管式加热炉设计和应用—第六章

1、第六章第六章 加热炉的检测技术加热炉的检测技术 通过对加热炉的效率、炉管温度、衬里、烟气露点温度等的监测，可通过对加热炉的效率、炉管温度、衬里、烟气露点温度等的监测，可以了解运行中烟气参数是否正常，炉管的表面热负荷是否均匀，炉管是否结以了解运行中烟气参数是否正常，炉管的表面热负荷是否均匀，炉管是否结焦，衬里是否完好，预热器是否存在露点腐蚀等状况。它对于节能降耗，提焦，衬里是否完好，预热器是否存在露点腐蚀等状况。它对于节能降耗，提高加热炉的热效率，特别是对延长生产周期，降低加热炉的故障，具有重大高加热炉的热效率，特别是对延长生产周期，降低加热炉的故障，具有重大的意义。的意义。 第六章第六章 加热

2、炉的检测技术加热炉的检测技术6 6.1 .1 测试、检查执行的标准测试、检查执行的标准 第六章第六章 加热炉的检测技术加热炉的检测技术6 6.1 .1 测试、检查执行的标准测试、检查执行的标准 第六章第六章 加热炉的检测技术加热炉的检测技术 管式炉热效率的测定有标定测定和操作测定两种。管式炉热效率的测定有标定测定和操作测定两种。 标定测定标定测定时应对正、反平衡计算式所涉及的各参数都进行准确的测时应对正、反平衡计算式所涉及的各参数都进行准确的测量，由于工作量大又比较麻烦，因此一般只在评价某台管式炉或为获得量，由于工作量大又比较麻烦，因此一般只在评价某台管式炉或为获得设计数据时才采用。设计数据时

3、才采用。 操作测定操作测定则比较简单，它只测量反平衡计算式中涉及的各参数，一则比较简单，它只测量反平衡计算式中涉及的各参数，一般只对烟气离开体系时的组成和温度进行分析和测量，用反平衡法计算般只对烟气离开体系时的组成和温度进行分析和测量，用反平衡法计算出热效率或用连续测定仪直接显示出热效率，以作为调节操作参数的依出热效率或用连续测定仪直接显示出热效率，以作为调节操作参数的依据。据。 6 6. .2 2 测试方法测试方法 第六章第六章 加热炉的检测技术加热炉的检测技术 仪表及测点的布置见图仪表及测点的布置见图6 6-1-1。测试中应该严格按规定进行布点、测量；。测试中应该严格按规定进行布点、测量；

4、仪器仪表在测试前必须进行校验；在整个测试中应使加热炉的操作始终仪器仪表在测试前必须进行校验；在整个测试中应使加热炉的操作始终保持稳定状态。测试前还应制定合理的测试数据记录表格，测试完须对保持稳定状态。测试前还应制定合理的测试数据记录表格，测试完须对数据进行处理，对测试结果做出综合分析，最后编制成报告。测试详细数据进行处理，对测试结果做出综合分析，最后编制成报告。测试详细内容见表内容见表6 6-2-2。 第六章第六章 加热炉的检测技术加热炉的检测技术第六章第六章 加热炉的检测技术加热炉的检测技术表表6 6-2 -2 管式炉效率测试项目和方法管式炉效率测试项目和方法第六章第六章 加热炉的检测技术加

5、热炉的检测技术第六章第六章 加热炉的检测技术加热炉的检测技术第六章第六章 加热炉的检测技术加热炉的检测技术 6.2.1 6.2.1 标定测定标定测定 管式炉热效率的标定测定需管式炉热效率的标定测定需对划定体系的下列参数进行准确测量：对划定体系的下列参数进行准确测量： 用干球温度计测量环境温度，作为基准温度。用干球温度计测量环境温度，作为基准温度。 测量各种被加热介质测量各种被加热介质( (油料、过热蒸汽、余热锅炉工质等油料、过热蒸汽、余热锅炉工质等) )在体系出入在体系出入 口处的流量口处的流量( (包括油料汽化率包括油料汽化率) )、温度和压力，以计算有效热量。、温度和压力，以计算有效热量。

6、 测量燃料的低热值，以及燃料、空气和雾化蒸汽在体系人口处的温度、测量燃料的低热值，以及燃料、空气和雾化蒸汽在体系人口处的温度、 压力和流量，以计算供给热量。压力和流量，以计算供给热量。 用抽气热电偶测量烟气离开体系时的温度，并进行烟气组成全分析，用抽气热电偶测量烟气离开体系时的温度，并进行烟气组成全分析， 以计算排烟损失。以计算排烟损失。 测量炉外壁、风、烟道外壁及空气预热器外壁的平均壁温和环境风速，测量炉外壁、风、烟道外壁及空气预热器外壁的平均壁温和环境风速， 以计算散热损失。以计算散热损失。 第六章第六章 加热炉的检测技术加热炉的检测技术 准确测定上述各参数之后，用热效率公式分别进行正、反

