管式加热炉教材
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• 炼油厂常见炉型， • 体积小，省合金吊挂 炉管纵向加热不均匀，
无焰燃烧炉
• 制氢转化炉 • 体积小，辐射热强度 大、均匀；可分区调 节； 造价高，只能用 气体；
阶梯炉
• 制氢转化炉 • 体积小，辐射热强度 大、均匀；可分区调 节；可烧轻质燃料油, 造价高，受热均匀形 不如无焰炉;
螺旋管式圆筒炉
管 式 加 热 炉
顾望平
国家压力容器与压力管道安全技术研究中心
加热炉一般结构
• • • • • 辐射室 对流室 余热回收系统 燃烧器 通风系统
管式加热炉主要技术指标
• • • • • • • 热负荷 MW 炉膛体积发热强度 MW/M3 辐射表面热强度 W/M2 对流表面热强度 W/M2 热效率 % 火墙温度 C0 管内流速 Kｇ/ｍ２.Ｓ
停工清灰
• 停工期间水洗 １，停工后尽快水洗， 以免垢潮解的腐蚀； ２，保护炉衬； ３，用碱性水冲洗、 • 干冰清洗
吹灰器
吹灰器种类 • 蒸汽吹灰器－固定，长伸缩 • 空气 • 钢珠（锅炉用） • 声波（能量>150DBA) • 激波 • 水冲洗
激波吹灰器的原理示意图
激波吹灰器
• 利用可燃气体（乙炔、液化气、炼厂干气等）和空气 混合爆燃，产生强烈的瞬时高压波，以冲击波的形式 震荡、撞击和冲刷受热面管束，使其表面积灰、沉积 硬块破碎脱落。 • 锅炉、加热炉各种受热面的结渣、粘性灰、松散灰， 每隔3～7天运行一次，每次30～60分钟。 • 优点：释放能量和有效吹灰空间大，不留死角，时间 短，见效快，硬灰软灰均可有效吹除。吹灰介质温度 高，受热面干燥，腐蚀减轻，再积灰速度慢。运行费 用低，设备维护量小，操作简单可自动化。 • 技术难度大，吹灰方案设计因炉型和积灰类型不同而 异，不易掌握。 • 投资比：１
空气预热器的露点腐蚀
露点腐蚀一般发生在冷空气与冷烟气相交的三 角区
几种材料对低温露点腐蚀性能比较
相当ND钢
结灰与清灰
积灰
• 燃料气基本无灰 • 燃料油的灰垢： 垢－燃烧后残留的不可燃组分：Nａ、K、V、 Mｇ、Fｅ、Cａ、Nｉ等的硫酸盐， 灰－燃料中的可燃组分－炭
灰垢生成１
• 灰分与燃料残炭成正 比； `大庆减渣残炭8.5% 九油减渣残炭13.3% • 灰分与过剩氧成反比；
• 润滑油装置白土加热 炉 • 炉管制造简单，投资 省 仅用于小处理量， 低负荷，低流量，低 流速加热炉，热效率 低；
立管纯辐射炉
• 装置开工炉，小负荷 加热炉 • 炉结构简单，造价低 炉子热负荷很小，热 效率低。
有反射锥的圆筒炉
• 装置开工炉，小负荷加热炉 • 炉结构简单，热效率比无反 射锥高低，造价低。 炉子热负荷很小，热效率比 较高造价高；
过剩空气燃料油含硫量烟气中水蒸气含量腐蚀速度与壁温低于露点温度1040时腐蚀速度最大以后腐蚀降低最后水蒸气大量凝积腐蚀加快硫酸浓度在50时腐蚀速度最大烟气中so开工时富氧环境生成的so在触媒作用下进一步生成so开工后由于积垢的增加增加了触媒的作有些灰分caco3mgco3对抑制作用还可以与硫酸反应api推荐烟气露点温度与燃料含硫的关系金属温度17714912193661020304050燃料含硫w管进料温度的选择为什么说管壁温度与管内介质有关与烟气温度关系不大
钉头管与翅片管
• 增加炉管受热面， 提高通过炉管的流 速，达到增加外膜 传热系数的目的； • 钉头管用于烧燃料 油或燃料气加热炉， 翅片管用于烧气体 燃料加热炉和热管 空气预热器；
燃 烧
燃料油的燃烧
