圆筒型管式炉钢结构设计
管式炉
景德镇陶瓷学院科技训练方法题目：管式炉结构设计学号：201110610205姓名：明经旺院（系）：材料学院专业：11热工（2）班指导教师：李杰二○一四年十二月十五日管式炉的结构设计摘要：管式炉是比较普遍采用的高温加热设备,在炼油工业、石油化学工业以及炼焦化学工业等部门得到了广泛应用。
石油化学工业生产乙烯的裂解管式炉,它兼有反应器和加热炉两个作用,近年来发展很快,炉型颇多,我国已引进多种类型,管式炉大而复杂,材质要求较高,投资很大,生产耗能较多,因此设计和生产都需要进一步认识它,以利掌握和改进,所以研究管式炉结构是很有必要的。
关键词：管式炉、结构、设计一、管箱式炉结构设计立管箱式炉是国外的专利设计。
它由沿炉膛端墙及侧墙排列的单面受火的壁管和几排横跨炉膛的双面受火的中心炉管组成。
双面受火的中心炉管将炉膛划分为几间小室。
由于要求每一管程的吸热量相等,每程必须包含相同数量的单面受火和双面受火的炉管。
图1至图3是不同管程数和不同小室结构的典型布置图。
它们仅仅是最普通的布置形式,为满足特殊要求也可采用其他形式。
图3 12程7室炉图2 8程5室炉图1 6程4室炉图4双面受火炉图4所示的布置仅仅用于高热强度双面受火的炉管。
这种布置所需要的炉管长度较短,但是它要花费较大的投资建造较大的炉膛,所以只有当炉管材料非常昂贵以及操作条件要求停留时间短或炉管四周辐射热强度均匀时才采用。
在考虑立管箱式炉的炉管布置时,应注意以下几点:1.大多数炉管从顶部进入辐射段(由对流段来),并且由底部流出,因此每一管程所需的炉管数通常为奇数。
2.沿墙布置的炉管(壁管)和中心炉管之间的横跨管(在图1~3中用细实线表示)可以设在炉顶或炉底,但通常大多数设在炉底。
横跨管总是应该布置在炉膛之外的。
3.炉管采用底部支承,顶部导向。
壁管超过35英尺(10.668米)长时还应有中部导向,以便防止炉管因周向吸热不均而引起弯曲。
4.在对流段下面的中心炉管,因为顶部导向的要求,必须比其他炉管长出大约1米.这种炉管的典型的导向结构详图见图5中结构a。
管式加热炉设计和应用
第一章 管式炉的结构、种类和主要指标
1.3 管式加热炉的种类
各种管式加热炉通常可按外形或用途来分类。 1.3.1 按外形分类
按外形大致上分为以下四大类（16类）：箱式炉（6类）、立式炉 （6类）、圆筒炉（3类）、大型方炉（1类）。这种划分法系按辐射 室的外观形状，而与对流室无关。所谓箱式炉，顾名思义其辐射室为 一“箱子状”的六面体。与它相比，立式炉的辐射室宽度要窄一些， 其两侧墙的间距与炉膛高度之比约为1：2。圆筒炉、大型方炉的称呼 也按同理而来。
第一章 管式炉的结构、种类和主要指标
◆ 管式加热炉的特征：
（1）被加热介质在管内流动，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 性大，操作条件要苛刻得多。
（2）加热方式为直接受火式。 （3）只烧液体或气体燃料。 （4）长周期连续运转，不间断操作。
第一章 管式炉的结构、种类和主要指标
◆ 管式加热炉的重要性：
（1）管式炉的基建投资费用，一般约占炼油装置总投资的10~20%，占总设 备费用的30%左右。在重整制氢和裂解等化工装置中则占建设费用的25%左 右。管式炉的基建投资费用大小直接影响着整个生产装置或炼油厂、石油化 工厂的基建投资。 被加热型管式炉的工程费用占装置工程费用的比例较小，加热—反应型管 式炉占的比例则较大，详见下表1工程费比例。
底烧横管式
附墙火焰式
环形管立式炉
立管立式炉
无焰燃烧炉
阶梯炉
第一章 管式炉的结构、种类和主要指标
3）圆筒炉
螺旋管式
纯辐射式
辐射对流型
SEHT0215 管式炉钢制平台、梯子和栏杆设计规定
设计标准SEHT 0215-2001实施日期2001年12月28日中国石化工程建设公司管式炉钢制平台、梯子和栏杆设计规定第 1 页共 15 页目 次 1 总则 1.1 目的 1.2 范围 2 设计规定 2.1 一般规定 2.2 圆筒炉用圆形（环形）平台 2.3 立式（箱式）炉平台 2.4 悬臂梁与炉体连接 2.5 悬臂梁与平台梁连接 2.6 两炉之间通道平台 2.7 固定在炉体或钢平台上的钢直梯（简称钢直梯） 2.8 固定在钢平台上的钢斜梯（简称钢斜梯） 2.9 固定在炉体和钢平台上盘梯（简称盘梯） 2.10 固定在钢平台上的栏杆1 总则1.1 目的 为统一管式炉钢制平台﹑梯子和栏杆的设计，特编制本标准。