7、平衡的热效准确测定上述各参数之后，用热效率公式分别进行正、反平衡的热效 率计算，并统计各组数据正、反平衡热效率的误差。当两者基本相等时，率计算，并统计各组数据正、反平衡热效率的误差。当两者基本相等时，方可认为测定是可信的。方可认为测定是可信的。 当测量出鼓风机、引风机和吹灰器等的电耗和吹灰器的蒸汽耗量时，当测量出鼓风机、引风机和吹灰器等的电耗和吹灰器的蒸汽耗量时， 便可用其综合热效率的公式计算出综合热效率。便可用其综合热效率的公式计算出综合热效率。 第六章第六章 加热炉的检测技术加热炉的检测技术 6.2.2 6.2.2 操作测定操作测定 管式炉热效率的操作测定主要是为调整以及考核管式炉操作状况

8、而管式炉热效率的操作测定主要是为调整以及考核管式炉操作状况而进行的。一般只测定排烟损失（排烟温度和烟气成分），估计一个散热进行的。一般只测定排烟损失（排烟温度和烟气成分），估计一个散热损失便可计算出炉子的热效率。排烟损失的测定有定期损失便可计算出炉子的热效率。排烟损失的测定有定期( (一天或数天一天或数天) )人人工采样分析和用热效率仪连续测定两种方法。工采样分析和用热效率仪连续测定两种方法。 人工采样分析是在体系出口处人工采集烟气样，作奥氏气体分析或人工采样分析是在体系出口处人工采集烟气样，作奥氏气体分析或色谱分析，得到烟气的组成色谱分析，得到烟气的组成(C0(C02 2、0 02 2、CO

9、CO等等) )，从而计算出排烟处的过剩，从而计算出排烟处的过剩空气系数。空气系数。 第六章第六章 加热炉的检测技术加热炉的检测技术 6.3 6.3 几种常用在线仪表功能介绍几种常用在线仪表功能介绍 6.3.1 6.3.1 氧化锆氧化锆 氧化锆测氧仪是将氧化锆探头直接插入烟气中，而不用将烟气引出氧化锆测氧仪是将氧化锆探头直接插入烟气中，而不用将烟气引出炉外。探头是一个氧化锆小磁管，管内、外壁的某相对应处涂上并烧结炉外。探头是一个氧化锆小磁管，管内、外壁的某相对应处涂上并烧结一层多孔的铂电极，管内通以标准气一层多孔的铂电极，管内通以标准气( (空气空气) )。这样管外气体。这样管外气体( (烟气烟

10、气) )和管和管内标准气体之间氧浓度差构成一个氧浓差电池，使铂电极输出电讯号而内标准气体之间氧浓度差构成一个氧浓差电池，使铂电极输出电讯号而测出烟气中的氧含量。由于氧化锆氧浓差电池的内阻随温度的降低而升测出烟气中的氧含量。由于氧化锆氧浓差电池的内阻随温度的降低而升高，因此氧化锆探头的工作温度一般在高，因此氧化锆探头的工作温度一般在600600以上。实际使用中常用恒温以上。实际使用中常用恒温法或温度补偿法来避免烟气温度波动的干扰。另外，其变送器需采用集法或温度补偿法来避免烟气温度波动的干扰。另外，其变送器需采用集成线性放大器组成，否则测量精度难以保证。成线性放大器组成，否则测量精度难以保证。 第

11、六章第六章 加热炉的检测技术加热炉的检测技术 氧化锆测氧仪的应用与要求有以下几点：氧化锆测氧仪的应用与要求有以下几点： 1 1）安装位置一般均在辐射室出口处，利用此点检查供给燃烧所需空气量）安装位置一般均在辐射室出口处，利用此点检查供给燃烧所需空气量的实际情况，以控制燃烧器风量达到完全燃烧。的实际情况，以控制燃烧器风量达到完全燃烧。 2 2）测点在烟温）测点在烟温600-800600-800处比较合适。测点处应燃烧完全，烟气流动处比较合适。测点处应燃烧完全，烟气流动平稳，无剧烈振动和敲打源。平稳，无剧烈振动和敲打源。 3 3）测点位置应在加热炉密封性好、不漏风的部位，应避开人孔、门等位）测点位

