加热炉操作与维护

1、集输加热设备集输加热设备 加热炉是将燃料燃烧产生的热量传给被加加热炉是将燃料燃烧产生的热量传给被加热介质而使其温度升高的一种加热设备热介质而使其温度升高的一种加热设备。 它被广泛应用于油气集输系统中，将原油、它被广泛应用于油气集输系统中，将原油、天然气及其油井产物加热至工艺所要求的天然气及其油井产物加热至工艺所要求的温度，以便进行输送、沉降、分离、脱水温度，以便进行输送、沉降、分离、脱水和进行原油稳定等。和进行原油稳定等。 （1 1）单台热负荷小，一般不超过）单台热负荷小，一般不超过4000kW4000kW。 （2 2）被加热介质流量大，要求压力降小。）被加热介质流量大，要求压力降小。 （3

2、3）被加热介质温升小，一般为）被加热介质温升小，一般为3030左右。左右。 （4 4）介质在炉内不产生相变。）介质在炉内不产生相变。 （5 5）操作条件不稳定，热负荷波动较大。）操作条件不稳定，热负荷波动较大。 （6 6）连续运行、操作及检修条件差。）连续运行、操作及检修条件差。 （7 7）同一型号加热炉使用数量多。）同一型号加热炉使用数量多。 （8 8）燃料多为原油或天然气。）燃料多为原油或天然气。油气集输加热炉的特点：油气集输加热炉的特点：一、加热炉分类一、加热炉分类（一）按结构形式分类（一）按结构形式分类（1 1）管式加热炉：）管式加热炉：立式圆筒形管式加热炉立式圆筒形管式加热炉卧式圆筒

3、形管式加热炉。卧式圆筒形管式加热炉。（2 2）火筒式加热炉：）火筒式加热炉：火筒式直接加热炉火筒式直接加热炉火筒式间接加热炉。火筒式间接加热炉。（二）按被加热介质分类（二）按被加热介质分类（1 1）原油加热炉）原油加热炉 （2 2）天然气加热炉）天然气加热炉（3 3）含水原油加热炉）含水原油加热炉 （4 4）掺热水加热炉）掺热水加热炉（三）按使用燃料分类（三）按使用燃料分类（1 1）燃油加热炉）燃油加热炉 （2 2）燃气加热炉）燃气加热炉（3 3）油气两用加热炉）油气两用加热炉（四）按燃烧（四）按燃烧（炉膛压力炉膛压力）方式分类方式分类（1 1）负压燃烧加热炉）负压燃烧加热炉（2 2）微正压燃

4、烧加热炉）微正压燃烧加热炉（五）按加热炉的作用分类（五）按加热炉的作用分类（1 1）单井计量用加热炉）单井计量用加热炉 （2 2）（电）电）脱水用加热炉脱水用加热炉（3 3）热化学沉降用加热炉）热化学沉降用加热炉（4 4）原油外输加热炉）原油外输加热炉二、加热炉的主要技术参数二、加热炉的主要技术参数 单位时间炉内（单位时间炉内（被加热被加热）介质吸收有效热）介质吸收有效热量的能力称为热负荷，单位为量的能力称为热负荷，单位为kWkW。 加热炉设计图样或铭牌上标注的热负荷称加热炉设计图样或铭牌上标注的热负荷称为为额定热负荷额定热负荷。 根据实际运行参数用热平衡公式计算求得根据实际运行参数用热平衡公

5、式计算求得的热负荷称为的热负荷称为运行热负荷运行热负荷。 运行热负荷一般不大于额定热负荷运行热负荷一般不大于额定热负荷。（一）热负荷（一）热负荷 油田油田油气集输中使用的加热炉油气集输中使用的加热炉其其单台热负单台热负荷小荷小，一般不超过，一般不超过4000kW4000kW，但由于操作条，但由于操作条件不稳定，件不稳定，热负荷波动较大热负荷波动较大。 加热炉总热负荷公式为加热炉总热负荷公式为Q=QQ=QR R+Q+Qc c+Q+Qe e式中式中 Q Q 加热炉总热负荷，加热炉总热负荷，kWkW； Q QR R辐射室热负荷，辐射室热负荷，kWkW； Q Qc c对流室热负荷，对流室热负荷，kWk

6、W； Q Qe e其他热负荷，其他热负荷，kWkW。（二）热效率（二）热效率 加热炉输出有效热量与供给热量之比的百加热炉输出有效热量与供给热量之比的百分数叫热效率分数叫热效率。它是热量被利用的有效程。它是热量被利用的有效程度的一个重要参数。度的一个重要参数。 在额定热负荷时按设计参数计算求得的热在额定热负荷时按设计参数计算求得的热效率称为设计热效率效率称为设计热效率。 而而在加热炉运行条件下测试求得的热效率在加热炉运行条件下测试求得的热效率称为运行热效率称为运行热效率。热效率计算公式为：。热效率计算公式为：式中式中 加热炉热效率，加热炉热效率，%； Q Qe e每小时加热炉有效利用的热量，每小

7、时加热炉有效利用的热量，kWkW； Q Q0 0每小时供给加热炉的热量，每小时供给加热炉的热量，kWkW； Q Qn n加热炉的热损失，加热炉的热损失，kWkW。00001QQQQQQQnne（三）流量（三）流量 单位时间内通过加热炉被加热介质的量称单位时间内通过加热炉被加热介质的量称为流量，其单位一般为为流量，其单位一般为t/ht/h或或m m3 3/h /h。（四）压力降（四）压力降 压力降是指被加热介质通过加热炉所造成压力降是指被加热介质通过加热炉所造成的压力损失。的压力损失。（五）压力（五）压力 管式加热炉只有炉管承受设计内压力，管式加热炉只有炉管承受设计内压力，故故管式加热炉的压力一