1.2 范围1.2.1 本标准规定了管式炉钢制平台﹑梯子和栏杆设计的一般规定﹑圆筒炉用圆形（环形）平台﹑立式（箱式）炉平台﹑悬臂梁与炉体连接﹑悬臂梁与平台梁连接﹑两炉之间通道平台等要求。
1.2.2 本标准适用于石油化工新建管式炉的钢制平台﹑梯子和栏杆的设计；改建和扩建管式炉的钢制平台﹑梯子和栏杆可参照执行。
2 设计规定2.1 一般规定2.1.1 平台、梯子和栏杆用料：钢材为Q235-B.F或Q235-B，电焊条采用E4303型；螺栓的性能等级为4.6级。
2.1.2 平台的竖向净空一般不应小于1.8 m。
2图2.2.1-1 圆形（环形）平台2.2.3 平台内环梁一般为辐射室筒体环梁，当平台铺板不能搭焊在筒体环梁时，应单独设置平台内环梁（规格为Ð75×6肢板向下），并采用断续焊缝焊接在筒体上。
2.2.4 平台悬臂支承结构，一般应选用型钢制作：a) 当平台宽度不大于1.25 m时，可采用斜切的工字钢或槽钢；b) 当平台宽度大于1.25 m时，为了满足平台竖向净空要求，悬臂梁可选用单根槽钢加贴板的结构形式，槽钢规格为[ 140´58´6；贴板厚度约为8 mm。
2.3 立式（箱式）炉平台2.3.1 平台宽度“b”为1.0 m～1.4 m，计算平台宽度的起止点为炉侧墙（端墙）梁上铺板边缘至外围梁的外边缘，见图2.3.1。
管式炉的一般结构和零部件
管式炉的一般结构和零部件管式加热炉如图2.5.17所示，一般由辐射室、对流室、余热回收系统、燃烧器及通风系统五部分组成。
图2.5.17 管式加热炉l. 辐射室辐射室是通过火焰或高温烟气进行辐射传热的部分。
这个部分直接受到火焰冲刷，温度最高，必须充分考虑所用材料的强度、耐热性等。
这个部分是热交换的主要场所，全炉热负荷的70—80％是由辐射室承担的，它是全炉最重要的部位。
可以说，一个炉的优劣主要是看它的辐射室性能如何。
1.1. 辐射室尺寸辐射室的尺寸主要是从以下三个方面来考虑的：①辐射室热负荷及辐射管外表面平均热强度；②管心距和管墙距；③燃烧器的能量（发热量）型式和布置以及炉管至火焰的距离。
1.2. 辐射室零配件的设置为了便于操作和保证安全运行，管式炉辐射室应设置下列配件：看火门、人孔门、防爆门、热电偶套管、测压管、灭火蒸汽管等。
✧看火门看火门主要是用来观察炉内火焰状况和辐射管运行情况，因此看火门的数量和位置应能看到所有燃烧器燃烧状况，并能观察到所有的辐射管。
✧人孔门及检修孔门为了能进入辐射室进行检修，需要设置人孔门和检修门。
当辐射室内有隔墙分开并且不能通行时，每间内必须设置一个人孔门。
对于炉底无法安装人孔门的小圆筒炉，检修时可拆下燃烧器，其开孔兼作人孔。
✧防爆门当炉内积存可燃气体和空气的混合物时，就有发生爆炸的危险，因此辐射室应设置防爆门，以便在发生爆炸事故时，能及时卸压。
防爆门的位置应能保证卸压时喷出的热气流不致危及人员和临近设备的安全．为了能及时卸压，防爆门的数量应与辐射室的空间成比例，多室炉膛每室至少应有一个防爆门。
✧热电偶套管和测压表烟气出辐射室的温度是必须测量的特性温度。
对于圆筒炉和立式炉，烟气出辐射室的温度测点设在辐射室至对流定的过渡处。
斜顶炉和方箱炉，该测温点设在火墙上方，因此该点温度通常又称为火墙温度。
管式炉都是在负压下操作的，为了保证炉内各点均处于负压下，以避免烟气外溢而损坏钢结构，通常要求炉顶（辐射室顶）负压保持在2mmH2O柱左右，因此，在辐射室顶部设置测压管。
SHJ_36-91_石油化工管式炉设计规范
石油化工管式炉设计规范
第一章 总则
第二章 一般规定
第三章 工艺参数
第四章 钢结构及其附件
第五章 盘管系数
第六章 烟囱和烟风道系统
第七章 燃烧器
第八章 配件
第九章 炉衬
第十章 仪表接管
附录
用词说明
附加说明
SHJ36-91
第一章 总则
第1.0.1.条 本规范适用于石油化工新建燃油、燃气管式炉的设计、改建和扩建 的管式炉可参照执行。
六. 采用堵头式回弯头的水平盘管时，回弯头侧的平台应满足安装和检修的要
求。
第4.0.7.条 钢结构及其附件设计的构造要求应符合以下规定：
一. 钢结构在以下部位的钢板最小厚度：
炉壁及弯头箱 4mm
炉顶及炉底
6mm
二. 圆筒炉钢结构：
1. 筒体直径小于 4m 时，可采用无立柱的筒形结构；等于或大于 4m 时，宜采
第4.0.2.条 钢结构的设计荷载应包括永久荷载、活荷载、风荷载、雪荷载、地 震作用和温度作用。
第4.0.3.条 由炉管和弯头产生的所有荷载应由钢结构支承，不应由耐火或保温 材料传递。
