管式加热炉设计和应用—第四章
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
第四章管式加热炉
混 合 的 先 后 可 分 为
预混式 ：结构复杂，对燃料要求高，易发生回火。 喷射式 ：瓦斯-空气未经预先混合，而是由燃烧器
的不同通道分别进入炉内，然后借助扩 散作用使两者在炉中边混合、边燃烧(即 扩散燃烧)。 半预混式 一部分空气靠引射器吸入预先混合 （一次空气），其余部分则靠外部大气供 给，与燃料边烧边混合（二次空气）。
燃烧必须具备的条件：可燃物、空气、温度 燃料的化学组成：C、H、少量的S、N、O等元素
理 按化学反应的需氧量
论 C+O2=CO 2
燃烧1kg碳需用氧=2.67 kg
空 2H2+O2=2H2O 燃烧1kg氢需用氧=8 kg
气 S+O2=SO2
燃烧1kg硫需用氧=1 kg
量 燃烧1kg燃料由空气供给的理论用氧量为（kg）
管式加热炉的其他部件
一、炉管：是加热炉形成传热表面最重要的 组成部分。主要考虑耐热性、耐腐蚀性、 机械强度、炉管表面热强度。
二、回弯头：将炉管连成一个整体的部件， 分为可拆和不可拆两种。与炉管连接有膨 胀法和焊接法。
三、管件与管板：为防止炉管在炉内受热弯 曲变形而采用管架支持，用耐高温的合金 钢制造。
按燃烧所用空气的供给方式可分为
引射式（空气靠瓦斯本身吸入）和混合式 （空气靠鼓风机供给）
液体燃烧器（油嘴）
雾 机械雾化
化 方
低压空气雾化
法 高压水蒸气雾化（炼油厂常用）
高压水蒸气雾化燃烧器：
水蒸汽与燃料油在燃烧器内不进行混合， 二者由不同的孔道分别喷出。
水蒸汽与燃料油在火嘴内混合形成泡沫状 物质，再由小孔按适宜角度喷入空气流中。 （内混式水蒸气雾化燃烧器）
无焰燃烧炉，即把双面辐射与无焰火嘴相结 合的一种新型炉。
管式加热炉安全管理的若干规定范文(4篇)
管式加热炉安全管理的若干规定范文管式加热炉是一种常见的工业加热设备，但由于其使用涉及高温、高压以及易燃易爆等危险因素，对其安全管理尤为重要。
下面是一个管式加热炉安全管理的若干规定范本，供参考使用。
第一章总则第一条为了保障生产过程中的人身安全和设备安全，合理利用、管理所涉及的各类资源，制订本管理制度。
第二条本管理制度适用于本企业所有采用管式加热炉的生产线。
第三条本管理制度的执行机关为本企业的安全生产部门。
第四条所有从业人员都应遵守本管理制度的各项规定。
第五条本管理制度应定期检查、修订，并向全体从业人员宣传、教育和培训。
第二章管理职责第六条管理职责是保证管式加热炉安全运行的责任和义务。
第七条生产部门负责对管式加热炉进行日常的操作和维护，确保其正常工作。
第八条安全生产部门负责管式加热炉的安全管理和事故应急处理工作。
第九条管理层应给予安全生产部门必要的技术和经济支持，确保安全生产工作的有效开展。
第三章安全生产措施第十条管式加热炉应设置完善的安全附件，包括但不限于安全阀、过压报警装置、温度控制装置等。
第十一条管式加热炉的操作人员必须经过专业培训，并持有相关证书才可上岗。
第十二条操作人员应定期进行职业健康体检，确保其在岗位上的安全。
第十三条管式加热炉应定期进行检修和维护，确保其工作状态良好。
第四章安全防护第十四条操作人员必须严格按照操作规程进行操作，禁止擅自改变工艺参数。
第十五条管式加热炉周围应设置明显的安全警示标志，提醒人们注意安全。
第十六条管式加热炉的周围地面应保持清洁干燥，防止滑倒事故的发生。
第十七条管式加热炉的操作台应准备必要的灭火器材，并定期检查其有效性。
第五章事故应急处理第十八条管式加热炉发生事故时，应立即采取措施停止加热，并立即通知相关部门进行事故处置。
第十九条管式加热炉发生事故时，应迅速疏散人员，保障人身安全。
第二十条管式加热炉发生事故时，应配备防护用品和急救设备，及时提供急救服务。
第二十一条管式加热炉发生事故后，应进行事故的调查和分析，总结教训，防止类似事故再次发生。
第四章 串级控制系
正常运行时，可以采用串级控制的工作方式。
4.3 系统设计 1. 主、副被控变量的选择
副回路：由Gc2(s)、Gv(s)、Gp2(s)和Gm2(s)组成的回路。
D2：进入副回路的扰动。 D1：进入主回路的扰动。
串级控制系统的结构特点
两个控制器串联连接，一个控制器的输出是另一个控制器的设 定值。 由两个检测变送器、两个控制器和一个控制阀组成； 主回路的定值控制和副回路的随动（对主控制器输出）控制 和定值（对副回路的干扰）控制。