8、般指管程压力管式加热炉的压力一般指管程压力； 火筒式直接加热炉仅火筒承受外压力，壳火筒式直接加热炉仅火筒承受外压力，壳程承受内压力；程承受内压力； 而火筒式间接加热炉的壳程、管程均承受而火筒式间接加热炉的壳程、管程均承受工艺设计所需压力。工艺设计所需压力。（六）温度（六）温度 加热炉的温度指标主要有加热炉的温度指标主要有被加热介质进口被加热介质进口温度温度、出口温度出口温度、炉膛温度炉膛温度和和排烟温度排烟温度。 加热原油及油井产物时一般由加热原油及油井产物时一般由40 40 加热到加热到70 70 左右左右。 加热炉炉膛温度值一般在加热炉炉膛温度值一般在750850 750850 ； 排烟温

9、度则为排烟温度则为160250 160250 左右。左右。（七）过剩空气系数（七）过剩空气系数 单位质量（体积）燃料完全燃烧所需要的单位质量（体积）燃料完全燃烧所需要的空气量空气量称为理论空气量称为理论空气量。燃料在燃烧过程中，。燃料在燃烧过程中，由于燃料和空气常常不能均匀混合，燃料完由于燃料和空气常常不能均匀混合，燃料完全燃烧实际需要的空气量要大于理论空气量。全燃烧实际需要的空气量要大于理论空气量。 燃料燃烧实际需要的空气量称为燃料燃烧实际需要的空气量称为实际空气量。实际空气量。 实际空气量与理论空气量之比称为实际空气量与理论空气量之比称为过剩空气过剩空气系数系数。其计算公式为：。其计算公式

10、为： 式中 过剩空气系数过剩空气系数 L L实际空气量实际空气量 L L0 0理论空气量理论空气量0LL 过剩空气系数过小过剩空气系数过小，则导致燃料燃烧不完，则导致燃料燃烧不完全，效率下降；全，效率下降； 过剩空气系数过大过剩空气系数过大，则燃料燃烧产生的热，则燃料燃烧产生的热量用来加热多余空气，排烟热损失增加，量用来加热多余空气，排烟热损失增加，炉效下降。炉效下降。 油田生产中，一般过剩空气系数控制在油田生产中，一般过剩空气系数控制在1.11.31.11.3之间。之间。（八）加热炉热平衡方程（八）加热炉热平衡方程加热炉热平衡方程：加热炉热平衡方程： Q=QQ=Q1 1+Q+Q2 2+Q+Q

11、3 3+Q+Q4 4+Q+Q5 5式中式中 Q Q燃料完全燃烧产生的热量，燃料完全燃烧产生的热量，kJ/kgkJ/kg或或kJ/mkJ/m3 3；Q Q1 1被加热介质吸收的热量，被加热介质吸收的热量， kJ/kgkJ/kg或或kJ/mkJ/m3 3 ；Q Q2 2排烟损失的热量，排烟损失的热量， kJ/kgkJ/kg或或kJ/mkJ/m3 3 ；Q Q3 3燃料未完全燃烧损失的热量，燃料未完全燃烧损失的热量， kJ/kgkJ/kg或或kJ/mkJ/m3 3 ；Q Q4 4飞灰和灰渣中带有的可燃物造成飞灰和灰渣中带有的可燃物造成 的热损失的热损失kJ/kgkJ/kg或或kJ/mkJ/m3 3;

12、 ;Q Q5 5加热炉炉体散失的热损失，加热炉炉体散失的热损失， kJ/kgkJ/kg或或kJ/mkJ/m3 3 。 三、管式加热炉三、管式加热炉 （一）结构及工作原理（一）结构及工作原理 1 1、结构、结构 管式加热炉是在管式加热炉是在炉内设置一定数量的炉管，炉内设置一定数量的炉管，被加热介质在炉管内连续流过被加热介质在炉管内连续流过，通过炉管，通过炉管管壁将在燃烧室内燃烧的燃料产生的热量管壁将在燃烧室内燃烧的燃料产生的热量传给被加热介质而使其温度升高的一中炉传给被加热介质而使其温度升高的一中炉型。管式加热炉种类较多，目前在油田广型。管式加热炉种类较多，目前在油田广泛应用的一中型式是卧室圆筒

13、形管式加热泛应用的一中型式是卧室圆筒形管式加热炉。以炉。以GW1000GW1000Y/6.4Y/6.4Y Y加热炉为例对管加热炉为例对管式加热炉的结构作简要介绍式加热炉的结构作简要介绍 （1 1）辐射室）辐射室 辐射室是炉内火焰与高温烟气以辐射传热辐射室是炉内火焰与高温烟气以辐射传热为主进行热交换的空间。它一般为主进行热交换的空间。它一般兼作燃烧兼作燃烧室室。辐射室由钢制卧式圆筒内衬以轻质耐。辐射室由钢制卧式圆筒内衬以轻质耐火火、保温材料制成，沿内壁圆周方向敷设保温材料制成，沿内壁圆周方向敷设着炉管。辐射室是整个管式加热炉主要的着炉管。辐射室是整个管式加热炉主要的热交换区域，也是炉内温度最高的

14、地方。热交换区域，也是炉内温度最高的地方。 （2 2）对流室）对流室 对流室是以对流传热为主的部分，对流室是以对流传热为主的部分，一般为一般为矩形钢结构承重，布置对流管矩形钢结构承重，布置对流管内衬以轻质内衬以轻质耐火保温材料。耐火保温材料。 （3 3）辐射室烟道）辐射室烟道 辐射室烟道是辐射室烟道是将烟气由辐射室导入对流室将烟气由辐射室导入对流室并将辐射室与对流室分开并将辐射室与对流室分开而设置的通道，而设置的通道，一般为半圆形。一般为半圆形。 （4 4）弯头箱）弯头箱 弯头箱是指将炉管弯头与烟气隔开的封闭弯头箱是指将炉管弯头与烟气隔开的封闭箱体，一般分辐射室弯头箱和对流室弯头箱体，一般分辐

15、射室弯头箱和对流室弯头箱；有的管式加热炉不设置弯头箱。箱；有的管式加热炉不设置弯头箱。 （5 5）炉管）炉管 炉管是管式加热炉的受热面。炉管是管式加热炉的受热面。 它要求能承受一定的内压力和温度，一般它要求能承受一定的内压力和温度，一般由（由（耐热耐热）裂化钢管焊制。）裂化钢管焊制。 其直径、壁厚及材质由工艺计算和机械强其直径、壁厚及材质由工艺计算和机械强度计算确定。度计算确定。 布置在辐射室内以吸收辐射热为主的炉管布置在辐射室内以吸收辐射热为主的炉管叫叫辐射炉管辐射炉管，布置在对流室内以对流传热，布置在对流室内以对流传热为主的管束则称为主的管束则称对流炉管对流炉管。 辐射炉管一般为辐射炉管一