12、置应在加热炉密封性好、不漏风的部位，应避开人孔、门等位置，因为人孔、门容易出现关不严、漏风等现象，导致氧量指示偏大。置，因为人孔、门容易出现关不严、漏风等现象，导致氧量指示偏大。 4 4）氧化锆氧分析仪的变送器、指示表应安装在环境较好的地方。如集控）氧化锆氧分析仪的变送器、指示表应安装在环境较好的地方。如集控室内：指示仪的信号引线应与加热炉内热电偶的补偿导线同型号，以免室内：指示仪的信号引线应与加热炉内热电偶的补偿导线同型号，以免因温差造成测量误差。因温差造成测量误差。 第六章第六章 加热炉的检测技术加热炉的检测技术 5 5）保持锆头温度恒定）保持锆头温度恒定 只有当温度恒定时，输出电势才仅与

13、被测气体的氧分压有关。温度只有当温度恒定时，输出电势才仅与被测气体的氧分压有关。温度过低不仅达到稳定的电势输出需较长的时间，同时输出电势特性的斜率过低不仅达到稳定的电势输出需较长的时间，同时输出电势特性的斜率降低，响应速度变慢，零点电势增加；温度过高，则电极和引线会因熔降低，响应速度变慢，零点电势增加；温度过高，则电极和引线会因熔化而脱落。试验证明，在化而脱落。试验证明，在750750、氧浓度为、氧浓度为5.05.0时，温度变化时，温度变化lOlO就会就会引起引起1 1的误差。所以，保持锆头温度恒定十分重要。的误差。所以，保持锆头温度恒定十分重要。 6 6）严密监视电极电阻的变化）严密监视电极

14、电阻的变化 在高温烟气腐蚀下，探头经一段时间的使用，其内外电极将受到污在高温烟气腐蚀下，探头经一段时间的使用，其内外电极将受到污染，表面会附着一层不均匀的覆盖物，铂电极的微孔中也会有杂质侵入。染，表面会附着一层不均匀的覆盖物，铂电极的微孔中也会有杂质侵入。使电极的多孔性变差，有效面积减少，引起响应速度变慢、输出电势降使电极的多孔性变差，有效面积减少，引起响应速度变慢、输出电势降低，甚至探头不能正常工作低，甚至探头不能正常工作( (此时其内阻将高达几百欧此时其内阻将高达几百欧) )。随着时间的延。随着时间的延长，电极污染进一步加剧，输出电势偏离理论值更多。一般情况下，电长，电极污染进一步加剧，输

15、出电势偏离理论值更多。一般情况下，电阻大于阻大于第六章第六章 加热炉的检测技术加热炉的检测技术 l000 l000 时，应考虑更换探头。为此，要严密监视电极电阻的变化，并采时，应考虑更换探头。为此，要严密监视电极电阻的变化，并采取措施防止污染。取措施防止污染。 7 7）及时调整风量与燃料量）及时调整风量与燃料量 操作人员常会发现氧化锆氧分析仪氧量指示偏差较大，这不一定是操作人员常会发现氧化锆氧分析仪氧量指示偏差较大，这不一定是仪器出了故障，而往往是由于燃烧工况发生变化后未能及时进行调整所仪器出了故障，而往往是由于燃烧工况发生变化后未能及时进行调整所致。操作人员若能根据炉膛燃烧工况及时调整风量和

16、燃料量，几分钟后致。操作人员若能根据炉膛燃烧工况及时调整风量和燃料量，几分钟后指示就能恢复正常。指示就能恢复正常。 8 8）加强日常维护和管理）加强日常维护和管理 新投运的氧化锆氧分析仪至少每新投运的氧化锆氧分析仪至少每2 2周校验周校验1 1次，根据实际情况，至少次，根据实际情况，至少每季度校验一次。定期清除探头过滤器上的集灰，必要时可拆下处理。每季度校验一次。定期清除探头过滤器上的集灰，必要时可拆下处理。标准气管应畅通，探头每季度应在线标定一次，发现问题及时处理。加标准气管应畅通，探头每季度应在线标定一次，发现问题及时处理。加热炉停用较长时间时应切断加热炉电源。以延长其寿命。要加强日常的热

17、炉停用较长时间时应切断加热炉电源。以延长其寿命。要加强日常的技术管理，技术管理，第六章第六章 加热炉的检测技术加热炉的检测技术 对氧化锆氧分析仪的更换、故障原因、处理结果等应作详细记录。对氧化锆氧分析仪的更换、故障原因、处理结果等应作详细记录。 9 9）氧化锆测氧仪测得的是湿烟气中的氧含量。应用该值计算过剩空气系）氧化锆测氧仪测得的是湿烟气中的氧含量。应用该值计算过剩空气系数时要注意。数时要注意。 第六章第六章 加热炉的检测技术加热炉的检测技术 6.3.2 6.3.2 热电偶热电偶 热电偶作为温度的检测元件，通常与显示仪表配套，用于直接测量热电偶作为温度的检测元件，通常与显示仪表配套，用于直接