3. 用于克服小结：
串级系统是分层结构，决策的传 送是从上向下； 没有向上一级流动的通信； 分层的优点是什么？ 在层次间被传送的信息是什么？ 在串级系统中，第二级产生什么 信息传送到第一级？
4.7 串级控制系统的工业应用及实例
1. 用于克服被控过程的容量滞后
2. 用于抑制变化剧烈而且幅度大的扰动
2. 串级控制系统的投运和参数整定 （1）串级控制系统的投运
正确选择主副控制器的正反作用方式； 接线检查，应正确无误； 主控制器置“内给定”，副控制器置“外给定”； 主控制器手动输出调整到接近等于副被控变量测量值时，副控制器切入 自动； 主控制器手动调整设定到接近等于主被控变量测量值时，主控制器切入 自动。
管式炉出口温度与炉膛温度的串级控制系统的方块图
可以从方块图看出，在这个系统中，有主、副两个控制器T1C和T2C， 分别接受来自被控对象不同部位（炉膛和出口）的测量信号θ1和θ2。主控制 器T1C的输出作为副控制器T2C的输入给定值，而副控制器T2C的输出去控 制执行器来改变操纵变量（燃料油输入量）。从系统结构来看，主、副两 个控制器是串联工作的，故此称其为“串级控制系统”。
第四章管式加热炉
圆筒炉
1、结构：
2、特点： 辐射锥的作用：使炉管不仅在 径向上热强度分布均匀，而 且在轴向的热强度也趋于均 匀。 优点：结构简单、紧凑、占地 面积小、投资省、施工快、 热损失少。 缺点：炉管表面积热强度较其 他炉型低；立管用机械除焦 也较困难，所以圆筒炉适用 于油品的纯加热。
无焰炉
随着炉型的不断改进，炉管的表面热强度和 炉管的受热均匀性大为改善，但同一根炉 管面像火焰和背对火焰两面受热不均匀， 由此就产生了双面辐射加热炉。 无焰燃烧炉，即把双面辐射与无焰火嘴相结 合的一种新型炉。
1、结构： 外形与立式炉相似，炉 中间排辐射管，顶部排对流 管，两侧炉墙布满火嘴。 燃烧气体与空气混合极 为完全，再加上耐火砖的催 化作用和分化作用，燃烧速 度极快，在燃烧器孔道里就 完成燃烧的全部过程，因此 没有火焰。
2、特点： 炉管双面接受辐射，受热比较均匀，辐射管 表面热强度大；由于火嘴很多，所以能够 灵活地调节各处受热强度；辐射室宽度更 窄，炉膛结构紧凑；散热损失小，空气过 剩系数小，烟气带走热量少，因此热效率 高；处理量比一般炉型大；造价低。 只适宜烧气体燃料，使用上受到限制。
求每千克燃料燃烧时所需要的理论空气量？
CH4 组分 %（体） 31 C2H4 3.9 C2H6 21.2 C3H6 10.7 C3H8 11.9 iC4H10 5.6 nC4H10 4.3 C4H8 5.5 C5H12 1.1 H2S 3.6 CO2 1.2
解：
0.0619 n L0 [0.5yH 2 0.5yC O (m )yC m H n 1.5yH 2S y O 2 ] 4 0.06192 31 3 3.9 3.5 21.2 4.5 10.7 5 11.9 6 . 5 5 . 6 6 . 5 4 . 3 6 5 . 5 8 1 . 1 1 . 5 3 . 6 1.52 14.9kg空气/kg燃料
油田用加热炉设计培训资料(33页)
油、气田加热炉培训资料山东骏马石油设备制造集团有限公司编制编制；李庆银电邮：163目录第一章概述 ............................................................................................. 错误！未指定书签。
第一节油田加热炉 ............................................................................... 错误！未指定书签。
一、油田和长输管线加热炉的用途 ......................................................... 错误！未指定书签。
二、油田加热炉的技术装备现状 ............................................................. 错误！未指定书签。
第二节油田加热炉的炉型及基本结构 ............................................. 错误！未指定书签。