第4.0.4.条 钢结构及其附件材料的选用应符合以下规定： 一. 钢结构一般应选用 Q235-A、Q235-A.F 或 16Mn 等钢材制作。当建厂地区
高温度的限制、介质在管内停留时间、注水或注汽、烧焦、检查口等）； 四. 燃料的种类、液体燃料的元素组成、气体燃料的气体组成、温度、压力、
密度、粘度及液体燃料雾化剂的种类、温度和压力等；混烧时，液体燃料 和气体燃料的比例； 五. 自动控制水平； 六. 建厂地区的基本风压、地震烈度、场地土类别、雪荷载及最冷月月平均最 低温度等； 七. 环境保护、职业安全卫生及其他要求。 第2.0.2.条 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
SEHT 0219 管式炉炉型选择及工艺参数的确定
设计标准SEHT 0219-2001实施日期2001年12月28日中国石化工程建设公司管式炉炉型选择及工艺参数的确定第 1 页共 14 页目 次 1 总则 1.1 目的 1.2 范围 2 设计要求 2.1 炉型选择 2.2 炉型结构参数 2.3 燃料和燃料计算 2.4 管式炉设计热负荷 2.5 热效率 2.6 热强度 2.7 传热热阻 2.8 管式炉炉管及管内介质流速 2.9 烟气流速 2.10 炉管弯头（管）的当量长度 2.11 钉头管、翅片管和开口翅片管使用范围和具体要求1 总则1.1 目的 为适应石油化工管式加热炉炉型选择及工艺参数的确定，特编制本标准。
1.2 范围1.2.1 本标准规定了管式炉炉型选择﹑炉型结构参数﹑燃料和燃料计算﹑管式炉设计热负荷﹑热效率﹑热强度﹑传热热阻﹑管式炉炉管及管内介质流速﹑烟气流速等要w ww.b zf xw.c om求。
1.2.2 本标准适用于石油化工新设计管式炉炉型选择及工艺参数的确定；改造和扩建管式炉的设计可参照执行。
2 设计要求2.1 炉型选择管式炉炉型应根据热负荷大小、被加热介质的性质和运转周期等工艺操作的要求，安装、检修方便和投资少的原则，并结合场地条件和余热回收系统的特点进行选择。
一般应符合下列要求。
2.1.1 设计热负荷小于1 MW 时，宜选用纯辐射型管式炉，并优先选用纯辐射型圆筒炉，见图2.1.1。
当管式炉炉群共用一个组余热回收系统，如重整装置加热炉时，则不受此限。
2.1.2 设计热负荷为1 MW ～30 MW 时，应优先选用辐射一对流型圆筒炉，见图2.1.2。
2.1.3 设计热负荷大于30 MW 时，应通过技术经济对比选用炉膛中间排管的圆筒炉（见图2.1.3-1）、立式炉（见图2.1.3-2）、箱式炉（见图2.1.3-3和图2.1.3-4）或其它炉型。
2.1.4 被加热介质重度大、易结焦、气化率大、或有特殊工艺要求的管式炉（如焦化炉减压炉、减粘炉、沥青炉等宜选用水平管立式炉，见图2.1.3-2和图2.1.3-3。
SEHT 0215 管式炉钢制平台、梯子和栏杆设计规定
设计标准SEHT 0215-2001实施日期2001年12月28日中国石化工程建设公司管式炉钢制平台、梯子和栏杆设计规定第 1 页共 15 页目 次 1 总则 1.1 目的 1.2 范围 2 设计规定 2.1 一般规定 2.2 圆筒炉用圆形（环形）平台 2.3 立式（箱式）炉平台 2.4 悬臂梁与炉体连接 2.5 悬臂梁与平台梁连接 2.6 两炉之间通道平台 2.7 固定在炉体或钢平台上的钢直梯（简称钢直梯） 2.8 固定在钢平台上的钢斜梯（简称钢斜梯） 2.9 固定在炉体和钢平台上盘梯（简称盘梯） 2.10 固定在钢平台上的栏杆1 总则1.1 目的 为统一管式炉钢制平台﹑梯子和栏杆的设计，特编制本标准。
1.2 范围1.2.1 本标准规定了管式炉钢制平台﹑梯子和栏杆设计的一般规定﹑圆筒炉用圆形（环形）平台﹑立式（箱式）炉平台﹑悬臂梁与炉体连接﹑悬臂梁与平台梁连接﹑两炉之间通道平台等要求。
w ww.b zf xw.c om1.2.2 本标准适用于石油化工新建管式炉的钢制平台﹑梯子和栏杆的设计；改建和扩建管式炉的钢制平台﹑梯子和栏杆可参照执行。
2 设计规定2.1 一般规定2.1.1 平台、梯子和栏杆用料：钢材为Q235-B.F或Q235-B，电焊条采用E4303型；螺栓的性能等级为4.6级。
2.1.2 平台的竖向净空一般不应小于1.8 m。
2o m图2.2.1-1 圆形（环形）平台w w w.b zf xw.c om2.2.3 平台内环梁一般为辐射室筒体环梁，当平台铺板不能搭焊在筒体环梁时，应单独设置平台内环梁（规格为Ð75×6肢板向下），并采用断续焊缝焊接在筒体上。
