SY-5262-2000-火筒式加热炉规范

1、3SY-5262-2000-火筒式加热炉规范火筒式加热炉规范Specificationforfiretubeheater目次前，-言IV1范2引用标准3定义4基础数据和炉型选择5工艺设计6材料47强度设计78结构设计119附件和仪表1210加工成形与组装1311焊接2012压力试验24252513出厂文件、标志、油漆、包装和运1范围本规范规定了火筒式加热炉设计、制造、检验与验收的基本要求。本规范适用于陆上油、气田生产中使用的火筒式加热炉的设计、制造、检验与验收。2引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时,所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准

2、的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。GB150-1998钢制压力容器GB/T699-1999优质碳素结构钢GB/T700-1988碳素结构钢GB713-1997锅炉用钢：GB/T912-1989碳素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带GB/T9831995不锈钢焊条GB/T9851988气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸GB/T986一1988埋弧焊焊缝坡口的基本形式和尺寸GB/T30771999合金结构钢GB30871999低中压锅炉用无缝钢管GB/T32741988碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带GB/T51171995碳钢焊条GB/T51181995低合金

3、钢焊条GB/T52931999埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂GB53101995高压锅炉用无缝钢管GB64791986化肥设备用高压无缝钢管GB66541996压力容器用钢板GB/T81631999输送流体用无缝钢管GB/T124591990钢制对焊无缝管件GB/T134011992钢板制对焊管件GB/T149571994熔化焊用钢丝GB/T149581994气体保护焊用钢丝GB/T149821994粘土质耐火泥浆GB5020595钢结构工程施工及验收规范GB/T502351997工业金属管道工程施工及验收规范JB/T161193锅炉管子技术条件JB/T161393锅炉受压元件焊接技术条件JB/T16

4、1591锅炉油漆和包装技术条件JB/T161993锅壳锅炉本体总装技术条件JB/T162392锅炉管孔中心距尺寸偏差JB/T162593中低压锅炉焊接管孔尺寸JB2536-80压力容器油漆、包装和运JB3375-91锅炉原材料入厂检验JB4708-92钢制压力容器焊接工艺评定JB/T4709-92钢制压力容器焊接规程JB/T4712-92鞍式支座JB4726-94压力容器用碳素钢和低合金钢锻件JB4730-94压力容器无损检测JB/T4735-1997钢制焊接常压容器JB/T4736-95补强圈JB/T4737-95椭圆形封头SY0031-95石油工业用加热炉安全规程SY/T0510-1998

5、钢制对焊管件SY/T0535-94火筒式加热炉热力与阻力计算方法SY/T0540-94石油工业加热炉型式与基本参数SY/T0599-1997天然气地面设施抗硫化物应力开裂金属材料要求SY/T5261-91火筒式加热炉受压元件强度计算方法SY/T5106-93粘土质耐火砖DL/T5048-95电力建设施工及验收技术规范一管道焊接接头超声波检验篇3定义本标准釆用下列定义。1火筒式加热炉firetubetypeheater在金属圆筒壳体内设置火筒传递热量的一种加热炉，称为火筒式加热炉。2火筒式直接加热炉directheatedheater被加热介质在壳体内由火筒直接加热的火筒式加热炉，称为火筒式直接

6、加热炉，简称火筒炉。33火筒式间接加热炉indirectheatedheater被加热介质在壳体内的盘管（由钢管和管件组焊制成的传热元件）中，由中间载热体加热，而中间载热体由火筒直接加热的火筒式加热炉，称为火筒式间接加热炉。中间载热介质为水的火筒式间接加热炉，简称水套炉。壳体在常压下工作的水套炉，简称常压水套炉。4火筒firetube在火筒式加热炉中，具有燃烧室功能，且主要传递辐射热的元件称为火管；与火管相连通，且主要进行对流换热的元件称为烟管；火管和烟管总称为火筒。35工作压力workingpressure系指在正常工作情况下，火筒式加热炉壳体顶部（或水套炉盘管内）可能达到的最高压力。36设

