第1课：石化管式炉概述

1、第第 1 课课石石 油油 化化 工工 管管 式式 炉炉 概概 述述主讲：李文辉主讲：李文辉2011、11管式炉概述管式炉概述 一、发展简史及其分类一、发展简史及其分类二、特殊性和重要性二、特殊性和重要性三、石化管式炉的结构构成三、石化管式炉的结构构成四、盘管系统四、盘管系统五、炉衬及耐火隔热材料五、炉衬及耐火隔热材料六、钢结构六、钢结构七、余热回收系统七、余热回收系统八、污染及其控制八、污染及其控制一、一、发展简史及其分类发展简史及其分类1.11.1发展简史发展简史 古老的炼油工艺是釜式蒸馏，下面是一个加热釜（一口大古老的炼油工艺是釜式蒸馏，下面是一个加热釜（一口大锅），上面是分馏塔（笼屉）。

2、锅），上面是分馏塔（笼屉）。由于加热式釜仅底部受热，由于加热式釜仅底部受热，传热强度大，而釜内介质又几乎不流动，因此釜底特别容易传热强度大，而釜内介质又几乎不流动，因此釜底特别容易结焦。整个操作是间隙式的。大约在结焦。整个操作是间隙式的。大约在19111911年出现了连续蒸馏，年出现了连续蒸馏，管式加热炉才取代了管式加热炉才取代了“加热釜加热釜”，独立的蒸馏塔代替了蒸锅独立的蒸馏塔代替了蒸锅上的上的“笼屉笼屉”。 这在炼油工业史上是一个划时代的事件。这在炼油工业史上是一个划时代的事件。经过大约一个世纪的发展，管式炉已经有了翻天覆地的变经过大约一个世纪的发展，管式炉已经有了翻天覆地的变化化 ：从

3、最初的：从最初的“管式釜管式釜”“”“堆形炉堆形炉”到纯对流炉、辐射到纯对流炉、辐射- -对对流炉；从单面辐射到双面辐射；从纯加热型到加热流炉；从单面辐射到双面辐射；从纯加热型到加热- -反应型；反应型；从几兆瓦的小型炉到几十几百兆瓦的大型炉；这就是管式炉从几兆瓦的小型炉到几十几百兆瓦的大型炉；这就是管式炉的发展简史。的发展简史。 1.2 分类分类1.2.11.2.1按功能分类按功能分类1).1).加热型管式炉仅对其被加热介质进行加热。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内吸收足够的热量后到被加热介质在管式炉内吸收足够的热量后到后续设备中进行传热、传质、分馏和化学反后续设备

4、中进行传热、传质、分馏和化学反应等。应等。 2).2).加热加热- -反应型管式炉的炉管内介质一边吸热，反应型管式炉的炉管内介质一边吸热，一边进行着复杂的化学反应。在这类管式炉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体，同时也是直接内，炉管不仅是传热的媒体，同时也是直接火焰加热的反应器。火焰加热的反应器。 -4-n1.2.2按传热方式分类纯对流炉、纯辐射炉、对流-辐射型炉n1.2.3按辐射室外形分类方箱炉、斜顶炉、圆筒炉、立式炉、箱式炉、双室圆筒炉、对室立式炉、双室箱式炉、多室炉（多到六个辐射室共用一个对流室）。n1.2.4按盘管形式分类立管式、水平管式、螺旋管式、长圆形螺

5、旋管式、U形管式、倒U形管式。n1.2.5按燃烧器布置分类底烧、项烧、侧烧（端墙侧烧、侧墙辐射墙式侧烧、侧墙侧烧、梯台形侧墙侧烧）方箱炉斜顶炉立式炉 圆 筒 炉 对流-辐射型 纯辐射 螺旋管U型管箱式炉n1.2.6按所在装置分类装 置加热炉在流程中的位置炉名简称常减压装置常压塔进料加热炉常压炉减压塔进料加热炉减压炉延迟焦化装置焦化塔进料加热炉焦化炉重整装置重整反应器进料加热炉重整炉各种加氢装置加氢反应器进料加热炉加氢炉各种装置分馏塔进料加热炉分馏炉塔底重沸炉重沸炉歧化装置歧化反应器进料加热炉歧化炉异构化装置异构化反应器进料加热炉异构化炉制氢装置烃类蒸汽转化炉制氢炉二、特殊性和重要性二、特殊性和

6、重要性2.12.1特殊性特殊性与石油化工装置中的其它设备相比，管式炉的特与石油化工装置中的其它设备相比，管式炉的特殊性在于直接火焰加热，即是直接见火设备；殊性在于直接火焰加热，即是直接见火设备；与一般工业炉相比，管式炉的盘管要承受高温、与一般工业炉相比，管式炉的盘管要承受高温、高压和介质腐蚀；与锅炉相比，管式炉盘管内高压和介质腐蚀；与锅炉相比，管式炉盘管内的介质不是水和蒸汽，而是易燃、易爆、易裂的介质不是水和蒸汽，而是易燃、易爆、易裂解、易结焦和腐蚀性较强的油和气。这些就是解、易结焦和腐蚀性较强的油和气。这些就是石油化工管式炉的特殊性石油化工管式炉的特殊性。 2.2重要性重要性管式炉在石油化工