18、测量各种生产过程中流体、蒸汽和气体介质以及金属表面等的温度，也可以各种生产过程中流体、蒸汽和气体介质以及金属表面等的温度，也可以将其毫伏信号送给巡测装置、温度变送器、自动调节器和计算机等。将其毫伏信号送给巡测装置、温度变送器、自动调节器和计算机等。 热电偶作为温度的检测元件，热电偶由一对不同材料的导电体热电偶作为温度的检测元件，热电偶由一对不同材料的导电体( (热电热电偶丝偶丝) )组成，其一端组成，其一端( (热端、测量端热端、测量端) )相互连接并感受被测温度；另一端相互连接并感受被测温度；另一端( (冷端、参比端冷端、参比端) )则连接到测量装置中。则连接到测量装置中。根据热电效应，测量

19、端和参比端根据热电效应，测量端和参比端的温度之差与热电偶产生的热电动势随着测量端的温度升高而加大，其的温度之差与热电偶产生的热电动势随着测量端的温度升高而加大，其数值只与热电偶材料及两端温差有关，而与热电偶的长度、直径无关。数值只与热电偶材料及两端温差有关，而与热电偶的长度、直径无关。 热电偶的结构有热电偶元件、保护套管、安装固定装置、接线盒等热电偶的结构有热电偶元件、保护套管、安装固定装置、接线盒等部件。部件。 第六章第六章 加热炉的检测技术加热炉的检测技术 为提高测量精确度，减少测量误差，在热电偶使用过程中，除要经为提高测量精确度，减少测量误差，在热电偶使用过程中，除要经常校对外，安装时还

20、应特别注意以下问题：常校对外，安装时还应特别注意以下问题： 1 1）安装热电偶要注意检查测点附近的炉墙及热电偶元件的安装孔须严密，）安装热电偶要注意检查测点附近的炉墙及热电偶元件的安装孔须严密，以防漏风，不应将测点布置在炉膛或烟道的死角处。以防漏风，不应将测点布置在炉膛或烟道的死角处。 2 2）测量流体温度时，应将热电偶插到流速最大的地方。）测量流体温度时，应将热电偶插到流速最大的地方。 3 3）应避免或尽量减少热量沿着热电极及保护管等元件的传导损失。）应避免或尽量减少热量沿着热电极及保护管等元件的传导损失。 第六章第六章 加热炉的检测技术加热炉的检测技术 安装位置有：安装位置有： 1 1）辐

21、射室处）辐射室处 根据要求，为保证辐射室温度的均匀性，可在辐射室内不同位置安根据要求，为保证辐射室温度的均匀性，可在辐射室内不同位置安装数支热电偶。装数支热电偶。最重要的一个点是辐射室出口处所测的炉膛温度最重要的一个点是辐射室出口处所测的炉膛温度( (火墙温火墙温度度) )，一般是指烟气离开辐射室进入对流室时的温度，它代表炉膛内烟气，一般是指烟气离开辐射室进入对流室时的温度，它代表炉膛内烟气温度的高低，是加热炉操作中一个很重要的控制指标。温度的高低，是加热炉操作中一个很重要的控制指标。炉膛温度与加热炉膛温度与加热炉的负荷有关，一般情况下炉子负荷愈大，加热炉的炉膛温度就愈高。炉的负荷有关，一般情

22、况下炉子负荷愈大，加热炉的炉膛温度就愈高。在炉膛内，燃料燃烧放出的热量是通过辐射和对流两种传热方式传给加在炉膛内，燃料燃烧放出的热量是通过辐射和对流两种传热方式传给加热炉炉管，炉膛温度高，辐射室传热量就大，但太高的炉膛温度容易造热炉炉管，炉膛温度高，辐射室传热量就大，但太高的炉膛温度容易造成炉管内油品结焦，甚至烧坏炉管和管板等。成炉管内油品结焦，甚至烧坏炉管和管板等。 第六章第六章 加热炉的检测技术加热炉的检测技术 2 2）对流段处）对流段处 一般安装对流室出口处。是指高温烟气离开加热炉对流室的温度，一般安装对流室出口处。是指高温烟气离开加热炉对流室的温度，该温度的高低不仅与加热炉的负荷有关，

23、而且还与加热炉对流室的进料该温度的高低不仅与加热炉的负荷有关，而且还与加热炉对流室的进料温度和炉管的传热效果有关，它反映出加热炉热效率的高低温度和炉管的传热效果有关，它反映出加热炉热效率的高低( (没有余热回没有余热回收系统时收系统时) )。它是加热炉日常维护工作中的一个参数。其热偶套管一般都。它是加热炉日常维护工作中的一个参数。其热偶套管一般都选用与辐射室热偶套管相同的材质。选用与辐射室热偶套管相同的材质。 3 3）排烟道处）排烟道处 排烟温度是烟气离开加热炉系统时的温度，该温度的高低是对加热排烟温度是烟气离开加热炉系统时的温度，该温度的高低是对加热炉系统热效率的直观反映。排烟温度高，单位体