• 燃料油必须在汽化状 态燃烧，是蒸发、扩 散、燃烧三过程； • 油蒸汽与空气的扩散 速度远远低于燃烧速 度；增加燃料油总面 积可以提高燃烧速度， 一公斤燃料油，雾化 成30μｍ油滴，表面 积增加4140倍；
烟气露点腐蚀影响因素
燃料含硫量 烟气氧含量 烟气水分含量 炉子清洁度 燃烧温度（燃料流量） 燃烧器设计（烟气内循环25%，SO3 减少一半， 露点温度相当6℃，减少腐蚀1/3） • 燃料和烟气添加剂（喷氨或氧化镁） • • • • • •
影响露点温度的因素
主要是：过剩空气、燃料油含硫量、烟气中水蒸 气含量
炉管表面热电偶
A)以显示炉管表皮温度为 目的，安装在热强度最 高点； B)以反映炉管内结焦倾向 为目的，安装在结焦可 能性最高的点； • 热电偶的安装要避免各 种因素的干扰；
管内流速
• 加热型的加热炉，要求介质基本不裂解 • 加热－裂解加热炉，要求介质在反应段有足够 的时间； • 两相流的状态，低速时必须保证流型要求，避 免局部过热，高速时压力损失大，还有可能引 起震动；
炉管周向最高热强度与平均热强度的比值
双排管单辐射，单反 射，三角形排列
双排管双面辐射 排心距2D
单排管单辐射单反射 单排管双面辐射
对流传热
• 辐射室的对流传热 • 对流室的对流传热 烟气温度，炉管温度，烟气流速、管内流 速、热阻、烟气压降是主要影响参数；
管壁金属温度
• 最高金属温度＝流体温度＋流体膜温度＋焦或 结垢温度＋管壁温度 • 盘管最高热强度＝辐射平均热强度×周向不均 匀系数 ×纵向不均匀系数×金属温度对辐射 热强度影响系数＋对流平均热强度 • 管壁金属温度的限止： 强度：材料的持久极限 工艺要求：避免结焦
燃烧－气
低氧化氮燃烧器
• 低氧化氮燃烧器是环保型燃烧器，国外大力推广； • NOX的生成与氮元素(原料、空气），燃烧氧、温度、 时间等有关； • 抑制原理－促进混合、分割火焰、烟气循环、分段燃 烧和他们的组合；
控制低氧化氮
• 控制NOX包括抑制生成和烟气脱氮； 1，多段燃烧法－燃烧空气多段供应，前段空气 系数α<1，后段α>1且有前段的烟气；优点是 可以利用300℃预热空气； 2，烟气循环法－空气与燃烧后30％烟气混合后 燃烧； 3，浓淡燃烧法－不同的空气浓度下燃烧； 4，组合燃烧法－以上法的组合可降低NOX
积灰
项 目 形成机理 产生场合 积灰分布形成 积灰特征 烟气流速影响 流体阻力 积灰的清除 松散性积灰 分子引力及静电作 用 固体、气体燃料炉 及过程流体 主要在管子的背面 有脱落的可能 速度增加积灰减少 阻力增加缓慢 容易 粘结性积灰 分子间较强的粘结作 用 燃烧不充分的燃油及 过程粘性流体 主要在管子的正面 有无限生长的趋势 速度增加积灰加剧 阻力增加较快 困难
API推荐烟气露点温度与燃料含 硫的关系
金属温度 177 0C
149 121 93 66
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
燃料含硫％W
管进料温度的选择
为什么说管壁温度与管内介质有关，与烟气温度 关系不大？ • 烟气和液体对钢的传热的热阻相差非常大, 烟 气流速低，管外表面有垢，虽然温度很高，但 烟气的热阻大；管子的内壁正好相反，所以壁 温接近于管内的介质.经验的估算介质温度加 20℃等于管壁温度； • 提高对流进料温度是解决露点腐蚀的最好办法， 在有限条件下用ND钢； • 例：茂名燃料油含硫>3%,露点温度150 ℃,安 全的对流进料温度应150℃,此时理论排烟温度 >200℃；
声波吹灰器