一、油田加热炉的炉型 ............................................................................. 错误！未指定书签。
一、热传递的基本概念 ............................................................................. 错误！未指定书签。
二、压力和温度 ......................................................................................... 错误！未指定书签。
三、热力学的有关概念 ............................................................................. 错误！未指定书签。
管式加热炉的工作原理
管式加热炉的工作原理
管式加热炉的工作原理基本上是利用电能或燃料能量来产生热能，通过管路输送至被加热的物体或工件上，实现加热的目的。
以下是管式加热炉的一般工作原理：
1.加热源：管式加热炉一般使用电能或者燃料来产生热能，作
为加热源。
电能可以通过电加热器转换成热能，燃料可以通过燃烧产生高温。
2.传热介质：热能一般通过传热介质来传递到被加热物体或工
件上。
传热介质可以是空气，也可以是液体或气体等。
3.管路系统：管式加热炉通过管路系统将热能从加热源输送至
被加热物体或工件上。
一般来说，管路系统包括进料管道、出料管道和循环管道等，确保热能的传递和循环。
4.控制系统：管式加热炉通常配备控制系统，用于监控和控制
加热过程。
控制系统可以根据要求调整加热源的工作状态，控制传热介质的流量和温度，保证加热的效果和安全性。
总之，管式加热炉通过加热源产生热能，通过管路输送传热介质，将热能传递到被加热物体或工件上，实现加热的目的。
控制系统监控和控制加热过程，确保加热的效果和安全性。
管式加热炉规范
文号SY/T 0538—2004 标题管式加热炉规范颁布日期实施日期终止日期前言本标准根据国家经济贸易委员会国经贸行业[2001]1383号文《关于下达2002年石油天然气行业标准制修订项目计划的通知》要求，由中国石油天然气管道工程有限公司对SY／T 0539—94《管式加热炉设计技术规定》和SY／T 0538—94《管式加热炉技术条件》合并修订而成。
为满足管式加热炉设计、制造、检验与验收需要，参考国内外同类标准，结合国内多年管式炉设计、制造、使用经验，对原标准内容、格式等进行了补充和修订，使其更具有先进性、适用性、指导性及协调性。
其主要内容修订如下：a)增加了“前言”和第11章“吹灰器”。
b)对SY／T 0538—94的内容和格式作了较大修订，将原标准第3章～第7章修订为本标准的第14章“工厂制造”、第15章“检测、检验和试验”。
c)对SY／T 0539—94中的炉管腐蚀裕量、烟囱抽力裕量、炉管许用应力及使用温度、管架(管板)使用温度等参数作了适当的修订。
d)对“工艺设计”、“炉管系统”、“耐火和隔热”、“钢结构”、“钢烟囱和烟风道”等内容作了适当的补充和修订。
e)删去了SY／T 0539—94中的能量平衡及SY／T 0538—94中的无出厂质量证明书炉管水压试验部分。
f)由于相关标准的更新，本标准对管式炉的制造、检验作了相应的修订。
本标准从生效之日起，同时代替SY／T 0538—94和SY／T 0539—94。
本标准的附录A为资料性附录。
本标准由油气田及管道建设设计专业标准化委员会提出并归口。
本标准起草单位：中国石油天然气管道工程有限公司(原中国石油天然气管道勘察设计院)。
本标准主要起草人：王育民、王玉清、段金燕、王小林、陈枫、程晖、尹哗听。
本标准委托中国石油天然气管道工程有限公司负责解释。
本标准所代替标准的历次版本发布情况为：——SY／T 0538—94：——SY／T 0539—94。
1 范围本标准规定了管式加热炉(以下简称管式炉)设计、制造、检验与验收的基本要求。
管式加热炉工作原理
管式加热炉工作原理
管式加热炉是一种常用的工业加热设备，利用管内流动的气体或液体传递热能，将其加热至所需温度。
其工作原理如下：
1. 加热介质流动：管式加热炉中存在一个或多个加热管，加热介质（通常是气体或液体）通过这些管道流动。