24、积烟气带走的热量多，炉系统热效率的直观反映。排烟温度高，单位体积烟气带走的热量多，加热炉的热效率就低；反之加热炉的热效率就愈高。但最低排烟温度还加热炉的热效率就低；反之加热炉的热效率就愈高。但最低排烟温度还取决于烟气的低温露点腐蚀温度，加热炉的排烟温度应高于烟气的露点取决于烟气的低温露点腐蚀温度，加热炉的排烟温度应高于烟气的露点温度，否则将会引起炉管或预热器传热元件的露点腐蚀，影响加热炉的温度，否则将会引起炉管或预热器传热元件的露点腐蚀，影响加热炉的长周期安全运行。长周期安全运行。第六章第六章 加热炉的检测技术加热炉的检测技术 6.3.3 6.3.3 负压表负压表 无论是自然通风还是强制通风的

25、加热炉，炉膛压力都是加热炉操作无论是自然通风还是强制通风的加热炉，炉膛压力都是加热炉操作中重要控制参数，它不仅影响着燃料的燃烧状况、加热炉操作的优化、中重要控制参数，它不仅影响着燃料的燃烧状况、加热炉操作的优化、热效率的提高，而且还影响着加热炉的安全运行。热效率的提高，而且还影响着加热炉的安全运行。 一一般把炉膛负压控制在般把炉膛负压控制在-20Pa(-20Pa(对流室下方对流室下方) )，同时还要兼顾火焰的燃，同时还要兼顾火焰的燃烧状况，以保证燃料的充分燃烧。烧状况，以保证燃料的充分燃烧。 对自然通风的加热炉，一般是通过调节烟道挡板的开度来调节炉膛对自然通风的加热炉，一般是通过调节烟道挡板的

26、开度来调节炉膛负压的。负压的。 对强制通风的加热炉，一般是通过调节引风机入口蝶阀的开度来控对强制通风的加热炉，一般是通过调节引风机入口蝶阀的开度来控制炉膛负压的。制炉膛负压的。 对采用变频器的引风机，炉膛负压的控制是通过调节电机的转速来对采用变频器的引风机，炉膛负压的控制是通过调节电机的转速来实现的。实现的。第六章第六章 加热炉的检测技术加热炉的检测技术 为检测炉膛负压，一般要在辐射室、对流段、烟囱设置导压管，外为检测炉膛负压，一般要在辐射室、对流段、烟囱设置导压管，外接一个负压表，或利用一台微差压变送器进行负压测量，远传至主控室接一个负压表，或利用一台微差压变送器进行负压测量，远传至主控室进

27、行监控。进行监控。 第六章第六章 加热炉的检测技术加热炉的检测技术 6.3.4 6.3.4 流量计流量计 流量是指流体流量是指流体( (气体或液体气体或液体) )通过管道或容器内的数量，常用瞬时流通过管道或容器内的数量，常用瞬时流量及累计流量表示。前者指检测的瞬间流体在单位时间内所流过的数量；量及累计流量表示。前者指检测的瞬间流体在单位时间内所流过的数量；后者指检测的一段时间内流过的流体数量总和。流量的表示方法常用体后者指检测的一段时间内流过的流体数量总和。流量的表示方法常用体积流量和质量流量表示。体积流量的瞬时流量是单位时间内流过管道某积流量和质量流量表示。体积流量的瞬时流量是单位时间内流过

28、管道某处截面流体的体积，单位用处截面流体的体积，单位用m m3 3/s/s表示。质量流量是指在单位时间流过管道表示。质量流量是指在单位时间流过管道某截面处流体的质量，用某截面处流体的质量，用kg/skg/s表示。表示。 流量计是用来测定加热炉所使用的燃料流量计是用来测定加热炉所使用的燃料( (气体或液体气体或液体) )、空气、水、空气、水、水蒸气等用量的仪器。水蒸气等用量的仪器。有时还需要自动调节流量及两种介质的流量比，有时还需要自动调节流量及两种介质的流量比，如燃料与助燃空气的流量比。准确地检测及调节流量对加热炉的经济指如燃料与助燃空气的流量比。准确地检测及调节流量对加热炉的经济指标十分重要

29、，对节能工作具有重要意义。标十分重要，对节能工作具有重要意义。 第六章第六章 加热炉的检测技术加热炉的检测技术 流量计的种类繁多，按其测量原理，通常分为容积式流量计和速度流量计的种类繁多，按其测量原理，通常分为容积式流量计和速度式流量计两大类。加热炉上常用的是节流式差压流量计，即速度式流量式流量计两大类。加热炉上常用的是节流式差压流量计，即速度式流量计。计。 第六章第六章 加热炉的检测技术加热炉的检测技术 6.4 6.4 离线测试内容介绍离线测试内容介绍 在石油化工生产过程中，我们总希望加热炉一直处于最佳的工作状在石油化工生产过程中，我们总希望加热炉一直处于最佳的工作状态，而靠人工来实现这一目