16、般为1212管程，直径较大，常用管程，直径较大，常用的辐射炉管外直径为的辐射炉管外直径为114mm114mm、 127mm127mm、 152mm152mm。 对流炉管则一般直径较小，常用炉管外直对流炉管则一般直径较小，常用炉管外直径规格为径规格为60mm60mm、 89mm89mm、 114mm114mm。为了加强对流传热系数，有时为了加强对流传热系数，有时采用钉头管采用钉头管和翅片管作对流炉管和翅片管作对流炉管。翅片式对流炉管钉头式对流炉管钉头式对流炉管（6 6）燃烧器）燃烧器 燃烧器是将燃料和助燃空气混合并按所需燃烧器是将燃料和助燃空气混合并按所需流速集中喷入加热炉内进行燃烧的装置。流速

17、集中喷入加热炉内进行燃烧的装置。油田加热炉应用较多的为油燃烧器和天然油田加热炉应用较多的为油燃烧器和天然气燃烧器气燃烧器。 （7 7）烟囱）烟囱 烟囱的作用是将炉内烟囱的作用是将炉内（废烟气排入大气）（废烟气排入大气）并产生抽力以使助燃空气进入燃烧器。烟并产生抽力以使助燃空气进入燃烧器。烟囱高度及直径由燃烧方式及炉内阻力确定，囱高度及直径由燃烧方式及炉内阻力确定，同时还同时还应符合环保要求应符合环保要求。 （8 8）吹灰器）吹灰器 吹灰器是指利用压缩空气或过热蒸汽作为吹灰器是指利用压缩空气或过热蒸汽作为介质吹扫对流炉管上积灰的装置。介质吹扫对流炉管上积灰的装置。若对流若对流炉管采用翅片管或钉头

18、管时必须采用吹灰炉管采用翅片管或钉头管时必须采用吹灰器。若采用光管则一般不设置吹灰器。器。若采用光管则一般不设置吹灰器。固定式吹灰器固定式吹灰器超声波吹灰器 （9 9）防爆门、看火门、人孔门）防爆门、看火门、人孔门 防爆门的作用是在发生爆燃等意外事故炉防爆门的作用是在发生爆燃等意外事故炉膛内压力瞬时升高时，使炉内气体自动排膛内压力瞬时升高时，使炉内气体自动排出的装置。看火门的作用是观察炉内火焰、出的装置。看火门的作用是观察炉内火焰、炉管、炉衬状况。炉管、炉衬状况。 人孔门是供检查人员进入炉内的孔门。人孔门是供检查人员进入炉内的孔门。防爆门防爆门看火孔看火孔（1010）温度、压力测点。）温度、压

19、力测点。温度、压力测点主要是包括炉膛温度、排烟温度、压力测点主要是包括炉膛温度、排烟温度、介质进出口温度测点和炉膛压力、介温度、介质进出口温度测点和炉膛压力、介质进出口压力测点。质进出口压力测点。四、火筒式加热炉四、火筒式加热炉 火筒式加热炉是指石油工业生产中，在火筒式加热炉是指石油工业生产中，在金金属圆筒壳体内设置火筒传递热量的一种专属圆筒壳体内设置火筒传递热量的一种专用设备用设备。它分为。它分为火筒式直接加热炉和火筒火筒式直接加热炉和火筒式间接加热炉式间接加热炉。火筒式直接加热炉火筒式直接加热炉 火筒式直接加热炉是被加热介质在壳体内火筒式直接加热炉是被加热介质在壳体内由火筒直接加热的火筒式

20、加热炉称为火筒由火筒直接加热的火筒式加热炉称为火筒式直接加热炉，简称火筒炉（包括具有加式直接加热炉，简称火筒炉（包括具有加热和其他功能的合一装置）。热和其他功能的合一装置）。火筒式简介加热炉火筒式简介加热炉 火筒式间接加热炉是火筒式间接加热炉是被加热介质在壳体内被加热介质在壳体内的盘管的盘管（由钢管和管件组件焊制成的传热（由钢管和管件组件焊制成的传热元件）中，由中间载体加热，而中间载热元件）中，由中间载体加热，而中间载热体由火筒直接加热的火筒式加热炉成为火体由火筒直接加热的火筒式加热炉成为火筒式间接加热炉。筒式间接加热炉。火筒炉火筒炉（一）火筒炉（一）火筒炉 1 1、火筒炉的特点、火筒炉的特点

21、火筒炉的特点是在炉内设置火管和烟管，火筒炉的特点是在炉内设置火管和烟管，被加热介质在炉内连续流过，通过火管和被加热介质在炉内连续流过，通过火管和烟管将在炉膛（火管）内燃料燃烧产生的烟管将在炉膛（火管）内燃料燃烧产生的热量传递给被加热介质而使其温度升高的热量传递给被加热介质而使其温度升高的一种炉型。火筒炉是直接式加热炉，如图一种炉型。火筒炉是直接式加热炉，如图2-272-27所示所示2 2、火筒炉的结构及原理、火筒炉的结构及原理 被加热液体从进液分配管的布液孔进入加被加热液体从进液分配管的布液孔进入加热炉的底部，自上而下均匀淹没火管和烟热炉的底部，自上而下均匀淹没火管和烟管，吸收炉膛（火管）内燃

22、料燃烧产生的管，吸收炉膛（火管）内燃料燃烧产生的热量，升温后的液体从加热炉的顶部出液热量，升温后的液体从加热炉的顶部出液口流出炉外。口流出炉外。火筒炉主要优点是压力降特别小，耗钢量火筒炉主要优点是压力降特别小，耗钢量少，结构简单。其缺点是适应性差。少，结构简单。其缺点是适应性差。火筒炉的结构火筒炉的结构 （1 1）壳体：壳体用来盛装被加热介质的圆）壳体：壳体用来盛装被加热介质的圆筒形压力容器。筒形压力容器。（2 2）火管：火管即）火管：火管即炉膛，也称辐射段炉膛，也称辐射段，是，是燃料燃烧并释放出热量的地方。热量以辐燃料燃烧并释放出热量的地方。热量以辐射放射通过火管壁传给管外的液体，使之射放射

