加热炉

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现在新炉型及以后发展趋势
2.2.3国内“工厂化制造”现状 但即使这样，在工厂化制造的诸多优点的“驱使”下，在业主、 设计和制造商多年的共同努力下，我们已经迈出了相当大的步伐，初 步实现了“小炉子整体制造，大型圆筒炉分片制造，大型方形炉分块 制造”的设计、制造模式，已经积累了丰富的经验。目前，乙烯裂解 炉的对流段，已可完全实现工厂化制造，炼油装置的大型炉也已实现 多套全炉模块化工厂化制造。 1995年，我们对抚顺石油一厂搬迁工程中的糠醛加热炉，就实现 了第一台工厂化模块制造；继而，1996年，在大连石化公司的催化裂 化装置上，实现了第一台8米直径圆筒炉拆片（模块）的工厂化制造。 近些年的工厂化制造的模式又得到了突飞猛进的发展，渐渐走向大型 化加热炉。下图是福建PX装置和济南焦化装置加热炉工厂模块化制造， 现场安装的部分照片。
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目前常用的加热炉炉型
1.2管式炉还可按外形分类，即按炉体的几何形状来分类，可分为 圆筒炉和立式炉。 1.2.1圆筒炉 辐射室为圆筒形的管式炉叫圆筒炉。圆筒炉的标准学名,应该 叫“立式圆筒型加热炉”，这里的“立式”主要是区别于前面说的 “卧式炉”。 1.2.2立式炉 其实，立式炉应该说是方形炉中的一种，其含义已包含了常说 的“立式炉”和“箱式炉”，而这两种炉型又没有截然的区别，都 是六面体，主要是取义于“立方体”的意思，习惯成自然，所以， 大家就约定俗成，通称之为“立式炉”了。 1.3按辐射盘管的布置形式分类 一般可分：卧管炉、立管炉、螺旋管圆筒炉、U形管炉、倒 U 形管炉（门型炉）等。
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2.2.2车间制造——即“工厂化制造” 长期以来，国内管式炉的建造基本上都是在施工现场边制造、边安装的， 虽然也有一些预制件，但预制深度一般都很浅。只有个别的小炉子或施 工现场离安装基地比较近的管式炉，工厂化制造的深度才较大。 国外与国内完不同，几乎所有的管式炉都是在工厂里整体或分体制造， 而在施工现场只是整体就位，或仅剩下拼装工作量。国外有专业的管式 炉公司，它拥有设计部门和制造厂，专门从事管式炉的设计和制造。随 着运输和吊装能力的提高，工厂化制造的深度也愈来越深。较早前，就 已发展到整个对流室，包括钢结构、炉村、盘管及其支撑系统，整体或 分几段在工厂制造，而辐射室和烟囱等一般分几片或几段在工厂制造， 现场的拼装工作量己降到极少。至目前，已经发展到，只要运输条件许 可，便可整台炉子制造，然后运到现场，现场的工作量仅剩地脚脚栓。 像乙烯裂解炉这样上千吨重的大炉子，都整体在工厂制造，更有甚者， 可以全装置装在了一条船上，海运到目的地。
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2.2.5低排放，注重环境保护 管式炉排烟对大气污染的防治问题，国内起步较晚，对于 不完全燃烧的产物（如：一氧化碳、粉尘等）问题，目前已基 本解决。然而在氮氧化物方面，至今国标规定仍比国外的宽松。 国外早就开发和推广使用了各种规格的低NOx燃烧器，并不断 更新，优秀产品层出不穷。在这方面，国内虽已走过了简单模 仿的机械制造阶段，但距国外的先进水平还有相当大的差距， 我们已经投入力量在开发，希望会有我们自己的技术。 至于氧化物的排放，主要取决于燃料中的硫和重金属的组 成，与燃烧本身无关。这就要求在清洁燃料工序上要投入。 管式炉燃烧器的噪声污染同时也是需解决的问题之一。到 目前为止，国内管式炉的噪声一般都低于85dB，比国标规定的 低，与国外水平相当。
辽化授课专用
加 热 炉 讲 稿
中国石化工程建设公司工业炉室 艾 国 2010.1.18
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目 录
第1章 第2章 第3章 目前常用的加热炉炉型 现在新炉型及以后发展趋势 典型加热炉结构 包括（圆筒炉、立式炉），加 热炉各个部位的准确名称、作用 第4章 炉管的分布形式、优缺点，炉管配件 第5章 常减压、裂解、焦化、加氢、制氢转 化炉、烃 类蒸汽转化炉，各装置加热炉的结构特点，设计 时应注意的有关加热炉安全方面的问题。 第6章 目前常用的耐火材料 第7章 新型耐火材料 第8章 加热炉热效率计算方法 第9章 提高加热炉热效率的途径及方法 第10章 加热炉烟气余热回收的改进