2.2.4 平台悬臂支承结构，一般应选用型钢制作：a) 当平台宽度不大于1.25 m 时，可采用斜切的工字钢或槽钢；b) 当平台宽度大于1.25 m 时，为了满足平台竖向净空要求，悬臂梁可选用单根槽钢加贴板的结构形式，槽钢规格为[ 140´58´6；贴板厚度约为8 mm 。
浅析石化项目圆筒炉钢结构制作方案及工艺
87中国设备工程C h i n a P l a n t E n g i n e e r i ng中国设备工程 2020.09 （下）1 概述加热炉一般由辐射室、对流室、燃烧器、梯子平台、通风系统、余热回收等组成。
辐射室：通过火焰或高温烟气进行辐射传热的部分。
这部分直接受火焰冲刷，温度很高（600～1600℃），是热交换的主要场所（约占热负荷的70%～80%）。
对流室：靠辐射室出来的烟气进行以对流传热为主的换热部分。
燃烧器：是使燃料雾化并混合空气，使之燃烧的产热设备，燃烧器可分为燃料油燃烧器，燃料气燃烧器和油一气联合燃烧器。
通风系统：将燃烧的空气引入燃烧器，并将烟气引出炉子，可分为自然通风方式和强制通风方式。
余热回收系统包括空气预热器，其中空气预热器由非冷凝式空气预热器和冷凝式空气预热器两段组成，余热回收系统中另设有冷凝液收集池、引风机和鼓风机。
石化设备钢结构属于钢结构分类中的高耸钢结构和板壳钢结构的综合体。
石化设备钢结构是由钢制材料组成的结构，是用于石油化工行业的基础建设，是主要的建筑结构类型之一。
结构主要由型钢和钢板等制成的钢梁、钢柱、钢桁架等构件组成，各构件或部件之间通常采用焊缝、螺栓或铆钉连接。
本文中的圆形加热炉属于石油化工装置典型的结构形式。
工浅析石化项目圆筒炉钢结构制作方案及工艺张彬，高凯，师厚云 （宁波连通设备集团有限公司，浙江 宁波 315207）摘要：本文通过对石油化工加热炉圆筒炉的钢结构两种制作方案的总结，对制作类似的工程给予指导，具有参考价值。
关键词：钢结构；制作组装；石化设备中图分类号：TE963 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2020）09（下）-0087-02厂钢结构框架结构施工工艺将直接影响设备制造速度、现场施工速度、施工成本等。
文中阐述了钢结构分模制作、组装等。
随着能源的紧缺以及人工成本的增长,未来工程项目必向着工业化、标准化发展,石油化工装置模块将是未来工程项目发展的必然趋势。
圆筒型管式炉钢结构设计
1 总则1.0.1 本标准适用于石油化工新建圆筒形( 包括对流辐射型，纯辐射型圆筒炉和炉顶烟囱，以及余热回收系统)管式炉的钢结构设计与计算(图1.0.1-1，图1.0.1-2)，改建和扩建的圆筒形管式炉可参照执行。
1.0.2 执行本标准时，尚应符合现行有关标准和规范的要求。
1.0.3 本标准代替原《圆筒形加热炉钢结构设计》（BA9-1-7-86)工程设计标准。
图1.0.1-1 对流辐射型圆筒炉图1.0.1-2 纯辐射型圆筒炉2 设计原则与设计顺序2.1 设计原则2.1.1 根据炉管等布置的要求和自然气象条件的要求，确定合理的结构方案，使钢结构构件充分发挥结构功能，并应满足结构构造要求；满足结构在运输安装中的强度、钢度要求，此外，尚应考虑余热回收系统的设计与计算。
2.1.2 圆筒炉筒体直径等于大于4m 时，应采用有立柱的筒体结构，立柱的根数应为偶数，相邻两立柱之间的筒体外壁弧长应为 1.6～2.7m，立柱截面的长细比不应大于150。
2.1.3 筒体直径大于4m，筒体上边对流室框架高度大于4m，且筒体壁厚较薄时，筒体上、下口环梁宜为矩形空腹组合截面。
2.1.4 筒体中间环梁上、下间距宜为2～3m。
2.1.5 有立柱的筒体，筒体壁厚不应小于4.5mm；无立柱的筒体壁厚不应小于6mm。
2.1.6 对流室钢结构，先用持力斜撑承重时，(图2.1.6)斜撑与竖向或水平杆之间的夹角宜为30°～60°。
2.1.7 对流室立柱截面的长细比不应大于135；底大梁的最大挠度不应大于L/450 (L-对流室底大梁的跨度)；支承烟囱的顶大梁的最大挠度不应大于L/400 (L-顶大梁的跨度)。
2.1.8 对流室侧面(沿对流炉管长度方向)桁架宜避开吹灰器布置的方位。
2.1.9 对流室侧向横梁间距宜为2.5～5m。
2.1.10 对流室顶部烟囱采用插入式连接时，在对流室顶面应设置平行顶平面的斜支撑。
2.1.11 顶部烟囱的高径比不应大于20，当下部带有圆锥段时，圆锥段的底圆直径一般可取烟囱直径的1.5～1.8倍，锥顶角不应大于60°；当下部带有天圆地方段时，天圆地方段相对壁板的交角不应大于60°；烟囱壁板厚不应小于6mm。