加热介质必须能够在管道中流动，并且具有传热的能力。
2. 热交换：当加热介质流经加热管时，管壁与介质之间发生热交换。
加热器内的电热元件或燃烧器产生的热量通过管壁传递给介质，使介质的温度升高。
3. 温度控制：通过对加热器供电或燃烧器供应燃料的控制，可以实现对加热器内部温度的控制。
通常使用温度传感器来感知管道内介质的温度，并发送相应的信号给控制系统。
4. 热量传输：经过加热后的介质继续流动，将带有热能的介质传递到需要加热的对象上，实现热量的传输。
这个过程可以通过管道和附件完成，如流量控制阀、喷嘴等。
需要注意的是，管式加热炉的工作原理可以根据具体的炉型、加热介质和加热目标的不同而有所差异。
但总体来说，它们都是通过热交换和热量传输完成物体加热的过程。
管式加热炉
炉型选择的基本原则 • 从结构、制造、投 资费用方面考虑， 应优先选择辐射室 用立管的加热炉。 • 对一般用途的中小 负荷炉子，宜优先 考虑立式圆筒炉。
单排管双面辐射加热炉一般只用于烃 类蒸汽转化和乙烯裂解等高温过程。
a用风机或 压缩机将空 压 气送入炉膛， 缩 废烟气排入 式 大气。 燃 烧 炉 是 在 正 压 下 操 作
管式加热炉
炉管
管式加热炉的特征
学习内容
第一章
管式加热炉的特征：
（1）被加热物质在管内流动，故仅限于加热气
体和液体。而且，这些气体或液体通常都是易燃
ห้องสมุดไป่ตู้
易爆的烃类物质，同锅炉加热水和蒸汽相比，危
险性大，操作条件要苛刻得多。 （2）加热方式为直接受火式，加热温度高，传 热能力大。 （3）只烧气体或液体燃料。
1-4 管式加热炉的主要部件
炉管、弯头、管架与管板、火嘴以及各 种配件，如烟道挡板、看火门、防爆门、人孔门、 第一章 吹灰器、灭火蒸汽管等 。 1-1 管式加热炉的一般结构 炉管式加热炉的主要技术指标 传热面 直接见火 有氧化腐蚀 有结 1-2 管 焦现象 蠕变 破裂 金属耗量大 1-3 管式加热炉的种类 炉 表 表1-2 1-2 常用炉管规格 1-4 管 管式加热炉的主要部件 表 常用管心距 表1-3 1-3 规 格 炉管长度主要有： 6000 ， 9000 ， 12000 ， 15000mm。
1-3 管式加热炉的种类 按炉型结构分类 ： 立式炉、圆筒炉、大型方炉
立 式 炉
箱式炉
圆 筒 炉
大型方炉
1-3 管式加热炉的种类
按炉型结构分类 ： 立式炉、圆筒炉、大型方炉
按用途分类: 化学反应炉、加热液体的炉子 气体加热炉、加热混相流体的炉子
管试加热炉课程设计
管试加热炉课程设计一、教学目标本课程旨在通过学习“管式加热炉”的相关知识，让学生掌握管式加热炉的基本结构、工作原理、操作方法和维护保养知识，培养学生对管式加热炉的安全操作意识和故障处理能力。
1.了解管式加热炉的基本结构及其各部分的功能。
2.掌握管式加热炉的工作原理，能解释其热交换过程。
3.学习管式加热炉的操作方法，能熟练进行日常操作。
4.了解管式加热炉的维护保养知识，能进行简单的故障处理。
5.能够正确操作管式加热炉，确保其安全运行。
6.能够对管式加热炉进行日常维护保养，及时发现并处理故障。
7.能够根据实际情况，调整管式加热炉的工作参数，提高热效率。
情感态度价值观目标：1.培养学生的安全意识，使学生在操作过程中能严格遵守操作规程。
2.培养学生的责任心，使学生在工作中能认真对待，保证设备正常运行。
3.培养学生的创新精神，使学生在遇到问题时能积极思考，寻求解决方案。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括管式加热炉的基本结构、工作原理、操作方法和维护保养知识。
1.管式加热炉的基本结构：介绍炉体、炉管、燃烧器、控制系统等各部分的作用和结构特点。
2.管式加热炉的工作原理：讲解热交换过程、热量传递方式、热效率等。
3.管式加热炉的操作方法：包括启动、运行、停机等步骤，以及操作中的注意事项。
4.管式加热炉的维护保养知识：介绍日常维护保养的内容、方法，以及故障处理的步骤。
三、教学方法本课程采用讲授法、实践教学法和互动教学法相结合的方式进行教学。
1.讲授法：通过讲解管式加热炉的基本原理、操作方法和维护保养知识，使学生掌握相关理论。
2.实践教学法：通过操作演练、故障处理等实践环节，培养学生的实际操作能力。
