镇海炼化机动处镇海炼化

222、机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材 2.1.2过剩空气系数过大的危害过剩空气系数过大的危害加加热热炉炉的的过过剩剩空空气气量量是是衡衡量量设设计计和和操操作作的的主主要要参参数数。过过剩剩空空气气系系数数的的大大小小不不仅仅影影响响到到加加热热炉炉的的热热效效率率，还还影影响响着着其其它它许许多多方方面面，所所以以合合理理选用过剩空气系数是十分重要的。选用过剩空气系数是十分重要的。(1)使加热炉热效率降低使加热炉热效率降低 加加热热炉炉是是靠靠燃燃料料燃燃烧烧供供给给热热量量的的。在在操操作作过过程程中中，加加热热炉炉内内烟烟气气氧氧含量增加，表明进入炉内的过剩空

223、气多。在排烟含量增加，表明进入炉内的过剩空气多。在排烟中，大量的过剩空气将热量带走排入大气，中，大量的过剩空气将热量带走排入大气，所以使炉子热损失增多，热效率下降。由于所以使炉子热损失增多，热效率下降。由于过剩的空气是在出口烟气温度下排入大气的，过剩的空气是在出口烟气温度下排入大气的，所以排烟温度越高，过剩空气带走的热量越所以排烟温度越高，过剩空气带走的热量越多，对热效率的影响就越大，图多，对热效率的影响就越大，图2-32-3表示在不表示在不同排烟温度下，过剩空气系数同排烟温度下，过剩空气系数每增加每增加0.10.1对对热效率下降值的影响。热效率下降值的影响。 图图2-3过过剩剩空空气气系系数

224、数对对热热效效率率的的影影响响镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材 (2)使燃烧温度下降使燃烧温度下降在在加加热热炉炉内内，燃燃料料燃燃烧烧温温度度越越高高，火火焰焰和和高高温温烟烟气气传传给给辐辐射射炉炉管管的的热热量量就就越越多多，而而且且是是与与火火焰焰和和高高温温烟烟气气的的绝绝对对温温度度成成四四次次方方关关系系。辐辐射射室室燃燃烧烧温温度度的的高高低低，会会改改变变炉炉膛膛的的温温度度场场分分布布，影影响响加加热热炉炉内内辐辐射射段段和和对流段传热量的比例。对流段传热量的比例。 炉炉子子辐辐射射室室过过剩剩空空气气系系数数增增大大后

225、后，降降低低了了燃燃烧烧温温度度，使使辐辐射射管管热热强强度度减减小小，吸吸热热量量下下降降。如如果果此此时时对对流流管管不不能能弥弥补补辐辐射射管管所所吸吸收收的的热热量量，则则必必须须增增加加燃燃料料用用量量才才能能保保持持加加热热炉炉的的规规定定热热负负荷荷，因因此此使使加加热热炉炉热热效效率下降。率下降。 (3)使露点温度升高使露点温度升高 在在设设计计和和操操作作中中，使使加加热热炉炉尾尾部部受受热热面面的的壁壁温温保保持持在在烟烟气气的的露露点点温温度度以以上上是是防防止止露露点点腐腐蚀蚀和和堵堵塞塞必必须须考考虑虑的的一一个个主主要要问问题题。加加热热炉炉热热效效率率不不能能进进

226、一一步步提提高高，往往往往是是受受到到低低温温露露点点腐腐蚀蚀的的限限制制。烟烟气气中中的的过过剩剩空空气气系系数数增增大大后后，会会使使露露点温度升高，加大低温腐蚀范围。点温度升高，加大低温腐蚀范围。 (4)其它其它 过过剩剩空空气气系系数数增增大大后后，除除使使加加热热炉炉的的热热效效率率有有显显著著降降低低外外，还还会会加加剧剧炉炉管管氧氧化化、增增加加对对流流室室吸吸热热量量以以及及促促进进氮氮化化物物NOxNOx的的形形成成而而加加剧剧环环境境污污染染，从从而而产产生生极不利的影响。极不利的影响。 虽虽然然，减减少少过过剩剩空空气气系系数数可可有有效效减减少少排排烟烟损损失失，提提高

227、高热热效效率率等等诸诸多多好好处处，但但一一个个重重要要的的前前提提是是必必须须保保证证燃燃料料完完全全燃燃烧烧。若若过过剩剩空空气气系系数数过过小小，会会使使燃燃烧烧恶恶化化，加加大大了了化化学学和和机机械械不不完完全全燃燃烧烧损损失失，炉炉子子冒冒黑黑烟烟，结结果果热热效效率率不不但但没没有有提提高高，反反而而增增加加了了燃燃料料用用量量。另另外外过过剩剩空空气气系系数数过过小小，还还容容易易造造成成回回火火伤伤人人等等不不安安全全因因素素，因因此此在在实实际际操作中要引起足够的重视。操作中要引起足够的重视。 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培

228、训教材 2.1.3减少过剩空气系数的措施减少过剩空气系数的措施 既既然然降降低低过过剩剩空空气气系系数数可可以以有有效效提提高高热热效效率率，节节约约燃燃料料，为为此此在在确确保保加加热热炉炉安安全全运运行行的的情情况况下下，尽尽可可能能降降低低过过剩剩空空气气系系数数，但但必必须须指指出出保保证证燃燃料料完完全全燃燃烧烧是是降降低低过过剩剩空空气气系系数数的的前前提提，因因为为燃燃料料不不完完全全燃燃烧烧对对加加热热炉炉热热效效率率的的影影响响大大于于过过剩剩空空气气系系数数对对加加热热炉炉热热效效率率的的影影响响。减减少少过过剩空气系数具体的措施有：剩空气系数具体的措施有： 1 1）选选用

229、用或或改改进进燃燃烧烧器器，采采用用合合理理结结构构、性性能能良良好好燃燃烧烧器器以以及及先先进进的的配配风风技技术术，促促使使和和强强化化燃燃料料与与空空气气的的良良好好混混合合，保保证证在在较较低低的的过过剩剩空空气气系系数数下下完完全全燃燃烧烧；采采用用强强制制供供风风燃燃烧烧器器，提提高高进进风风流流量量，改改善善进进风风方方式式，也也可可降降低低过过剩剩空空气气系系数数。采采用用先先进进的的配配风风技技术术，强强化化燃燃料料和和空空气气的混合。的混合。 2 2）在在操操作作过过程程中中，管管好好“三三门门一一板板”，确确保保管管式式加加热热炉炉在在合合理理的的过过剩剩空空气气系系数数

230、下下运运行行，既既不不让让过过剩剩空空气气对对热热效效率率的的影影响响量量太太大大，也也不不因因过过剩剩空空气气不不够够而而出出现现不不完完全全燃燃烧烧。 “三三门门一一板板”指指的的是是油油门门、汽汽门门、风风门门和和烟烟囱囱（道道）档档板板。它它是是一一种种加加热热炉炉操操作作方方法法的的简简称称，即即适适当当调调节节燃燃料料油油和和雾雾化化蒸蒸汽汽的的阀阀门门，可可使使各各燃燃烧烧器器的的火火焰焰长长短短基基本本均均匀匀，雾雾化化良良好好。燃燃烧烧器器风风门门或或风风道道蝶蝶阀阀与与烟烟囱囱（道道）档档板板的的调调节节要要互互相相配配合合。烟烟囱囱（道道）档档板板开开得得过过大大，燃燃烧

231、烧器器风风门门或或风风道道蝶蝶阀阀关关得得过过小小，会会使使炉炉内内负负压压过过大大，漏漏风风量量过过多多；档档板板开开得得过过小小，燃燃烧烧器器风风门门或或风风道道蝶蝶阀阀关关得得过过大大，可可能能会会使使炉炉内内局局部部形形成成正正压压，造造成成高高温温烟烟气气漏漏出出炉炉外外。一一般般控控制制炉炉膛膛负负压为压为-20-20-40Pa-40Pa。 所所以以过过剩剩空空气气系系数数对对加加热热炉炉热热效效率率有有着着直直接接的的影影响响，在在排排烟烟温温度度、不不完完全全燃燃烧烧损损失失和和外外壁壁散散热热损损失失不不变变时时，加加热热炉炉的的热热效效率率随随着着过过剩剩空空气气系系数数加

232、加大大而而降降低低，降降低低过过剩剩空空气气系系数数可可以以有有效效提提高高加加热热炉炉的的热热效效率率。一般来讲，过剩空气系数一般来讲，过剩空气系数每降低每降低10%10%可使加热炉热效率提高可使加热炉热效率提高1 11.5%1.5%。 3 3）应应做做好好管管式式炉炉的的堵堵漏漏，尽尽量量减减少少炉炉体体的的漏漏风风量量，因因为为炼炼油油管管式式炉炉几几乎乎都都是是负负压压操操作作的的，如如果果看看火火门门、人人孔孔门门、防防爆爆门门、弯弯头头箱箱门门等等关关闭闭不不严严或或炉炉墙墙有有泄泄漏漏之之处处，从从这这些些地地方方漏漏人人炉炉内内的的空空气一般都不参与燃烧而白白带走热量。气一般都

233、不参与燃烧而白白带走热量。 4 4）保证燃料油的粘度在合适的范围内。保证燃料油的粘度在合适的范围内。 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材 2.1.42.1.4氧含量的测试氧含量的测试 测测定定烟烟气气中中的的氧氧含含量量通通常常有有两两种种方方法法。一一是是将将烟烟气气抽抽出出分分析析，二二是是利利用用氧氧化化锆锆分分析析仪仪直直接接插插入入烟烟气气中中进进行行在在线线分分析析。将将烟烟气气抽抽出出分分析析时时，因因烟烟气气中中所所含含水水分分已已经经冷冷凝凝，基基本本为为干干烟烟气气。而而利利用用氧氧化化锆锆在在线线分分析析时时，因因烟烟气

234、气中中含含有有水水蒸蒸汽汽，称称之之为为湿湿烟烟气气。在在按按烟烟气气氧氧含含量量确确定定过过剩剩空空气气系系数数时时，应应根根据据烟烟气气分分析析方方法法的的不不同同分分别别按按干干烟烟气气和和湿湿烟烟气气进进行行确确定定。为为了了减减轻轻操操作作强强度度，在在投投资资允允许许的的情情况况下下，一一般般采采用用烟烟气气氧氧含含量量分分析析仪仪来来连连续续测测量量氧氧含含量量，作作为为受受动动或或自自动动调调节节烟烟囱囱或或入入口口档档板板开开度度的的依依据据。具具体体做做法法为为采采用用氧氧化化锆锆分分析析仪仪测测出出氧氧含含量量，然然后后根根据据氧氧含含量量求求出出过过剩剩空空气气系系数数

235、。公公司司氧氧含含量量的的测测试试就就是是采采用用氧氧化化锆锆分分析析仪仪进进行行在在线线监监测测的的，加加热热炉炉日日常常运运行行氧氧含含量量以以氧氧化化锆锆为为准准，仪仪控控部部负负责责做做好好氧氧化化锆锆半半年年一一次次的的校校验验和和日日常常维维护护工工作作，并并做做好好记记录录。当当氧氧化化锆锆显显示示值值异异常常或或发发生生故故障障并并经经仪仪控控部部校校验验处处理理后后，问问题题仍仍旧旧存存在在的的情情况况下下，公公司司将将利利用用TESTO454TESTO454烟烟气组分测试仪进行问题的处理解决。气组分测试仪进行问题的处理解决。 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月

236、月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材2.2排烟温度排烟温度 2.2.12.2.1定义定义 排排烟烟温温度度指指的的是是烟烟气气出出对对流流室室的的温温度度，当当有有余余热热回回收收系系统统时时则则指指的的是是烟烟气气出出余余热热回回收收系系统统的的温温度度。由由于于管管式式炉炉的的热热损损失失主主要要是是排排烟烟带带走走的的热损失，因此排烟温度几乎是管式炉热效率的直接表征。热损失，因此排烟温度几乎是管式炉热效率的直接表征。 2.2.22.2.2排烟温度与热效率的关系排烟温度与热效率的关系 排排烟烟温温度度引引起起的的热热损损失失即即排排烟烟损损失失在在管管式式炉炉的的热热损损失失中中占占有有

237、极极大大的的比比例例，当当炉炉子子热热效效率率较较高高（例例如如90%90%）时时，排排烟烟损损失失占占总总损损失失的的70%70%80%80%，当当炉炉子子热热效效率率较较低低（例例如如70%70%）时时，排排烟烟损损失失占占总总损损失失的的比比例例高高达达90%90%以以上上。排排烟烟温温度度高高，烟烟气气带带走走的的热热量量就就多多，热热效效率率就就低低。降降低低排排烟烟温温度度，即即降降低低排排烟烟热热损损失失，就就可可提提高高热热效效率率。但但排排烟烟温温度度又又不不能能太太低低，一一方方面面对对没没有有余余热热回回收收系系统统的的排排烟烟温温度度受受入入炉炉油油品品温温度度的的限限

238、制制，排排烟烟温温度度与与入入炉炉油油品品温温度度之之间间的的温温差差一一般般控控制制在在5050100100比比较较合合适适，若若温温差差太太小小，对对流流室室传传热热效效果果就就不不好好。另另一一方方面面，有有余余热热回回收收系系统统时时，排排烟烟温温度度的的降降低低受受到到经经济济和和技技术术的的限限制制。随随着着排排烟烟温温度度的的降降低低，烟烟气气余余热热回回收收系系统统的的末末端端温温差差越越来来越越小小，传传热热效效果果也也越越来来越越差差，回回收收余余热热的的换换热热面面积积也也就就越越来来越越大大，一一次次投投资资迅迅速速增增加加，因因此此必必须须根根据据经经济济评评价价确确