管式炉的一般结构和零部件
管式炉的一般结构和零部件管式加热炉如图2.5.17所示，一般由辐射室、对流室、余热回收系统、燃烧器及通风系统五部分组成。
图2.5.17 管式加热炉l. 辐射室辐射室是通过火焰或高温烟气进行辐射传热的部分。
这个部分直接受到火焰冲刷，温度最高，必须充分考虑所用材料的强度、耐热性等。
这个部分是热交换的主要场所，全炉热负荷的70—80％是由辐射室承担的，它是全炉最重要的部位。
可以说，一个炉的优劣主要是看它的辐射室性能如何。
1.1. 辐射室尺寸辐射室的尺寸主要是从以下三个方面来考虑的：①辐射室热负荷及辐射管外表面平均热强度；②管心距和管墙距；③燃烧器的能量（发热量）型式和布置以及炉管至火焰的距离。
1.2. 辐射室零配件的设置为了便于操作和保证安全运行，管式炉辐射室应设置下列配件：看火门、人孔门、防爆门、热电偶套管、测压管、灭火蒸汽管等。
✧看火门看火门主要是用来观察炉内火焰状况和辐射管运行情况，因此看火门的数量和位置应能看到所有燃烧器燃烧状况，并能观察到所有的辐射管。
✧人孔门及检修孔门为了能进入辐射室进行检修，需要设置人孔门和检修门。
当辐射室内有隔墙分开并且不能通行时，每间内必须设置一个人孔门。
对于炉底无法安装人孔门的小圆筒炉，检修时可拆下燃烧器，其开孔兼作人孔。
✧防爆门当炉内积存可燃气体和空气的混合物时，就有发生爆炸的危险，因此辐射室应设置防爆门，以便在发生爆炸事故时，能及时卸压。
防爆门的位置应能保证卸压时喷出的热气流不致危及人员和临近设备的安全．为了能及时卸压，防爆门的数量应与辐射室的空间成比例，多室炉膛每室至少应有一个防爆门。
✧热电偶套管和测压表烟气出辐射室的温度是必须测量的特性温度。
对于圆筒炉和立式炉，烟气出辐射室的温度测点设在辐射室至对流定的过渡处。
斜顶炉和方箱炉，该测温点设在火墙上方，因此该点温度通常又称为火墙温度。
管式炉都是在负压下操作的，为了保证炉内各点均处于负压下，以避免烟气外溢而损坏钢结构，通常要求炉顶（辐射室顶）负压保持在2mmH2O柱左右，因此，在辐射室顶部设置测压管。
浅谈钢结构-圆筒炉辐射段制作方法
浅谈钢结构-圆筒炉辐射段制作方法加热炉钢结构的预制是将零件有序组装焊接的一个过程。
加热炉不是定型产品，每台设备都有其特殊结构，故制作方式也不相同。
这个有序是一个非常值得深究的问题，合理的制造工序不仅能减少工作量、提高效率、减少返工、节约成本，还能保证钢构尺寸精度与模块质量。
圆筒炉辐射段炉体的制作经历了一系列演变过程，由单个模块预制至卧式整体预制，再至多模块仰卧式预制，直至多模块俯卧式预制。
单个模块预制则需要制作专门工装胎具、且效率低、工作量大，更重要的是模块组装尺寸难保证；卧式整体预制优势在于整体焊接变形小、整体尺寸得以保证，但工作难度大、效率低、危险系数大等问题（对于小直径辐射段可采用整体预制）；多模块仰卧式预制则效率高（主要是方便壁板铺设以及划线开孔），但模块拆片翻边背部焊接变形大后续需要火焰校正；多模块俯卧式预制则背面可整体施焊、效率高、变形小，但铺设壁板以及壁板接管门类划线难度较大。
每一步演变都是经验与技术的进步，而制作时则需要综合考虑圆炉直径，分片方式、场地大小、行吊高度等因素。
圆筒炉是由圈梁、龙骨梁、吊管拉钩梁、立柱组成的骨架，壁板组成的表皮。
骨架尺寸的保证则决定钢构成型尺寸的精度，故作为基准尺寸，圈梁与龙骨梁的尺寸（圆度、平面度、直径），节点（Ya、Yb、Xa、Xb、立柱、分片处），立柱的长度、直线度均得严格控制。
辐射段预制步骤：一、下料与预成型。
圈梁内外弯（考虑后续制作，外圈梁采用葫芦成型直径应适当放大，内圈梁采用千斤顶成型直径应适当放小）、龙骨梁侧弯、吊管拉钩梁外弯（圈梁、龙骨梁、吊管拉钩梁展开长均按外径计算）、立柱、腿柱、加强梁、壁板、顶底板、上下环板、筋板、柱脚板等集中下料；二、上下圈梁的预制。
用厚板铺设基准平台找正基准面；在平台上将圈梁、下环板内外径放样（注：考虑焊接收缩，圈梁内外径按1‰放大）并将Ya、Yb、Xa、Xb、立柱、分片处节点在平台上打上样冲眼做好标识；根据放样线陆续铺设和固定下环板、外环梁、内环梁、立柱中心支撑板、上环板（上环板封闭之前将立柱中心支撑板焊好，并做好隐蔽记录），并将平台上节点用角尺引至圈梁上打好样冲眼做好标识；焊接分片处定位工装，方便后续炉体预制（若炉体是由角钢分片，则在圈梁分片处焊接较小规格角钢定位；若炉体是由槽钢分片，则在分片处焊接定位板）；将圈梁刚性固定后整体焊接(注：组合环梁内弧圆度偏差不应大于内径的0.5%，且不大于20.0mm；周长偏差不应大于周长的0.25%，且不大于18.0mm。