3.互动教学法：通过提问、讨论等方式，激发学生的思考，提高学生的学习兴趣。
四、教学资源1.教材：选用权威、实用的管式加热炉教材，为学生提供系统、全面的学习资料。
2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识储备。
3.多媒体资料：制作精美的PPT、视频等多媒体资料，提高学生的学习兴趣。
《管式加热炉》课件
应用案例
石化行业的应用
食品行业的应用
管式加热炉在石化行业中常用于 油品、塑料等材料的加热和处理。
管式加热炉被广泛应用于食品的 烘烤、杀菌等加工过程。
冶金行业的应用
管式加热炉常用于冶金行业中的 金属材料加热、熔炼等工艺。
结论
优势和不足
管式加热炉具有高效、节能等优势，但需要注意维护和故障排除。
工作原理
1
结构
管式加热炉由加热管、炉体、温度控制系统等组成。
2
工作流程
加热管通过外部供电或燃料燃烧，将热量传递给炉体，再由炉体将热量传递给待 加热物体。
3
加热原理
加热管中的加热元件产生热能，通过传导、对流、辐射等方式将热能传递给待加 热物体。
管式加热炉的种类
直接加热管式加热炉
加热管直接与待加热物体接触， 高效传递热能。
《管式加热炉》PPT课件
管式加热炉PPT课件，通过生动的图文展示，详细介绍了管式加热炉的结构、 工作原理、种类、应用、设备维护与保养等方面的知识。
简介
管式加热炉是一种常用的加热设备，通过管道内的加热元件对物体进行加热。它具有高效、节能、温度范围广 等特点。 管式加热炉可广泛应用于工业生产、实验室研究等领域，是许多行业的重要工具。
未来发展前景
随着科技的进步，管式加热炉将继续发展，应用范围将更加广泛。
总结
管式加热炉是一种重要的加热设备，应用广泛，为各行各业提供了方便和效率。
间接加热管式加热炉
通过加热介质间接加热，避免 直接接触，适用于一些特殊情 况。
循环加热管式加热炉
通过循环系统使加热介质循环 流动，提高了加热效率。
管式加热炉温度控制系统设计_图文
过程控制系统课程设计报告书管式加热炉温度控制系统设计学院:自动化班级:15级自动化 4班指导老师:陈刚组员:重庆大学自动化学院2019年 1月任务分配过程控制系统课程设计——管式加热炉温度控制系统的设计目录任务分配 ........................................................................................................................................... 2过程控制系统课程设计——管式加热炉温度控制系统的设计 ........................................... 2 1摘要 ............................................................................................................................................... 4 2模型简介 (4)2.1背景 . (4)2.2模型假设 . (4)2.3系统扰动因素 . (5)3控制方案 (5)3.1传统 PID 控制方法 . ........................................................................................................... 5 3.2串级控制系统 . . (6)3.3 方案选择 . (7)4串级控制器的设计 . ....................................................................................................................... 7 4.1主副控制器设计 . (7)5系统的仿真和改进 . ....................................................................................................................... 