23、通过火管壁传给管外的液体，使之受热升温。受热升温。（3 3）烟管：烟管也称对流段。高温烟）烟管：烟管也称对流段。高温烟气进入烟管，以对流和辐射换热的方式气进入烟管，以对流和辐射换热的方式将热量传给管外的液体。将热量传给管外的液体。（4 4）进液分配管：液体通过进液分配）进液分配管：液体通过进液分配管上均匀分布置的布液孔分配到火管底管上均匀分布置的布液孔分配到火管底部，使液体由上而下绕流火管和烟管，部，使液体由上而下绕流火管和烟管，吸热升温后从出液口流出。吸热升温后从出液口流出。（5 5）烟箱：烟箱即用钢板焊接的半圆）烟箱：烟箱即用钢板焊接的半圆形集烟箱，是烟气汇集排出的通道。形集烟箱，是烟气汇

24、集排出的通道。 （6 6）烟囱：烟囱通常用钢板焊制，是通风）烟囱：烟囱通常用钢板焊制，是通风和排烟的装置，（和排烟的装置，（烟囱的下半部通常内衬烟囱的下半部通常内衬耐火和绝热材料耐火和绝热材料）。）。（7 7）人孔：人孔是由钢管和半球形封头组）人孔：人孔是由钢管和半球形封头组合的部件，是检修炉内构件的通道。合的部件，是检修炉内构件的通道。（8 8）防爆门：防爆门是由用钢管和钢板制）防爆门：防爆门是由用钢管和钢板制成，是加热炉一旦发生爆燃时，卸放炉内成，是加热炉一旦发生爆燃时，卸放炉内压力的安全装置。压力的安全装置。（9 9）鞍式支座：鞍式支座是由钢板焊制，）鞍式支座：鞍式支座是由钢板焊制，是炉

25、子的全部重量的支承件。是炉子的全部重量的支承件。（二）二合一加热炉（二）二合一加热炉 二合一加热炉广泛用于油田转油站，属于二合一加热炉广泛用于油田转油站，属于火筒炉的一种，是火筒炉的一种，是加热、缓冲两项功能合加热、缓冲两项功能合二为一的加热设备简称二合一加热炉二为一的加热设备简称二合一加热炉。该。该装置以隔板为界划分为加热段和缓冲段两装置以隔板为界划分为加热段和缓冲段两部分。加热段由火筒式加热炉组成，它通部分。加热段由火筒式加热炉组成，它通过火管（过火管（燃烧室燃烧室）和烟管将燃料燃烧产生）和烟管将燃料燃烧产生的热量传给进入加热段的含油污水。缓冲的热量传给进入加热段的含油污水。缓冲段有足够的

26、容积（段有足够的容积（液位液位）为外输泵平稳供）为外输泵平稳供液。液。1 1、二合一加热炉的结构及原理、二合一加热炉的结构及原理 二合一加热炉的结构如图二合一加热炉的结构如图2-282-28所示。来液所示。来液首先进入加热段，从进液分配管的布液孔首先进入加热段，从进液分配管的布液孔流出，流出，自上而下均匀淹没火管和烟管自上而下均匀淹没火管和烟管；燃；燃料燃烧产生的热量传给液体使液体升温。料燃烧产生的热量传给液体使液体升温。液体溢过隔板进入缓冲段。在缓冲段，防液体溢过隔板进入缓冲段。在缓冲段，防冲板和挡板之间的区域液体相对宁静，油冲板和挡板之间的区域液体相对宁静，油水发生重力分离，上部分聚集油，

27、定期用水发生重力分离，上部分聚集油，定期用收油泵把油收走。水通过挡板的底部进入收油泵把油收走。水通过挡板的底部进入集水区，通过出水管排除炉外。集水区，通过出水管排除炉外。平衡管阀用于不同加热炉间的压力平衡，平衡管阀用于不同加热炉间的压力平衡，以使各炉间处理量的平衡。以使各炉间处理量的平衡。燃烧室燃烧室（1 1）隔板。）隔板。隔板把加热段和缓冲段分成两部分。隔板的上部隔板把加热段和缓冲段分成两部分。隔板的上部使加热段和缓冲段连通，其余部分和壳体焊接。使加热段和缓冲段连通，其余部分和壳体焊接。隔板上部水平高度要高出烟管最上面，使火管和隔板上部水平高度要高出烟管最上面，使火管和烟管始终在液面以下，以

28、保证加热炉安全运行。烟管始终在液面以下，以保证加热炉安全运行。（2 2）防冲板。）防冲板。加热段的热水溢过隔板进入缓冲段时，由于水体加热段的热水溢过隔板进入缓冲段时，由于水体动荡，油水不易分离。有了防冲板后，防冲板与动荡，油水不易分离。有了防冲板后，防冲板与挡板之间形成相对宁静的沉降环境，油水发生重挡板之间形成相对宁静的沉降环境，油水发生重力分离，油聚集在防冲板与挡板之间。力分离，油聚集在防冲板与挡板之间。（3 3）挡板。）挡板。挡板的两侧与壳体焊接，上下开口。油水分离后挡板的两侧与壳体焊接，上下开口。油水分离后的水从挡板的下部开口进入由挡板和壳体组成的的水从挡板的下部开口进入由挡板和壳体组成

29、的集水区。集水区。 （4 4）液位继电器。）液位继电器。用浮球带动液位继电器，用于液面的高液用浮球带动液位继电器，用于液面的高液位报警和低液位报警。位报警和低液位报警。 当几台二合一加热炉并联运行时，用平衡当几台二合一加热炉并联运行时，用平衡管把几台二合一加热炉的液面上部空间连管把几台二合一加热炉的液面上部空间连通起来，使液面上部空间的气体压力相同，通起来，使液面上部空间的气体压力相同，保证几台二合一加热炉缓冲段的液面高度保证几台二合一加热炉缓冲段的液面高度相同相同。 1燃料总阀；2二级合风；3一级合风；4燃烧器；5耐火燃烧道；6鞍式支座；7火筒；8火筒烟管；9加热盘管；10壳体；11排污阀；

