化工生产车间加热炉技术问答.docx

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化工生产车间加热炉技术问答

化工生产车间加热炉技术问答

1、引燃料气如何操作？

引燃料气应按下面步骤进行：

①检查燃料气管线，关闭有关放空阀、排凝阀，关闭各炉前手阀；②引氮气吹扫总燃料气管线；③采样分析总管的含氧气≯0.5%为合格；④联系有关单位，缓缓打开界区阀门，让集合管充满燃料气，然后引至加热炉高点放空处进行置换，合格后准备点炉。

2、加热炉内为什么要保持一定的负压？

因为燃料燃烧时是需要一定的空气量的，炉子燃烧时，所需空气是靠膛内有一定的负压自然吸进去的，如果负压很小时，则吸入的空气就少，炉内燃料燃烧不完全，热效率低，冒黑烟，炉膛不明亮，甚至往外喷火，会打乱系统的操作。

所以加热炉内要保持一定的负压。

3、阻火器的作用和原理是什么？

阻火器的作用是阻火，切断火进入燃料系统。

管子的直径对火焰的传播速度有明显的影响，一般随着管子直径的增加而增加，当达到某个极限值时，速度就不再增加。

同样，传播速度随着管子直径的减小而减小，在达到某种小的直径时，火焰就不能传播，阻火器就是根据这一原理制成的。

4、怎样从烟囱排烟情况来判断加热炉操作是否正常?

一般情况下，可通过炉子烟囱排烟情况来判断加热炉操作是否正常，判断方法如下：

（1）炉子烟囱排烟以无色或淡兰色为正常。

（2）间断冒小股黑烟，表明蒸汽量不足，雾化不好，燃烧不完全或个别火嘴油汽配比调节不当或加热炉负荷过大。

（3）冒大量黑烟是由于燃料突增，仪表失灵，蒸气压力突然下降或炉管严重烧穿。

（4）冒灰色烟表明瓦斯压力增大或带油。

白烟表明雾化蒸汽量过大、过热蒸汽管子破裂或过热蒸汽往烟道排空。

（5）冒黄烟说明操作忙乱，调节不当，造成时而熄火，燃烧不完全。

5、炉用瓦斯入炉前为什么要经分液罐切液?

炼厂各装置的瓦斯排入瓦斯管网时往往含有少量的液态油滴，在寒冷季节，系统管网瓦斯温度降低，其中重组分会冷凝为凝缩油。

当瓦斯带着液态油进入火嘴燃烧时，由于液态油燃烧不完全，导致烟囱冒黑烟，或液态油从火嘴处滴落炉底以致燃烧起火，或液态油在炉膛内突然猛烧产生炉管局部过热或正压而损坏炉体，因此炉用瓦斯入炉前必须经过分液罐，充分切除凝缩油，确保人炉瓦斯不带油，为使瓦斯入炉不带油，不少炼厂还采取了在瓦斯分液罐安装蒸汽加热盘管的措施。

6、造成加热炉回火的原因及现象是什么?

怎样预防?

现象：

炉膛内产生正压、防爆门顶开，火焰喷出炉膛，回火伤人或炉膛内发生爆炸而造成设备的损坏。

原因：

（1）燃料油大量喷入炉内或瓦斯大量带油；

（2）烟道挡板开度过小，降低了炉子抽力，使烟气排不出去；（3）炉子超负荷运行，烟气来不及排放；（4）开工时点火发生回火，主要是瓦斯阀门不严、使瓦斯串人炉内，或因一次点火不着，冉次点火前如炉膛吹扫不净，造成炉膛爆炸回火。

预防：

（1）严禁燃料油和瓦斯在点燃前大量进入炉内，严禁瓦斯带油；

（2）搞清烟道挡板的实际位置，严防在调节烟道挡板时将挡板关死或关得太小；（3）不能超负荷运行，应使炉内始终保持负压操作；（4）加强设备管理，瓦斯阀门不严的要及时更换修理，回火器也要经常检查，如有失灵应及时更换；（5）开工点火前应注意检查瓦斯和燃料油的阀门是否严密，每次点火前必须将炉膛内的可燃气体用水蒸气吹扫干净。

7、炉管破裂有何现象?