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当然，这样并不一定经济，但它说明了管式炉工厂化制造可能达 到的深度和前景，也说明了目前的运输和吊装能力达到了多么高的水 平。 国外管式炉工厂化制造得以充分发展，国内的进展比较迟缓，我 们分析有以下几项原因： ①国外现场建造人工费用非常昂贵，而国内确是非常便宜； ②国内多年来的习惯，并且还要靠现场的工作量来养活一批人； ③工厂制造可以充分发挥工厂化、专业化生产的优越性，使得制造精 度、制造质量，特别是焊接质量能够达到较高的水平，并且节省材料， 工期较短。但国内在很长一段时间内，一直保持着“能用就行”的基 本要求； ④还有税收方面的问题。国内工厂制造要纳增值税，安装时还要缴纳 建设税等。而现场建造，不论是税种还是税率，都比工厂制造要少得 多。因此，这也是对国内实现工厂化制造的制约之一。
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第3章 典型加热炉结构 包括（圆筒炉、立式炉）， 加热炉各个部位的准确名称、作用
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第3章 典型加热炉结构 包括（圆筒炉、立式炉）， 加热炉各个部位的准确名称、作用
3.1典型加热炉结构 不论是圆筒炉，还是立式炉，从其结构上分：由管系、钢结 构、炉衬和配件组成。 3.1.1管系 管系是炉子最终被使用的部分，它一般包括辐射盘管、对流 盘管（其中有对流管和遮蔽管）、转油线。 辐射盘管主要接受辐射热，同时还有少量的对流热。 对流盘管中的遮蔽管，一般采用光管，它接受的辐射热和对 流热都很强烈；而对流管则主要接受对流热，因此通常采用扩面 管。 转油线是起连接对流盘管和辐射盘管之用，一般设置在炉外， 不受热，计算时仅考虑介质阻力降。当管程数很多，在炉外绕起 来很困难时，也可以设置在炉内。
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现在新炉型及以后发展趋势
Worlds First Floating Refinery The World's First Advance Floating Gas Refinery took 7 years from concept stage to engineering completion and further 2 years for construction. This giant refinery weighs 35,000 T and 100,000 T with the carrying vessel (Blue Marlin of Dockwise BV). Refinery was constructed in Spainand presently operating for one of the gas fields in Arctic Circle.
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目前常用的加热炉炉型
1.1.2加热—反应型管式炉 管内介质在加热—反应型管式炉的炉管内 一边吸热，一边进行着复杂的化学反应。在这 类管式炉内，炉管不仅是传热的媒介，同时也 是直接火焰加热的反应器。属于这类管式炉的 有制氢炉、合成氨一段转化炉、乙烯裂解炉、 醋酸裂解炉等。 当然，目前在炼油行业内，只有制氢炉。
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目前常用的加热炉炉型
制硫炉——卧式
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目前常用的加热炉炉型
我们本次课的内容,主要是针对 管式炉而言,下面我就介绍一下管式 炉分类。 1.1石油化工管式炉按其功能可分为 加热型和加热—反应型两大类。
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目前常用的加热炉炉型