30、12人孔；13出液阀；14连通阀；15进液阀；16温度计；17压力表；18加水阀；19放空阀；20温度变送器；21安全阀；22烟道挡板；23烟囱；24烟箱；25防爆门；26燃料阀 水套炉按壳程承压的高低，将水套炉分水套炉按壳程承压的高低，将水套炉分为以下几种；为以下几种； （1 1）承压水套炉）承压水套炉壳程最高工作压力不小壳程最高工作压力不小于于0.1MPa0.1MPa（表压，不含液体静压力）。（表压，不含液体静压力）。 （2 2）常压水套炉）常压水套炉壳程最高工作压力小于壳程最高工作压力小于0.1MPa0.1MPa。 水套炉具有效率高、便于操作管理、安全水套炉具有效率高、便于操作管理、安全

31、可靠等特点。水套式加热炉主要是在水套可靠等特点。水套式加热炉主要是在水套炉内加入水，为水套炉容积的炉内加入水，为水套炉容积的1/2-2/31/2-2/3。燃。燃料燃烧产生的热量通过火管和烟管传给传料燃烧产生的热量通过火管和烟管传给传热介质热介质水，热水再把热量传给加热盘管水，热水再把热量传给加热盘管内的被加热介质。如图内的被加热介质。如图2-292-29所示。所示。 1. 1.水套炉的结构及工作原理水套炉的结构及工作原理 （1 1）水套炉的结构。）水套炉的结构。 壳体。壳体。 壳体是组成水套炉的主体部分，由碳钢钢壳体是组成水套炉的主体部分，由碳钢钢板焊制而成。它能承受一定的内压力和温板焊制而成

32、。它能承受一定的内压力和温度，并具有可容纳内部构件和一定水量的度，并具有可容纳内部构件和一定水量的容积。容积。 支座。支座。 支座用于支承水套炉壳体，一般采用鞍式支座用于支承水套炉壳体，一般采用鞍式支座。支座。 火筒烟管。火筒烟管。 火筒烟管是火筒式加热炉的传热面，一般火筒烟管是火筒式加热炉的传热面，一般为为U U型结构，个别是由一个主火筒和几个副型结构，个别是由一个主火筒和几个副火筒或细烟管组成。火筒部分以辐射传热火筒或细烟管组成。火筒部分以辐射传热为主，烟管部分以对流传热为主。火筒烟为主，烟管部分以对流传热为主。火筒烟管由锅炉钢焊制而成，要求能承受设计外管由锅炉钢焊制而成，要求能承受设计外

33、压力和高温。压力和高温。 盘管。盘管。 盘管是水套炉的受热面，由无缝钢管和弯盘管是水套炉的受热面，由无缝钢管和弯头焊成。根据工艺要求，可以是一组，也头焊成。根据工艺要求，可以是一组，也可以是多组。盘管的直径和壁厚由工艺计可以是多组。盘管的直径和壁厚由工艺计算和强度计算求得。常用的水套炉盘管直算和强度计算求得。常用的水套炉盘管直径规格为径规格为48mm48mm、60mm60mm、89mm89mm、 114mm114mm和和159mm159mm。 燃烧器。燃烧器。 燃烧器作用与管式加热炉相同。燃烧器作用与管式加热炉相同。 烟囱。烟囱。 烟囱的作用与管式加热炉相同。烟囱的作用与管式加热炉相同。 安全

34、附件。安全附件。 安全附件主要包括安全附件主要包括压力表，水位计，安全压力表，水位计，安全阀等阀等。它们是保证水套炉安全运行的重要。它们是保证水套炉安全运行的重要部件。部件。另外，另外，水套炉还设有加水阀、放空阀、排污水套炉还设有加水阀、放空阀、排污阀阀等。等。 梯子平台。梯子平台。 梯子平台供水套炉检修和更换阀件使用。梯子平台供水套炉检修和更换阀件使用。 保温防护层。保温防护层。 保温防护层一般由轻质绝热材料组成，其保温防护层一般由轻质绝热材料组成，其作用是减少炉体的散热损失。作用是减少炉体的散热损失。 火筒炉与水套炉在结构上的不同之处是火火筒炉与水套炉在结构上的不同之处是火筒炉没有盘管，被

35、加热介质直接进入壳体筒炉没有盘管，被加热介质直接进入壳体由火筒烟管对其进行直接加热由火筒烟管对其进行直接加热。 七、燃烧器及换热器七、燃烧器及换热器 （一）燃烧器（一）燃烧器 燃烧器是加热炉最重要的部件之燃烧器是加热炉最重要的部件之一。一。 它的作用是将燃料和空气按比例它的作用是将燃料和空气按比例混合后喷入加热炉炉膛内进行燃烧。混合后喷入加热炉炉膛内进行燃烧。加热炉运行状况如何，主要取决于燃加热炉运行状况如何，主要取决于燃烧器的性能及其与加热器的匹配状况。烧器的性能及其与加热器的匹配状况。1 1、燃烧器及分类、燃烧器及分类 把燃料油或燃气和空气按一定比例混合，把燃料油或燃气和空气按一定比例混合

36、，以一定的速度和方向喷射而得到的稳定和以一定的速度和方向喷射而得到的稳定和高效的燃烧火炬的设备成为燃烧器。其分高效的燃烧火炬的设备成为燃烧器。其分类方法如下：类方法如下： （1 1）按燃料分类燃烧器可分为燃油燃烧）按燃料分类燃烧器可分为燃油燃烧器、燃气燃烧器。器、燃气燃烧器。 （2 2）按通风方式分类燃烧器可分为自然）按通风方式分类燃烧器可分为自然供风燃烧器、鼓风式燃烧器。供风燃烧器、鼓风式燃烧器。 （3 3）按燃烧方式分类燃烧器可分为）按燃烧方式分类燃烧器可分为扩散式燃烧器、大气式燃烧器、无焰式扩散式燃烧器、大气式燃烧器、无焰式燃烧器。燃烧器。 由于油田加热炉主要采用原油和天然由于油田加热炉