30、标往往是不可能的。因此，一般都采用仪表态，而靠人工来实现这一目标往往是不可能的。因此，一般都采用仪表将加热炉的工作参数显示出来并对其进行一些检测，从而达到满足生产，将加热炉的工作参数显示出来并对其进行一些检测，从而达到满足生产，提高质量，降低热耗的目的。检测及调节的热工参数，主要为温度、压提高质量，降低热耗的目的。检测及调节的热工参数，主要为温度、压力、流量等几个基本物理量以及燃烧产物成分的分析等几个方面。对温力、流量等几个基本物理量以及燃烧产物成分的分析等几个方面。对温度、压力、流量等可采用单独的专门仪表进行检测或调节，对燃烧产物度、压力、流量等可采用单独的专门仪表进行检测或调节，对燃烧产物

31、成分可用专门的气体分析器进行检测或调节。成分可用专门的气体分析器进行检测或调节。 但是，单靠在线仪表很难做到，经济上也是不合算的，因此但是，单靠在线仪表很难做到，经济上也是不合算的，因此必须使必须使用离线测试仪器仪表和在线仪表相结合，对加热炉进行检测，以此来指用离线测试仪器仪表和在线仪表相结合，对加热炉进行检测，以此来指导人们的操作和实现自动调节，保证加热炉的最佳运行。导人们的操作和实现自动调节，保证加热炉的最佳运行。 第六章第六章 加热炉的检测技术加热炉的检测技术 6.4.1 6.4.1 主要离线测试项目与仪器（见表主要离线测试项目与仪器（见表6-36-3） 第六章第六章 加热炉的检测技术加

32、热炉的检测技术第六章第六章 加热炉的检测技术加热炉的检测技术 6.4.2 6.4.2 氧含量氧含量 在辐射室顶部，通过离线测试的氧含量数值，可用来与在线氧化锆在辐射室顶部，通过离线测试的氧含量数值，可用来与在线氧化锆所测数据进行对比，作为控制燃烧的依据，判别辐射室处的看火孔、防所测数据进行对比，作为控制燃烧的依据，判别辐射室处的看火孔、防爆门、燃烧器等处漏风情况，判断燃烧器的燃烧状况。爆门、燃烧器等处漏风情况，判断燃烧器的燃烧状况。 对流室处，通过离线测试的氧含量数值，对比对流室上下氧含量之对流室处，通过离线测试的氧含量数值，对比对流室上下氧含量之差，判断对流室处的漏风情况；若没有余热回收系统

33、，所测数值可用于差，判断对流室处的漏风情况；若没有余热回收系统，所测数值可用于对加热炉热效率进行计算。对加热炉热效率进行计算。 余热回收系统处或排烟道处（即烟气离开最后传热面处），通过离余热回收系统处或排烟道处（即烟气离开最后传热面处），通过离线测试的氧含量数值，对比余热回收系统上下氧含量之差，判断余热回线测试的氧含量数值，对比余热回收系统上下氧含量之差，判断余热回收系统处的漏风情况；所测数值用于对加热炉热效率进行计算。收系统处的漏风情况；所测数值用于对加热炉热效率进行计算。 第六章第六章 加热炉的检测技术加热炉的检测技术 6.4.3 6.4.3 烟气温度烟气温度 一般只在余热回收系统处或排烟

34、道处（即烟气离开最后传热面处）一般只在余热回收系统处或排烟道处（即烟气离开最后传热面处）测试。测试。 6.4.4 6.4.4 其它烟气组份其它烟气组份 一般只在余热回收系统处或排烟道处（即烟气离开最后传热面处）一般只在余热回收系统处或排烟道处（即烟气离开最后传热面处）测试。测试。 所测的其它烟气组份和范围是：所测的其它烟气组份和范围是： CO CO含量：含量： 0-100000ppm NO0-100000ppm NOX X含量：含量：0-3000ppm0-3000ppm SO SO2 2含量：含量：0-5000ppm H0-5000ppm H2 2S S含量：含量：0-300ppm0-300p

35、pm C CX XH HY Y含量：含量：0-5000ppm H0-5000ppm H2 2含量：含量： 0-5000ppm 0-5000ppm 第六章第六章 加热炉的检测技术加热炉的检测技术 6.4.5 6.4.5 炉壁温度炉壁温度 一般主要是用一般主要是用红外热像仪红外热像仪（见图（见图6-26-2）进行测试。）进行测试。 红外热成像技术其原理是利用红外探测器、光学成像物镜和光机扫红外热成像技术其原理是利用红外探测器、光学成像物镜和光机扫描系统接受被测目标的红外辐射能量，能量分布图形反映到红外探测器描系统接受被测目标的红外辐射能量，能量分布图形反映到红外探测器的光敏元上，再由分光探测器将红