9 5.1串级控制系统仿真 . ........................................................................................................... 9 5.2基于 Smith 预估计补偿器的串级控制系统 . .. (11)六.总结 .........................................................................................................................................14七.参考文献 . (15)1摘要当今世界, 随着市场竞争的日益激烈, 产品的质量和功能也向更高的档次发展,制造产品的工艺过程变得越来越复杂,为满足优质、高产、低消耗,作为工业自动化重要分支的过程控制的任务也愈来愈重, 无论是在大规模的工业生产过程中, 还是在传统工业过程改造中, 过程控制技术对于提高产品质量以及节省能源等均起十分重要的作用。
管式加热炉之在对流室中的辐射传热(4)
管式加热炉之在对流室中的辐射传热（4）
对流管的管外综合传热系数
包括烟气辐射和炉墙辐射在内的对流管管外综合传热系数为:
例5-3
假设对流管管束为正三角形排列，每排有五根管，烟气温度为400℃，管壁温度为250℃，炉墙的黑度为0.95，试求例5-2中的光管和钉头管的管外综合传热系数。
解
假定烟气流动方向与管束垂直
1)对流室中烟气的辐射系数
对钉头管:
管外径D0=0.102rn，管心距S1=0.18m
钉头高=0.025m，钉头顶端距=0.18-0.102-2×0.025=0.028m
平均辐射长度L=0.028×5=0.14m
故烟气黑度插值得E g=0.103
∴h g=17.48 KJ/（㎡·h·K）
2）炉墙的辐射系数
由式(5-69)有
3）管外综合传热系数。
《加热炉管理办法》
《加热炉管理办法》第一章总则第一条加热炉是石油化工生产装置的重要设备，也是石油化工生产中消耗能源的主要设备。
为了加强加热炉的管理，确保加热炉的安全、稳定、长周期运行，切实做好节能降耗工作，特制定本管理制度。
第二条本管理制度适用于公司装置的管式加热炉。
第三条加热炉的运行、维护和检修质量检查与验收，应按照sh1-xx《石油化工设备完好标准》、sh6-xx《管式加热炉维护检修规程》、shf0001-90《石油化工管式炉效率测定法》、股份公司《关于加强炼油装置腐蚀检查工作的管理规定》等有关规章制度执行。
第二章管理职责第四条公司设备管理部门主要职责：1、公司设备管理部是公司加热炉职能管理部门，在主管副经理领导下开展加热炉管理工作。
2、贯彻执行国家有关法律、法规和公司有关加热炉管理的制度、规定、规程和标准，制定本企业加热炉管理制度，并检查执行情况。
3、负责加热炉大修、更新、检验与检修计划的审核工作。
4、参加新建管式加热炉的检查和验收工作。
5、参与管式加热炉设备事故的分析和处理，对事故预防措施进行审查，并对实施情况进行监督检查。
6、监督检查全公司加热炉使用维护情况、档案资料管理情况及安全附件使用管理情况。
7、组织推广应用新技术、新工艺、新设备、新材料，不断提高加热炉的管理水平。
第五条各二级单位设备管理部门的职责：1、负责组织贯彻上级有关部门下发的有关加热炉管理工作的条例、规程、办法、标准和通知，结合本单位实际情况制定加热炉管理制度，并定期检查执行情况。
2、负责本单位加热炉的设备管理，并参与加热炉的节能工作。
3、定期分析加热炉的状况和存在的问题，提出整改措施。
4、组织或参与加热炉及所属设备的设计、采购、制造、安装、检修维修、技术改造、更新及事故处理的全过程管理。
5、负责加热炉大修、更新、检验与检修计划的编制上报工作。
6、建立健全加热炉台帐和加热炉主要技术档案。
7、参加新建管式加热炉的检查和验收工作。
8、参与管式加热炉设备事故的分析和处理，提出预防措施，并负责实施。
管式加热炉教材
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
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在加热炉钢结构的设计和施工中，必须保证炉体钢结构体系的气密性。 对所有引起炉子内、外贯通的连接焊缝，应全部采用密封性满焊。
第四章
4.3.4 防腐蚀
管式加热炉钢结构设计