3503-J331管式炉炉体钢结构安装检验记录
管式炉炉体钢结构
安装检验记录
工程名称：
单元名称：
设备名称
设备位号
结构型式
检验项目
允许值
（mm）
检查
点数
合格
点数
最大偏差
（mm）
结果
备注
立柱
中心位
置偏差
横向
纵向
垂直偏差
柱底标高偏差
柱身扭曲偏差
直线度偏差
横梁
标高偏差
水平偏差
中心位置偏差
框架
对角线差
圆筒炉
内半径偏差
圆度
炉壁板
垂直度
设备名称设备位号结构型式允许值mm检查点数合格点数最大偏差mm中心位置偏差横向纵向垂直偏差柱底标高偏差柱身扭曲偏差直线度偏差标高偏差水平偏差中心位置偏差对角线差圆筒炉内半径偏差炉壁板垂直度检查结果炉主体结构焊缝外观质量符合设计文件和规范要求炉壁板焊缝外观质量符合规范要求梯子平台板焊缝外观质量符合规范要求备注
平整度
检查项目与要求
检查结果
炉主体结构焊缝外观质量符合设计文件和规范要求
炉壁板焊缝外观质量符合规范要求
梯子、平台板焊缝外观质量符合规范要求
备注：
施工单位
EPC承包商
监理单位
建设单位专ຫໍສະໝຸດ 工程师：质量检查员：施工班组长：
年月日
专业工程师：
年月日
专业工程师：
年月日
专业工程师：
年月日
SHJ_36-91_石油化工管式炉设计规范
五. 侧向柱列相邻两柱的间距宜小于 4.5m；
六. 侧向梁的上下间距宜为 3~6m。
第五章 盘管系统
第5.0.1.条 炉管材质的选用和壁厚计算应符合中国石油化工总公司（行业）标
准《石油化工管式炉炉管壁厚计算规定》（SHJ37-91）的规定。
第5.0.2.条 常年操作管式炉的炉管设计寿命应采用 100000h。
钉头管
可以采用
钉头直径≥12mm 高度≥25mm
钉头直径≥12mm 高度≤25mm
翅片管
翅片间距≥
5mm 高度≤25mm 厚度≥1.2mm
翅片间距≥8mm 高度≤19mm 厚度≥1.2mm
不推荐
第5.0.5.条 钉头和翅片材料应根据其端部的最高计算温度按表 5.0.5 选用。
钉头和翅片材料的最高使用温度 表 5.0.5
六. 采用堵头式回弯头的水平盘管时，回弯头侧的平台应满足安装和检修的要
求。
第4.0.7.条 钢结构及其附件设计的构造要求应符合以下规定：
一. 钢结构在以下部位的钢板最小厚度：
炉壁及弯头箱 4mm
炉顶及炉底
6mm
二. 圆筒炉钢结构：
1. 筒体直径小于 4m 时，可采用无立柱的筒形结构；等于或大于 4m 时，宜采
式炉的热效率值不应低于表 2.0.4-2 的指标。当燃料中的含硫量大于 0.1%，
且在设计参数、结构或选材上缺乏有效的防止露点腐蚀的具体措施时，尾 部换热面最低金属壁温不应低于图 2.0.4 中的数值；
燃料基本不含硫的管式炉的热效率指标
表 2.0.4--2
炉
一般管式炉设计热负荷（MW）
转化炉或
别 <1 1~2 >2~3 >3~6 >6~12 >12~24 >24 裂解炉
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
圆筒型管式炉钢结构设计1 总则1.0.1 本标准适用于石油化工新建圆筒形( 包括对流辐射型，纯辐射型圆筒炉和炉顶烟囱，以及余热回收系统)管式炉的钢结构设计与计算(图1.0.1-1，图 1.0.1-2)，改建和扩建的圆筒形管式炉可参照执行。
1.0.2 执行本标准时，尚应符合现行有关标准和规范的要求。
1.0.3 本标准代替原《圆筒形加热炉钢结构设计》（BA9-1-7-86)工程设计标准。
图1.0.1-1 对流辐射型圆筒炉图1.0.1-2 纯辐射型圆筒炉2 设计原则与设计顺序2.1 设计原则2.1.1 根据炉管等布置的要求和自然气象条件的要求，确定合理的结构方案，使钢结构构件充分发挥结构功能，并应满足结构构造要求；满足结构在运输安装中的强度、钢度要求，此外，尚应考虑余热回收系统的设计与计算。
2.1.2 圆筒炉筒体直径等于大于4m 时，应采用有立柱的筒体结构，立柱的根数应为偶数，相邻两立柱之间的筒体外壁弧长应为 1.6～2.7m，立柱截面的长细比不应大于150。
2.1.3 筒体直径大于4m，筒体上边对流室框架高度大于4m，且筒体壁厚较薄时，筒体上、下口环梁宜为矩形空腹组合截面。
2.1.4 筒体中间环梁上、下间距宜为2～3m。
2.1.5 有立柱的筒体，筒体壁厚不应小于4.5mm；无立柱的筒体壁厚不应小于6mm。