7、计压力designpressureIll系指在相应设计温度下用以确定火筒式加热炉壳体及受压元件厚度的压力，亦即标注在铭牌上的设计压力，其值不应小于工作压力。7设计温度designtemperature,=J系指火筒式加热炉正常工作过程中，在相应设计压力下壳壁或元件金属可能达到的最高温度。当各个部位在工作过程中可能产生不同温度时，取预计的不同温度作为各相应部位的设计温度。8排烟温度temperatureoffluegastakenfromthebaseofstack系指在烟囱底部的烟管出口处的烟气温度。4基础数据和炉型选择4.1基础数据4.1.1介质a）被加热介质种类、组分、密度、比热容、粘度、

8、介质流量（包括最大、最小流量）、气油比、含水率和含沙量等。b）被加热介质在进出口处的操作温度、操作压力及允许压力降。41.2燃料燃料的种类、组分、温度、压力、密度、粘度及燃料油雾化剂的种类、温度、压力等。1.3场地条件a）使用地区的基本风压值、地震设防烈度、场地土类别、雪载荷、大气压力、大气温度、空气相对湿度等。b）环境保护要求和其他数据。2炉型和适用范围2.1水套炉壳体设计压力不应大于0.44MPa,盘管设计压力不宜大于32MPa。2.2火筒炉壳体设计压力不应大于0.66MPa。2.3被加热介质为原油、天然气、水及其混合物。2.4燃料为液体或气体。3炉型选择431被加热介质符合下列情况之一者

9、，宜选用水套炉：a）天然气（宜优先选用盘管内介质流速为：湿气1520m/s,干气1530m/s的常压水套炉）。b）稠油。c)含沙量较大的原油。d）流量和压力不稳定。e)腐蚀性强。f）油气混合物。g）工作压力大于06MPa。h）热负荷不大于1600kW。3.2被加热介质符合下列条件者宜选用火筒炉：a）介质工作压力pW06MPa。b）介质为原油、水及其混合物。5工艺设计1火筒式加热炉工艺计算a）热负荷、压力等级、公称直径、型号编制应符合SY/T0540的规定。b）热力与阻力计算应符合SY/T0535的规定。2火筒式加热炉散热损失及热效率（n）a）壳体散热损失不应大于2%。b）当设计热负荷小于630

10、kW时：nN75%。c）当设计热负荷大于或等于630kW时：nN80%。3燃烧过剩空气系数（a）燃烧过剩空气系数（a）宜按下列数值选用：a）自然通风式燃气燃烧器：a=l.25。b）预混式燃气燃烧器：a=l.2。c）自然通风式燃油燃烧器：a=1.3。d）强制通风式燃油燃烧器：a=l.11.2。e）强制通风燃气燃烧器：a=l.051.1。4火筒式加热炉热流密度4.1受热面平均热流密度推荐值a）火筒炉：1）介质为清水或污水时：1329kW/m2。2）介质为原油时：1125kW/m2。b）水套炉：介质为清水：1116kW/m204.2受热面最大平均热流密度推荐值a）火筒炉不宜大于31kW/m2ob）水

11、套炉不宜大于37kW/m2o4.3火管横截面热流密度值a）火管横截面热流密度的数值，等于火筒的设计热负荷与火管内横截面积和热效率（n）乘积的比值。b）使用自然通风式燃烧器时，火管横截面热流密度不宜大于6800kW/m2O5排烟温度III排烟温度的选取应符合下列条件：a）烟囱出口处烟气温度不应低于烟气露点温度。b）燃气火筒式加热炉，烟囱出口处烟气温度应符合下列规定：1）气体燃料不含硫，烟囱不保温时不应低于120C。2）1%（体积）时：气体燃料含硫量为005%烟囱不保温时不应低于150205C。烟囱保温时不应低于120175C。56炉体保温炉体保温层应有良好的隔热性能，并保证壳体散热损失不应大于2