37、主要采用原油和天然气作为燃料，故燃烧器主要采用天然气气作为燃料，故燃烧器主要采用天然气燃烧器、油燃烧器和油气联合燃烧器。燃烧器、油燃烧器和油气联合燃烧器。 2 2、天然气燃烧器、天然气燃烧器 油田应用较广的天然气燃烧器有扩散式燃烧器和油田应用较广的天然气燃烧器有扩散式燃烧器和大气式燃烧器。大气式燃烧器。（1 1）扩散式燃烧器）扩散式燃烧器燃料着火前不与助燃的空气混合，只有二次风没有一燃料着火前不与助燃的空气混合，只有二次风没有一次风次风一般适用于热负荷较大的燃气加热炉。它的优点是燃一般适用于热负荷较大的燃气加热炉。它的优点是燃烧稳定，不回火，调节比大；对燃料气质量及压力要烧稳定，不回火，调节比

38、大；对燃料气质量及压力要求不苛刻。其缺点是过剩空气系数较大。求不苛刻。其缺点是过剩空气系数较大。 （2 2）大气式燃烧器）大气式燃烧器燃料着火前与部分空气混合，其余空气在着燃料着火前与部分空气混合，其余空气在着火后由二次风解决火后由二次风解决多用于中小型燃气加热炉。它的优点是火焰多用于中小型燃气加热炉。它的优点是火焰温度高、过剩空气系数小、具有燃料与空温度高、过剩空气系数小、具有燃料与空气自动调节性能。其缺点是对燃料质气量气自动调节性能。其缺点是对燃料质气量要求高，燃料气压力必须稳定。否则会灭要求高，燃料气压力必须稳定。否则会灭火或回火。火或回火。无焰燃烧器无焰燃烧器 燃料着火前与全部的助燃空

39、气混合，因此燃料着火前与全部的助燃空气混合，因此燃烧时间极短，没有火焰，只能看到燃烧燃烧时间极短，没有火焰，只能看到燃烧道出口炽热通红。道出口炽热通红。 用于燃烧劣质的低热值燃气。用于燃烧劣质的低热值燃气。 （3 3）在选用天然气燃烧器时，应注）在选用天然气燃烧器时，应注意一下几个问题：意一下几个问题： 天然气燃烧器的调风器、喷嘴及燃天然气燃烧器的调风器、喷嘴及燃烧室应配套。烧室应配套。 燃料气压力应符合所配天然气燃烧燃料气压力应符合所配天然气燃烧器的设计要求器的设计要求 燃料气系统中应有分水装置，以避燃料气系统中应有分水装置，以避免轻质油和水合物进入喷嘴而造成燃烧器免轻质油和水合物进入喷嘴而

40、造成燃烧器断火。断火。 炉膛应保持合理的负压值，以供给炉膛应保持合理的负压值，以供给燃烧器足够的助燃空气。燃烧器足够的助燃空气。 天然气燃烧器性能的优劣除本身的天然气燃烧器性能的优劣除本身的因素外，还取决于它与加热炉的匹配状况。因素外，还取决于它与加热炉的匹配状况。它与加热炉的结构形式、炉膛容积、供风它与加热炉的结构形式、炉膛容积、供风方式有密切关系。某种燃烧器在这台加热方式有密切关系。某种燃烧器在这台加热炉上使用性能良好，而在另一台加热炉上炉上使用性能良好，而在另一台加热炉上使用时效果就不一定理想。因此在选用时使用时效果就不一定理想。因此在选用时应特别注意。应特别注意。3、油燃烧器 （1）电

41、动旋杯式燃烧器如图2-30所示。 （2 2）电动旋杯式燃烧器具有以下特点：）电动旋杯式燃烧器具有以下特点： 雾化质量好，燃烧安全，可以实现雾化质量好，燃烧安全，可以实现低氧燃烧。低氧燃烧。 燃烧器本身耗电少，一般电动机功燃烧器本身耗电少，一般电动机功率为率为1.12.2kW1.12.2kW。 对燃料油压力、温度要求不苛刻，对燃料油压力、温度要求不苛刻，可以燃用含砂和低含水原油。可以燃用含砂和低含水原油。 调节比大，一般可达调节比大，一般可达1 1：4 4。 燃烧器系列与加热炉热负荷系列匹配。燃烧器系列与加热炉热负荷系列匹配。 可用于负压燃烧，也用于微正压燃烧。可用于负压燃烧，也用于微正压燃烧。

42、 （3 3）电动旋杯式燃烧器缺点是转动部）电动旋杯式燃烧器缺点是转动部件大、噪音大、皮带易损失。件大、噪音大、皮带易损失。 （4 4）颜式燃烧器。）颜式燃烧器。 该燃烧器是由湖南长沙颜式节能技术研究所该燃烧器是由湖南长沙颜式节能技术研究所研制的节能系列燃烧器。它的种类及型号较多，研制的节能系列燃烧器。它的种类及型号较多，油田常用的主要是油田常用的主要是ZHZH型重油燃烧器。使用颜式型重油燃烧器。使用颜式燃烧器时应注意要保证油压、油温及风压、风量，燃烧器时应注意要保证油压、油温及风压、风量，否则会使燃烧恶化。否则会使燃烧恶化。 颜氏燃烧器颜氏燃烧器（5 5）油燃烧器对燃料系统的要求。）油燃烧器对

43、燃料系统的要求。 电动旋杯燃烧器油压一般为电动旋杯燃烧器油压一般为 0.050.2MPa 0.050.2MPa 。因此，可采用泵送供油，也。因此，可采用泵送供油，也可采用高架油箱供油。如果压力稳定还可可采用高架油箱供油。如果压力稳定还可燃用干线油，机械雾化燃烧器（包括颜式燃用干线油，机械雾化燃烧器（包括颜式燃烧器）油压为燃烧器）油压为1.02.0MPa1.02.0MPa。蒸汽雾化燃烧。蒸汽雾化燃烧器油压为器油压为0.8MPa0.8MPa左右；左右； 电动旋杯燃烧器要求燃料油粘度为电动旋杯燃烧器要求燃料油粘度为3050mPa3050mPas; s;机械雾化燃烧器为机械雾化燃烧器为1025mPa1