2.1.6 对流室钢结构，先用持力斜撑承重时，(图2.1.6)斜撑与竖向或水平杆之间的夹角宜为30°～60°。
2.1.7 对流室立柱截面的长细比不应大于135；底大梁的最大挠度不应大于L/450 (L-对流室底大梁的跨度)；支承烟囱的顶大梁的最大挠度不应大于L/400 (L-顶大梁的跨度)。
2.1.8 对流室侧面(沿对流炉管长度方向)桁架宜避开吹灰器布置的方位。
2.1.9 对流室侧向横梁间距宜为2.5～5m。
2.1.10 对流室顶部烟囱采用插入式连接时，在对流室顶面应设置平行顶平面的斜支撑。
2.1.11 顶部烟囱的高径比不应大于20，当下部带有圆锥段时，圆锥段的底圆直径一般可取烟囱直径的1.5～1.8倍，锥顶角不应大于60°；当下部带有天圆地方段时，天圆地方段相对壁板的交角不应大于60°；烟囱壁板厚不应小于6mm。
图2.1.6 带持力斜撑的对流室2.1.12 炉顶烟囱的底座连接，当采用法兰形式时，连接螺栓不应小于M16，螺栓间距不应大于250mm(图2.1.12(a))；当采用高台底座形式时，连接螺栓不应小于M24，螺栓数量不应少于8个(图2.1.12(b))。
2.1.13 炉底柱采用工字钢时，其规格不应小于工20a；采用双槽钢组合截面时，其规格不应小于[16a。
2.1.14 柱脚底板厚度不应小于14mm，当为高台底座(图2.1.14)的柱脚时，高台底座的盖板厚度不应小于16mm。
(a)法兰形式(b)高台底座形式图2.1.12 炉顶烟囱连接形式2.1.15 地脚螺栓不应小于M24，对于轴心受拉柱的柱脚，每根立柱的地脚螺栓不应少于2个；对于偏心受压柱的柱脚，每根立柱的地脚螺栓不应少于4个，地脚螺栓采用双螺母固定。
图2.1.14 柱脚形式2.2 设计顺序2.2.1 选材，钢结构选材应符合下列要求：a) 当建厂区域冬季计算温度等于低于-20℃时，应采用Q235-B钢或16Mn钢；当建厂区域温度高于-20℃时，应选用Q235-B.F钢；注：冬季计算温度应按国家现行《采暖通风和空气调节设计规范》中规定的冬季空气调节室外计算温度确定(见BA9-1-6-96)附录E。
b) 焊接用焊条，焊丝应符合现行标准《碳钢焊条》、《低合金钢焊条》和《焊接用焊丝》的规定，所选择的型号应与母材金属强度相适应；c) 采用普通螺栓连接时，材质应符合现行标准《碳素结构钢》中规定的Q235 -B 钢；采用高强度螺栓连接时，材质应符合现行标准《钢结构用高强度大六角头螺栓，大六角头螺母，垫圈型式与技术条件》中的规定。
2.2.2 设计指标，本标准采用容许应力法设计.a) 钢材的容许应力值、焊缝的容许应力值和普通螺栓连接的容许应力值，应分别按《石油化工管式炉钢结构设计规范》"SH3070-95"中的表 3.22、表 3.23和表 3.24 选用；b) 摩擦型高强度螺栓连接的设计要求，应符合《石油化工管式炉钢结构设计规范》"SH3070-95"中的表6.3.1-1和表6.3.1-2的规定。
2.2.3 荷载分类及其效应组合应按《管式炉钢结构设计荷载确定》(BA9-1-5-96) 的有关规定执行. 2.2.4 荷载或作用的分布，是把不同的质量或作用，简化成不同的荷载，在进行简化时，应力求与实际质量分布相接近，下面以对流辐射型圆筒炉为代表进行荷载划分。
a) 永久荷载(恒载)宜采用表2.2.4的分类形式；b) 水平风荷载(图2.2.4)，可按烟囱顶部，对流室顶部，辐射室顶部和炉底面四个作用部位划分。
水平风荷载标准值" W K "应按《石油化工管式炉钢结构设计规范》(SH3070-95)中附录A的规定和《管式炉钢结构设计荷载确定》(BA9-1-96)中3.0.2.c) 款的规定计算；节点水平风荷载计算： 1) 烟囱顶部水平风荷载H WD h w 443412=(2.2.4-1)2) 对流室顶部水平风荷载H W D h W L h hgW L w D p 343433312=++()(2.2.4-2)3) 辐射室顶部水平风荷载H WL h W D h hgW L W D p 233222212=+()(2.2.4-3)4) 炉底面水平风荷载H W D h WD h hgWL W p122111112=+()(2.2.4-4)上列式中：H W4 − 烟囱顶部水平风荷载(Kn)； W 4 − 烟囱计算段风荷载标准值(KN/m 2)； D 3 − 烟囱外径(m) h 4 − 烟囱高度(m)H W3−对流室顶部水平风荷载(KN)；W3−对流室计算段风荷载标准值(KN/m2)；L D−对流室长边(m)；h3−对流室计算高度(m)；hg−平台栏杆高度(m)，取为1.05；Lp−圆形(环形)平台最外圆计算直径(m)；H W2−辐射室顶部水平风荷载(KN)；W2−辐射室计算段风荷载标准值(KN/m2)；D2−辐射室筒体外径(m)；h2−辐射室筒体外径(m)；H W1−炉底面部位水平风荷载(KN)；W1−炉底柱计算段风荷载标准值(KN/m2)；h1−炉底柱计算高度(m)。