• 产生次声波、低频或高频声波，牵动烟气中灰粒同步 震荡，并周期性改变积灰纵向压力梯度，使微小灰粒 难以靠近受热面和沉降在受热面上并可能使积灰层破 坏剥离受热面。 • 全炉各种受热面上的松散浮灰。声波发生器周期间歇 运行，各种炉型都适用，占地面积小,充满度比较好， 可多次折射反射，可形成驻波。 • 吹灰时间长，能耗高，转动件磨损快维护量大。声波 的声压级低，吹灰力度小，吹灰速度慢，效率低，对 吹除表面浮灰或抑制积灰增长仅有一定作用，噪声污 染严重。 • 投资比：１．２－１．５
大型圆筒炉
• 炼油厂常见的加热炉； • 炉管垂直排列，可自由 悬挂和支撑；炉管沿圆 周排列，在同一水平面 上各炉管受热均匀；金 属消耗量低；占地面积 少；容易建设，省投资； 炉用配件少；炉壁热损 失小。 垂直立管不易清焦， 同样存在气液分层问题。
大型方炉
• 超大型加热炉，热效率高，可以回收其他加热炉的烟 气；容易吹灰； • 设备复杂，占地面积大，投资大
灰垢生成２
• 雾化颗粒与灰垢生成 成正比； • 灰垢生成量与热负荷 成正比 • 灰垢生成量与过剩氧 成反比
灰垢生成３
• 喷嘴磨损越大，灰垢 量越大；
积灰规律
• 惯性沉积－与流速有关 • 边界层沉积－吸附、黏结 • 静电沉积－常见在烧气
加热炉辐射炉管结垢的影响
• 辐射管结灰主要是因 为燃料油中含有盐、 硫、灰、金属以及燃 烧不完全造成的； • 措施：定期清灰、 采用灰分少的燃料、； （不用渗催化油浆） 开好电脱盐；采用燃 料油添加剂； 清灰
腐蚀速度与壁温
硫酸浓度在50％时腐蚀速 度最大
低于露点温度10－40℃时 腐蚀速度最大，以后腐蚀 降低，最后水蒸气大量凝 积腐蚀加快
烟气中SO3量与运转时间关系
• 开工时富氧环境生成 的SO3 在触媒作用下 进一步生成SO3 • 开工后由于积垢的增 加，增加了触媒的作 用； • 有些灰分（Caco3、 Mgco3）对抑制作用， 还可以与硫酸反应
顶烧炉
• 制氢转化炉 合成氨烃蒸汽转化炉 • 特点：加热均匀，满 足工艺催化剂的加热 要求 体积大，造价高
附墙火焰式立式炉
• 炼油厂常见炉型，如： 加氢炉，焦化炉等 • 体积小，横向加热均 匀， 造价高，要留出抽管 位置，
环型管立式炉
• 大型重整炉 • 辐射效率高，压降低， 体积小，投资省
立管立式炉
炉管测温
Stefen-Boltzmann定律 S=εσT4 式中 σ——斯蒂芬-波尔兹曼常数，取值 5.672×10-8 W/m 2.K4； ε——待测物体表面面元的平均发射率； T——待测物体表面面元的温度，(K)； S——物体表面总辐出度，(W/m2)。
炉管测温方法
• 炉管表面热电偶(安装在迎火面600,火焰高度 2/3范围） • 光学温度计（600C0以上范围） • 红外测温计（注意三原子气体温度干扰和炉管 表面黑度影响） 红外热像仪测试炉管表面温度的误差小于2% • 固定加热炉的光学和红外测温计可以连续扫描， 软件建立历史数据库，预测发展并安全评定
氧化氮的控制
烟 气 露 点 腐 蚀
低温露点腐蚀机理
SO3的生成 • 烟气中的SO2 被氧化 • SO2 被触媒催化反应成SO3 在催化剂的作用下，烟气里的二氧化硫有一部 分会转化成三氧化硫。 常见的催化剂有三氧化二铁、三氧化二铝、五 氧化二钒、二氧化硅、烟尘等。 催化剂作用一般只发生在500℃～800 ℃
传热方式
辐射传热
Q=σAF[Tg4-Tw4]
σ Stefen-Boltzman 常数 A 吸热面积 Tg 气体温度 K Tw 吸热面温度 K F 总交换系数：包括气体对吸热面直接辐射和 气体通过反射面间接吸热的参数，与黑度，面 积，辐射角有关；
黑度
• • • • 黑体－吸收率σ＝1 叫绝对黑体 白体－反射率ρ ＝1 叫绝对白体 透明体－透过率τ＝1（单原子和双原子气体） 灰体－吸收率等于黑度（<1)，温度一定则黑度一定； 与温度成反比；大多数工程材料是灰体； • 固体的吸收率－与表面性质、表面温度、投射波长、投 射源温度有关，主要和投射源温度有关； • 气体（CO2、H2O）黑度 • 气体（CO2、H2O）吸收率
