加热炉设计导则

目次

1总则

适用范围

2 引用标准

3 蒸馏炉设计要点

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

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简介

炉型选择

主要工艺参数的选择

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

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

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

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

炉管材质的选择及壁厚计算

10制氢炉设计要点

转化管内的化学反应简介

工艺计算主要工艺参数及技术性能指标

炉型选择

转化管管系设计

1 总则

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。

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。

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。

表蒸馏炉的主要工艺参数

表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~。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~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。

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%（重）时，选用碳钢炉管。当硫含量不小于%（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，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。

表炉管壁厚选用

外径φ，mm选择壁厚，mm

外径φ114, >φ114～φ168φ219

φ273壁厚选6mm 壁厚选8mm 壁厚选10mm 壁厚选12mm

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：φ152 φ219 φ273。

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。