是何原因?

如何处理?

（1）现象：

不严重时，从炉管破裂处向外少量喷油，炉膛温

度，烟气温度均上升，严重时油大量从炉管内喷出燃烧，烟气从回弯头箱、管板、人孔等处冒出，烟囱大量冒黑烟，炉膛温度突然急剧上升。

（2）原因：

炉管局部过热、结焦，在结焦严重处由鼓包变形

以致破裂；高温氧化剥皮或炉管材质不合适；检修质量低劣，腐蚀、冲蚀等。

（3）处理办法：

炉管轻度破裂时，降温、降量，按正常停工

处理。

炉管破裂严重时，加热炉立即全部熄火，停止进料，向炉膛内吹人大量蒸汽，从炉入口给汽向塔内扫线（扫线时应注意炉膛内着火情况）；如是减压炉着火，则立即恢复减压系统为常压；

其他按紧急停工处理。

8、新建和大修的炉子为什么要烘炉?

烘炉可缓慢地除去炉墙在砌筑过程中积存的水分，并使耐火胶泥得到充分脱水和烧结。

如果这些水分不去掉，开工时炉温上升很快，水分急剧蒸发，造成砖缝膨胀，产生裂缝，严重时会造成炉墙倒塌。

所以新建和大修的炉子必须要进行烘炉。

9、如何进行烘炉?

烘炉的热源是蒸汽和燃料。

在未点火前先在炉管内通人蒸汽。

用蒸汽暖管子，同时烘烤炉膛，调节蒸汽量控制炉膛升温速度。

待蒸汽阀门开至最大而炉膛温度不再继续升高时，再点火继续升温。

当炉膛温度达130℃时，恒温98h脱除游离水，320℃时恒温24h脱除结晶水，500℃时恒温24h进行烧结。

然后降温，熄火，焖炉，结束烘炉，共需约15天时间。

10、什么叫管式加热炉?

在石油化工厂装置内所用的加热炉，都是通过管子将油品或其他介质进行加热的。

为简化起见，通常称加热炉或炉子。

11、什么叫加热炉的热负荷?

加热炉的热负荷是指在每小时内，炉管内被加热的介质所吸收的热量。

12、什么叫炉管的平均热强度?

（1）在辐射室：

炉管的平均热强度是指在一小时内，炉管内的介质所吸收的总热量除以辐射炉管总的外表面积，用W／m表不。

（2）在对流室：

①以光管表面为基准：

炉管的平均热强度是指在1小时内，对流管内的介质所吸收的总热量除以光管总的外农面积（不包括钉头或翅片），用W／m2示。

②以光管表面、钉头或翘片表面为基准：

炉管的平均热强度是指在1小时内，对流管内的介质所吸收的总热量除以总的换热面积（包括钉头或翅片），用W／m2表示。

13、什么叫炉管的局部热强度?

炉背的局部热强度是指在1小时内，炉管内的介质所吸收的热量除以局部炉管换热面积，用W／m2表示。

14、什么叫燃料效率?

燃料效率是总吸收热量与燃料净发热量之比，用“百分比”表示。

15、加热炉是如何分类的?

目前加热炉的分类在国内外均无统一的划分方法，习惯上最常用的有两种：

一种是从炉子的外型上来分，如箱式炉、斜顶炉、圆筒炉、立式炉等；另一种是从工艺用途上来分，如常压炉、减压炉、催化炉、焦化炉、制氢沪、沥青炉等。

除以上划分之外，还有按炉室数目分类的，如双室炉、三合一炉、多室炉等；按传热方法而分类的纯辐射炉、纯对流炉、对流-辐射炉等；按受热方法不同而分类的单面辐射炉及双面辐射炉等等。

16、目前常用的加热炉有哪几种型式?

目前常用的加热炉有圆筒炉、立管立式炉、卧管立式炉等。

17、管式加热炉的炉型应符合哪些原则和要求?