燃烧室主要材料黑度
材料 氧化的钢 硅砖 耐火砖A 耐火砖B 石棉
温度 ℃ 600 1000 600-1000 600-1000 0-400
黑度 0.8 0.8-0.85 0.85-0.9 0.7-0ห้องสมุดไป่ตู้75 0.95
有反射面时单排管强度沿圆周的分布
• 炉管受到火焰辐射 （左斜线） • 炉管受到炉墙的反辐 射（右斜线）
炉管沿圆周方向受热不均匀
单排管 加热情况 炉管 热强 度比 最大/平均 最大/最小 平均/最大 一面辐射 一面反射 1.78 3.21 0.562 双面辐 射 1.19 1.49 0.838 双排管 一面辐射 一面反射 3.21 22.2 0.3115 双面辐 射 1.84 4.03 0.544
辐射均匀性： 单排管双面辐射 >单排管一面辐射 一面有反射 > 双面管双面辐射
管内流速
• 不允许出现液节流，避免 水击； • 理想的流型是雾状流，局 部可以是环状流和分散气 泡流
炉 型
斜顶炉
• 由箱式炉转化过来， 早期的炼油厂采用。 现在都停用了。 • 体积大，传热不均匀， 辐射效率低，不能大 型化；
底烧横管式立式炉
• 现在炼油厂长见的炉 型，如焦化装置； • 体积小，横向加热均 匀，由于炉管卧放， 对于气液两相混流的 物流，其流动状态好， 不会发生分层流动。 造价高，要留出抽管 位置，
油喷咀按雾化方式分类
燃料油的雾化
• 炼油厂普遍用内混式 蒸汽雾化喷咀； • 燃料油走内孔，蒸汽 压力略高于油压从外 管喷入混合室与油形 成乳浊液，以极高的 速度从一组中心油孔 喷出；当流速达到 200m/s可满足雾化质 量；
油、汽孔相交形式
型燃烧器
型燃烧器
制氢转化炉附墙瓦斯燃烧器
A S P 尾气燃烧器
无焰燃烧炉
• 制氢转化炉 • 体积小，辐射热强度 大、均匀；可分区调 节； 造价高，只能用 气体；
阶梯炉
• 制氢转化炉 • 体积小，辐射热强度 大、均匀；可分区调 节；可烧轻质燃料油, 造价高，受热均匀形 不如无焰炉;
螺旋管式圆筒炉
管 式 加 热 炉
顾望平
国家压力容器与压力管道安全技术研究中心
加热炉一般结构
• • • • • 辐射室 对流室 余热回收系统 燃烧器 通风系统
管式加热炉主要技术指标
• • • • • • • 热负荷 MW 炉膛体积发热强度 MW/M3 辐射表面热强度 W/M2 对流表面热强度 W/M2 热效率 % 火墙温度 C0 管内流速 Kｇ/ｍ２.Ｓ
停工清灰
• 停工期间水洗 １，停工后尽快水洗， 以免垢潮解的腐蚀； ２，保护炉衬； ３，用碱性水冲洗、 • 干冰清洗
吹灰器
吹灰器种类 • 蒸汽吹灰器－固定，长伸缩 • 空气 • 钢珠（锅炉用） • 声波（能量>150DBA) • 激波 • 水冲洗
激波吹灰器的原理示意图
激波吹灰器
• 利用可燃气体（乙炔、液化气、炼厂干气等）和空气 混合爆燃，产生强烈的瞬时高压波，以冲击波的形式 震荡、撞击和冲刷受热面管束，使其表面积灰、沉积 硬块破碎脱落。 • 锅炉、加热炉各种受热面的结渣、粘性灰、松散灰， 每隔3～7天运行一次，每次30～60分钟。 • 优点：释放能量和有效吹灰空间大，不留死角，时间 短，见效快，硬灰软灰均可有效吹除。吹灰介质温度 高，受热面干燥，腐蚀减轻，再积灰速度慢。运行费 用低，设备维护量小，操作简单可自动化。 • 技术难度大，吹灰方案设计因炉型和积灰类型不同而 异，不易掌握。 • 投资比：１
空气预热器的露点腐蚀
露点腐蚀一般发生在冷空气与冷烟气相交的三 角区