239、定定一一个个经经济济合合理理的的余余热热回回收收末末端端温温差差。在在技技术术方方面面降降低低排排烟烟温温度度主主要要受受烟烟气气露露点点的的限限制制。余余热热回回收收换换热热面面的的温温度度必必须须高高于于烟烟气气的的露露点点温温度度，否否则则换换热热面面将将受受到到露露点点腐腐蚀蚀而而损损坏坏。另另外外，换换热热面面在在露露点点下下易易积积“粘粘灰灰”，迅迅速速增增加烟气侧的阻力，甚至使余热回收系统难以操作而被迫停运。加烟气侧的阻力，甚至使余热回收系统难以操作而被迫停运。 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材 1 1）减减小小末末端端温温差

240、差，即即减减小小排排烟烟温温度度与与工工艺艺介介质质人人对对流流室室温温度度之之差差。比比较较适适宜宜的的温温差为差为5050100100。 2 2）将将需需要要加加热热的的工工艺艺冷冷介介质质如如锅锅炉炉给给水水、低低温温介介质质等等引引人人对对流流室末端。室末端。 2.2.3降低排烟温度的措施降低排烟温度的措施 3 3）采采用用各各种种空空气气预预热热器器以以预预热热燃燃烧烧用用空空气气。一一般般来来讲讲，空空气气温温度度每每提提高高2020，炉炉子子热热效效率率约约提提高高一一个个百百分分点点。空空气气预预热热温温度度不不宜宜超超过过300300，否否则则易易引引起起燃燃烧烧产产物物中中

241、NONOX X增增加加、燃燃油油喷喷头头结结焦焦或或燃燃烧烧器器过过大大变变形形等等问问题题。用用烟烟气气预预热热空空气气是是管管式式炉炉回回收收烟烟气气余余热热、提提高高热热效效率率的的主主要要方方法法，也也是是最最常常用用的的方方法法。其其方方式式很很多多，空气预热器也各种各样。空气预热器也各种各样。 4 4）采采用用烟烟气气余余热热锅锅炉炉以以发发生生蒸蒸汽汽。有有些些管管式式炉炉如如连连续续重重整整的的四四合合一一重重整整炉炉，热热负负荷荷很很大大，为为了了减减少少压压降降又又不不能能在在对对流流室室排排炉炉管管，只只能能将将对对流流室室作作为为烟烟气气余余热热锅锅炉炉。再再如如制制氢

242、氢装装置置的的转转化化炉炉，其其转转化化反反应应只只能能在在辐辐射射室室的的转转化化管管内内进进行行，热热负负荷荷相相当当大大，烟烟气气出出辐辐射射室室的的温温度度也也比比一一般般管管式式炉炉高高得得多多，对对流流室室仅仅靠靠预预热热原原料料气气远远不不能能将将烟烟气气温温度度降降下下来来，也也只只能能排排烟烟气气余热锅炉。余热锅炉。 5 5）坚坚持持经经常常定定期期吹吹灰灰，以以保保证证对对流流吸吸热热面面清清洁洁。不不完完全全燃燃烧烧产产生生的的炭炭粒粒和和燃燃料料中中的的灰灰分分等等烟烟尘尘均均会会污污染染对对流流室室炉炉管管的的外外表表面面，增增加加热热阻阻，降降低低传传热热效效果果。

243、随随着着积积灰灰的的增增加加，排排烟烟温温度度迅迅速速上上升升，热热效效率率显显著著下下降降。为为了了保保证证管管式式炉炉长长期期在在较较高高的的热热效效率率下下运运转转，必必须须坚坚持持用用吹吹灰灰器器定定期期清清除除积积灰灰。现现在在的的吹吹灰灰器器有有许许多多种种，除除以以前前常常用用的的蒸蒸汽汽吹吹灰灰器器外外，近近几几年年出出现现的的声声波波除除灰灰器器、激激波波除除灰灰器器等等等，效果都不错。等，效果都不错。 值值得得提提醒醒的的是是，原原油油脱脱盐盐程程度度对对管管式式炉炉的的传传热热和和热热效效率率有有间间接接的的但但也也是是明明显显的的影影响响。燃燃料料油油燃燃烧烧后后，盐盐

244、分分会会沉沉积积在在炉炉管管外外表表面面，特特别别是是辐辐射射室室炉炉管管外外表表面面。这这与与积积灰灰一一样样会会增增加加热热阻阻，降降低低传传热热效效果果。随随着着积积盐盐的的增增加加，火火墙墙温温度度（烟烟气气出出辐辐射射室室温温度度）增增加加，排排烟烟温温度度也也随随之之增增加加，热热效效率率下下降降。所所不不同同的的是是积积盐盐比比积积灰灰更更难难清清除除，一一般般是是向向炉炉膛膛内内喷喷洒洒除除垢垢剂剂，但但效效果果并并不不十十分分明明显显。根本的办法是要求原油脱盐达标。根本的办法是要求原油脱盐达标。 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培

245、训教材 2.2.42.2.4排烟温度的监测排烟温度的监测 排排烟烟温温度度用用热热电电偶偶进进行行连连续续在在线线监监测测，热热电电偶偶应应带带有有保保护护套套管管，一一般般安安装装在在烟烟道道尾尾部部或或在在接接近近与与烟烟囱囱连连接接的的位位置置距距炉炉体体烟烟气气出出口口1 12 2m m的的烟烟道道上上；设设有有余余热热回回收收系系统统的的加加热热炉炉可可布布置置在在余余热热回回收收系系统统烟烟气气出出口口0.50.5m m左左右右处处。最最好好与与烟烟气气的的取取样样点点布布置置在在同同一一烟烟道道截截面面上上，这这样样烟烟气气取取样样和和测测温温可可同同步步进进行行。多多烟烟囱囱式

246、式的的加加热热炉炉在在每每个个烟烟囱囱内内部部都都应应有有温温度度测测量量点点。同同理理，如如果果一一个个共共用用的的烟烟囱囱用用于于几几个个加加热热炉炉，每每一一个个加加热热炉炉的的烟烟道道尾尾部部都应有温度测量点。都应有温度测量点。 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材2.3热效率的计算热效率的计算 热热效效率率表表示示管管式式炉炉体体系系中中参参与与热热交交换换过过程程的的热热能能的的利利用用程程度度。它它的的供供给给能能量量中中一一般般只只包包括括燃燃料料低低热热值值和和燃燃料料、空空气气和和雾雾化化蒸蒸汽汽带带入入的的显显热热。损损失

247、失能能量量包包括括排排烟烟带带走走的的热热量量和和散散失失的的热热量量等等。它它便便于于计计算算燃燃料料耗耗量量，是是衡衡量量管管式式炉炉燃燃料料利利用用情情况况的的一一项项重重要要指指标标。加加热热炉炉的的热热效效率率计计算算有有正正平衡法和反平衡法两种，计算通式为：平衡法和反平衡法两种，计算通式为： （Q QYXYX/Q/QGGGG）100% 100% 正平衡正平衡 （1 1Q QSSSS/Q/QGGGG）100% 100% 反平衡反平衡 加加热热炉炉的的热热效效率率最最好好是是用用正正平平衡衡计计算算，但但由由于于被被加加热热介介质质的的出出入入口口温温度度和和流流量量一一般般测测不不准

248、准，尤尤其其是是炉炉出出口口汽汽化化率率很很难难测测准准，由由此此造造成成总总吸吸热热量量计计算算不不准准，热热效效率率计计算算也也就就不不准准确确。因因此此一一般般采采用用反反平平衡衡法法计计算算热热效率。效率。 （1 1Q QSSSS/Q/QGGGG）100%100% 100%100%（q q1 1q q2 2q q3 3） 式中：式中：管式炉热效率管式炉热效率 % %；Q QSSSS损失能量损失能量 KJ/hKJ/h；Q QGGGG供给能量供给能量 KJ/hKJ/h；q1排烟损失热量占供给能量排烟损失热量占供给能量的百分数的百分数%，根据排烟中的氧含量，根据排烟中的氧含量求出过剩空气系数

249、，再由过剩空求出过剩空气系数，再由过剩空气系数和排烟温度求出；气系数和排烟温度求出； q2不完全燃烧损失热量占不完全燃烧损失热量占供给能量的百分数供给能量的百分数%；q3表面散热损失热量占供表面散热损失热量占供给能量的百分数给能量的百分数%； q q1 1的计算：方法的计算：方法1 1可按下式求出：可按下式求出：q q1 1（B B（L L0 01 1）CpCpTsTs）/ /（B Bq qL L）式中：式中：CpCp为烟气在排烟温度时的比热为烟气在排烟温度时的比热 KwKw/； Ts Ts为排烟温度为排烟温度 ； B B燃料耗量燃料耗量 Kg/hKg/h（NmNm3 3/h/h），），此值为

250、实测值；此值为实测值； q qL L燃料的低热值燃料的低热值 KJ/KgKJ/Kg（KJ/NmKJ/Nm3 3），），此值可实测或根据燃料组分计算得到；此值可实测或根据燃料组分计算得到； L L0 0理论空气量，根据燃料组分求出；理论空气量，根据燃料组分求出； 过剩空气系数，由排烟氧含量求出。过剩空气系数，由排烟氧含量求出。 方方法法2 2是是根根据据过过剩剩空空气气系系数数和和排排烟烟温温度度从从图图2-42-4中中查查得得排排烟烟损损失失与与燃燃料低热值之比料低热值之比S S求出：求出：q q1 1S Sq qL L q q2 2的计算可根据排烟组份按下式求出：的计算可根据排烟组份按下式求

251、出： q q2 20.350.35（COCO2 2/44/44N N2 2/28/28SOSO2 2/64/64A/29A/29）COCO 式中式中COCO2 2、N N2 2、SOSO2 2、COCO为气体占排烟总量的体积百分数。为气体占排烟总量的体积百分数。 A AL L0 0（1 1） L L0 0理论空气量，根据燃料组分求出。理论空气量，根据燃料组分求出。 q q3 3的计算式：的计算式： q q3 3（FFQ QF F）Q QGGGG 式中式中F F体系内所有散热面积体系内所有散热面积m m2 2； Q QF F表面散热热流的算术平均值表面散热热流的算术平均值 KJ/ mKJ/ m2

252、 2。 由由于于加加热热炉炉炉炉墙墙内内表表面面的的温温度度是是变变化化的的，并并且且散散热热量量与与外外界界温温度度和和风风速速等等因因素素也也有有关关，因因此此要要准准确确计计算算q q3 3是是比比较较困困难难的的。为为简简便便起起见见，一一般般不不进进行行计计算算，而而在在设设计计中中一一般般按按供供给给热热量量的的1.51.53 3来来设设定定。集集团团公公司司加加热热炉炉热热效效率率简简化化公公式式中中取取散散热热损损失失为为3%3%。需需要要说说明明的的是是加加热热炉炉外外壁壁温温度度会会随随环环境境温温度度的的降降低低而而下下降，外壁温度在夏季和冬季相差虽多，但散热损失的差值并

253、不大。降，外壁温度在夏季和冬季相差虽多，但散热损失的差值并不大。 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材 一一般般来来讲讲，管管式式加加热热炉炉的的燃燃烧烧都都比比较较完完全全，因因此此不不完完全全燃燃烧烧损损失失很很小小，可可以以忽忽略略不不计计；再有，再有，q q3 3一般取值为一般取值为3%3%，即，即q q3 33%3%，这样加热炉的热效率反平衡简化计算公式为：这样加热炉的热效率反平衡简化计算公式为： 100%100%（q q1 1q q2 2q q3 3）97%97%q q1 1 从从上上式式可可明明显显看看到到加加热热炉炉的的排排烟烟

254、氧氧含含量量、排排烟烟温温度度与与热热效效率率的的关关系系。排排烟烟温温度度和和氧氧含含量量的的降降低低均均有有利利于于加加热热炉炉热热效效率率的的提提高高。至至于于如如何何降降低低排排烟烟温温度度和和氧氧含含量量在在前前面面已已详详细细叙叙述述过过，这这里里不不再再重重复复。下下面面就就如如何何减减少少不不完完全全燃燃烧烧和和散散热热损损失失以以提提高高热热效效率率的的措措施施简简单单介介绍一下。绍一下。 减少不完全燃烧损失：减少不完全燃烧损失： 采用性能良好的燃烧器，以减少化学的和机械的不完全燃烧损失。采用性能良好的燃烧器，以减少化学的和机械的不完全燃烧损失。 调节好风门，使过剩空气系数既

255、不太大，也不太小。调节好风门，使过剩空气系数既不太大，也不太小。 减少散热损失：减少散热损失： 正正确确设设计计炉炉墙墙厚厚度度，以以保保证证较较低低的的炉炉外外壁壁温温度度。一一般般在在无无风风和和环环境境温温度度2727时时外外壁壁温度应在温度应在8080以下。以下。 选用价格合理、隔热性能良好的耐火保温材料构筑炉墙。选用价格合理、隔热性能良好的耐火保温材料构筑炉墙。 发现炉墙损坏，应在检修时及时进行修补。发现炉墙损坏，应在检修时及时进行修补。 补充说明一点，就是供热效率计算用的氧含量为排烟氧含量。补充说明一点，就是供热效率计算用的氧含量为排烟氧含量。 返回返回镇海炼化机动处镇海炼化机动处