1.1.1加热型管式炉 加热型管式炉仅对其被加热介质进行加热。被加热 介质在管式炉的炉管内吸收足够的热量后到后续设备中 进行传热、传质、分馏和化学反应等。这类管式炉在石 油化工厂中占的数量最多，如常压炉、减压炉和各种分 馏塔进料加热炉；各种塔底重沸炉、热载体炉；焦化炉、 重整炉和加氢炉等各种反应器（塔）进料加热炉。 管内介质的状态可以是：纯液相、纯气相、气—液 两相流和产生相变化的等。作为特例，仅润滑油装置中 的白土炉管内介质中，含有一定量的固体颗粒。 气、液、固体三相流的现象目前仅在煤液化装置里 出现过，这里就不涉及了。
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现在新炉型及以后发展趋势
2.2.4高热效率 热效率是衡量管式炉的一个重要指标，它关系着整个装置乃 至全厂的能耗高低，直接影响到单位处理量的能耗指标，同时也 是显示炼油水平的一个重要标志。因此，追求高热效率，是管式 炉永恒的目标。 随着全球性的能源短缺及气候变暖现象发生，节能减排也迫 在眉睫，人们的观念和认识也在不断改变和提高，这促使了各种 节能措施纷纷上马，小到“三门一板”的改进，大到余热锅炉和 各式各样的空气预热器，使得管式炉的热效率一再得到提高，从 上个世纪七十年代的仅为60%～75%，到现在的一般都在85%～ 93%之间。 值得自豪的是，国内管式炉的热效率几乎是与国外同步发展 的，甚至在某些方面要比国外先进。 提高热效率的最大难点，就是露点腐蚀问题。多年来，我们 一直在解决该问题上进行着不断的努力，已经得到突破并初见成 效。详见第9章。
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2.1关于炉型 2.1.1炉型选择的原则：任何一种炉型的选择，最基本的原则就是能 更好地满足盘管均匀受热的要求，而盘管的排布形式又在很大程度 上受工艺过程的制约。 2.1.2炉型含义的本质：万变不离其中。除非有特殊要求和功用，常 规装置用的加热炉炉型不管有多新，其外形也都是“一圆一方”这 两种几何形状或其变种。因此，炉型的真正含义不仅仅在外形，其 本质取决于盘管的布置形式。 2.1.3新炉型的目标：随着炼油装置大型化的发展趋势，加热炉的发 展目标就是：以最小的代价追求单炉处理能力的最大化。这里的最 小代价，包含最好质量的工程产品、最高的热效率、最小的污染排 放、最低的工程投入。
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目前常用的加热炉炉型
1.4衍生的类型和其它类 根据需要，设计者们将这一圆一方的基本几何形状进行适应性改 进或优化，作出了许多种炉型，如：八角炉、斜顶炉、阶梯炉等。但 随着燃烧、传热技术和钢结构技术的进步和发展，对炉体外形的依赖 程度逐渐消失，除有特殊需要的外，这些古怪、复杂外形的炉子，已 基本上成为历史，目前常用的炉型又趋于回归原始的自然。 1.5其它类的分法 按受热段：纯辐射型；辐射—对流型 按辐射受热方式：单面辐射、双面辐射、部分单面辐射+部分双面辐射 按组合形式：单辐射室、多辐射室 按燃烧器位置：底烧、顶烧、侧（端）烧 总之，因炉型的称谓受多种分类角度的约束，所以是一个综合的 概念，是按照装置需要的不同而各项搭配组合的。
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目前常用的加热炉炉型
说到炉型，就不得不先谈谈加热炉的分类。首先介绍一下加热炉的 分类原则与分类。 石油化工装置中，有许多装置需要加热炉（严格地说，应该叫“火 焰加热炉”）。按照加热炉的不同属性及功用等，工程上从不同的 角度对加热炉进行分类。 首先，从基本定义的属性上分，可分为两大类：管式炉和非管式炉 ●管式炉：顾名思义，就是炉内有炉管的加热炉。我们石油化工装 置的绝大多数炉子，都是管式炉。 ●非管式炉：炉膛内没有炉管，用于特殊的功用。如：催化裂化装 置用的辅助燃烧室，硫磺装置用的制硫炉，焚烧炉等。这类炉子的 外形，安装方式，甚至连筒体的设计制造，一般都与卧式容器及其 相似，因此，也有人称之为“卧式炉”。
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现在新炉型及以后发展趋势
2.2加热炉的发展趋势 2.2.1规模大型化 随着社会需求的日益增长，炼油装置的规模也越来越 大，管式加热炉的规模也在不断地向大型化发展。据 了解，单台加热型管式炉，国外已建成的最大规模的 热负荷达250MW，国内完全自主的也达到了80～90MW。 管式炉的大型化并不是简单的结构尺寸放大，也不是 一加一等于二那样的简单堆积。大型化应是科技发展 和综合技术水平提高的结果。现在，我们正在研制开 发单台热负荷100MW以上的大型加热炉。