几种材料对低温露点腐蚀性能比较
相当ND钢
结灰与清灰
积灰
• 燃料气基本无灰 • 燃料油的灰垢： 垢－燃烧后残留的不可燃组分：Nａ、K、V、 Mｇ、Fｅ、Cａ、Nｉ等的硫酸盐， 灰－燃料中的可燃组分－炭
灰垢生成１
• 灰分与燃料残炭成正 比； `大庆减渣残炭8.5% 九油减渣残炭13.3% • 灰分与过剩氧成反比；
• 润滑油装置白土加热 炉 • 炉管制造简单，投资 省 仅用于小处理量， 低负荷，低流量，低 流速加热炉，热效率 低；
立管纯辐射炉
• 装置开工炉，小负荷 加热炉 • 炉结构简单，造价低 炉子热负荷很小，热 效率低。
有反射锥的圆筒炉
• 装置开工炉，小负荷加热炉 • 炉结构简单，热效率比无反 射锥高低，造价低。 炉子热负荷很小，热效率比 较高造价高；
过剩空气燃料油含硫量烟气中水蒸气含量腐蚀速度与壁温低于露点温度1040时腐蚀速度最大以后腐蚀降低最后水蒸气大量凝积腐蚀加快硫酸浓度在50时腐蚀速度最大烟气中so开工时富氧环境生成的so在触媒作用下进一步生成so开工后由于积垢的增加增加了触媒的作有些灰分caco3mgco3对抑制作用还可以与硫酸反应api推荐烟气露点温度与燃料含硫的关系金属温度17714912193661020304050燃料含硫w管进料温度的选择为什么说管壁温度与管内介质有关与烟气温度关系不大
钉头管与翅片管
• 增加炉管受热面， 提高通过炉管的流 速，达到增加外膜 传热系数的目的； • 钉头管用于烧燃料 油或燃料气加热炉， 翅片管用于烧气体 燃料加热炉和热管 空气预热器；
燃 烧
燃料油的燃烧
• 燃料油必须在汽化状 态燃烧，是蒸发、扩 散、燃烧三过程； • 油蒸汽与空气的扩散 速度远远低于燃烧速 度；增加燃料油总面 积可以提高燃烧速度， 一公斤燃料油，雾化 成30μｍ油滴，表面 积增加4140倍；
烟气露点腐蚀影响因素
燃料含硫量 烟气氧含量 烟气水分含量 炉子清洁度 燃烧温度（燃料流量） 燃烧器设计（烟气内循环25%，SO3 减少一半， 露点温度相当6℃，减少腐蚀1/3） • 燃料和烟气添加剂（喷氨或氧化镁） • • • • • •
影响露点温度的因素
主要是：过剩空气、燃料油含硫量、烟气中水蒸 气含量
炉管表面热电偶
A)以显示炉管表皮温度为 目的，安装在热强度最 高点； B)以反映炉管内结焦倾向 为目的，安装在结焦可 能性最高的点； • 热电偶的安装要避免各 种因素的干扰；
管内流速
• 加热型的加热炉，要求介质基本不裂解 • 加热－裂解加热炉，要求介质在反应段有足够 的时间； • 两相流的状态，低速时必须保证流型要求，避 免局部过热，高速时压力损失大，还有可能引 起震动；
炉管周向最高热强度与平均热强度的比值
双排管单辐射，单反 射，三角形排列
双排管双面辐射 排心距2D
单排管单辐射单反射 单排管双面辐射
对流传热
• 辐射室的对流传热 • 对流室的对流传热 烟气温度，炉管温度，烟气流速、管内流 速、热阻、烟气压降是主要影响参数；
管壁金属温度
• 最高金属温度＝流体温度＋流体膜温度＋焦或 结垢温度＋管壁温度 • 盘管最高热强度＝辐射平均热强度×周向不均 匀系数 ×纵向不均匀系数×金属温度对辐射 热强度影响系数＋对流平均热强度 • 管壁金属温度的限止： 强度：材料的持久极限 工艺要求：避免结焦
燃烧－气
低氧化氮燃烧器
• 低氧化氮燃烧器是环保型燃烧器，国外大力推广； • NOX的生成与氮元素(原料、空气），燃烧氧、温度、 时间等有关； • 抑制原理－促进混合、分割火焰、烟气循环、分段燃 烧和他们的组合；
控制低氧化氮
