加热炉与换热器培训资料全

加热炉及换热器

培

训

讲

义

2011年4月

目录

第一部分加热炉基本知识 (3)

一、概述 (3)

二、管式加热炉的主要技术参数 (3)

三、油田用加热炉的炉型及表示方法 (5)

四、管式加热炉设计的基础数据 (7)

五、加热炉热效率测试方法 (7)

六、提高加热炉热效率的措施 (8)

七、加热炉的吹灰控制 (12)

第二部分管式直接加热炉简介 (12)

一、管式直接加热炉的原理、性能特点、遵守的标准规及应用 (12)

二、管式直接加热炉结构形式及特点 (14)

三、管式加热炉的运行与操作 (18)

四、管式加热炉故障处理 (21)

五、管式加热炉的维护与保养 (23)

第三部分水套加热炉简介 (25)

一、水套加热炉的工艺原理、性能特点及遵守的标准规 (25)

二、水套加热炉结构形式描述 (26)

三、水套加热炉运行注意事项 (28)

五、U形管式换热器简介 (28)

一、U形管式换热器的结构特点、设计规及型号表示 (28)

二、换热器的维护和检修 (31)

第一部分加热炉基本知识

一、概述

油田和长输管线加热炉(以下简称油田加热炉)系指用火焰加热原油、天然气、水及其混合物等介质的专用设备，是油、气生产和输送中广泛使用的设备。

在油、气田的集油站、集气站和联合站等站(库)，加热炉对原油、井产物、生产用水和天然气等介质进行加热，以满足油气集输处理工艺的要求。在原油和天然气长输管道中，通过加热炉对原油和天然气进行加热，以满足原油和天然气长距离输送的要求。

应该指出，油气田和长输管线用加热炉，其对介质进行加热所要求达到的温度都不高，一般只几十度，且介质无化学变化，这是与石油炼制、石油化工所用加热炉不同之点。

二、管式加热炉的主要技术参数

1、热负荷

单位时间向炉管被加热介质传递热量的能力称为热负荷，一般用KW表示。它表示加热炉生产能力的大小。

2、热效率

加热炉输出有效热量与供给热量之比的百分数叫热效率。它表示向炉子提供的能量被

有效利用的程度，可用公式表示为η=被加热介质吸收的有效能量/ 供给炉子的能量。热效率是衡量燃料消耗、评价炉子设计和操作水平的重要指标。早期加热炉的热效率只有60%～70%，最近已达到85%～88%，最新的技术水平已接近92%左右。

3、炉膛体积发热强度

燃料燃烧的总发热量除以炉膛体积，称之为炉膛体积发热强度，简称为体积热强度，它表示单位体积的炉膛在单位时间燃料燃烧所发出的热量，一般用KW/m3为单位。

炉膛大小对燃料燃烧的稳定性有较大影响，如果炉膛体积过小，则燃烧的空间不够，火焰容易舔烧炉管，炉膛温度也高，不利于长周期安全运行。因此，炉膛体积热强度不允许过大，一般控制在燃油时小于125 KW/m3，燃气时小于165KW/m3。

4、辐射表面热强度

辐射炉管每单位表面积在单位时间所传递的热量称之为炉管的辐射表面热强度，单位常为W/m2。它表示辐射炉管传热强度的大小，与管介质的特性、流速、炉管材质、炉管尺寸、炉管的排列方式等因素有关。

5、对流表面热强度

含义同辐射热强度一样，单位也为W/m2，但它是对对流室而言。对流表面热强度是根据管和管外的各种数据计算出来的，与对流传热系数的关系较大。管外：烟气流速越大，外膜传热系数越高；对流平均烟气温度越高，外膜传热系数也越高；对流管外径越小，外膜传热系数也越高。管：介质的流速越大，膜传热系数越高；介质的粘度越小，膜传热系数也越高。当管为液体，控制总传热系数的主要因素还是管外条件，管条件影响不大。

6、火墙温度（炉膛温度）

指烟气离开辐射室进入对流室时的温度，它表征炉膛烟气温度的高低，是加热炉操作中的重要指标。

火墙温度高，说明辐射室传热强度大。但火墙温度过高，则意味着火焰太猛烈，容易

烧坏炉管、管板等。此外，进入对流室的烟气温度也会越高，对流炉管也容易烧坏。从保证加热炉长周期安全运转考虑，一般加热炉将这个温度控制在850℃以下。

7、管流速

流体在炉管的流速越低，则边界层越厚，传热系数越小，管壁温度越高，介质在炉停留的时间也越长。其结果，介质越容易结焦，炉管越容易损坏。但流速太高又会增加炉管的压降，增加了系统管路的动力消耗。在设计加热炉时，应在经济合理的围力求提高流速。

三、油田用加热炉的炉型及表示方法

油田和长输管线用的加热炉型式主要按基本结构、被加热介质种类和燃料种类进行分类：

1）按基本结构分可分为两大类，即火简式加热炉和管式加热炉。

管式直接加热炉（立式圆筒、卧式圆筒、卧式异形）、火筒式加热炉（火筒式直接加热炉、火筒式间接加热炉）两大类。

2）按被加热介质的种类可分为：原油加热炉、井产物加热炉、生产用水加热炉、天然气加热炉。

3）按燃料种类可分为：燃气加热炉、燃油加热炉、燃油燃气加热炉。

另外，按照加热炉中被加热介质的加热方式可分为：直接加热炉（含管式直接加热炉、火筒加热炉）和间接加热炉（热媒间接加热炉、水套加热炉、真空加热炉）。

4）油田加热炉的型号

油田加热炉产品型号由三部分组成，各部分之间用短横线相连。

型号的第一部分表示加热炉的基本结构型式和额定热负荷，共分两段：第一段用汉语拼音字母代表加热炉的基本结构型式，见表1；第二段用阿拉伯数字表示加热炉的额定热负荷为若干千瓦。两段连续书写，相互衔接。

型号的第二部分分为两段，其间以斜线相隔。第一段用汉语拼音字母代表被加热介质的种类，见表2；第二段用阿拉伯数字表示盘管或炉管设计压力为若干Mpa；火筒式直接加热炉第二段不表示。

型号的第三部分由两段组成：第一段用汉语拼音字母代表燃料种类，见表3；第二段用阿拉伯数字表示设计次序，第一次设计不表示。两段连续书写，相互衔接。

表1 加热炉的基本结构形式代号

表2被加热介质代号表3燃料种类代号