管式加热炉的炉型应根据工艺操作要求、长周期运转、便于检修、投资少的原则，并结合场地条件及余热回收系统类别进行选择，并且应符合下列要求：

（1）设计热负荷小于1MW时，宜采用纯辐射圆筒沪。

（2）设汁热负荷为（1～30）MW时，应优先选用辐射一对流型圆筒炉。

（3）设计热负荷大于30MW时，应通过对比选用炉膛中间排管的圆筒炉、立式炉、箱式或其他炉型。

（4）被加热介质易结焦时，宜采用水平管立式炉。

（5）被加热介质流量小，且要求压降小时，宜采用螺旋管圆筒炉。

（6）被加热介质流量大，要求压降小时（如重整炉等），宜采用门形管箱式炉。

（7）使用材料价格昂贵的炉管，应优先选用双面辐射管排的炉型。

18、目前常用的圆筒炉和卧管立式炉各有什么优缺点?

（1）圆筒炉：

目前，在我国石油化工厂用得最多的是圆筒炉，在加热炉总数中，圆筒炉的数量约占65％，该炉的优缺点是：

①优点：

占地面积小；结构简单，设计、制造及施工安装均比较方便；炉子热负荷越小，采用该种炉型的优越性就越大，所以中小型炉子采用圆筒炉的较多。

②缺点：

不适用于热负荷大的加热炉；由于炉管是直立的，所以上下传热不均匀．辐射炉管的平均热强度比卧管立式炉小。

（2）卧管立式炉：

该种炉型目前常用在焦化装置上，其优缺点是：

①优点：

由于炉管是水平放置的，故传热比较均匀，辐射炉管的平均热强度比圆筒炉大；烟气向上流动，阻力损失小，大大降低了烟囱的高度，不需要在炉外建烟囱。

②缺点：

结构比圆筒炉复杂；炉膛较小，易回火；辐射管加热面积小，热效率低，常用合金管架，造价比圆筒炉高。

19、加热炉的大小是用什么指标来决定的？

加热炉的大小不是以直径和高度来决定的，而是以热负荷的大小来决定的。

20、加热炉为什么要分辐射室和对流室?

（1）加热炉的辐射室有两个作用：

一是作燃烧室；二是将燃烧器喷出的火焰、高温烟气及炉墙的辐射传热通过炉管传给介质。

这种炉子主要是靠辐射室内的辐射传热；小部分靠对流室的对流传热，这只占整个传热的10％左右。

（2）对流室的主要作用是：

在对流室内的高温烟气以对流的方式将热量传给炉管内的介质。

在对流室内也有很小—部分烟气及炉墙的辐射传热。

如果一个加热炉只有辐射室而无对流室的话，则排烟温度很高，造成能源浪费，操作费用增加，经济效益降低，为此，在设计加热炉时，通常都要设置对流室，以便能充分回收烟气中的热量。

21、为什么常用辐射—对流型炉，而一般不采用纯对流炉?

纯对流炉需要的传热画积大，管材用量多，靠近炉膛的管子不仅接受辐射热，而且还接受高温对流热，骨管子容易烧坏，管内油品也易结焦，所以一般不采用纯对流炉，而用辐射－对流型炉。

这种炉型先从辐射室接受大量的辐射热，把烟气温度降低一些，然后进入对流室，再从对流室吸收烟气的余热，因而提高了炉子的热效率。

22、立管立式炉与卧管立式炉有什么不同?

立管立式炉的是辐射管直立的，—般辐射管较长，燃烧器是底烧的，和圆筒炉的辐射管相似，炉管上下传热不太均匀，辐射管平均热强度较小。

热负荷大的加热炉，为了减少占地面积，向高处发展．—般均采用立管立式炉。

卧管立式炉的辐射管是水平的，一般辐射室的高度比立管立式炉低，燃烧器有底烧的，也有侧烧的。

这种炉型辐射室较低，上部设汁成斜肩式的，辐射传热均匀，炉管平均热强度大，火墙温度较高。

23、加热炉的辐射室采用立管与水平管各有什么优缺点?