36、外辐射能转换成电信号，经放大处理、的光敏元上，再由分光探测器将红外辐射能转换成电信号，经放大处理、转换或标准视频信号通过电视屏或监测器显示红外热像图。热像图与物转换或标准视频信号通过电视屏或监测器显示红外热像图。热像图与物体表面的热分布场相对应，使人眼不能直接看到目标的表面温度分布，体表面的热分布场相对应，使人眼不能直接看到目标的表面温度分布，变成人眼可以看到的代表目标表面温度分布的图像，从而实现对目标进变成人眼可以看到的代表目标表面温度分布的图像，从而实现对目标进行实时观测，并可以通过其行踪轨迹的行实时观测，并可以通过其行踪轨迹的“热痕迹热痕迹”进行动态分析。进行动态分析。 第六章第六章 加

37、热炉的检测技术加热炉的检测技术第六章第六章 加热炉的检测技术加热炉的检测技术 红外热成像技术可以无损、快速、非接触地探测出温度场分布，从红外热成像技术可以无损、快速、非接触地探测出温度场分布，从而推导生产设备材料的工作状况。它是一种全场的、灵敏的检测方法，而推导生产设备材料的工作状况。它是一种全场的、灵敏的检测方法，可用于石化系统的重要热力设备维护性监测和故障诊断、保温隔热材料可用于石化系统的重要热力设备维护性监测和故障诊断、保温隔热材料的破损诊断、加热炉管的温度分布测定等。其主要用途如下：的破损诊断、加热炉管的温度分布测定等。其主要用途如下： 热设备衬里的红外检测、保温评估；热设备衬里的红外

38、检测、保温评估； 对高温炉管表面进行分析，诊断；对高温炉管表面进行分析，诊断； 其它影响设备表面温度变化的设备故障的监测与诊断。其它影响设备表面温度变化的设备故障的监测与诊断。 第六章第六章 加热炉的检测技术加热炉的检测技术 判断设备衬里是否正常，判断管道、容器有无结焦、堵塞、严重腐判断设备衬里是否正常，判断管道、容器有无结焦、堵塞、严重腐蚀等，检修前的状况综合分析，炉膛温度场调整，燃烧火焰温度调整，蚀等，检修前的状况综合分析，炉膛温度场调整，燃烧火焰温度调整，合理更换炉管。合理更换炉管。 例如，我们可以用红外热像技术对焦化装置加热炉炉管进行状态监例如，我们可以用红外热像技术对焦化装置加热炉炉

39、管进行状态监测，根据监测数据来分析炉管结焦情况，指导焦化炉操作，调整火焰分测，根据监测数据来分析炉管结焦情况，指导焦化炉操作，调整火焰分布，以最大限度地避免炉管局部过热，从而大大延长焦化炉炉管烧焦周布，以最大限度地避免炉管局部过热，从而大大延长焦化炉炉管烧焦周期，确保加热炉的安全运行。如某焦化装置加热炉炉管红外热像见图期，确保加热炉的安全运行。如某焦化装置加热炉炉管红外热像见图6-6-3a3a、b b热图，分析认为炉管存在结焦故障，车间根据监测结果，采取了一热图，分析认为炉管存在结焦故障，车间根据监测结果，采取了一定的措施，使该炉在监控状况下安全运行，取得了较好的效果。定的措施，使该炉在监控状

40、况下安全运行，取得了较好的效果。 第六章第六章 加热炉的检测技术加热炉的检测技术图图6-3a 6-3a 炉管结焦的红外分析热图炉管结焦的红外分析热图 522.8694.5540 560 580 600 620 640 660 680 LI01 LI02 LI03 LI04 LI05 LI06 LI07 LI08 LI09 LI10 522.8694.5540560580600620640660680图图6-3b 6-3b 炉管结焦的红外分析热图炉管结焦的红外分析热图 第六章第六章 加热炉的检测技术加热炉的检测技术炉壁表面温度分布图炉壁表面温度分布图第六章第六章 加热炉的检测技术加热炉的检测技术

41、炉壁表面温度分布图炉壁表面温度分布图第六章第六章 加热炉的检测技术加热炉的检测技术炉底表面温度分布图炉底表面温度分布图第六章第六章 加热炉的检测技术加热炉的检测技术炉壁表面温度分布图炉壁表面温度分布图第六章第六章 加热炉的检测技术加热炉的检测技术 6.4.6 6.4.6 露点温度露点温度 随着节能工作的不断发展，要求管式炉的排烟温度越来越低。而这随着节能工作的不断发展，要求管式炉的排烟温度越来越低。而这又往往使空气预热器、余热锅炉等余热回收设备的换热面上产生强烈的又往往使空气预热器、余热锅炉等余热回收设备的换热面上产生强烈的低温露点腐蚀，甚至在不到一年的运转时间内，换热元件就因严重腐蚀低温露点