加热炉内的烟气在低于露点的冷壁面上会凝结出含有硫酸的液体，对 金属产生腐蚀。在加热炉操作中，如炉衬密封性不好，会使炉壁钢板的内 表面结露引起低温腐蚀。 在加热炉的烟囱和烟道内，即使不考虑散热损失，在烟气温度较低的 部位也应采用轻质耐热混凝土衬里，减少低温腐蚀。必要时，可以采取外 保温，使钢板壁温保持在烟气露点温度以上。
第四章
4.3.3 防漏
管式加热炉钢结构设计
加热炉的整个结构体系如在设计和施工中不能保证密封性，就会在生 产操作中出现泄漏，泄漏分向外泄露和向内泄露两种。 向外漏的部位发生在正压操作的供风系统，也可能出现在操作不正常 的辐射室顶部和对流室。如果高温烟气从炉内漏出，就会造成热量的大量 损失，并导致钢结构的局部过热。 向内漏包括漏水和漏气。雨水渗入炉内，会使炉衬，特别是陶瓷纤维 炉衬损坏。空气的大量泄入会加剧炉管的氧化，降低炉膛温度和加热炉的 热效率。
第四章
4.2 对流室钢结构
管式加热炉钢结构设计
对流室钢结构的型式一般均为长方形截面，由桁架结构或梁柱结构和 表面钢板组成。 立式炉的对流室的长度和辐射室的长度基本相同，故对流室的形状厂 而窄。
圆筒炉对流室一般采用的有两种类型，一种类型是对流室的外形不超 过辐射管的向上吊装范围，所有对流管的长度短，对流室的横截面接近正 方形，其优点是对流管可不用中间合金管架，每根辐射管可直接向上抽出， 装卸方便。缺点是管端弯头数量多，管内介质的流阻大。另一种类型是对 流室的长度差不多接近辐射室的直径，因而对流室的长宽比相差较多。采 用这种类型的对流室时，辐射管可以通过对流室两侧，位于辐射室顶上的 检修孔进行吊装。这种对流室型式的优点是弯头少，施工
管式加热炉钢结构是为满足工艺加热、生产操作和检修的需要，为 支持炉管系统、衬里和零部件等重量所设臵的外部钢架体系。
钢结构的强度除承受加热炉各部件的静荷载和活荷载外，还应能承 受检修荷载、风荷载和地震荷载等，除炉顶和操作面的防雨棚外，一般 不考虑雪荷载。在设计中，还应根据结构的具体条件，对主梁和立柱的 温度应力进行校核。
第四章
4.3.2 防爆
管式加热炉钢结构设计
管式加热炉在正常情况下是负压操作的，而炉体结构尺寸庞大，不可 能按照受压容器来设计，所以，一般加热炉的辐射室均应装有防爆门，以 便在炉内发生爆炸事故时，泄掉炉内压力，保证炉体钢结构的安全。 在采用余热回收系统时，如果引至炉下的烟气系统内可能出现后燃现 象，则在烟道上也应设臵防爆孔。由于这种烟道为引风系统，内部和外界 压差较大，故宜采用防爆膜。
第四章
管式加热炉钢结构设计
加热炉的辐射室分矩形和圆形两大类。矩形辐射室的侧壁是由炉壁钢 板和梁柱组成的。当辐射管水平排列时，侧壁立柱的间距即为炉管中间管 架的间距，一般采用的间距是3~4m。当辐射管垂直排列时，立柱的间距应 根据结构需要确定，一般不宜大于4.5m。在多跨钢架结构中，通常都在端 跨立柱之间设有防风斜撑，加强框架的整体稳定性。 圆筒形加热炉的辐射室也是由立柱、环梁和壁板组成的。为便于设计 和施工，立柱的根数均设计成偶数，相邻两立柱见的弧长可在 1.6 ~2.5范 围内选用。筒体环梁的间距一般不大于 2.5m。若将壁板考虑为不承重，仅 考虑保护炉衬和密封的作用时，可采用5mm厚的钢板制作。
第四章
4.3 管式炉钢结构的特点
4.3.1 防火
管式加热炉钢结构设计
在生产操作中，如炉管因发生事故而破裂，大量可燃物可能从炉底外 溢，在炉子下部燃烧。另外，炉底可燃气体的聚集与液体燃料的泄漏也会 引起炉底着火。为避免在这种情况下烧坏炉底立柱，在所有架空式炉底的 钢制立柱四周都应设有防火保护层，防火层可用砖砌成，亦可用混凝土捣 制，其厚度不应小于100mm。也可使用防火涂料作防火保护层。
第四章
3）定义材料特性
管式加热炉钢结构设计
分别为钢板、炉底板、筒体板、辐射室顶板和对流室板 定义弹性模量、泊松比、密度等值。 4）指定构件截面特性 包括工字钢、H型钢、槽钢、角钢、方管钢、圆管钢等
第四章
管式加热炉钢结构设计
5）指定弯曲构件和构件的β角
6）指定构件材料特性
给构件和板指定材料。 7）指定特殊构件 包括主从节点、桁架等。
第四章
◆ 后处理
管式加热炉钢结构设计
执行分析命令，可得到相应外力情况下所有构件的内力、剪力和弯矩 图，以后每个节点的位移情况。
支座反力 图
构件内力、剪力和弯矩图
第四章
4.4.2 SSDD
管式加热炉钢结构设计