立管的优点是高合金钢骨架用量少，占地面积小；缺点是气、液分离，有的厂发现介质下行，炉管易烧坏就是这个原因，所以焦化炉及减粘炉等一般都采用水平管。

水平管的优点是：

炉管内气、液流动均匀，不易分离；缺点是：

高合金钢中间骨架用量多，炉外需留出抽管空间，占地面积大。

24、热负荷大的加热炉常采用什么炉型?

热负荷大于58MW的加热炉应该采用立管立式炉，辐射室的炉管不仅沿炉壁排列，而且在炉膛中间也应适当排上炉管，以便充分利用炉膛空间，缩小炉子体积。

目前国外最大的加热炉热负荷已达232MW以上，采用的是立管立式炉。

我国已建成投产的最大加热炉热负荷为52MW，是一种辐射室排了两圈炉管的圆筒炉。

25、单面辐射炉管与双面辐射炉管有什么不同?

单面辐射炉管是在辐射室内靠炉墙布置的炉管，它一面受火焰及高温烟气的辐射热，一面受炉壁的反射热。

双面辐射炉管则布置在炉膛中间（—排或两排），两面受火焰及高温烟气的辐射。

双面辐射的单排管比单面辐射的单排管传热均匀，管子用量少，但炉子的体积大．型钢用量多，只有在炉管昂贵时才采用。

双面辐射的双排管和单面辐射的单排管，传热的均匀性几乎一样，不能误解为双排管的双面辐射比单排管的单面辐射优越。

26、加热炉的主要工艺指标是什么?

（1）热负荷：

它表示加热炉生产能力的大小。

（2）炉膛温度：

加热炉的炉膛温度不能太高，一般控制在800℃左右，但不是绝对的。

炉膛温度高有利于辐射传热，但太高后会使炉管热强度高，容易使炉管结焦和烧坏。

此外，进入对流室的烟气愠度电会过高，对流管易烧坏。

因此炉膛温度是确保加热炉长周期安全运转的一个重要指标。

增加辐射管面积可以降低炉膛温度，但要求受热均匀适量。

过多增加辐射管，处理量并不能与炉管成比例增加，反而会浪费钢材。

（3）炉膛热强度（或叫体积热强度）：

当炉膛尺寸确定后，多烧燃料就必然会提高炉膛热强度，相应地，炉膛温度也会提高，炉管的受热量也就增多。

—般管式加热炉的炉膛热强度为：

在烧油时应小于124kw／m3；在烧气时应小于165kW／m3。

（4）炉管表面热强度：

炉管表面热强度越高，在一定热负荷下，所需要的炉管就越少，炉子体积可减小，投资可以降低，所以要尽可能地提高炉管的表面热强度。

（5）加热炉的热效率：

热效率是衡量燃料消耗的指标，也是加热炉操作水平高低的指标之一。

热效率越高，说明燃料油的有效利率越高，燃料耗量就越低。

（6）油品在管内的流速及压力降：

油品在管内的流速不能太低，否则易使管内油品结焦而烧坏炉管。

因为流速太低时，管内边界层厚度大，传热慢，管壁温度升高，而且油品在管内停留时间长。

27、加热炉设计热负荷是如何确定的？

加热炉设计热负荷应采用正常设计工况下的计算热负荷。

28、辐射室和对流室的热负荷是如何分配的？

辐射—对流型的加热炉热负荷分配如下。

（1）圆筒形立管式加热炉：

对流段采用光管时，辐射占75％～80％，对流占20％～25％。

对流段采用钉头管或翅片管时，辐射占70％～75％。

对流占25％～30％。

（2）卧管立式炉：

辐射占70％～75％，对流占25％～30％。

29、燃料燃烧的热量是怎样传给管内油品的？

加热炉在运行时，燃料燃烧所产生的热量通过管壁传给管内油品，以供给油品升温气化所吸收的热量。

在辐射室的燃烧器所喷出的火焰（包括发光火焰和不发光火焰），对炉管起着辐射传热作用；而高温烟气在通向辐射室出口进人对流室时冲刷炉管，对炉管起着对流传热作用，炉管的管壁起着导热作用，把热量由炉管外壁传到内壁，再传到油品。