42、腐蚀，甚至在不到一年的运转时间内，换热元件就因严重腐蚀而穿孔，使管式炉不能正常运行。可以说，而穿孔，使管式炉不能正常运行。可以说，低温露点腐蚀已成为降低管低温露点腐蚀已成为降低管式炉排烟温度、提高热效率的主要障碍。式炉排烟温度、提高热效率的主要障碍。 由于影响烟气露点温度的因素很多，而且各因素又与实际操作条件由于影响烟气露点温度的因素很多，而且各因素又与实际操作条件有关，所以用理论方法进行准确计算是困难的，故一般均用经验方法确有关，所以用理论方法进行准确计算是困难的，故一般均用经验方法确定。对已投入运转的加热炉，则应使用露点温度仪来进行实际测定。定。对已投入运转的加热炉，则应使用露点温度仪来进

43、行实际测定。 第六章第六章 加热炉的检测技术加热炉的检测技术 比如英国比如英国Land-220Land-220型烟气露点仪，其测试方法是：将探头深入烟气型烟气露点仪，其测试方法是：将探头深入烟气中，一定时间后，探头探测元件的温度上升到烟气温度，再空气对探头中，一定时间后，探头探测元件的温度上升到烟气温度，再空气对探头进行冷却，当冷却到一定温度后，探头表面开始结露，由于酸露是电解进行冷却，当冷却到一定温度后，探头表面开始结露，由于酸露是电解溶液，探头上传感器有电流通过。通过电磁阀控制冷却空气量，当传感溶液，探头上传感器有电流通过。通过电磁阀控制冷却空气量，当传感器上电流在器上电流在100A100

44、A时，酸露的冷凝速率等于蒸发速率，这时探头的温度时，酸露的冷凝速率等于蒸发速率，这时探头的温度为烟气的露点温度。为烟气的露点温度。 第六章第六章 加热炉的检测技术加热炉的检测技术 6.4.7 6.4.7 烟气与空气的压力、流量烟气与空气的压力、流量 加热炉正常燃烧必须有充足的风量，一旦鼓风或引风不足，加热炉加热炉正常燃烧必须有充足的风量，一旦鼓风或引风不足，加热炉燃烧效果将急剧恶化，加热炉热效率会明显下降。引起鼓风或引风不足燃烧效果将急剧恶化，加热炉热效率会明显下降。引起鼓风或引风不足的原因很多，可能是风机选择不当，也可能是设备阻力或烟、风道阻力的原因很多，可能是风机选择不当，也可能是设备阻力

45、或烟、风道阻力偏大，或者是炉墙、烟风道有漏风现象等等。但到底是哪种原因，需经偏大，或者是炉墙、烟风道有漏风现象等等。但到底是哪种原因，需经测试加热炉各部分的烟风量和风压后才能正确分析。因此加热炉烟、风测试加热炉各部分的烟风量和风压后才能正确分析。因此加热炉烟、风量或风压的测试对加热炉运行情况分析具有重要的意义。量或风压的测试对加热炉运行情况分析具有重要的意义。 在实际工程应用中，对烟、风量与烟、风压是采用毕托管配电子差在实际工程应用中，对烟、风量与烟、风压是采用毕托管配电子差压计进行测量，由于它的测量原理可靠，仪器耐用，故其应用非常普遍。压计进行测量，由于它的测量原理可靠，仪器耐用，故其应用非

46、常普遍。 第六章第六章 加热炉的检测技术加热炉的检测技术 6.5 6.5 热效率计算方法简介热效率计算方法简介 管式加热炉的热效率定义有多种。目前国内石化系统普遍采用的两管式加热炉的热效率定义有多种。目前国内石化系统普遍采用的两种方法为热效率和综合效率。种方法为热效率和综合效率。 目前计算加热炉热效率的方法主要有直接法和间接法。目前计算加热炉热效率的方法主要有直接法和间接法。直接法也就直接法也就是所谓的正平衡法，间接法即反平衡法。从计算的要求不同又可分为综是所谓的正平衡法，间接法即反平衡法。从计算的要求不同又可分为综合合( (热热) )效率计算和综合效率计算和综合( (热热) )效率简化计算。效率简化计算。 近些年来，人们对热效率的计算问题作了许多简化，对特定的使用近些年来，人们对热效率的计算问题作了许多简化，对特定的使用工况下有一定的实用价值。工况下有一定的实用价值。 第六章第六章 加热炉的检测技术加热炉的检测技术 下面仅详细介绍综合下面仅详细介绍