256、 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材第三节第三节 管式加热炉主要节能措施管式加热炉主要节能措施 加加热热炉炉是是炼炼油油装装置置的的能能耗耗大大户户，一一般般占占装装置置能能耗耗的的70%70%以以上上，所所以以降降低低加加热热炉炉的的能能耗耗是是装装置置节节能能的的重重要要手手段段之之一一。热热效效率率是是衡衡量量管管式式炉炉先先进进性性的的一一个个重重要要指指标标。提提高高管管式式炉炉的的热热效效率率就就意意味味着着减减少少燃燃料料消消耗耗，但但加加热热炉炉热热效效率率提提高高的的百百分分比比与与节节约约燃燃料料的的百百分分比比并并不不成成等等值值关关系系。节节约约燃

257、料的百分比定义如下：燃料的百分比定义如下： B B（B B原原B B新新）/ /B B原原100%100% 加热炉原来的热效率越低，燃料加热炉原来的热效率越低，燃料的用量的用量B B就越多，提高热效率后节约就越多，提高热效率后节约燃料的收效就越大。例如，一个原来燃料的收效就越大。例如，一个原来热效率为热效率为5050的加热炉，将热效率提的加热炉，将热效率提高高1010后，可以节约燃料后，可以节约燃料16.616.6；而；而将另一个原有热效率为将另一个原有热效率为8080的加热护，的加热护，同样再将热效率提高同样再将热效率提高1010时，仅节约时，仅节约燃料燃料1111。加热炉热效率与节约燃料。

258、加热炉热效率与节约燃料的关系如图的关系如图2-42-4所示。所示。 图图2 2- -4 4 热热效效率率与与节节约约燃燃料料的的关关系系 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材3.1 3.1 工艺节能工艺节能 加热炉的主要节能措施有：加热炉的主要节能措施有： 节节约约燃燃料料有有多多种种途途径径，工工艺艺节节能能是是根根本本。炼炼油油装装置置的的特特点点是是管管式式炉炉的的热热负负荷荷随随换换热热流流程程的的不不同同而而改改变变。整整个个生生产产装装置置优优化化换换热热，降降低低管管式式炉炉热热负负荷荷，尽尽一一切切可可能能提提高高被被加加热热介

259、介质质入入炉炉温温度度，降降低低加加热热炉炉的的热热负负荷荷。加热炉负荷的降低，可直接减少燃料用量。加热炉负荷的降低，可直接减少燃料用量。 3.2 3.2 设计节能设计节能 单单从从加加热热炉炉来来说说，在在加加热热炉炉设设计计阶阶段段，优优化化加加热热炉炉的的设设计计方方案案是是节节能能的的最最重重要要环环节节。设设计计方方案案的的合合理理是是能能量量合合理理利利用用的的基基础础。设设计计方方案案包包括括总总体体方方案案和和局局部部方方案案。对对于于整整体体方方案案来来说说有有加加热热炉炉系系统统的的总总体体布布局局和和被被加加热热介介质质的的分分配配以以及及余余热热回回收收利利用用方方案案

260、等等。关关于于设设计计节节能能这这里里不不一一一一叙述。叙述。 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材3.3 3.3 设备节能设备节能 加热炉的主要节能措施有：加热炉的主要节能措施有： 设计方案优化以后，要通过选择可靠的设备来实现节能目的。具体为：设计方案优化以后，要通过选择可靠的设备来实现节能目的。具体为： 1 1）采采用用技技术术水水平平先先进进的的燃燃烧烧器器，降降低低过过剩剩空空气气系系数数、雾雾化化蒸蒸汽汽耗耗量量和和不不完完全全燃燃烧烧。燃燃烧烧器器的的先先进进体体现现在在采采用用先先进进的的配配风风技技术术、燃燃油油雾雾化化技技术术

261、；火火道道、喷喷嘴嘴和和调调风风器器三者相互配合；在燃料燃烧完全条件下过剩空气系数低、雾化介质耗量少等方面。三者相互配合；在燃料燃烧完全条件下过剩空气系数低、雾化介质耗量少等方面。 2 2）采采用用导导热热系系数数小小、整整体体性性好好、使使用用寿寿命命长长的的耐耐热热保保温温材材料料做做衬衬里里，提提高高加加热热炉的隔热保温效果，减少炉体散热损失和漏风量。炉的隔热保温效果，减少炉体散热损失和漏风量。 3 3）提高弯头箱、防爆门、人孔等的密封性，减少漏风量。）提高弯头箱、防爆门、人孔等的密封性，减少漏风量。 4 4）采用降低露点温度技术或新材料，充分利用余热，降低排烟温度。）采用降低露点温度技

262、术或新材料，充分利用余热，降低排烟温度。 5 5）采用先进吹灰技术，提高对流段和空预器的传热效率。）采用先进吹灰技术，提高对流段和空预器的传热效率。 6 6）采采用用强强制制供供风风、双双回回路路温温控控系系统统和和鼓鼓风风机机、引引风风机机采采用用变变频频调调速速技技术术，实实现现根据被加热介质的出炉温度和热效率调节燃料量和供风量。根据被加热介质的出炉温度和热效率调节燃料量和供风量。 7 7）采采用用各各种种技技术术或或措措施施，对对炉炉管管及及时时清清灰灰和和清清垢垢，保保证证炉炉管管传传热热效效果果和和加加热热炉炉长周期高效运行。长周期高效运行。 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年

263、年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材3.4 3.4 操作节能操作节能 加热炉的主要节能措施有：加热炉的主要节能措施有： 加加热热炉炉在在操操作作中中的的节节能能也也是是节节能能的的重重点点，在在操操作作中中最最主主要要的的是是控控制制排烟温度（在设有可控手段的加热炉上可实现）和氧含量。排烟温度（在设有可控手段的加热炉上可实现）和氧含量。 一一般般从从系系统统上上余余热热回回收收系系统统中中设设置置了了排排烟烟温温度度控控制制措措施施，可可手手动动也也可可引引入入操操作作室室进进入入DCSDCS系系统统自自动动控控制制，加加热热炉炉在在操操作作中中可可以以锁锁定定排排烟烟温温度度，主主

264、要要通通过过分分流流调调节节阀阀进进行行调调节节排排烟烟温温度度。当当排排烟烟温温度度升升高高时时，减减小小分分流流量量，当当排排烟烟温温度度低低于于设设定定值值时时，增增加加分分流流量量，使使排排烟烟温温度度可可以以得得到到有有效效控控制制，既既保保证证了了设设备备安安全全也也使使加加热热炉炉长长期期在在高高效效率率下下运运行行。对对于于其其它它的的预预热热器器还还有有其其它它的的控控制制措措施施。控控制制氧氧含含量量除除了了要要加加强强“三三门门一一板板”的的调调节外，还要注意以下两个方面问题：节外，还要注意以下两个方面问题： 1 1）控制燃烧供风控制燃烧供风 燃燃烧烧供供风风是是必必需需

265、满满足足的的，但但是是不不合合适适的的供供风风也也将将造造成成燃燃料料损损失失。对对于于加加热热炉炉来来说说，不不但但要要控控制制烟烟气气中中的的氧氧含含量量低低，还还要要控控制制烟烟气气中中的的COCO含含量量低低，要要经经常常检检测测烟烟气气中中的的COCO含含量量，正正常常的的COCO含含量量为为5050150150ppmppm。无无论论烟烟气气中中的的氧氧含含量量有有多多低低，只只要要是是没没有有检检测测到到COCO，就就可可以以继继续续降降低低供供风风量量，但但是是如如果果COCO超超过过了了控控制制指指标标，即即使使氧氧含含量量超超标标，也也要要继继续续增增加加供供风风，否否则则就

266、就相相当当于于燃燃料料在在放放空空。不不但但能能耗耗增增加加，而而且且造造成成新新的的污污染染。解解决决办办法法是是改改进进和和更更换换燃燃烧烧器器换换来来解解决决。对对于于大大部部分分烧烧气气的的燃燃烧烧器器，通通常常可可以以通通过过增增加加旋旋流流来来解解决决，但但是是如如果果炉炉膛膛温温度度不不高高，并并且且炉炉膛膛也也不不太太高高的的情情况况，自自然然通通风风的的燃燃烧烧器器这这样样改改造造受受到到限限制制，同同时时自自然然通通风风的的燃燃烧烧器器不不能能适适应应早早晚晚的的空空气气温温度度变变化化和和湿湿度度变变化化带带来来的的实实际际通通风风量量的的差差别别，再再加加上上由由于于动

267、力不足，燃烧的强度较低，所以其过剩空气要高一些。动力不足，燃烧的强度较低，所以其过剩空气要高一些。 对对于于燃燃油油燃燃烧烧器器，适适时时的的更更换换燃燃烧烧器器的的喷喷头头是是非非常常必必要要的的。经经过过雾雾化化的的油油滴滴以以极极高高的的速速度度（当当地地音音速速，或或亚亚音音速速）喷喷出出混混合合喷喷口口，长长时时间间的的工工作作必必然然要要造造成成磨磨损损，混混合合喷喷孔孔磨磨损损后后，不不但但雾雾化化质质量量下下降降，而而且且雾雾化化剂剂的的耗耗量量增增加加。造造成成过过剩剩空空气气增增加加，露露点点温温度度增增加加等等一系列问题。所以油喷头的硬化处理是必须要重视的。一系列问题。所

268、以油喷头的硬化处理是必须要重视的。 2 2）加热炉的漏风）加热炉的漏风 加加热热炉炉的的漏漏风风是是有有害害的的，如如果果在在辐辐射射室室漏漏入入，能能较较大大幅幅度度的的降降低低传传热热能能力力。目目前前新新设设计计的的加加热热炉炉对对流流室室的的漏漏风风量量很很少少。我我们们来来看看一一看看辐辐射射室室应应该该控控制制什什么么部部位位的的漏漏风风。从从抽抽力力图图上上我我们们可可以以看看出出，加加热热炉炉的的最最大大负负压压在在炉炉底底，中中大大型型加加热热炉炉其其炉炉底底负负压压在在1010mmmm水水柱柱以以上上，而而炉炉顶顶仅仅控控制制在在1 13 3mmmm。显显然然在在同同样样的

269、的泄泄漏漏面面积积下下，控控制制底底部部的的漏漏风风是是最最有有效效的的。在在炉炉底底，最最大大的的漏漏风风是是燃燃烧烧器器的的漏漏风风，如如果果一一台台强强制制通通风风的的加加热热炉炉，其其底底部部燃燃烧烧器器有有停停开开的的，那那么么这这台台炉炉子子的的氧氧含含量量就就很很难难控控制制，特特别别是是强强度度高高的的燃燃烧烧器器更更是是如如此此。因因此此燃燃烧烧器器的的调调风风板板必必需需是是密密封封的的。其其次次就就是是底底部部的的门门孔孔类类，对对于于炉炉膛膛温温度度和和高高度度较较高高的的加加热热炉炉，一一个个下下层层看看火火孔孔如如果果全全开开的的话话，每每小小时时漏漏入入的的风风量

270、量将将达达到到10001000m m3 3N/hN/h。这这是是一一个个很很大大的的量量，相相当当于于一一台台1 1MWMW燃燃烧烧器器用用风风。但但是是如如果果这这个个开开孔孔面面积积在在炉炉顶顶的的话话，仅仅有有五五分分之之一一的的漏漏风风量量，所所以以对对于于下下层层门门孔孔要要尽尽量量的的密密闭闭。同同时时对对于于大大部部分分的的加加热热炉炉，其其炉炉顶顶负负压压是是靠靠烟烟囱囱挡挡板板来来控控制制的的，但但是是烟烟囱囱挡挡板板处处在在高高温温环环境境，长长期期使使用用经经常常有有调调节节不不灵灵的的情情况况，因因此此要要加加强强烟烟囱囱档档板板的的定定期检查和维护。期检查和维护。 镇

271、海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材3.5 3.5 管理节能管理节能 加热炉的主要节能措施有：加热炉的主要节能措施有： 1 1）重重视视加加热热炉炉日日常常管管理理工工作作，按按照照股股份份公公司司有有关关规规定定或或管管理理、操操作作规规程程进进行加热炉的日常管理。行加热炉的日常管理。 2 2）重重视视加加热热炉炉技技术术改改造造和和更更新新工工作作，采采用用新新设设备备、新新技技术术、新新工工艺艺、新新材材料对加热炉进行改造或更新，保证技术的先进性。料对加热炉进行改造或更新，保证技术的先进性。 3 3）重视易损件的更换和大检修工作，保证加热炉

272、硬件设施的齐全、完好。）重视易损件的更换和大检修工作，保证加热炉硬件设施的齐全、完好。 4 4）对加热炉管理人员和操作人员的培训，提高其业务素质和操作水平。）对加热炉管理人员和操作人员的培训，提高其业务素质和操作水平。 一一台台炉炉型型结结构构、热热负负荷荷和和工工艺艺参参数数相相同同的的加加热热炉炉，一一位位经经验验丰丰富富的的操操作作工工进进行行操操作作和和调调节节与与操操作作经经验验甚甚少少的的操操作作工工进进行行粗粗放放式式操操作作和和调调节节相相比比，加加热热炉炉全全年年平平均均热热效效率率高高2%2%；采采用用先先进进的的控控制制技技术术进进行行自自动动化化操操作作和和调调节节与与

273、位位经经验验丰丰富富的的操操作作工工进进行行操操作作和和调调节节相相比比，加加热热炉炉全全年年平平均均热热效效率率高高3%3%。采采用用先先进进的的控控制制技技术术进进行行自自动动化化操操作作和和调调节节节节能能效效果果和和经经济效益非常显著。济效益非常显著。 返回返回镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材第一节第一节 烟气余热回收系统应用介绍烟气余热回收系统应用介绍 第三章第三章第三章第三章 新技术、新设备的应用新技术、新设备的应用新技术、新设备的应用新技术、新设备的应用 回回收收烟烟气气余余热热的的措措施施很很多多：减减小小对对流流室室末末端