从上面分析可以看出：

在辐射室内炉管的传热有三种方式：

辐射、对流和导热。

在不同的部位，各由一种或几种传热方式起着作用。

在几种传热方式起作用的场合，必有一种传热方式起着主导作用。

在炉管外壁，以火焰、烟气、炉墙的幅射传热为主，烟气的对流传热为辅。

在辐射室的炉管以辐射传热为主，对流传热为辅。

在对流室内，则以对流传热为主。

30、辐射管热强度与哪些因素有关？

辐射管热强度是每平方米辐射炉管外表面在每小时内传入的热量，单位是W／m2。

影响辐射管热强度的有以下因素。

（1）沿炉管圆周受热不均匀：

一排沿炉壁布置的炉管，每根管子向火面主要受火焰及高温烟气的辐射热量，而背火面主要受炉壁的反射热，向火面最前面点的一点的热强度高，其他各点的热强度则逐渐降低。

假如最高点的热强度为1，则整个周圆的平均热强度仅为0.562。

如果热强度为1的一点是充分发挥了炉管的最大作用，则对整个圆周来说，管子表面利用率只有56．2％左右。

（2）沿炉管长度受热不均匀：

立管加热炉仅在下部烧火时，一般在炉管的下部和中部热强度最高。

炉管上下不均匀程度与管子及火焰长短和燃烧器距炉管的距离等因素有关，一般不均匀系数（最大/平均）为1.1～1.5。

（3）加热介质温度的影响：

在炉膛温度一定时，管内介质温度不同则炉管的热强度也不同。

管内介质温度越高，由于管外烟气与管内介质之间的温差小，所以传进去的热量就少，即热强度低；反之，管内介质温度越低，则热强度就越高。

在设计时，热强度通常都是根据介质进出辐射管的平均温度来确定的。

（4）局部死角：

每根炉管与火焰的相对位置，直接影响着各根炉管的传热量。

圆筒炉炉管沿炉壁成圆周排列，火嘴位于中间，可以认为每根炉管的传热量是均匀的。

对于方箱炉，角上炉管传热量比中间炉管传热量少，出现了局部死角，所以炉管之间的传热量是不同的。

31、圆筒炉的高径比是什么意思?

圆筒炉的高径比是辐射管有效长度（不包括急弯弯管的长度）与盘管节圆直径之比。

一般圆筒炉的高径比不大于2.75，，高径比太大，炉管上下传热不均匀；高径比太小，占地面积增加，炉膛体积增大，辐射室体积热强度减小，对传热不利。

32、合理的加热炉设计要求是什么?

合理的加热炉设计必须符合以下要求：

（1）辐射管表面热强度要合乎最佳值。

（2）炉膛体积要小。

（3）辐射段与对流段传热分配比要合适，也即直接辐射系数符合推荐值。

当炉型结构不同的，在相同的辐射段烟气出口温度下，较合理的炉型结构可得到较高的直接辐射系数。

在相同的辐射段烟气出口温度下，圆筒炉的直接辐射系数约为0．5-0.55。

（4）炉内除炉管以外的构造物要简易。

（5）炉管的尺寸、壁厚、材质等的选用要合理。

33、为什么辐射室炉管的进出口一般放在炉顶上方而不放在炉底?

在石油化工厂装置内的加热炉，其辐射室炉管的进出口绝大多数都是放在炉顶上方，个别的由于种种原因放在炉底。

其原因是主要考虑炉顶上方空间比炉底大，便于管线的安装和检修，如果把辐射室炉管的进出口放在炉底，不但管线安装和检修不方便，更重要的是操作不力便。

34、加热炉烟气取样点设在哪些位置?