44、025mPas; s; 在保证粘度值不大于上述要求的前提下，在保证粘度值不大于上述要求的前提下，油温一般不应小于油温一般不应小于5050； 燃油管线应装有回油系统；燃油管线应装有回油系统； 燃油管线应有蒸汽伴热、蒸汽吹扫装置；燃油管线应有蒸汽伴热、蒸汽吹扫装置； 燃油管线上应装有温度、压力指示仪表；燃油管线上应装有温度、压力指示仪表； 燃油系统应装有对每台加热炉和总燃油系统应装有对每台加热炉和总加热炉台数的燃油量进行计量的流量计；加热炉台数的燃油量进行计量的流量计； 燃料油系统中若无油水乳化装置，燃料油系统中若无油水乳化装置，则燃料油含水率应小于则燃料油含水率应小于5%5%； 燃烧器前的油过滤

45、器滤网规格应根燃烧器前的油过滤器滤网规格应根据不同燃烧器要求予以选择；据不同燃烧器要求予以选择； 与燃烧器配套的鼓风机风压、风量与燃烧器配套的鼓风机风压、风量值应符合燃烧器要求。值应符合燃烧器要求。 （二）换热器（二）换热器 换热器是把一种流体的热量传给另一换热器是把一种流体的热量传给另一种流体的换热设备。在油气集输生产中，种流体的换热设备。在油气集输生产中，间接式加热媒先在加热炉里加热，然后热间接式加热媒先在加热炉里加热，然后热的热媒和冷的原油一起经流换热器，热媒的热媒和冷的原油一起经流换热器，热媒将热量传给原油，对原油进行加热。更多将热量传给原油，对原油进行加热。更多的泵站利用锅炉里的蒸汽

46、通过换热器给原的泵站利用锅炉里的蒸汽通过换热器给原油换热或用热媒给水加热用来取暖。油换热或用热媒给水加热用来取暖。 在实际生产中的换热器是多种多样的。在实际生产中的换热器是多种多样的。但尽管其种类繁多，按其作用原理大致可但尽管其种类繁多，按其作用原理大致可以分成间接式换热器、回热式换热器和混以分成间接式换热器、回热式换热器和混合式换热器三类。下面对几种不同类型的合式换热器三类。下面对几种不同类型的换热器分别进行叙述。换热器分别进行叙述。 1 1、间接式换热器、间接式换热器 （1 1）分类）分类 间接式换热器这种类型的换热器在实间接式换热器这种类型的换热器在实际中应用最为普遍，际中应用最为普遍，

47、其主要特点为冷热两其主要特点为冷热两种流体被壁面隔开，在换热过程中量流体种流体被壁面隔开，在换热过程中量流体互不接触，热量由热流体通过壁面传递给互不接触，热量由热流体通过壁面传递给冷流体。冷流体。热传递过程包括热流体与壁面间热传递过程包括热流体与壁面间的对流换热，壁中的导热和壁面与冷流体的对流换热，壁中的导热和壁面与冷流体间的对流换热，有时还包括辐射换热。间间的对流换热，有时还包括辐射换热。间接式换热器种类很多，按其结构特点不同接式换热器种类很多，按其结构特点不同可分成可分成管壳式、筋片管式、板翅式、螺旋管壳式、筋片管式、板翅式、螺旋式等式等。因为，只要间接换热器不漏，冷热。因为，只要间接换热

48、器不漏，冷热两种流体就不能混合，因此这是输油管线两种流体就不能混合，因此这是输油管线使用最多的一种。使用最多的一种。 在输油生产中，以在输油生产中，以管壳式和筋片式及管壳式和筋片式及板翅式板翅式应用较为广泛。应用较为广泛。（2 2）管壳式换热器）管壳式换热器 管壳式换热器是间接式换热器中较为普遍管壳式换热器是间接式换热器中较为普遍的一种结构，它由一个大的外壳和许多管的一种结构，它由一个大的外壳和许多管子组成，所以也称为列管间接式换热器，子组成，所以也称为列管间接式换热器，它可做成单流程、双流程或多流程等。它可做成单流程、双流程或多流程等。 管壳式换热器管壳式换热器图图2-312-31（a a）

49、为）为1-11-1型管壳式顺流换热器。型管壳式顺流换热器。管内和管外的流体均为单流程，当然也可管内和管外的流体均为单流程，当然也可以设计为逆流。图以设计为逆流。图2-312-31（b b）为）为1-21-2型管壳型管壳式换热器的示意图，管外流体因具有垂直式换热器的示意图，管外流体因具有垂直挡板而被迫反复穿越于管束之间。加挡板挡板而被迫反复穿越于管束之间。加挡板除了减少滞留的死区外，还能把纵向冲刷除了减少滞留的死区外，还能把纵向冲刷管壁改为横向冲刷管壁，从而改进换热的管壁改为横向冲刷管壁，从而改进换热的性能。图性能。图2-312-31（c c）为管外、管内均为多）为管外、管内均为多流程的流程的2

50、-42-4型管壳式换热器的结构。型管壳式换热器的结构。 管壳式换热器中，哪一种流程布置在管内，哪管壳式换热器中，哪一种流程布置在管内，哪一种在管外，必须根据具体情况作出选择。如一种在管外，必须根据具体情况作出选择。如从便于清洗管壁出发，则应从便于清洗管壁出发，则应将容易玷污管壁的将容易玷污管壁的流体布置在管内流体布置在管内，因为管子内壁比管子外壁和，因为管子内壁比管子外壁和壳体内壁容易清洗。如考虑尽可能节约昂贵的壳体内壁容易清洗。如考虑尽可能节约昂贵的耐腐蚀金属，则应把耐腐蚀金属，则应把具有腐蚀性的流体安排在具有腐蚀性的流体安排在管内管内，以确保较大的外壳免被腐蚀，为防止管，以确保较大的外壳免