274、端温温差差；将将其其他他需需要要加加热热的的冷冷介介质质引引入入对对流流室室尾尾部部；设设置置烟烟气气余余热热锅锅炉炉以以发发生生蒸蒸汽汽；设设置置空空气气预预热热器器以以预预热热燃燃烧烧用用空空气气等等等等。其其中中前前两两种种仅仅表表现现为为对对流流室室扩扩大大，而而后后两两种种措措施施则则是是比比较较典典型型的的余余热热回回收收系系统统。余余热热回回收收系系统统的的布布置置与与炉炉子子之之间间有有一一体体式式和和分分体体式式两两种种，前前者者也也表表现现为为对对流流室室扩扩大大，当当为为预预热热空空气气时时，还还需需设设置置鼓鼓风风机机；当当为为蒸蒸汽汽余余热热锅锅炉炉时时，还还需需配配

275、套套给给水水系系统统和和汽汽包包等等。分分体体式式的的则则是是一一个个完完全全独独立立的的系系统统，它它包包括括空空气气预预热热器器（或或余余热热锅锅炉炉）、鼓鼓风风机机、引引风风机机和和烟烟风风道道及及其其调调节节和和截截断断用用蝶蝶阀阀等等等等。空空气气预预热热器器的的种种类类很很多多：管管式式（钢钢管管、铸铸铁铁管管、玻玻璃璃管管）空空气气预预热热器器、热热管管式式（包包括括无无机机传传热热元元件件）空空气气预预热热器器、蓄蓄热热式式（包包括括烟烟风风道道固固定定蓄蓄热热体体旋旋转转和和蓄蓄热热体体固固定定烟烟风风道道周周期期性性切切换换两两种种）空空气气预预热热器器、热热油油式式空空气

276、气预预热热器器（用用于于热热载载体体空空气气预预热热系系统统和和外外热热源源预预热热空空气气）等等等等。下下面面就就公公司司加加热热炉炉上上采采用用的的几几种种主主要要空空气气预预热热器进行简单介绍。器进行简单介绍。 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材1.1 1.1 热管式空气预热器热管式空气预热器 热热管管是是一一根根两两端端密密封封，内内部部抽抽真真空空并并充充有有工工质质的的管管子子。它它是是一一种种新新型型高高效效传传热热元元件件，能能在在极极小小温温差差下下输输送送大大量量热热量量。热热管管利利用用了了沸沸腾腾吸吸热热和和凝凝结结放

277、放热热这这两两个个最最强强的的传传热热机机理理而而表表现现出出高高效效传传热热的的传传热热特特性性。热热管管式式空空气气预预热热器器是是由由若若干干根根热热管管组组装装而而成成的的换换热热器器，它它主主要要包包括括热热管管束束、隔隔板板和和外外壳壳三三大大部部分分，三三者者组组成成了了烟烟气气和和空空气气的的通通道道。隔隔板板将将热热管管的的蒸蒸发发段段和和冷冷凝凝段段隔隔开开，同同时时也也将将烟烟气气通通道道与与空空气气通通道道隔隔开开。热热管管在在烟烟气气侧侧吸吸热热，工工质质蒸蒸发发，到到空空气气侧侧放放热热，工工质质冷冷凝凝，回回到到烟烟气气侧侧继继续续吸吸热热蒸蒸发发，如如此此循循环

278、环将将烟烟气气热热量量不不断断传传热热给给空空气气。由由千千烟烟气气侧侧是是负负压压（微微真真空空），空空气气侧侧是是正正压压（微微正正压压），所所以以隔隔板板与与热热管管之之间间的的密密封封必必须须十十分分严严密密，否否则则空空气气会会大大量量漏漏入入烟烟气气，使使实实际际热热效效率率大大大大降降低低。热热管管束束是是传传递递热热量量的的核核心心，为为了了强强化化管管外外传传热热，烟烟气气侧侧和和空空气气侧侧一一般般都都采采用用翅翅片片管管。热热管管束束的的排排列列有有顺顺列列和和错错列列两两种种。石石油油化化工工管管式式炉炉使使用用的的热热管管式式空空气气预预热热器器几几乎乎都都是是重重力

279、力式式热热管管，因因此此只只有有倾倾斜斜和和垂垂直直两两种种安安装装位位置置，且且烟烟气气侧侧必必须须位位于于下下部部。一一般般倾倾斜斜式式置置于于对对流流室室顶顶（炉炉顶顶），而而垂垂直直式式置置于于地地面面。外外壳壳应应有有隔隔热热层层，一一般般烟气侧为内壁衬浇注料，而空气侧为外保温。烟气侧为内壁衬浇注料，而空气侧为外保温。 目前热管式空气预热器的热管基本上采用钢水热管，还有萘管等许多种类。目前热管式空气预热器的热管基本上采用钢水热管，还有萘管等许多种类。 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材 由由于于热热管管式式空空气气预预热热器器是是利

280、利用用热热管管这这种种高高效效传传热热元元件件，用用相相变变- -潜潜热热原原理理进进行行传传热热的的，因而具有许多优点，具体为：因而具有许多优点，具体为： 1 1）空空气气侧侧和和烟烟气气侧侧同同时时得得到到强强化化：热热管管的的特特点点是是空空气气和和烟烟气气均均走走管管外外，这这样样可可在在管管外外冷热端同时考虑增加翅片强化传热，大大提高传热面积和传热系数。冷热端同时考虑增加翅片强化传热，大大提高传热面积和传热系数。 2 2）冷冷热热端端具具有有等等温温性性：由由于于管管内内传传热热的的介介质质是是以以沸沸腾腾状状传传热热，热热端端吸吸收收的的热热量量以以极极大大的的强强度度传传到到冷冷

281、端端，通通常常一一根根热热管管的的冷冷热热端端温温差差不不大大于于1 1，在在传传热热过过程程中中热热管管基基本本上上是是等等温温管或是一根管或是一根“超导热超导热”管。管。 3 3）逆逆流流传传热热：逆逆流流传传热热是是热热管管独独有有的的特特点点，其其他他预预热热器器都都是是交交叉叉流流传传热热。逆逆流流传传热热有有较为完善的计算方法。较为完善的计算方法。 4 4）烟烟气气和和空空气气分分离离：这这个个特特点点对对于于工工程程上上是是极极为为有有利利的的，对对于于空空预预器器腐腐蚀蚀是是不不可可避避免免的的，当当热热管管腐腐蚀蚀后后，被被腐腐蚀蚀穿穿孔孔的的热热管管失失效效，但但不不影影响

282、响整整体体使使用用，也也不不会会造造成成冷冷空空气气漏漏入入烟气中。烟气中。 5 5）自自适适应应性性：这这个个特特点点对对于于设设计计和和使使用用预预热热器器是是有有利利的的，当当预预热热器器设设计计大大时时或或加加热热炉炉负荷率低时，由于腐蚀的作用，多余的热管被腐蚀破坏，这个预热器达到了自然平衡。负荷率低时，由于腐蚀的作用，多余的热管被腐蚀破坏，这个预热器达到了自然平衡。 6 6）可可单单独独更更换换热热管管：对对于于失失效效的的热热管管，可可以以单单独独抽抽出出更更换换，而而不不必必全全部部热热管管更更换换，检检修和维修方便。修和维修方便。 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11

283、月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材 由由于于热热管管具具有有其其他他传传热热方方式式无无法法比比拟拟的的优优点点，使使得得热热管管得得到到了了广广泛泛应用。但同时也有缺点，这些缺点几乎也都是上述优点造成的。应用。但同时也有缺点，这些缺点几乎也都是上述优点造成的。 1 1）对对燃燃料料适适应应性性差差：当当燃燃料料含含硫硫量量增增加加，烟烟气气的的露露点点温温度度随随之之提提高高，热热管管空空预预器器低低温温段段管管壁壁温温度度可可能能低低于于露露点点温温度度，导导致致露露点点腐腐蚀蚀的的发发生生。再再有有，加加热热炉炉一一般般积积灰灰最最严严重重的的部部分分应应是是低低温温段段，对对于于

284、燃燃油油的的加加热热炉炉积积灰灰相相对对较较轻轻的的对对流流室室尚尚不不推推荐荐使使用用翅翅片片管管，这这对对积积灰灰和和除除灰灰更更困困难难的的低低温温段段采采用用翅翅片片管管是是不不适适宜宜的的。而而热热管管正好是利用翅片管强化传热的正好是利用翅片管强化传热的。 2 2）单单管管传传热热能能力力有有限限：热热管管是是以以众众多多独独立立管管来来携携带带热热量量，由由于于管管内内的的沸沸腾腾相相变变将将汽汽化化潜潜热热带带走走。蒸蒸汽汽从从高高温温向向低低温温流流动动时时，受受到到当当地地音音速速的的限限制制，一一定定的的直直径径有有传传热热上上限限，否否则则产产生生音音障障。也也就就是是说

285、说，不不能能依依靠靠加加长长传传热热管管的的长长度度来来提提高高单单管管的的传传热热能能力力，提提高高单单管管的的携携带带热热量量的的能能力力要要加加大大直直径径，但但增增加加直直径径后后为为了了 强强度度9 9热热管管内内有有极极高高的的压压力力），其其壁壁厚厚也也同同比比例例增增加加，经经济济性性会会急急剧剧下下降降。因因此此热热管管的的直直径径一一般般都都不会太大。不会太大。 3 3）末末端端腐腐蚀蚀：末末端端腐腐蚀蚀是是热热管管的的等等温温性性的的优优点点造造成成的的。若若冷冷热热端端吸吸热热和和放放热热能能力力相相近近，则则热热管管的的温温度度就就是是烟烟气气和和空空气气的的平平均均

286、温温度度，一一般般在在末末端端，热热管管空空预预器器会会设设计计成成热热端端面面积积高高于于冷冷端端，但但由由于于结结构构和和制制造造以以及及温温差差的的原原因因，这这个个差差别别不不会会太太大大。对对于于加加热热炉炉的的末末端端，若若排排烟烟温温度度是是160160，空空气气是是常常温温，末末端端不不采采取取措措施施就就一定发生低温腐蚀。一定发生低温腐蚀。 4 4）对对高高温温敏敏感感：加加热热炉炉常常用用的的热热管管内内是是水水，受受饱饱和和蒸蒸汽汽压压的的限限制制，当当热热管管受受到到高高温温时时，压压力力急急剧剧增增高高。当当热热管管温温度度达达到到300300时时，管管内内压压力力超

287、超过过8 8MpaMpa，因因此此热热管管在在高高温温时时要要爆爆管管。这这是是热热管管的的一一个个限限制制。另另外外热热管管内内水水经经常常常常年年蒸蒸发发和和冷冷凝凝，会会产产生生如如H2H2等等不不凝凝气气。当当这这些些不不凝凝气气积积累累多多了了会会使使管管子子不不能能传传热热，造造成成热热管管的的温温度度趋趋向向于于烟烟气气的的温温度度而而爆爆管管。虽虽对对钢钢管管内内化化学学钝钝化化处处理理、热热管管增增加加储储气气空空间间，甚甚至至在在管管端端加加单单向向放放气气阀阀等等手手段段，但但仍仍未在根本上解决这个问题。未在根本上解决这个问题。 5 5）不不适适应应加加热热炉炉较较大大幅

288、幅度度的的负负荷荷波波动动：自自适适应应性性是是热热管管的的一一个个重重要要优优点点，但但当当加加热热炉炉的的负负荷荷变变化化较较大大时时，它它会会产产生生不不良良后后果果。一一般般热热管管空空预预器器是是按按满满负负荷荷设设计计参参数数设设计计的的，当当加加热热炉炉低低负负荷荷运运行行时时，进进空空预预器器的的烟烟气气量量和和温温度度均均小小于于设设计计值值，多多余余的的热热管管会会因因为为自自适适应应性性而而自自动动将将末末端端多多余余热热管管腐腐蚀蚀掉掉；当当加加热热炉炉负负荷荷增增大大时时，需需要要更更多多的的尾尾部部换换热热面面积积，由由于于末末端端热热管管已已经经失失效效，造造成成

289、排排烟烟温温度度上上升升。这这种种上上升升是是不不可可逆逆的的，除除非非更更换换末末端端热热管管。另另外外，当当加加热热炉炉出出现现负负荷荷较较大大幅幅度度增增加加时时（即即便便是是短短时时间间增增加加），接接受受高高温温烟烟气气的的热热管管会会因因为为管管内内钝钝化化膜膜破破坏坏而而失失效效，并并且且这这种种失失效效是是立立即即和和连连续续的的，当当第第一一排排失失效效后，立即引起第二排的失效，之后引发连锁失效。后，立即引起第二排的失效，之后引发连锁失效。 6 6）寿寿命命不不高高：基基于于上上述述热热管管的的缺缺点点，加加上上热热管管本本身身产产品品质质量量、加加热热炉炉操操作作等等原原因

290、因，热热管管使使用用寿寿命命不不长长，短短的的不不到到一一年年，甚甚至至不不到到半半年年，如如焦焦化化F1101F1101炉炉热热管管空空预预器器使使用用不不到到半半年年就就出出现现排排烟烟温温度度超超标标，检检修修时时发发现现热热管管大大多多失失效效，管管内内钝钝化化膜膜已已破破坏，不凝气较多。寿命长的为坏，不凝气较多。寿命长的为3 35 5年。年。 其其实实对对于于热热管管，如如果果温温度度合合适适，则则它它的的寿寿命命是是很很高高的的，问问题题是是要要如如何何提提供供热热管管所所需需的的范范围围。规规定定热热管管的的使使用用温温度度和和燃燃料料条条件件，如如加加热热炉炉要要烧烧气气、进进