（1）辐射室取样点，对有两个或两个以上的辐射室加热炉，每个辐射室的相应位置应安装烟气取样点，以便检查各室供风是否相同，单室炉可以不装。

（2）进对流室前设置烟气取样点，利用此点检查供给燃烧所需空气量的实际情况，控制燃烧器的风量。

（3）出对流室设置烟气取样点，利用此点的过剩空气系数计算炉子的热效率，并检验对流室的漏风情况。

（4）采用余热回收系统时，在空气预热器的前后均应设置烟气取样点。

35、加热炉的烟气中一氧化碳含量应控制在什么范围内?

在加热炉的烟气中，—氧化碳（CO）的含量控制在0.015％～0.025％，以此作为参考标准，当烟气中的一氧化碳含量过低或消失时，则说明炉内空气过多；反之，如果—氧化碳含量高于此值，则说明炉内燃烧不完全。

因此，可以根据烟气分析对加热炉进行调节，使燃料的燃烧接近于最佳状态。

36、影响加热炉的热效率有哪些因素?

影响加热炉的热效率主要有以下几个因素：

（1）炉子排烟愠度越高，热效率越低

（2）过剩空气系数越大，热效率越低

（3）化学不完全燃烧损失越大，即排烟中的CO及H2越多，热效率越低。

（4）机械不完全燃烧损失越大，即排烟中的未烧尽碳粒子含量越多，热效率越低。

（5）炉壁散热损失越大，热效率越低。

37、什么叫“三门一板”?

“三门一板”是指油门、汽门、风门和烟囱挡板：

“三门一板”是一种加热炉操作方法的简称，即适当调节燃料油及雾化蒸汽的阀门，可以使各个燃烧器的火焰长短基本均匀，雾化良好。

燃烧器风门或燃烧器的风道蝶阀与烟囱挡板的调节要互相配合。

烟囱挡板开得太大，燃烧器风门或风道蝶阀关得过小，会使炉内负压过大．漏入空气量过多；挡板关得过小，风门或碟阀开得过大，可能使炉内局部形成正压，使高温烟气漏出炉外。

一般控制指标应使对流室入口负压为-2～-4mmHg（-20～-40Pa）。

38、什么叫过剩空气系数a?

燃料在燃烧时需要氧气，在空气中氧气体积约占21％，氮气约占79％，所以燃料在燃烧时需要供给空气，1kg燃料油在燃烧时所需理论空气量（a=1）约为14.2kg（11Nm3）。

在实际的加热炉中，由于从燃烧气进入的空气不可能全部都参与燃烧，另外。

也由于从炉子其他不密封处漏入了空气，所以实际进入炉内的空气量总是比理论空气量多，前者与后者之比叫做过剩空气系数，即：

a=实际空气量/理论空气量

过剩空气量为（a-1），例如：

a=1.35，则过剩空气量为0.35，即为35％。

39、加热炉的排烟温度一般是根据什么来确定的?

一般是根据进入炉子的管内介质温度来确定的。

如介质进入炉子的温度为250℃，则炉子排烟温度—定高于250℃才能将烟气热量传给介质。

炉于排烟温度越高，烟气与介质之间的温差越大，则炉子对流管越省，但热效率越低。

过去采用的排烟温度与入炉介质温度之间的温差大部分都在100℃以上。

由于燃料价格不断上涨，为了减少燃料用量，目前正在不断缩小这个温差值，有的设计采用了钉头管或翅片管，使该值缩小到50℃。

当采用余热回收系统时，最低排烟温度根据低温腐蚀条件决定。

40、化学不完全燃烧的热损失对加热炉的热效率有什么影响？

化学不完全燃烧的热损失体现在排烟内含有CO和H2。

由于甲烷比其他高碳烃难燃烧，个别情况下可能还存在少量的甲烷。

由于烟气中的分析较困难，一般只分析CO。

据国内有关单位的试验，烟气中含有CO时，必然也含有H2。

当CO<1％时，CO／H2=3.6；当CO>1%时，CO／H2=2。

根据计算，当过剩空气系数a=1.2时，烟气中CO的体积含量如为0.2％，炉子热效率就下降1％。

过去有的石油化工厂分析过CO含量占1.5％，炉子热效率将下降7％左右。

所以，化学不完全燃烧所造成的热损失还是不小的，在操作中必须予以足够重视。