7、装置中的地位之所以重要，在于它是管式炉在石油化工装置中的地位之所以重要，在于它是主要的热能供应设备，同时也是节能的关键设备；其主要的热能供应设备，同时也是节能的关键设备；其基建投资占有相当高的比例；它是主要的污染源，也基建投资占有相当高的比例；它是主要的污染源，也就是解决环保问题的主要对象。就是解决环保问题的主要对象。管式炉的燃料消耗占装置能耗的比例，管式炉投资占装管式炉的燃料消耗占装置能耗的比例，管式炉投资占装置投资的比例如下：置投资的比例如下： 常减压常减压 焦焦 化化 连续重整连续重整 柴油加氢柴油加氢 制制 氢氢能耗能耗 % 82% 829292 90 80 30工程费工程费 % 10

8、% 1017 1017 1012 1212 1216 616 68 208 202525 三、石化管式炉的结构构成三、石化管式炉的结构构成3.1功能性结构构成功能性结构构成石化管式炉的功能性结构构成包括下列几大石化管式炉的功能性结构构成包括下列几大部分：部分：n辐射室辐射室主要功能是辐射传热主要功能是辐射传热n对流室对流室主要功能是对流传热主要功能是对流传热n烟囱烟囱主要功能是排出烟气并保证炉内负主要功能是排出烟气并保证炉内负压压n余热回收系统余热回收系统主要功能是回收热能主要功能是回收热能n燃烧器燃烧器主要功能是供热主要功能是供热3.2用途性结构构成用途性结构构成石化管式炉用途性结构构成包括

9、下列几部分：石化管式炉用途性结构构成包括下列几部分：n盘管系统盘管系统传热的媒体传热的媒体n钢结构钢结构承载整个管式炉的荷载，风、雨、雪承载整个管式炉的荷载，风、雨、雪荷载和地震作用荷载和地震作用n炉衬炉衬耐火和隔热耐火和隔热n辅助设备：辅助设备： 1)吹灰器吹灰器保证传热面清洁保证传热面清洁 2)通、引风机通、引风机空气供给和烟气排出空气供给和烟气排出 3)挡板挡板调节或截断空气或烟气调节或截断空气或烟气n仪表和辅助管接头仪表和辅助管接头与仪表或工艺管线连接与仪表或工艺管线连接四、盘管系统四、盘管系统n盘管系统包括炉管及其连接件、支承件。盘管系统包括炉管及其连接件、支承件。n炉管及其连接件材

10、料选择炉管及其连接件材料选择温度、压力、介质腐蚀性n炉管支承件材料选择炉管支承件材料选择烟气温度及其腐蚀性n炉管壁厚计算炉管壁厚计算SH/T3037n炉管支承件强度计算炉管支承件强度计算n炉管支承方式和支承间距炉管支承方式和支承间距五、炉衬及耐火隔热材料五、炉衬及耐火隔热材料n炉衬结构炉衬结构砖结构、衬里（浇注料、可塑料）、陶砖结构、衬里（浇注料、可塑料）、陶瓷纤维结构、复合结构瓷纤维结构、复合结构n炉衬材料选择炉衬材料选择热面温度、温度裕量、耐火隔热材热面温度、温度裕量、耐火隔热材料的分类温度或等级温度、烟气的腐蚀性料的分类温度或等级温度、烟气的腐蚀性n炉衬厚度计算炉衬厚度计算n炉墙外壁温度

11、炉墙外壁温度SH/T3036SH/T3036规定：环境温度规定：环境温度2727，无，无风条件下，外壁温度不高于风条件下，外壁温度不高于8080。六、钢结构六、钢结构n材料材料Q235-BF、Q235-B、Q345-D等n结构计算结构计算n结构设计结构设计七、余热回收系统七、余热回收系统n石化管式炉的余热回收系统一般有两种：烟气石化管式炉的余热回收系统一般有两种：烟气余热锅炉系统或空气预热系统余热锅炉系统或空气预热系统n烟气余热锅炉系统一般包括烟气余热锅炉、给烟气余热锅炉系统一般包括烟气余热锅炉、给水系统和蒸汽并网等部分，由热工专业设计。水系统和蒸汽并网等部分，由热工专业设计。n空气预热系统一

12、般包括空气预热器、烟风道及空气预热系统一般包括空气预热器、烟风道及鼓、引风机等部分。由工业炉专业设计。鼓、引风机等部分。由工业炉专业设计。八八. .污染及其控制污染及其控制n石化管式炉的污染有燃烧器和鼓引风机的噪声污石化管式炉的污染有燃烧器和鼓引风机的噪声污染和烟气污染。染和烟气污染。n燃烧器的噪声主要高速气流的高频燃烧器的噪声主要高速气流的高频“哨声哨声”和低和低频的燃烧频的燃烧“吼声吼声”。风机的噪声主要是气流流动。风机的噪声主要是气流流动的噪声和机械摩擦噪声。的噪声和机械摩擦噪声。n一般要求炉区的噪声水平应在一般要求炉区的噪声水平应在90dB(A)以下以下(每每班允许接噪时间班允许接噪时间2小时小时)，为此必须采取消声和隔，为此必须采取消声和隔声措施。声措施。n烟气中的污染物主要是二氧化