291、入入热热管管空空预预器器的的烟烟气气温温度度要要在在300300左左右右，最最好好在在280280。这这是是对对热热管管安安全全性性进进行行了了控控制制。当当然然，对对热热管管低低温温其其他他方方面面也也应应进进行行控控制制，给给热热管管一一个个合合适适的的工工作作环环境境，安安全全使使用用热热管管，提提高高热热管管寿寿命命。虽虽然然热热管管空空预预器器对对高高温温段段烟烟气气采采用用了了萘萘管管、吡吡咯咯烷烷酮酮管管等等中中温温热热管管取取热热，但但由由于于这这些些中中温温热热管管的的启启动动温温度度和和启启动动灵灵敏敏性性的的原原因因，在在应应用用中中效效果果并并不不好好。一一旦旦中中温温

292、热热管管不不启启动动，将将会会使使水水热热管管因因超超过过使使用用范范围围而而失效，排烟温度上升。失效，排烟温度上升。 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材1.2 1.2 水热媒空气预热器水热媒空气预热器 水水热热媒媒技技术术是是一一种种利利用用加加热热炉炉尾尾部部烟烟气气余余热热，以以水水为为传传热热媒媒介介，将将烟烟气气热热量量有有效效地地转转化化为为提提高高加加热热介介质质温温度度的的一一种种无无腐腐蚀蚀节节能能设设备备系系统统。水水热热媒媒空空气气预预热热器器就就是是利利用用水水热热媒媒技技术术将将加加热热炉炉尾尾部部烟烟气气通通过过热

293、热媒媒水水加加热热助助燃燃空空气气的的余余热热回回收收系系统统。其工作原理如下：其工作原理如下： 利利用用装装置置现现有有的的除除氧氧水水或或除除盐盐水水作作热热媒媒中中间间载载热热体体，建建立立一一个个闭闭环环式式循循环环系系统统。热热媒媒水水通通过过放放置置在在加加热热炉炉对对流流室室出出口口的的烟烟气气换换热热器器将将烟烟气气的的热热量量吸吸收收，又又在在布布置置在在鼓鼓风风机机出出口口的的空空气气换换热热器器放放出出热热量量，加加热热助助燃燃空空气气，如如此此循循环环将将延延期期热热量量源源源源不不断断传传给给助助燃燃空空气气。为为了了防防止止烟烟气气换换热热器器发发生生低低温温露露点

294、点腐腐蚀蚀，在在热热媒媒水水空空气气换换热热器器进进口口和和循循环环水水泵泵入入口口之之间间，设设置置旁旁路路调调节节阀阀，用用于于控控制制空空气气换换热热器器热热量量，保保证证进进烟烟气气换换热热器器热热媒媒水水温温度度高高于于露露点点温温度度，即即烟烟气气换换热热器器的的最最低低壁壁温温高高于于酸露点（一般设计点为酸露点（一般设计点为130130150150），流程示意图见图），流程示意图见图4-14-1。 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材图图4-1 4-1 水热媒系统流程示意图水热媒系统流程示意图镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006

295、年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材 水水热热媒媒空空气气预预热热器器是是一一种种新新型型无无腐腐蚀蚀节节能能余余热热回回收收系系统统，它它具具有有以以下优点：下优点： 1 1）系系统统布布置置简简单单，投投资资节节省省：水水热热媒媒空空气气预预热热器器无无需需象象普普通通空空预预器器（管管式式或或热热管管式式）一一样样，将将烟烟气气和和空空气气交交叉叉在在一一起起，可可通通过过热热媒媒水水管管（DN100DN100）将将热热量量由由烟烟气气传传递递给给空空气气，省省却却了了体体积积庞庞大大的的烟烟道道或或风风道道，不不仅仅布布置置简简单单，而而且且投投资资节节省省。另另外外还还可

296、可以以将将几几台台相相近近加加热热炉炉合合用用一一套套水水热热媒媒空空气气预预热热系系统统，无无需需建建联联合合烟烟道道和和联联合合风风道道。不不仅仅节节约约投投资资，而而且且节省场地。节省场地。 2 2）操操作作的的灵灵活活性性大大，可可以以适适应应燃燃料料变变化化和和加加热热炉炉负负荷荷变变化化要要求求。一一方方面面由由于于水水热热媒媒空空预预器器设设置置了了旁旁路路调调节节系系统统，只只要要将将控控制制回回路路中中进进烟烟气气换换热热器器的的热热媒媒水水温温度度提提高高，即即可可满满足足烟烟气气侧侧最最低低管管壁壁温温度度高高于于露露点点温温度度的的要要求求，从从而而适适应应燃燃料料的的

297、变变化化。另另一一方方面面，由由于于水水热热媒媒空空预预器器进进烟烟气气换换热热器器的的热热媒媒水水温温度度均均控控制制在在130130以以上上，因因此此负负荷荷调调节节比比大大，无无论论装装置置负负荷荷如如何何变变化化，排排烟烟温温度度将将高高于于热热媒媒水水的的进进口口温温度度；而而且且不不管管排排烟烟温温度度多多低低，烟烟气气侧侧最最低低管管壁壁温温度度均均高高于于热热媒媒水水进进口口温温度度，即即高高于于露露点点温温度度，从从而而避避免免露露点点腐腐蚀蚀，确确保保设设备备长长周周期、安全稳定运行。期、安全稳定运行。 3 3）系系统统运运行行安安全全性性高高。在在加加热热炉炉短短时时间间

298、操操作作异异常常，进进空空预预器器烟烟气气温温度度远远高高于于正正常常设设计计工工况况下下，水水热热媒媒空空预预器器不不会会发发生生象象热热管管空空预预器器热热管管失失效效甚甚至至爆爆管管现现象象。水水热热媒媒空空预预器器系系统统管管路路中中设设置置安安全全阀阀，当当水水热热媒媒的的温温度度高高于于设设计计值值时时，压压力力也也将将高高于于安安全全阀阀设设定定值值；当当烟烟气气入入口口温温度度远远高高于于设设计计值值时时，安安全全阀阀自自动动起起跳，确保设备安全。跳，确保设备安全。 4 4）清清灰灰效效果果好好，排排烟烟温温度度低低。由由于于水水热热媒媒空空预预器器在在设设计计中中将将烟烟气气

299、换换热热器器管管子子内内的的热热媒媒水水入入口口温温度度高高于于露露点点温温度度，避避免免了了尾尾部部受受热热面面的的露露点点腐腐蚀蚀，使使灰灰垢垢粘粘性性低低，成成“干干”态态，保保证证管管子子表表面面的的积积灰灰呈呈疏疏松松状状，为为清清除除积积灰灰创创造造了了有有利利条条件件，另另外外采采用用吹吹灰灰效效果果好好的的吹吹灰灰器器进进行行定定期期吹吹灰灰，保保证证了了清清灰灰效效果果，使使排排烟烟温温度度能能长长周周期期维维持持在在设计工况下运行。设计工况下运行。 5 5）维维修修简简单单方方便便。水水热热媒媒烟烟气气换换热热器器和和空空气气换换热热器器均均由由顺顺排排的的蛇蛇形形翅翅片片

300、管管排排组组成成，运运行行可可靠靠性性好好。设设计计上上将将承承压压部部件件的的所所有有焊焊缝缝均均安安排排在在夹夹层层内内，避避免免烟烟气气直直接接冲冲刷刷，检检查查维维修修时时只只需需打打开开由由外外护护板板组组成的门即可，维修方便。成的门即可，维修方便。 6 6）使使用用寿寿命命长长。由由于于水水热热媒媒空空气气预预热热器器可可以以根根据据烟烟气气的的露露点点温温度度利利用用各各旁旁路路来来调调节节烟烟气气的的排排烟烟温温度度，防防止止如如热热管管式式空空气气预预热热器器在在运运行行中中因因负负荷荷低低而而引引起起的的烟烟气气低低温温露露点点腐腐蚀蚀，因因此此能能保保证证设设备备连连续续

301、无无故故障障运运行行，延延长长使使用用寿寿命命，并并尽尽可可能能提提高高加加热热炉炉的的热热效效率率。水水热热媒媒空空气气预预热热系系统统也也叫叫无无低低温温露露点点腐腐蚀蚀的的空空气气预预热热装装置置，它它能能在在较较高高的的热热效效率率的的条条件件下下保保证设备的长周期运行。证设备的长周期运行。 7 7）水水热热媒媒技技术术除除了了可可以以用用来来加加热热空空气气外外，还还可可以以用用于于加加热热冷冷进进料料和和余余热热锅锅炉炉给给水水，应应用用十分灵活。十分灵活。 热热媒媒水水作作为为水水热热媒媒系系统统的的循循环环热热载载体体，在在正正常常运运行行工工况况下下本本身身不不消消耗耗水水量

302、量。为为有有效效提提高高热热媒媒水水的的温温度度，提提高高系系统统换换热热效效果果，同同时时兼兼顾顾热热水水循循环环泵泵的的设设备备价价格格，热热媒媒水水循循环环系系统统的的设设计计定定压压以以2.52.53.53.5MPaMPa为为宜宜，以以使使烟烟气气换换热热器器出出口口的的热热媒媒水水温温度度达达到到200200不不汽汽化化，提提高热媒水传热能力。高热媒水传热能力。 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材 下面讲一下水热媒空气预热器在使用过程中要特别注意的几个方面。下面讲一下水热媒空气预热器在使用过程中要特别注意的几个方面。 1 1）像像其

303、其他他换换热热器器一一样样，在在投投用用时时必必须须先先投投冷冷料料，即即先先投投用用循循环环水水与与空空气气系系统统，然然后后再再投投用用烟烟气气，只只有有在在循循环环水水系系统统运运行行正正常常的的情情况况下下才才能能使使用用空空气气预预热热系系统统；一一旦旦循循环环水水系系统统出出现现故故障障停停运运，必必须须立立即即将将热热烟烟气气改改出出水水热热媒媒空空气气预预热热系系统统，否否则则有有可可能能造造成成设设备备的的损坏。损坏。 2 2）投投用用循循环环水水时时需需在在高高点点排排气气以以便便将将整整个个系系统统充充满满，以以防防止止系系统统内内存存有有空空气气，引引起起气气阻阻和和局

304、局部部过过热热，同同时时也也防防止止氧氧腐腐蚀蚀的的产产生生；在在系系统统的的运运行行过过程程中中，也也需需要定期排气。要定期排气。 3 3）在在系系统统的的运运行行过过程程中中，为为防防止止循循环环水水损损失失、系系统统压压力力下下降降引引起起水水汽汽化化，降降低低传传热热效效果果，因因此此补补充充的的除除氧氧水水必必须须长长期期打打开开补补水水，并并控控制制水水系系统统的的压压力力在在2.52.53.53.5MPaMPa以上。以上。 4 4）由由于于循循环环水水系系统统在在运运行行期期间间要要产产生生一一些些腐腐蚀蚀产产物物，随随着着时时间间的的延延长长会会越越来来越越多多，因因此此需需定

305、定期期进进行行置置换换，排排出出腐腐蚀蚀产产物物以以免免堵塞管子。堵塞管子。 5 5）在在加加热热炉炉工工作作状状态态，一一旦旦水水热热媒媒装装置置退退出出运运行行，不不能能随随意意再再次次投投入入。如如需需投投入入应应在在水水循循环环正正常常的的情情况况下下慢慢慢慢将将热热烟烟气气引引进进，逐逐步步升升温温，防防止止设设备备损损坏坏和确保加热炉的平稳运行。和确保加热炉的平稳运行。 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材1.3 1.3 搪瓷管空气预热器搪瓷管空气预热器 对对于于要要求求140140排排烟烟温温度度的的加加热热炉炉来来说说，在在余余

306、热热回回收收系系统统中中空空气气侧侧的的入入口口端端金金属属表表面面温温度度为为8080左左右右，这这样样末末端端不不加加防防护护措措施施是是不不能能保保证证余余热热回回收收系系统统的的正正常常工工作作的的。采采用用搪搪瓷瓷空空气气预预热热器器可可有有效效解解决决因因排排烟烟温温度度低低造造成成设设备备露露点点腐腐蚀蚀而而不不能能长长周周期期安安全全运运行行的的问问题题。搪搪瓷瓷管管空空气气预预热热器器和和钢钢管管空空气气预预热热器器在在结结构构型型式式上上基基本本相相同同，是是钢钢管管空空预预器器的的替替代代产产品品，是是在在钢钢管管式式空空预预器器受受到到严严重重的的烟烟气气露露点点腐腐蚀

307、蚀后后，人人们们开开发发出出的的对对抗抗露露点点腐腐蚀蚀的的空空预预器器，它它是是在在低低温温段段钢钢管管外外表表面面烧烧镀镀搪搪瓷瓷来来防防止止低低温温露露点点的的腐腐蚀蚀，即即在在普普通通碳碳钢钢管管外外涂涂一一层层耐耐酸酸工工业业搪搪瓷瓷。由由于于搪搪瓷瓷层层很很薄薄，一一般般厚厚度度为为0.30.30.50.5mmmm，因因而而与与碳碳钢钢结结合合紧紧密密，对对传传热热效效果果影影响响很很小小。与与碳碳钢钢管管相相比比，传传热热系系数数相相对对降降低低率率小小于于5%5%，且且搪搪瓷瓷表表面面光光滑滑，不不易易结结垢垢和和积积灰灰，又又耐耐磨磨损损、抗抗腐腐蚀蚀。与与选选用用耐耐酸酸不