51、被腐蚀，为防止管子堵塞，子堵塞，较粘的流体以布置在管外为宜较粘的流体以布置在管外为宜。管子。管子的承压强度较大，显然应让的承压强度较大，显然应让高压流体置于管内高压流体置于管内。 如设计机油冷却器时如设计机油冷却器时 ，按照上述理由，就应，按照上述理由，就应把较粘的机油布置在管外，而把容易结垢把较粘的机油布置在管外，而把容易结垢的冷却水排在管内，如注水站的冷油器。的冷却水排在管内，如注水站的冷油器。管壳式换热器的结构坚固，易于制造，能管壳式换热器的结构坚固，易于制造，能适合大温差的换热，换热便面清洗比较方适合大温差的换热，换热便面清洗比较方面。因此在工业生产中应用较为广泛。面。因此在工业生产中

52、应用较为广泛。U型管式换热器 （4）板翅式换热器 板翅式换热器结构形式很多，但都是由多层基本换热元件组成。 如图2-34（a）所示，在两块平隔板之间夹着一块波纹形导热翅片，两侧用侧条密封，形成一层基本换热元件，多层这样的元件叠积焊接起来就组成板翅式换热器。 如图2-34（b）就是一种叠积形式，翅片用于增加流体的扰动，增强传热。翅片式换热器作为两种气体的热交换器时，其传热系数要比用管式换热器大10倍左右。这种换热器结构非常紧凑，缺点是容易堵塞，清洗困难，不易于检查修理，适用于清洁和低腐蚀性流体的换热。（3）筋片管式换热器 图2-32为筋片管式换热器，在管子外壁加上筋片，从而强化了传热。这一类换热

53、器的结构较紧凑，适合于换热面两侧放热系数相差较大的地方，如汽车上的散热器等。 2、回流式换热器 在回流式换热器中，流过同一换热面（壁面）的在回流式换热器中，流过同一换热面（壁面）的流体一会儿是热流体，一会儿是冷流体。当热流体流流体一会儿是热流体，一会儿是冷流体。当热流体流过时是加热期，热量被壁面吸收；在冷流体流过时为过时是加热期，热量被壁面吸收；在冷流体流过时为冷却期，壁面把所储蓄的热量又传给冷流体。因此，冷却期，壁面把所储蓄的热量又传给冷流体。因此，在回热式换热器中热量传递是通过壁面周期的加热和在回热式换热器中热量传递是通过壁面周期的加热和冷却来实现的。这类换热器一般是以金属或砖类做成冷却来

54、实现的。这类换热器一般是以金属或砖类做成流道，热流体和冷流体吸热和放热。在连续运行中，流道，热流体和冷流体吸热和放热。在连续运行中，虽然吸、放的热量相等，但热传递的过程虽然吸、放的热量相等，但热传递的过程却是非常稳却是非常稳态的。由于液体介质会粘附在器壁上，因此这类设备态的。由于液体介质会粘附在器壁上，因此这类设备一般用于气体介质之间的换热，如锅炉中的回转式空一般用于气体介质之间的换热，如锅炉中的回转式空气预热器等。气预热器等。针状换热器也是一种筋片管式换热器，如图2-33所示。它的主要部件为针状换热器管，管上有流线型的内针片和外针片，针片起着增强传热的的作用。有的针片管式换热器不加设外针片。

55、 针状换热器可以根据传热要求由一定数量的针状换热器管组成。在有的加热炉对流段采用针状换热器管。因此，冷流体在针状换热器内流动，而热的烟气在管外横向流动，利用烟气的热量来加热冷的原油。3、混合式换热器混合式换热器中，进入的冷、热两种流体完全混合。理论上，整个混合流体均匀地处于同温同压下离开换热器。在热量传递的同时，伴随有质量的交换或混合。所以它具有传递速度快，效率高，设备简单等特点。但特点。但只能用于冷热流体可以混合的场所。只能用于冷热流体可以混合的场所。输油生产中的冷热油掺和类似于这种换热器。输油生产中的冷热油掺和类似于这种换热器。锅炉中的蒸汽除氧是典型的混合式换热器锅炉中的蒸汽除氧是典型的混

56、合式换热器。4 4、换热器故障诊断及处理、换热器故障诊断及处理 常见换热器故障分两种：一种是内部常见换热器故障分两种：一种是内部结垢、堵塞；而是泄漏。结垢、堵塞；而是泄漏。 （1 1）换热器内部结垢、堵塞。）换热器内部结垢、堵塞。 诊断换热器内部结垢、堵塞的标准如诊断换热器内部结垢、堵塞的标准如下： 当两种介质中任何一种介质的进口、出口当两种介质中任何一种介质的进口、出口温度与正常运行时的进口、出口温度变化很大温度与正常运行时的进口、出口温度变化很大时，即时，即t t3030，则可判断换热管内或管外严，则可判断换热管内或管外严重结垢甚至堵塞。重结垢甚至堵塞。在额定流量下，当两种介质的出口压力与

57、正常运行时的出口、进口压力变化很大，超过额定压差规定值的1.5倍时，则可判断换热管内或管外严重结垢甚至堵塞。 处理方法 ：清除换热器堵塞最常用方法是加热除油垢法、压缩空气或蒸汽吹扫法、化学除垢法和机械除垢法。（2 2）换热器内泄漏）换热器内泄漏 判断换热器内泄漏的标准如下：判断换热器内泄漏的标准如下： 用水作为低温介质用水作为低温介质 一是，当一是，当P P低温水低温水PP高温介质高温介质高温介质时，在高温介质时，在低温水出口管道上安装一细接管，定期从低温水出口管道上安装一细接管，定期从此接管取低温水样，检查该低温水中有无此接管取低温水样，检查该低温水中有无高温介质混入。高温介质混入。二是，高温介质为气体时，低温水出口管道上二是，高温介质为气体时，低温水出口管道上安装一集气装置，以便取样分析安装一集气装置，以便取样分析不用水作为低温介质 在低压介质出口处定期取样分析，进行色谱、成分、粘度、相对密度等项检查，以判断有无泄漏。 换热器内泄漏处