• 控制NOX包括抑制生成和烟气脱氮； 1，多段燃烧法－燃烧空气多段供应，前段空气 系数α<1，后段α>1且有前段的烟气；优点是 可以利用300℃预热空气； 2，烟气循环法－空气与燃烧后30％烟气混合后 燃烧； 3，浓淡燃烧法－不同的空气浓度下燃烧； 4，组合燃烧法－以上法的组合可降低NOX
积灰
项 目 形成机理 产生场合 积灰分布形成 积灰特征 烟气流速影响 流体阻力 积灰的清除 松散性积灰 分子引力及静电作 用 固体、气体燃料炉 及过程流体 主要在管子的背面 有脱落的可能 速度增加积灰减少 阻力增加缓慢 容易 粘结性积灰 分子间较强的粘结作 用 燃烧不充分的燃油及 过程粘性流体 主要在管子的正面 有无限生长的趋势 速度增加积灰加剧 阻力增加较快 困难
API推荐烟气露点温度与燃料含 硫的关系
金属温度 177 0C
149 121 93 66
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
燃料含硫％W
管进料温度的选择
为什么说管壁温度与管内介质有关，与烟气温度 关系不大？ • 烟气和液体对钢的传热的热阻相差非常大, 烟 气流速低，管外表面有垢，虽然温度很高，但 烟气的热阻大；管子的内壁正好相反，所以壁 温接近于管内的介质.经验的估算介质温度加 20℃等于管壁温度； • 提高对流进料温度是解决露点腐蚀的最好办法， 在有限条件下用ND钢； • 例：茂名燃料油含硫>3%,露点温度150 ℃,安 全的对流进料温度应150℃,此时理论排烟温度 >200℃；
声波吹灰器
• 产生次声波、低频或高频声波，牵动烟气中灰粒同步 震荡，并周期性改变积灰纵向压力梯度，使微小灰粒 难以靠近受热面和沉降在受热面上并可能使积灰层破 坏剥离受热面。 • 全炉各种受热面上的松散浮灰。声波发生器周期间歇 运行，各种炉型都适用，占地面积小,充满度比较好， 可多次折射反射，可形成驻波。 • 吹灰时间长，能耗高，转动件磨损快维护量大。声波 的声压级低，吹灰力度小，吹灰速度慢，效率低，对 吹除表面浮灰或抑制积灰增长仅有一定作用，噪声污 染严重。 • 投资比：１．２－１．５
大型圆筒炉
• 炼油厂常见的加热炉； • 炉管垂直排列，可自由 悬挂和支撑；炉管沿圆 周排列，在同一水平面 上各炉管受热均匀；金 属消耗量低；占地面积 少；容易建设，省投资； 炉用配件少；炉壁热损 失小。 垂直立管不易清焦， 同样存在气液分层问题。
大型方炉
• 超大型加热炉，热效率高，可以回收其他加热炉的烟 气；容易吹灰； • 设备复杂，占地面积大，投资大
灰垢生成２
• 雾化颗粒与灰垢生成 成正比； • 灰垢生成量与热负荷 成正比 • 灰垢生成量与过剩氧 成反比
灰垢生成３
• 喷嘴磨损越大，灰垢 量越大；
积灰规律
• 惯性沉积－与流速有关 • 边界层沉积－吸附、黏结 • 静电沉积－常见在烧气
加热炉辐射炉管结垢的影响
• 辐射管结灰主要是因 为燃料油中含有盐、 硫、灰、金属以及燃 烧不完全造成的； • 措施：定期清灰、 采用灰分少的燃料、； （不用渗催化油浆） 开好电脱盐；采用燃 料油添加剂； 清灰
腐蚀速度与壁温
硫酸浓度在50％时腐蚀速 度最大
低于露点温度10－40℃时 腐蚀速度最大，以后腐蚀 降低，最后水蒸气大量凝 积腐蚀加快
烟气中SO3量与运转时间关系
• 开工时富氧环境生成 的SO3 在触媒作用下 进一步生成SO3 • 开工后由于积垢的增 加，增加了触媒的作 用； • 有些灰分（Caco3、 Mgco3）对抑制作用， 还可以与硫酸反应
顶烧炉
• 制氢转化炉 合成氨烃蒸汽转化炉 • 特点：加热均匀，满 足工艺催化剂的加热 要求 体积大，造价高
附墙火焰式立式炉
• 炼油厂常见炉型，如： 加氢炉，焦化炉等 • 体积小，横向加热均 匀， 造价高，要留出抽管 位置，