308、不锈锈钢钢材材料料相相比比，可可降降低低投投资资。近近年年来来发发展展迅迅速速，尤尤其其是是在在大大型型加加热热炉炉上上有有其其独独到到的的应应用用，但但存存在在一一次次性性投投资资大大，占占地地面面积积大大，不不适适于于在中小型加热炉上推广应用等问题。在中小型加热炉上推广应用等问题。 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材 在在空空气气预预热热器器末末端端采采用用工工业业搪搪瓷瓷作作为为传传热热表表面面，可可有有效效防防止止烟烟气气露露点点腐腐蚀蚀。另另外外为为防防止止热热膨膨胀胀和和机机械械损损伤伤，对对搪搪瓷瓷管管与与端端管管板板及及中中间

309、间管管板板采采用用了了柔柔性性支支撑撑和和密密封封的的解解决决方方法法。在在运运行行过过程程中中，由由于于气气流流的的冲冲刷刷等等各各种种原原因因，会会引引起起管管束束的的振振动动。为为了了减减少少振振动动对对搪搪瓷瓷层层的的影影响响，中中间间管管板板采采用用柔柔性性材材料料改改性性聚聚四四氟氟乙乙烯烯做做支支撑撑环环，既既支支撑撑了了搪搪瓷瓷管管，又又保保证证了了搪搪瓷瓷管管的的自自由由膨膨胀胀。同同时时要要考考虑虑两两端端管管板板的的结结构构的的密密封封问问题题，既既要要保保证证严严密密、不不漏漏风风，又又要要使使管管束束在在升升温温和和冷冷却却过过程程中中可可以以自自由由伸伸缩缩。中中间

310、间管管板板采采用用下下支支撑撑上上导导向向结结构构。由由于于中中间间管管板板上上开开孔孔较较密密，管管板板的的当当量量厚厚度度很很小小，所所以以在在管管板板下下布布置置一一道道横横梁梁来来支支撑撑管管板板，横横梁梁须须考考虑虑高高温温烟烟气气的的冲冲刷刷和和腐腐蚀蚀。管管板板的的垂垂直直荷荷载载通通过过横横梁梁直直接接传传向向侧侧面面的的立立柱柱上上。中中间间管管板板要要增增加加搪搪瓷瓷防防腐腐措措施施，中中间间管管板板的的布布置置要要充充分分保保证证支支撑撑管管子子不不发发生生横横向向振振动动，对对于于易易发发生生炉炉鸣鸣的的区区域域增增加加纵纵向向分分区区。对对于于超超温温导导致致的的局局

311、部部掉掉瓷瓷问问题题，工工业业搪搪瓷瓷受受热热后后的的热热裂裂至至少少要要300300以以上上，即即：产产生生受受热热裂裂纹纹的的搪搪瓷瓷部部位位一一定定是是不不发发生生露露点点腐腐蚀蚀的的部部位位。这这种种自自适适应应性性对对使使用用是是极极为为有有利利的的。同同时时在在搪搪瓷瓷段段设设置置了了水水喷喷淋淋措措施施，可可以以保保证证设设备备长长周周期期、高高效效工工作作。在在控控制制上上采采用用了了联联锁锁，排排烟烟温温度度可可以以自自动动控控制制。其其控控制制流流程程见见图图4-24-2所所示示，具具体体为为将将排排烟烟温温度度与与分分流流调调节节阀阀联联锁锁，当当排排烟烟温温度度上上升升

312、时时，减减小小分分流流量量。当当排排烟烟温温度度低低于于设设定定量量时时，增增加加分分流流量量。使使排排烟烟温温度可以得到有效的控制，即保证了设备安全也使加热炉长期在高效率下工作。度可以得到有效的控制，即保证了设备安全也使加热炉长期在高效率下工作。 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材图图4-2 4-2 搪瓷管空气预热器排烟温度的调节搪瓷管空气预热器排烟温度的调节 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材 搪瓷管的搪瓷层最低要求如下：搪瓷管的搪瓷层最低要求如下： 搪搪瓷瓷必必需需采采用用工工业业搪搪

313、瓷瓷，搪搪瓷瓷管管要要经经过过酸酸洗洗碱碱洗洗镀镀镍镍底底釉釉面面釉釉面面釉釉（一一底底二二面面）。搪搪瓷瓷厚厚度度0.30.30.50.5mmmm。全全部部搪搪瓷瓷管管要要经经过过耐耐电电压压试试验验，其其最最低低耐耐电电压压不不得得低低于于60006000V V。另另外外搪搪瓷瓷经经过过耐耐温温度冲击、耐酸、耐机械冲击试验。管子材质为度冲击、耐酸、耐机械冲击试验。管子材质为10#10#钢。钢。 搪搪瓷瓷管管技技术术在在公公司司歧歧化化装装置置和和套套常常减减压压装装置置上上均均得得到到了了应应用用，这这两两套套装装置置各各开开工工一一年年多多来来，歧歧化化装装置置加加热热炉炉排排烟烟温温度

314、度一一直直稳稳定定控控制制在在120120左左右右甚甚至至更更低低、套套常常减减压压装装置置加加热热炉炉排排烟烟温温度度也也一一直直稳稳定定在在140140左左右右。目目前前套套常常减减压压装装置置加加热热炉炉运运行行水水平平在在集集团团公公司司同同类类装装置置内内名名列列前前茅茅，全全年年平平均均热热效效率率在在91.6%91.6%以以上上，而而歧歧化化装装置置加加热热炉炉的的热热效效率率还还要要高高，达达到到92.5%92.5%左左右右，在在公公司司1010MWMW及及以以上上的的加加热热炉炉中中运运行行水水平平处处于于领领先先位置。位置。 返回返回镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年

315、年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材第二节第二节 焦化加热炉先进控制系统应用介绍焦化加热炉先进控制系统应用介绍 焦化加热炉先进控制系统已在焦化焦化加热炉先进控制系统已在焦化F101/3F101/3炉投用，主要由加热炉专炉投用，主要由加热炉专家系统、先进控制子系统和安全联锁保护子系统组成。专家系统的作用家系统、先进控制子系统和安全联锁保护子系统组成。专家系统的作用是通过分析加热炉的实时运行数据，结合过程机理模型获知加热炉的运是通过分析加热炉的实时运行数据，结合过程机理模型获知加热炉的运行状态，及时发现问题并提供指导性帮助。该系统位于上位工控机，软行状态，及时发现问题并提供指导性帮助。该

316、系统位于上位工控机，软件运行包括实时运行工况、异常工况检测诊断、炉管结焦分析、加热炉件运行包括实时运行工况、异常工况检测诊断、炉管结焦分析、加热炉优化运行分析、故障库、走势图对照、报表以及相关资料等内容，通过优化运行分析、故障库、走势图对照、报表以及相关资料等内容，通过专家系统软件运行实现加热炉工况的监视、加热炉报表的自动输出、热专家系统软件运行实现加热炉工况的监视、加热炉报表的自动输出、热效率的测评与参数优化、异常工况的监测与诊断等功能，根据专家系统效率的测评与参数优化、异常工况的监测与诊断等功能，根据专家系统的诊断，得出加热炉的优化运行参数，并通过的诊断，得出加热炉的优化运行参数，并通过D

317、CSDCS完成对加热炉的优化控完成对加热炉的优化控制。先进控制子系统和安全联锁保护子系统在制。先进控制子系统和安全联锁保护子系统在DCSDCS系统上实现，其中先进系统上实现，其中先进控制子系统具体包括炉出口温度控制、炉膛负压控制、氧含量控制和分控制子系统具体包括炉出口温度控制、炉膛负压控制、氧含量控制和分馏塔液位控制等先进控制子系统，其基本控制策略是设计前馈、反馈、馏塔液位控制等先进控制子系统，其基本控制策略是设计前馈、反馈、串级等多种控制结构，以具有高效、实用、计算量小等特点的预测函数串级等多种控制结构，以具有高效、实用、计算量小等特点的预测函数控制为核心算法，利用控制为核心算法，利用DCS

318、DCS自带的基本运算模块编制控制算法，实现加热自带的基本运算模块编制控制算法，实现加热炉先进控制。炉先进控制。镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材2.1 2.1 加热炉专家系统加热炉专家系统 专专家家系系统统的的运运行行是是建建立立在在大大量量实实时时数数据据基基础础上上的的。为为此此，需需要要与与现现场场DCSDCS进进行行通通讯讯。系系统统采采用用机机理理型型模模型型结结合合神神经经元元网网络络技技术术进进行行模模拟拟。机机理理型型模模采采用用一一维维数数学学模模型型，模模拟拟被被控控对对象象渣渣油油在在管管内内的的传传热热和和流流动动，考

319、考虑虑到到加加热热炉炉工工况况复复杂杂、参参数数多多变变、运运行行滞滞后后大大，各各变变量量之之间间相相互互耦耦合合、相相互互干干扰扰，对对于于加加热热炉炉管管内内传传热热模模型型中中的的一一些些参参数数，系系统统还还采采用用人人工工神神经经网网络络技技术术来来进进行行在在线线训训练练，找找出出各各输输入入量量和和输输出出量量之之间间的内在的物理关系，这样才能有效、稳定的对加热炉进行模拟。的内在的物理关系，这样才能有效、稳定的对加热炉进行模拟。 2.1.1 2.1.1 加热炉运行实时工况显示加热炉运行实时工况显示实时运行工况以立体动态图形加实时运实时运行工况以立体动态图形加实时运行工况数据的形

320、式显示的，并对实时运行工况数据的形式显示的，并对实时运行工况的数据进行了分类，主要分为温行工况的数据进行了分类，主要分为温度类、压力类、流量类、其他四种，运度类、压力类、流量类、其他四种，运行中当点击某一数据时，该数据点才会行中当点击某一数据时，该数据点才会在立体图上显示。加热炉实时工况显示在立体图上显示。加热炉实时工况显示如图如图4-34-3所示。所示。 图图4 4- -3 3 加加热热炉炉实实时时工工况况显显示示 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材 2.1.2 2.1.2 加热炉优化运行分析加热炉优化运行分析 该该模模块块综综合合运运用用

321、了了数数值值传传热热学学和和神神经经网网络络技技术术，主主要要功功能能是是进进行行最最优优运运行行工工况况的的分分析析和和预预测测。参参与与现现场场控控制制的的最最佳佳氧氧含含量量采采用用历历史史寻寻优优方方式式获获得得，即即通通过过软软件件寻寻找找在在过过去去1 1小小时时、1 1天天、1 1周周、1 1月月内内的的最最高高热热效效率率，将将该该热热效效率率对对应应的的氧氧含含量量取取为为最最佳佳氧氧含含量量。该该方方法法的的优优点点是是在在保保证证加加热热炉炉稳稳定定运运行行的的前前提提下下，使使其其运运行行逐逐步步逼逼近近最最优优状状态态。为为了了评评价价加加热热炉炉的的运运行行工工况况

322、，软软件件给给出出了了加加热热炉炉的的最最优优氧氧含含量量与实际氧含量曲线在一段时间内的对比。与实际氧含量曲线在一段时间内的对比。 优优化化模模块块的的另另一一个个功功能能是是在在进进行行提提降降量量操操作作时时为为加加热热炉炉的的优优化化运运行行提提供供指指导导。通通过过加加热热炉炉数数值值传传热热计计算算，并并结结合合人人工工神神经经网网络络技技术术，预预测测最最佳佳燃燃气气量量，主主要要过过程程如如下下：首首先先根根据据加加热热炉炉的的历历史史运运行行工工况况，由由加加热热炉炉炉炉管管传传热热模模型型计计算算得得到到各各个个时时刻刻加加热热炉炉炉炉管管的的总总传传热热热热阻阻，并并将将其

323、其写写入入ACCESSACCESS数数据据库库中中作作为为神神经经网网络络训训练练的的基基础础数数据据。然然后后由由MATLABMATLAB编编写写的的神神经经网网络络程程序序计计算算得得到到当当前前时时刻刻的的总总热热阻阻值值，通通过过加加热热炉炉炉炉管管传传热热模模型型，迭迭代代计计算算得得到到相相应应的的炉炉膛膛温温度度值值，使使得得该该时时刻刻渣渣油油出出口口温温度度达达到到生生产产工工艺艺要要求求的的渣渣油油出出口口温温度度。最最后后再再由由该该炉炉膛膛温温度度值值，通通过过MATLABMATLAB编编写的神经元程序预测得到相应的加热炉最优燃气量。写的神经元程序预测得到相应的加热炉最

324、优燃气量。 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材 2.1.3 2.1.3 加热炉炉管内结焦分析加热炉炉管内结焦分析 该该模模块块的的作作用用是是对对加加热热炉炉炉炉管管内内结结焦焦状状况况进进行行模模拟拟和和分分析析。系系统统中中提提供供了了两两种种形形式式的的结结焦焦数数据据。一一种种是是局局部部的的结结焦焦厚厚度度，用用于于计计算算局局部部管管壁壁温温度度；另另一一种种是是整整个个炉炉管管的的平平均均结结焦焦厚厚度度，用用于于判判断断是是否否进进行行烧烧焦焦。另另外外利利用用机机理理模模型型可可以以得得到到整整个个炉炉管管的的外外壁壁温温度

