加热炉设计导则范文

加热炉设计导则范文
目次
1总则
1.1适用范围2引用标准3蒸馏炉设计要点3.1炉型选择
3.2主要工艺参数的选择3.3炉管材质的选择及壁厚计算4热载体炉设计要点
4.1简介4.2炉型选择
4.3主要工艺参数的选择
4.4炉管材质的选择和壁厚计算5
延迟焦化炉、减粘加热炉及沥青加热炉设计要点
5.1简介5.2炉型选择
5.3主要工艺参数的选择5.4炉管材质的选择和壁厚计算6
加氢炉设计要点
6.1加氢炉分类6.2炉型选择
6.3主要工艺参数的选择6.4炉管材质的选择及壁厚计算6.5辐射管架的热膨胀问题6.5炉管表面热电偶的设置7
重整炉设计要点
7.1炉型选择
7.2主要工艺参数的选择7.3炉管材质的选择及壁厚计算7.4结构设计注意事项8
润滑油精制炉设计要点
8.1炉型选择
8.2主要工艺参数的选择
8.3炉管材质的选择及壁厚计算9
气体加热炉设计要点
9.1炉型选择
9.2主要工艺参数的选择
9.3炉管材质的选择及壁厚计算10制氢炉设计要点
10.1转化管内的化学反应简介
10.2工艺计算主要工艺参数及技术性能指标10.3炉型选择10.4转化管管系设计
1总则
1.1适用范围
石油化工管式炉的设计应按照相关标准进行。

这些标准对管式炉设计的各个方面均有详细规定，为避免重复，本导则仅对各类管式炉的设计要点进行阐述，以指导设计者正确进行设计。

本导则适用于新建石油化工管式炉的设计，改扩建的石油化工管式炉设计也可参照执行。

2引用标准
使用本导则时，尚应符合以下有关标准的规定：
a)SHJ36《石油化工管式炉设计规范》
b)SHJ37《石油化工管式炉炉管壁厚计算方法》c)SH3070《石油化工
管式炉钢结构设计规范》d)BA9-2-1《管式炉炉型选择及工艺参数的确定》e)BA9-1-2《石油化工管式炉工艺计算》f)BA9-4-3《管式炉炉管系统的设计》g)BA9-4-1《管式炉燃烧器选用原则》h)BA9-4-2《管式炉零部件的选
用和设置》i)BA9-1-3《管式炉炉衬设计》
j)BA9-1-5《管式炉钢结构设计荷载确定》k)BA9-1-6《立式（箱式）
管式炉钢结构设计》l)BA9-1-7《圆筒形管式炉钢结构设计》m)BA9-1-4
《管式炉钢制平台、梯子和栏杆》n)BA9-5-1《管式炉余热回收方案的选用》o)BA9-5-2《管式炉余热回收烟风道系统》
3蒸馏炉设计要点
蒸馏炉包括原油蒸馏装置的常压炉、减压炉以及二次加工装置的常压
和减压分馏塔进料加热炉。

3.1炉型选择
一般蒸馏炉，当热负荷不大于30MW时，优先选用辐射-对流型圆筒炉；当热负荷大于30MW时，通常选用立管立式炉或立管双室箱式炉。

立管炉的炉管与火焰平行，每一根炉管都要通过高温区。

卧管炉的炉
管与火焰垂直，只有部分炉管处在高温区。

两者比较起来，前者支撑炉管
的高合金管架少，投资省，但其局部过热而造成被加热油品裂解的倾向要
比后者大得多。

因此，生产润滑油的润滑油型减压炉应选用卧管炉。

一些
二次加工装置的产品品质要求较高，如重油加氢装置的常、减压分馏塔进
料加热炉，也要求采用卧管炉。

3.2主要工艺参数的选择
主要工艺参数包括辐射管外表面平均设计热强度（简称辐射管平均热强度，下同）和管内介质流速。

一般蒸馏炉的主要工艺参数见表3.2表3.2蒸馏炉的主要工艺参数
炉名常压蒸馏炉减压蒸馏炉润滑油型减压蒸馏炉辐射管平均热强度W/m2立管炉30000~3700024000~31000卧管炉
36000~4400029000~3700021000~27000质量流速
Kg/m2.s1000~15001000~1500表3.2中的质量流速是所谓”经济流速”，在此范围内，炉管内的总压降一般在0.5~0.7MPa。

国外一些工程公司则认为应采用“品质流速”，即高流速，一般是经济流速的二至三倍，管内总压降高达1.2~2MPa。

在高流速下，油品局部过热裂解的倾向小，最终油品的品质好。

如设计采用“品质流速”，应取得工艺专业的认可，以便工艺专业考虑到高压降后选择泵的扬程。

3.3炉管材质的选择及壁厚计算常压蒸馏炉，当被加热介质的硫含量小于0.5%（重）时，选用碳钢炉管。

当硫含量
不小于0.5%（重）时，对流室选用碳钢炉管，辐射室及遮蔽管选用Cr5Mo炉管，或全部
选用Cr5Mo炉管。

减压蒸馏炉一般全部选用Cr5Mo炉管。

当被加热介质含环烷酸、且酸值不小于0.5mg
KOH/g油时，汽化段选用16Cr-12Ni-2Mo（美国钢号TP316L）。

蒸馏炉的操作压力一般都低于2.5MPa，因此，炉管壁厚一般不用计算，而根据结构需要和工程经验选取;见表3.3
表3.3炉管壁厚选用
外径φ，mm 外径?φ114, >φ114～φ168 φ219 φ273 3.4 炉管扩
径
3.4.1减压蒸馏炉的汽化段炉管，一般要逐级扩径，以使其被加热介
质接近于等温汽化。