环型管立式炉
• 大型重整炉 • 辐射效率高，压降低， 体积小，投资省
立管立式炉
炉管测温
Stefen-Boltzmann定律 S=εσT4 式中 σ——斯蒂芬-波尔兹曼常数，取值 5.672×10-8 W/m 2.K4； ε——待测物体表面面元的平均发射率； T——待测物体表面面元的温度，(K)； S——物体表面总辐出度，(W/m2)。
炉管测温方法
• 炉管表面热电偶(安装在迎火面600,火焰高度 2/3范围） • 光学温度计（600C0以上范围） • 红外测温计（注意三原子气体温度干扰和炉管 表面黑度影响） 红外热像仪测试炉管表面温度的误差小于2% • 固定加热炉的光学和红外测温计可以连续扫描， 软件建立历史数据库，预测发展并安全评定
氧化氮的控制
烟 气 露 点 腐 蚀
低温露点腐蚀机理
SO3的生成 • 烟气中的SO2 被氧化 • SO2 被触媒催化反应成SO3 在催化剂的作用下，烟气里的二氧化硫有一部 分会转化成三氧化硫。 常见的催化剂有三氧化二铁、三氧化二铝、五 氧化二钒、二氧化硅、烟尘等。 催化剂作用一般只发生在500℃～800 ℃
传热方式
辐射传热
Q=σAF[Tg4-Tw4]
σ Stefen-Boltzman 常数 A 吸热面积 Tg 气体温度 K Tw 吸热面温度 K F 总交换系数：包括气体对吸热面直接辐射和 气体通过反射面间接吸热的参数，与黑度，面 积，辐射角有关；
黑度
• • • • 黑体－吸收率σ＝1 叫绝对黑体 白体－反射率ρ ＝1 叫绝对白体 透明体－透过率τ＝1（单原子和双原子气体） 灰体－吸收率等于黑度（<1)，温度一定则黑度一定； 与温度成反比；大多数工程材料是灰体； • 固体的吸收率－与表面性质、表面温度、投射波长、投 射源温度有关，主要和投射源温度有关； • 气体（CO2、H2O）黑度 • 气体（CO2、H2O）吸收率
燃烧室主要材料黑度
材料 氧化的钢 硅砖 耐火砖A 耐火砖B 石棉
温度 ℃ 600 1000 600-1000 600-1000 0-400
黑度 0.8 0.8-0.85 0.85-0.9 0.7-0ห้องสมุดไป่ตู้75 0.95
有反射面时单排管强度沿圆周的分布
• 炉管受到火焰辐射 （左斜线） • 炉管受到炉墙的反辐 射（右斜线）
炉管沿圆周方向受热不均匀
单排管 加热情况 炉管 热强 度比 最大/平均 最大/最小 平均/最大 一面辐射 一面反射 1.78 3.21 0.562 双面辐 射 1.19 1.49 0.838 双排管 一面辐射 一面反射 3.21 22.2 0.3115 双面辐 射 1.84 4.03 0.544
辐射均匀性： 单排管双面辐射 >单排管一面辐射 一面有反射 > 双面管双面辐射
管内流速
• 不允许出现液节流，避免 水击； • 理想的流型是雾状流，局 部可以是环状流和分散气 泡流
炉 型
斜顶炉
• 由箱式炉转化过来， 早期的炼油厂采用。 现在都停用了。 • 体积大，传热不均匀， 辐射效率低，不能大 型化；
底烧横管式立式炉
• 现在炼油厂长见的炉 型，如焦化装置； • 体积小，横向加热均 匀，由于炉管卧放， 对于气液两相混流的 物流，其流动状态好， 不会发生分层流动。 造价高，要留出抽管 位置，
油喷咀按雾化方式分类
燃料油的雾化
• 炼油厂普遍用内混式 蒸汽雾化喷咀； • 燃料油走内孔，蒸汽 压力略高于油压从外 管喷入混合室与油形 成乳浊液，以极高的 速度从一组中心油孔 喷出；当流速达到 200m/s可满足雾化质 量；
油、汽孔相交形式
型燃烧器
型燃烧器
制氢转化炉附墙瓦斯燃烧器
A S P 尾气燃烧器