325、度分分布布情情况况，结合测量点的温度，提供有效参考。结合测量点的温度，提供有效参考。 2.1.4 2.1.4 加热炉异常工况检测诊断加热炉异常工况检测诊断 专专家家系系统统的的一一个个重重要要特特点点是是，能能象象专专家家那那样样及及时时检检测测发发现现异异常常工工况况，并并能能给给出出相相应应异异常常工况发生的可能原因、现象、处理方法等，给操作人员提供一定的操作指导。工况发生的可能原因、现象、处理方法等，给操作人员提供一定的操作指导。 加加热热炉炉工工况况复复杂杂，对对应应着着许许多多参参数数变变量量，加加热热炉炉的的异异常常工工况况通通常常会会直直接接体体现现在在参参数数的的变变化化上上，

326、因因此此对对重重点点参参数数变变量量进进行行有有效效的的监监控控变变得得非非常常重重要要。根根据据焦焦化化3 3炉炉的的特特点点，选选取取了了如如加加热热炉炉氧氧含含量量、炉炉管管表表面面温温度度、炉炉膛膛温温度度、预预热热器器排排烟烟温温度度、燃燃料料流流量量、辐辐射射区区渣渣油油流流量量、对流区渣油流量以及注水量和空气量等多个重点监测参数。对流区渣油流量以及注水量和空气量等多个重点监测参数。专专家家系系统统对对采采得得的的这这些些数数据据进进行行分分析析判判断断，如如数数据据的的大大小小、短短时时间间内内的的发发展展趋趋势势、比比较较，来来分析判断是否会有异常工况发生，并给予相应的异常工况

327、提示。分析判断是否会有异常工况发生，并给予相应的异常工况提示。专专家家系系统统还还建建立立了了一一个个加加热热炉炉的的故故障障库库，可可以以对对加加热热炉炉的的故故障障资资料料进进行行积积累累、分分析析和和整整理理。该该故故障障库库原原始始收收集集了了一一些些常常见见加加热热炉炉故故障障的的现现象象、原原因因、处处理理方方法法。故故障障库库具具有有自自学学习习功功能能，也也就就是是，操操作作人人员员可可以以不不断断添添加加新新的的故故障障资资料料到到故故障障库库。故故障障库库包包括括添添加加日日期期、添添加加主主题题、类类型型、故故障障详详细细内内容容、添添加加人人员员等等几几项项。为为了了方

328、方便便对对故故障障库库进进行行管管理理，对对故故障障库库进进行行了了在在时时间间上上的的索索引引和和对对故故障障主主题题、添添加加人人的的关关键键字字查查询询，这这样样操操作作人人员员可可以以根根据据相相应应的的方方法法快快速速找找到需要了解的故障情况。检索方式分精确检索和模糊检索两种。到需要了解的故障情况。检索方式分精确检索和模糊检索两种。 2.1.5 2.1.5 加热炉历史数据查询和报表加热炉历史数据查询和报表 专专家家系系统统将将采采集集上上来来的的加加热热炉炉有有关关运运行行数数据据存存储储在在系系统统的的数数据据库库中中，可可以以随随意查询某一时间段内的任何数据，并按指定时间间隔取点

329、作曲线。意查询某一时间段内的任何数据，并按指定时间间隔取点作曲线。 为为了了使使操操作作人人员员对对加加热热炉炉工工况况有有个个较较为为宏宏观观的的了了解解，还还设设置置了了加加热热炉炉月月度度报报表表。月月度度报报表表包包括括实实际际负负荷荷、燃燃料料单单耗耗、烟烟气气采采样样分分析析、炉炉膛膛温温度度、炉炉膛膛负负压压、过过剩剩空气系数、排烟温度、热效率等内容。空气系数、排烟温度、热效率等内容。 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材2.2 2.2 先进控制系统先进控制系统 先先进进控控制制的的作作用用是是通通过过工工艺艺机机理理的的分分析析

330、和和现现场场试试验验数数据据的的采采集集，建建立立焦焦化化加加热热炉炉的的模模型型，然然后后根根据据焦焦化化加加热热炉炉的的实实际际特特性性，设设置置工工艺艺介介质质出出口口温温度度、炉炉膛膛负负压压、氧含量、分馏塔液位等被控量的控制回路。氧含量、分馏塔液位等被控量的控制回路。 2.2.1 2.2.1 控制回路的数学建模控制回路的数学建模 为为了了实实现现加加热热炉炉先先进进控控制制，需需建建立立真真实实反反映映加加热热炉炉实实际际过过程程特特性性的的数数学学模模型型，用用于于设设计计先先进进控控制制器器。根根据据焦焦化化加加热热炉炉F101/3F101/3的的工工艺艺特特点点，对对加加热热炉

331、炉F101/3F101/3提提出出了了如下主要回路：如下主要回路：控制回路控制回路 被控变量被控变量 操作变量操作变量 干扰变量干扰变量 炉出口温度炉出口温度南侧辐射出口温度南侧辐射出口温度TRC8103南侧辐射出口温度设定值南侧辐射出口温度设定值TRC8103南侧辐射进料量南侧辐射进料量FRC8104、进料温度进料温度TR8121北侧辐射出口温度北侧辐射出口温度TRC8105北侧出口温度设定值北侧出口温度设定值TRC8105北侧辐射进料量北侧辐射进料量FRC8105、进料温度进料温度TR8121氧含量氧含量烟气氧含量测量值烟气氧含量测量值AR8102鼓风机风门挡板鼓风机风门挡板HRC8101

332、燃料量燃料量FRQ8120、FRQ8121炉膛负压炉膛负压西侧炉膛负压西侧炉膛负压PRC8112B西侧烟道挡板西侧烟道挡板进风量进风量FR8109东侧炉膛负压东侧炉膛负压PRC8112A东侧烟道挡板东侧烟道挡板进风量进风量FR8109分馏塔液位分馏塔液位分馏塔液位分馏塔液位LRCA10011、2、3炉对流进料量炉对流进料量焦炭塔预热、切换事件，辐射焦炭塔预热、切换事件，辐射进料流量进料流量表表4-2 4-2 焦化加热炉焦化加热炉F101/3F101/3模型结构模型结构 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材 2.2.2 2.2.2 炉出口温度先进

333、控制子系统炉出口温度先进控制子系统 本控制回路分为南北两路：本控制回路分为南北两路：TRC8103TRC8103、TRC8105TRC8105。以南路为例进行说明。以南路为例进行说明。 原原有有控控制制方方法法采采用用单单回回路路PIDPID控控制制。该该控控制制方方法法根根据据炉炉出出口口温温度度的的变变化化直直接接调调节节瓦瓦斯斯阀阀门门的的开开度度，改改变变瓦瓦斯斯流流量量FRQ8120FRQ8120，以以保保持持出出口口温温度度的的稳稳定定。但但没没有有考考虑虑辐辐射进料温度射进料温度TR8121TR8121和进料量和进料量FRC8104FRC8104变化对出口温度的影响，导致出口温度

334、波动较大。变化对出口温度的影响，导致出口温度波动较大。 先先进进控控制制保保留留原原有有PIDPID控控制制模模式式不不变变作作为为内内层层，外外层层是是先先进进控控制制器器，将将先先进进控控制制器器T3T3APCAPC的的输输出出作作为为原原有有PIDPID控控制制器器的的设设定定值值，输输入入CVCV为为工工艺艺要要求求确确定定的的理理想想出出口口温温度度。将将辐辐射射进进料料量量、进进料料温温度度的的变变化化作作为为前前馈馈进进行行补补偿偿。其其先先进进控控制制的的工工作作原原理：理： 当当过过程程出出现现干干扰扰引引起起循循环环油油出出口口温温度度T T发发生生波波动动偏偏离离设设定定

335、值值CVCV时时，外外层层的的先先进进控控制制器器T3_APCT3_APC通通过过在在线线优优化化得得到到内内层层PIDPID温温度度控控制制器器的的设设定定值值SVSV，通通过过调调节节高高压压瓦瓦斯斯阀阀的的开开度度，改改变变加加热热炉炉的的燃燃料料量量，以以克克服服出出口口温温度度T T的的波波动动。当当进进料料量量FRC8104FRC8104和和进进料料温温度度TR8121TR8121发发生生变变化化时时，会会引引起起出出口口温温度度T T波波动动。通通过过引引入入前前馈馈控控制制G Gffff，提提前前做做出出补补偿。偿。 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作

336、培训教材加热炉操作培训教材 2.2.3 2.2.3 烟气氧含量先进控制子系统烟气氧含量先进控制子系统 控制变量位号：控制变量位号：AR8102 ;AR8102 ;操作变量位号：操作变量位号：HRC8101HRC8101 原原有有控控制制方方法法是是通通过过手手动动调调节节风风门门HRC8101HRC8101的的开开度度，改改变变进进入入加加热热炉炉内内的的风风量量来来控控制制烟烟气气中中的的氧氧含含量量AR8102AR8102。由由于于加加热热炉炉的的负负荷荷及及油油性性经经常常变变化化，焦焦炭炭塔塔预预热热切切换换引引起起的的炉炉出出口口温温度度的的波波动动，都都会会引引起起燃燃料料量量的的

337、变变化化，这这样样在在进进风风量量保保持持不不变变的的情情况况下下，会会导导致致氧氧含含量量的的频频繁繁变变化化，使使得得加加热热炉炉的的燃燃烧烧状状况况无无法法维维持持在在最最佳佳状状态态。这这就就是原有手动调节氧含量控制方法的弊端所在。是原有手动调节氧含量控制方法的弊端所在。 先先进进控控制制是是根根据据氧氧含含量量AR8102AR8102的的变变化化，由由先先进进控控制制器器计计算算出出风风门门挡挡板板的的开开度度MVMV来来控控制制氧氧含含量量。同同时时，对对燃燃料料量量的的变变化化作作为为前前馈馈进进行行补补偿偿。CVCV为为工工艺艺要要求求确确定定的的理理想氧含量，想氧含量，G G

338、ffff为前馈控制器。其先进控制的工作原理：为前馈控制器。其先进控制的工作原理： 当当检检测测到到的的氧氧含含量量O O2 2% %发发生生变变化化时时，偏偏离离了了理理想想设设定定值值CVCV，先先进进控控制制器器根根据据预预测测模模型型在在线线优优化化得得到到风风门门（HRC8101HRC8101）的的开开度度MVMV，进进而而通通过过改改变变进进风风量量控控制制烟烟气气氧氧含含量量AR8102AR8102。当当燃燃料料量量FRQ8120+FRQ8121FRQ8120+FRQ8121变变化化时时，通通过过前前馈馈控控制制器器G Gffff进进行行补补偿偿，这这样样不不需需要要等等到到检检测

339、测到到氧氧含含量量值值的的时时侯侯，空空气气量量就就随随着着燃燃料料量量的的变变化化而而变变化化，提提前前改改变变了了空空燃比，使得燃烧处在最佳状态。燃比，使得燃烧处在最佳状态。 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材 2.2.4 2.2.4 炉膛负压先进控制子系统炉膛负压先进控制子系统 控控制制变变量量位位号号：PRC8112APRC8112A、PRC8112BPRC8112B；操操作作变变量量：东东西西两两侧侧的的烟烟道道挡挡板板；由由于于东西两侧完全一样，故以东西两侧完全一样，故以PRC8112APRC8112A回路为例进行说明。回路为例进

340、行说明。 原原有有控控制制方方法法是是常常规规PIDPID控控制制。但但从从来来没没有有投投过过自自动动，而而是是采采用用手手动动调调节节烟烟道道挡挡板板来来控控制制炉炉膛膛负负压压。这这种种控控制制方方法法没没有有考考虑虑加加热热炉炉负负荷荷、进进风风量量、环环境境等等干干扰扰的的影影响，导致加热炉无法维持在最佳燃烧状态。响，导致加热炉无法维持在最佳燃烧状态。 先先进进控控制制是是根根据据炉炉膛膛负负压压PRC8112APRC8112A的的变变化化，先先进进控控制制器器计计算算出出烟烟道道挡挡板板的的开开度度MVMV，来来控控制制炉炉膛膛负负压压。并并考考虑虑进进风风量量的的变变化化作作为为

341、前前馈馈进进行行补补偿偿。同同时时为为保保证证加加热热炉炉的的安安全全，采采用用烟烟道道挡挡板板开开度度限限幅幅控控制制。CVCV为为工工艺艺要要求求确确定定的的理理想想炉炉膛膛负负压压，G Gffff为为前前馈控制器。其先进控制的工作原理：馈控制器。其先进控制的工作原理： 当当检检测测到到炉炉膛膛负负压压PRC8112APRC8112A变变化化时时，偏偏离离了了理理想想设设定定值值CVCV，控控制制器器根根据据预预测测模模型型在在线线优优化化计计算算得得到到烟烟道道挡挡板板开开度度，以以改改变变炉炉膛膛负负压压，使使之之达达到到理理想想设设定定值值。当当空空气气量量FR8109FR8109发

342、发生生变变化化时时，通通过过前前馈馈控控制制G Gffff进进行行补补偿偿，这这样样使使得得还还没没等等检检测测到到炉炉膛膛负负压压变变化化就就能能提提前前调调整整烟烟道道挡挡板板开开度度，及及时时稳稳定定炉炉膛膛负负压压在在规规定定的的范范围围内内，保保证证加加热热炉的最佳运行。炉的最佳运行。 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材 2.2.5 2.2.5 分馏塔液位先进控制子系统分馏塔液位先进控制子系统 被控变量位号：被控变量位号：LRCA1001LRCA1001；操作变量位号：操作变量位号：FRC8102FRC8102、FRC8012FRC