同时要求炉-塔之间的转油线为低速、低压降转油线。

这种设计可以在较低的炉出口温度下，达到较高的汽化率（显热转化为潜热），保证减压分馏塔有较高的轻油收率，并能保证在整个汽化段内不至
于超温，尽可能的减少油品裂解，从而保证最终产品有较好的品质。

逐级扩径应进行比较精确的分段计算，以保证整个扩径过程中均具有
良好的流型-雾状流或环雾流，避免可能出现水击的液节流。

每次扩径后的管段始端，一般容易出现不理想的流型，末端则容易出
现超温，因此，计算过程中应适当调整各管径的管段长度，以保证理想的
流型，且保证温度波动在
3℃以内。

典型的扩径方案有：φ152φ219φ273
选择壁厚，mm 壁厚选6mm 壁厚选8mm 壁厚选10mm 壁厚选12mm
3.4.2 减压炉至减压塔之间采用低速、低压降的转油线后，转油线的直径
将变得很大，其自身的热膨胀难以得到补偿。

如果让各支路转油线作成L
型和Π型补偿器结构，则会使支路转油线的压降大大增加，炉出口处的
压降升高。

为此应减小支路转油线的长度，转油线的大部分热膨胀由炉出
口管的预拉和退让来补偿。

应该注意的是，从转油线、支路转油线到炉出
口管之间的位移和应力必须统一进行严格的计算。

再者，炉出口管和炉墙
之间的密封问题也应采用密封套管来解决，使其既能密封良好，又不防碍
炉出口管的自由位移。

3.4.3一般常压蒸馏炉是不扩径的。

当常压蒸馏处理极轻的原油时，
为避免过大的压降，也有将常压炉汽化段扩径的（如泽普炼油厂常压炉），但这要由计算来决定。

4热载体炉设计要点4.1简介
当加热要求均匀缓和，严格控制和调节加热温度时,一般采用间接热
源加热的方法。

这种方法的加热设备和用热设备是分开的，中间由一种热
载体的循环来传递热量。

加热热载体的加热炉叫热载体炉。

石油化工常用的热载体有联苯类和热油类，联苯类主要是二苯混合物。

它是联苯和
联苯醚组成的低共熔共沸混合物，亦称道生油（DOWTHERM），其加热
炉也称“联苯炉”或“道生炉”。

热油类主要是石油产品或副产品经加工
制得的，导热油是用沸程合适的石油馏分加工制成的，其加热炉亦称“热
油炉”
热载体炉的最大特点是流量大、温升小。

塔底重沸炉也具有这一特点，并且一些塔底重沸炉如芳烃联合装置中的二甲苯塔底重沸炉，其被加热介
质还兼作热载体，因此，将这类管式炉也并入热载体炉一类。

4.2炉型选
择
二苯混合物具有水的一些特性，因此早期的联苯炉都类似于锅炉，如
火管式联苯炉、水管式联苯炉。

但石化行业用的联苯炉基本上还是管式炉。

如圆筒炉、立管或卧管立式炉和箱式炉。

十多年前出现了一种结构型式较
为特殊的多层螺旋盘管式联苯炉，一般盘管层数为二至四层，多为三层，
其管心距接近于炉管外径，彼紧密相联、分层放置。

其中最内一层一半管
面受辐射传热，另一半管面受对流传热，其余各层均受对流传热。

这种炉
子微正压操作，结构紧凑，体积小，耗用金属材料及占地面积亦少。

这种
炉子一般都要采用“燃烧器管理系统”这样高水平的自动化控制系统。

石油化工用热载体炉的炉型选择原则与蒸馏炉一样，不小于30MW一
般选用辐射-对流型圆筒炉,大于30MW则选用立管或卧管的立式炉和箱式炉。

4.3主要工艺参数的选择
石油化工常用的热载体，无论是二苯混合物，还是导热油，在高温下
都会分解，因此设计时应特别注意两点：
a)辐射管平均热强度不宜过高，且应核算其最大峰值时的油膜温度不
应超过表4.3.1所列的最高使用温度。

表4.3.1
热载体最高使用温度℃二苯混合物385YD300300YD325325YD340340注：YD是燕山石化研究院生产的导热油代号。

b)采用较高的流速，以减少局部过热，液相流速1.5~3m/s，汽-液混
相流速，15~20m/s。

推荐的辐射管平均热强度和管内流速列于表4.3.2
应该说明的是:二甲苯塔底重沸炉出口汽化率一般在50~75%(重)之间,因此,一般在汽化前选用较小的管径,汽化后选较大的管径。

表4.3.2
炉名管内介质辐射管平均热强度w/m2立管31500卧管质量流速
Kg/m2.s入口出口状态线速m/s入口出口烷基苯装置再沸二苯混合物器油
炉芳烃装置二甲苯
C8360001500~25001500~25001.5~3315001200~2400800~10001.5~315~25。