表 2.2.4 永久荷载和活荷载数据表图2.2.4 水平荷载示意c) 水平地震作用同水平风荷载的划分原则 (图2.2.4)，对于对流辐射型圆筒炉，绝 大多数为弯剪振型结构、计算水平地震作用时，应采用振型分解反应谱法。
水平地震作用计算见《管式炉钢结构设计荷载确定》(BA9-1-5-96)的有关公式； 节点水平地震作用由下列公式计算： 1) 烟囱顶部水平地震作用F K e X mg j Z j j j 44414=α(2.2.4-5)2) 对流室顶部水平地震作用F K r X m m g j Z j j j 333433412=+α()(2.2.4-6)3) 辐射室顶部水平地震作用F K r X m m gj Z j j j 223212=+α()(2.2.4-7)4) 炉底面部位F K r X m m g j z j j j 112112=+α()(2.2.4-8)上列式中：F j4 − j 振型在烟囱顶部的水平地震作用(KN) Kz − 综合影响系数Kz=0.45 (见BA9-1-5-96 3.0.2-e)αj − 相应于j 振型的自振周期的地震影响系数， (见BA9-1-5-96图3.0.2-1) r j − j 振型的振型参与系数X j4 − j 振型节点4(烟囱顶部)的水平相对位移；m 4～m 1 − 分别为作用于烟囱顶部，对流室顶部， 辐射室顶部和炉底面上的质量(t)， (见BA9-1-5-96中的表A.0.2-2)； g − 重力加速度(m/s 2)，取为9.81；X j3 − j 振型节点3(对流室顶部)的水平相对位移； X j2 − j 振型节点2(辐射顶部)的水平相位移； X j4 − j 振型节点1(炉底面上)的水平相对位移。
5) 水平地震作用效应(弯矩、剪力、轴向力)按下式组合：S S H j i n==∑1(2.2.4-9)式中：S H − 水平地震作用效应组合值；S j − j 振型水平地震作用效应，通常取前两个振型的水平地震作用效应即能 满足设计要求. d) 水平风荷载效应与水平地震作用效应组合，风荷载效应的组合系数取25%，水 平地震作用效应取100%；e) 水平地震作用效应不考虑与活荷载效应组合，在发生地震时，活荷载存在的机遇很少，且活荷载占永久荷载的比重也很小。
2.2.5 确定各个部位结构之间的刚度关系和杆件布置，以便进行内力分析。
3 内力分析(杆件弯矩、轴力和剪力计算)3.1 烟囱的内力与应力计算3.1.1 永久荷载(恒载)产生的轴向力(压力)：N D=Q1+Q2+2Q L(3.1.1) 3.1.2 由水平风荷载或由水平地震作用加25%水平风荷载，或由检修中的辐射炉管产生的弯矩：M D=M3+M2(3.1.2)式中：N D − 轴向力(压力)(N)；Q 1，Q 2 − 烟囱自重和烟囱衬里重(N)，见表2.2.4； Q L − 单根辐射炉管自重(N)；M 3 − 作用于烟囱底座上的弯矩(Nm)； M 2 − 被检修吊起的两根辐射炉管荷载(N)，(不含充水荷载)在烟囱底座产生 的附加弯矩(Nm)； 3.1.3 当按水平地震作用加25%水平风荷载，计算烟囱底座的底脚螺栓时，其荷载 效应应乘以2.0的效应增大系数。
3.1.4 应力计算a) 筒壁为压弯构件，正应力按下式计算：σ£=+N A MW D D D(3.1.4-1)b) 稳定应力计算σδσF nE R=≥006.(3.1.4-2) 上列式中：σ−计算正应力(MPa)；A D−计算段的净截面积(mm2)；W D−计算段内净截面积抵抗矩(mm2)σE−临界容许应力(MPa)；E −弹性模量(N/mm2)；δ0−减去腐蚀裕度的筒体厚度(等于实际壁厚减去(～2mm)(mm)；R −筒体中心圆半径(mm)。
3.1.5 烟囱底环，宜采用角钢或槽钢或环板制作，其肢板厚度不宜小于12mm。
3.2 对流室结构3.2.1 对流室结构，垂直对流炉管轴线的方向(对流室短边) 按刚架分析内力(图2.1.6)；平行对流炉管轴结的方向(对流室长边)一般按静定桁架分析内力。
荷载布置形式，应根据管板支承情况确定。