343、8012、FRC8002FRC8002 原原有有控控制制方方法法是是根根据据当当前前的的液液位位LRCA1001LRCA1001情情况况，通通过过手手动动调调节节对对流流进进料料量量及及辐辐射射量来维持分馏塔液位在一定的范围内。这种控制方法劳动强度较大，自动化程度较低。量来维持分馏塔液位在一定的范围内。这种控制方法劳动强度较大，自动化程度较低。 先先进进控控制制只只要要求求液液位位比比较较平平稳稳即即可可（因因为为分分馏馏塔塔液液位位控控制制比比较较特特殊殊，而而且且控控制制精精度度也也不不要要求求那那么么高高）。考考虑虑到到影影响响液液位位平平稳稳的的因因素素较较多多( (如如：对对流流进进

344、料料量量、辐辐射射量量、焦焦炭炭塔塔预预热热、切切换换等等) )，因因此此在在此此控控制制回回路路中中采采用用了了一一种种规规则则控控制制方方法法。同同时时为为了了尽尽可可能能保保持持对对流流进进料料和和液液位位的的平平稳稳，采采用用了了区区域域控控制制，即即允允许许其其有有一一定定的的波波动动范范围围。LELEAPCAPC是是一一规规则则控控制制器器，GffGff是是前前馈馈规规则则控控制制器器。CVCV为为工工艺艺确确定定的的理理想想液液位位，MVMV为为对对流流量量FRC8102FRC8102的设定值，的设定值，e e是液位偏差，是液位偏差，de/de/dtdt液位偏差变化。液位偏差变化

345、。 先先进进控控制制只只在在F101/3F101/3炉炉上上实实施施，这这样样就就需需要要具具体体操操作作时时，操操作作人人员员根根据据液液位位情情况况适适当当调调整整F101/1F101/1和和F101/2F101/2炉炉的的对对流流进进料料量量以以及及加加热热炉炉的的辐辐射射量量，而而F101/3F101/3炉炉的的对对流流量量则由规则控制器来自动控制。这样液位才能控制得更加平稳。则由规则控制器来自动控制。这样液位才能控制得更加平稳。 根根据据液液位位情情况况，规规则则控控制制器器会会输输出出满满足足规规则则条条件件的的F101/3F101/3炉炉对对流流流流量量FRC8102FRC810

346、2的的设设定定值值，以以保保持持液液位位的的平平稳稳。将将焦焦炭炭塔塔预预热热、切切换换事事件件引引入入，作作为为前前馈馈，提提前前进进行行补补料料，以维持分馏塔液位的平稳。以维持分馏塔液位的平稳。G Gffff为前馈规则器。为前馈规则器。 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材2.3 2.3 系统投运效果系统投运效果 加加热热炉炉先先控控子子系系统统于于20052005年年7 7月月正正式式投投用用，加加热热炉炉专专家家系系统统于于20052005年年9 9月月投投用用。经经过过近近一一年年的的运运行行和和完完善善，先先控控系系统统在在提提高高

347、装装置置控控制制水水平平方方面面发发挥挥了了较较好好作作用用，稳稳定定了了加加热热炉炉的的操操作作工工况况，降降低低了了操操作作人人员员的的劳劳动动强强度度，炉炉出出口口温温度度、炉炉膛膛负负压压、氧氧含含量量等等关关键键变变量量方方差差减减少少40%40%以以上上，有有效效地地克克服服了了进进料料温温度度、进进料料流流量量等等因因素素对对渣渣油油出出口口温温度度的的影影响响，出出口口温温度度波波动动明明显显减减少少；克克服服了了处处理理量量、燃燃料料量量变变化化对对出出口口烟烟气气氧氧含含量量的的影影响响，使使氧氧含含量量的的控控制制更更加加平平稳稳；基基本本克克服服了了东东西西两两侧侧炉炉

348、膛膛负负压压之之间间的的耦耦合合以以及及进进风风量量变变化化对对炉炉膛膛负负压压的的影影响响，使使炉炉膛膛负负压压控控制制变变得得平平稳稳，波波动动幅幅度度大大大大减减小小；分分馏馏塔塔液液位位控控制制尽尽管管由由于于F101/1F101/1炉炉和和F101/2F101/2炉炉对对流流区区流流量量调调节节阀阀的的原原因因，但但液液位位波波动动范范围围有有一一定定的的改改善善，液液位位波波动动的的趋趋势势明明显显变变缓缓，抗抗干干扰扰能能力力有有一一定定提提高高。在在加加热热炉炉专专家家系系统统中中，建建立立了了加加热热炉炉的的故故障障库库，实实现现故故障障现现象象与与实实时时数数据据的的关关联

349、联，能能及及时时作作出出预预警警，并并可可通通过过加加热热炉炉模模型型指指导导加加热热炉炉的的提提降降量量；通通过过对对加加热热炉炉出出口口烟烟气气氧氧含含量量进进行行在在线线寻寻优优，可离线指导生产。可离线指导生产。 返回返回镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材（一）集团公司部分一）集团公司部分 第四章第四章第四章第四章 加热炉事故汇编加热炉事故汇编加热炉事故汇编加热炉事故汇编 事故一：金陵石化烷基苯厂加热炉炉管局部过热结焦爆裂火灾事故事故一：金陵石化烷基苯厂加热炉炉管局部过热结焦爆裂火灾事故事故二：金陵石化烷基苯厂道生油加热炉火灾事故事故二

350、：金陵石化烷基苯厂道生油加热炉火灾事故 事故三：石家庄炼油厂催化裂化加热炉炉管爆破着火事故事故三：石家庄炼油厂催化裂化加热炉炉管爆破着火事故 事故四：独山子炼油厂延迟焦化车间加热炉泄漏着火事故四：独山子炼油厂延迟焦化车间加热炉泄漏着火 事故五：某储运公司输油站加热炉炉管爆管事故事故五：某储运公司输油站加热炉炉管爆管事故 事故六：安庆石化化肥厂加热炉盘管破裂装置停车事故事故六：安庆石化化肥厂加热炉盘管破裂装置停车事故 事故七：广州石化催化装置加热炉爆炸事故七：广州石化催化装置加热炉爆炸 事故八：事故八：燕山石化炼油厂东方红加热炉炉膛爆炸燕山石化炼油厂东方红加热炉炉膛爆炸 镇海炼化机动处镇海炼化机

351、动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材事事故故经经过过：1983年年11月月15日日19时时20分分，燕燕山山石石化化公公司司东东方方红红炼炼油油厂厂新新催催化化裂裂化化车间加热炉炉膛发生爆炸事故。车间加热炉炉膛发生爆炸事故。该该加加热热炉炉是是卧卧式式立立管管结结构构，共共15个个油油气气联联合合火火嘴嘴，分分三三组组布布置置。上上层层一一组组6个个火火嘴嘴（1-6#）；中中层层一一组组6个个火火嘴嘴（7-12#）；下下层层一一组组3个个火火嘴嘴（13-15#），每每组组间间距距1.5m。该该炉炉火火嘴嘴分分层层集集中中排排列列在在炉炉前前水水平平位位置置上上，不不易

352、易调调节节。生生产产人人员员对对这这种种新新型型结结构构的的加加热热炉炉，缺缺乏乏操操作作经经验验。而而车车间间对对操操作作这这种种新新型型加加热热炉炉的的特特殊殊性性，在在思思想想上上既既重重视视不不够够又又缺缺乏乏必必要要的的技技术术准准备备，只只是是简简单单地地沿沿用用了了圆圆筒筒炉炉的的操操作作方方法法。当当时时，由由于于新新开开车车负负荷荷低低，只只点点4个个火火嘴嘴。当当大大风风吹吹来来时时，燃燃烧烧不不很很旺旺盛盛的的两两个个火火嘴嘴先先后后被被风风吹吹灭灭。由由于于检检查查不不够够及及时时，火火嘴嘴熄熄灭灭后后，未未能能及及时时关关阀阀，炉炉内内积积聚聚大大量量瓦瓦斯斯。在在发

353、发生生回回火火时时，该该炉炉的的看看火火窗窗又又被被全全部部鼓鼓开开，致致使使空空气气从从看看火火窗窗进进入入炉炉膛膛，炉炉膛膛内内的的瓦瓦斯斯与与空空气气混混合合浓浓度度达达到到了了爆爆炸炸极极限限，在在炉炉膛膛上上部部正正在在燃燃烧烧的的两两个个火火嘴嘴的引燃下，发生了爆炸。的引燃下，发生了爆炸。 事事故故发发生生后后，经经检检查查，南南、北北两两侧侧炉炉墙墙外外凸凸，对对流流室室外外废废热热锅锅炉炉水水冷冷壁壁管管胀胀口变形，对流室至引风机烟道扭曲破裂，直接经济损失口变形，对流室至引风机烟道扭曲破裂，直接经济损失1515万元。万元。 返回返回镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11

354、月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材（二）公司内加热炉事故二）公司内加热炉事故 事故一：事故一：“3.313.31”炉炉501501闪爆事故闪爆事故 事故二：事故二：常装置炉常装置炉202202闪爆闪爆 事故三：事故三：常常“5.185.18”常压炉着火事故常压炉着火事故 事故四：加氢裂化事故四：加氢裂化F304F304爆炸事故爆炸事故 镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材 事事故故经经过过：20062006年年5 5月月1818日日12:4012:40，常常常常压压炉炉烟烟囱囱冒冒黑黑烟烟，辐辐射射转转对对流流部部位位向向外外冒冒火火，造

355、造成成装装置置紧紧急急切切断断进进料料停停工工。消消防防车车出出动动，12:5012:50扑扑灭灭。为为确确保保装装置置运运行行安安全全，装装置置切切断断进进料料安安排排停停炉炉进进人人检检查查。12:4812:48降降量量，加加热热炉炉熄熄火火，13:0013:00切切断断进进料料，隔隔离离进进常常压压炉炉燃燃料料线线、打打开开炉炉底底人人孔孔，炉炉膛膛降降温温后后进进人人炉炉内内查查找找泄泄漏漏点点，炉炉管管测测厚厚，未未发发现现泄泄漏漏点点。16:1016:10进进油油，22:00 22:00 转转入入开开工工，1919日日0:300:30装装置置改改闭闭路路循循环环，2:002:00常

356、常压压炉炉、减减压压炉炉点点火火，闭闭路路升升温温， 10:3010:30常常压压产产品品质质量量合合格格，1616：0000装装置置全全面恢复正常运行。面恢复正常运行。 事事故故原原因因：1 1）5 5月月1717日日，常常加加工工巴巴士士拉拉: :伊伊轻轻混混合合原原油油1150011500t/dt/d，炉炉子子引引风风机机因因故故障障切切出出检检修修，炉炉子子处处于于自自然然通通风风状状态态，因因炉炉子子负负荷荷高高，烟烟囱囱档档板板卡卡（输输出出档档板板开开度度信信号号为为100%100%，但但实实际际开开度度仅仅505060%60%），引引风风机机停停运运后后常常压压炉炉氧氧含含量量

357、一一直直偏偏低低，基基本本在在2%2%以以下下，炉炉子子燃燃烧烧工工况况不不理理想想。1818日日上上午午，引引风风机机叶叶轮轮罩罩拆拆除除后后，引引风风机机入入口口空空气气直直接接通通向向烟烟囱囱，造造成成常常压压炉炉烟烟囱囱抽抽力力进进一一步步下下降降，炉炉膛膛内内氧氧含含量量也也随随着着下下降降，导导致致辐辐射射室室上上部部可可燃燃气气体体积积聚聚，出出现现二二次次燃燃烧烧，炉炉子子形形成成正正压压，辐辐射射转对流部位向外冒烟、冒火，最终造成装置非计划停工。转对流部位向外冒烟、冒火，最终造成装置非计划停工。 2 2）引引风风机机切切除除后后，技技术术人人员员对对联联锁锁检检查查确确认认及

358、及指指导导不不够够，未未有有详详细细的的调调节节方方案案及技术跟踪，各专业在工作安排上的协调、衔接不够。及技术跟踪，各专业在工作安排上的协调、衔接不够。 3 3）常常压压炉炉对对流流室室积积灰灰严严重重，引引风风机机切切出出后后常常压压炉炉抽抽力力下下降降，炉炉子子氧氧含含量量持持续续偏偏低低，炼炼油油四四部部未未能能引引起起高高度度重重视视，操操作作人人员员未未能能采采取取有有效效措措施施提提高高氧氧含含量量。引引风风机机叶叶轮轮罩罩拆拆除除将将进进一一步步影影响响烟烟囱囱抽抽力力，造造成成炉炉子子缺缺氧氧并并可可能能导导致致严严重重后后果果，炼炼油油四部对此认识不足，是造成常压炉冒火的深层

359、次原因。四部对此认识不足，是造成常压炉冒火的深层次原因。 防防范范措措施施：1 1）组组织织加加热热炉炉操操作作培培训训，提提高高操操作作人人员员技技术术水水平平和和操操作作水水平平。组组织织学学习习部部信信息息联联系系汇汇报报制制度度，使使装装置置出出现现异异常常时时信信息息准准确确、畅通。畅通。2 2）修修改改加加热热炉炉烟烟气气氧氧含含量量工工艺艺卡卡片片指指标标，氧氧含含量量指指标标由由原原来来的的1 16%6%改改为为2 25%5%。烟烟囱囱档档板板每每周周活活动动二二次次，每每次次活活动动开开度度要要求求现现场场确确认认，活活动动情情况况做做好好记记录录。操操作作人人员员发发现现问问题题要要及及时时汇汇报报技技术术员员和和管管理理人人员员，并及时联系修理。并及时联系修理。3 3）制定炉子余热回收系统切出加热炉操作调整方案。）制定炉子余热回收系统切出加热炉操作调整方案。 返回返回镇海炼化机动处镇海炼化机动处 2006年年11月月加热炉操作培训教材加热炉操作培训教材