强度 骨架 稳定 构造 强度
(SSDD)
钢结构检验
板
稳定
第四章
管式加热炉钢结构设计
按照《钢结构设计规范》（ GB50017 ），在软件 SSDD 中对所设计的加 热炉钢结构进行刚度、强度和稳定性的检验 。
设计参数
第四章
管式加热炉钢结构设计
检验结果
第四章
4.5 模型举例
管式加热炉钢结构设计
减压加热炉钢结构模型
第四章
管式加热炉钢结构设计
焦化加热炉钢结构模型
第四章
管式加热炉钢结构设计
常压加热炉钢结构模型
谢 谢！
STAAD/CHINA由STAAD.Pro和SSDD 2部分组成。其中STAAD.Pro 用于加 热炉钢结构的建模，SSDD 用于加热炉钢结构的中国规范检验。
第四章
管式加热炉钢结构设计
4.4.1 STAAD.Pro（几何建模、添加荷载、后处理） ◆ 几何建模 1）建立框架，模型都是 由节点连接而成 2）添加炉壁板，并指定板厚度
第四章
4.1 辐射室钢结构
管式加热炉钢结构设计
辐射室的钢结构型式是根据加热炉的工艺要求和特点选用的炉型来确 定的。炉型不同，辐射室钢结构的外形有很大差异，但其共同点是由梁柱 及钢板组成的。 辐射室的炉底一般是架空式，为便于操作和检修，下部的空间净高应 大于 1.8 米。架空式炉底的重量是通过底梁传给立柱的。对于圆筒炉炉底 以下的立柱，有的设计成钢筋混凝土柱墩，辐射室下部仅有约 500mm长的 钢柱安放在柱墩上。有的则全部采用钢制立柱，下端用地脚螺栓固定在混 凝土基础上。这两种设计方案的优缺点是：前者钢材用量较省，便于和辐 射室一起进行整体运输和安装；后者节省混凝土工程的施工工作量，但在 整体运输中立柱易弯曲变形。
第四章
管式加热炉钢结构设计
的流动阻力小。从结构上来说，这种对流室的几根承重立柱都靠近辐射室 顶环梁，对抗风、地震和传力都比较有利。比较起来，后一种对流室型式 优点较多，所有大都采用这种型式。 对流室内一般都排满了对流管，对流管的重量是通过两段和中间管板 传给立柱和主梁的。两端和中间管板的分块应相互对应，以便于在施工中 成组吊装。
加热炉的主梁和立柱上所存在的内、外表面温差应力，以及由于横梁 膨胀施加给立柱的推力，在设计中均应适当加以考虑。
第四章
管式加热炉钢结构设计
4.4 通用结构分析与设计软件STAAD/CHINA
STAAD/CHINA是Bentley工程软件有限公司开发的通用有限元结构分析 与设计软件，具有强大的三维建模系统及丰富的结构模板，用户可方便快 捷地直接建立各种复杂三维模型，特别适合于形状不规则的加热炉建模工 作。目前国内大部分的设计院都采用这款软件进行加热炉钢结构的分析与 设计。
第四章
4.3.5 防推力
管式加热炉钢结构设计
由于整个加热炉钢结构的体系内部都是高温烟气通过，故各部件均存 在不同程度的热膨胀。在设计中，除应避免炉衬附加给钢结构的热膨胀推 力外，在高温烟风道上，还应在适当部位设臵固定支座和滑动支座，使管 道能够定向膨胀，并设臵波形膨胀节，减少施加于炉体、设备和风机上的 膨胀推力。 在某些炉型上，由于结构上的需要，梁和柱可能通过炉膛。在这种条 件下，与高温烟气接触的梁柱表面必须用耐火材料隔热，使钢板表面温度 不超过100℃；梁和柱的内侧还应采用自然冷却或其它的降温措施。
第四章
8）指定支座
管式加热炉钢结构设计
第四章
◆ 添加荷载 1）恒载 自重
管式加热炉钢结构设计
构件载荷
第四章
2）活载
管式加热炉钢结构设计
第四章
3）风荷载
管式加热炉钢结构设计
第四章
4）地震荷载 振型分解反应谱法
管式加热炉钢结构设计
▲ 输入等效重力质量
按《建筑抗震设计规范》（ GB50011 ），为 1 倍的恒载 +0.5 倍活 载，并同时指定到X向和Z向上。 ▲ 定义反应谱曲线 按《建筑抗震设计规范》（GB50011）规定，输入组合方式（SRSS或 CQC）、反应谱类型（加速度谱或位移谱）、阻尼值、比例（9.8）等，重 点是输入时间∕加速度曲线表：根据烈度、场地类别、设计地震分组和结 构自震周期以及阻尼比去确定。
第四章
管式加热炉钢结构设计
在SSDD软件中生成地震荷载
第四章
5）荷载组合
管式加热炉钢结构设计
按照《建筑结构荷载规范》（ GB50009 ）的规定，列出各种载荷的不 利组合情况进行结构的构建设计。一般有几十种。 可使用SSDD软件的自动荷载组合向导，按照《建筑结构荷载规范》， 直接生成所有的荷载组合情况。