12、%。57烟囱设计571烟囱出口处的烟气流速，可根据安装地区的风速确定，推荐值如下：a）自然通风时取58m/s,且在最低热负荷时不低于3m/sob）强制通风时取1220m/s,且在最低热负荷时不低于5m/so7.2采用自然通风的火筒式加热炉的烟囱所需抽力，应为炉内烟气流程总阻力的1.2倍。7.3烟囱高度除了应满足克服烟气流程的有关阻力要求外，还应符合国家或地区三废排放标准的有关规定。6材料1材料选择原则611火筒式加热炉受压元件所釆用的材料应符合本章的有关规定，凡与受压元件相焊接的非受压元件用钢，也应是可焊性良好的材料。1.2选择火筒式加热炉用钢必须考虑加热炉设计条件（如设计压力、设计温度、介质

13、特性等）,材料的焊接性能，加工工艺性能以及经济合理性。1.3火筒式加热炉受压元件用钢应由平炉、电炉或氧气转炉冶炼。钢材的技术要求应符合相应的国家标准、行业标准或有关技术条件的规定。614常压水套炉壳体不应采用沸腾钢板制造。1.5在酸性环境中使用的火筒式加热炉的材料应符合SY/T0599的规定。62钢板2.1火筒式加热炉受压元件用钢板应符合表1的规定。表1钢板序号钢号标准使用温度C1Q235-BGB/T912GB/T3274W3502Q235-CGB/TW400912GB/T32743274320RGB6654W475416MnRGB6654W475515MnVRGB6654W400616Mng

14、GB713W400720gGB713W4506.2.2受火焰辐射热和接触热烟气的受压元件所使用的钢板应符合GB713的规定。2.3凡符合下列情况的钢板应在正火状态下使用：!Ma）用于制造受压元件（法兰、平盖等）的厚度大于50mm的20R和16MnR钢板。b）厚度大于16mm的15MnVR钢板。63钢管631火筒式加热炉受压元件用钢管应符合表2的规定。表2钢管序号钢号标准使用温度C110GB/T8163W475GB3087W475220GB/T8163W475GB3087W475320GGB5310W475GB6479W400416MnGB6479W400515MnVGB6479W400O632

15、15MnV钢3.3受火焰辐射热和接触热烟气的受压元件用钢管应符合GB3087的规定。64锻件4.1火筒式加热炉用的锻件应符合表3的规定。表3锻件序号钢号标准使用温度。C120JB4726W450235JB4726W45016MnJB4726W450mm的碳642锻件级别的选用由设计单位在图样或相应技术文件上注明，公称厚度大于300素钢和低合金钢锻件应选用III级或W级。65螺栓、螺母6.51火筒式加热炉螺栓用钢应符合表4的规定。表4螺栓序号钢号标准使用温度。C1Q235-AGB/T700W30O235GB/T699W350340CrGB/T3077W400435CrMoAGB/T3077W50

16、0652螺母的硬度应低于螺栓，可通过选用不同强度级别的钢材或选用不同热处理状态获得。与螺栓配套的螺母用钢推荐如表5所示。表5螺母序号钢号标准使用温度9螺栓用钢1Q235-AGB/T700W300Q235-A,35235GB/T699W40040Cr330CrMoAGB/T3077W50035CrMoA435CrMoAGB/T3077W50066焊条、焊丝和焊剂焊接受压元件使用焊条应符合GB/T983,GB/T5117,GB/T5118的规定；焊丝应符合GB/T14957,GB/T14958的规定；焊剂应符合GB/T5293的规定。7耐火材料火筒式加热炉的火嘴砖和燃烧道宜采用粘土质耐火材料制造，

17、粘土质耐火材料的性能应符合YB/T5106的要求，耐火度不应低于1730C；砌筑火嘴砖或燃烧道所用的耐火泥浆应符合GB/T14982的规定。7强度设计7.1般规定1.1火筒式加热炉受压元件的设计压力a）火筒式加热炉壳体及火筒的设计压力应为工作压力的1.1倍，且不应低于安全阀开启压力。b）水套炉加热盘管的设计压力应为工作压力的1.051.10倍。1.2火筒式加热炉受压元件的计算压力当容器各部位或受压元件所承受的液柱静压力大于或等于5%设计压力时，则计算压力应取设计压力与液柱静压力之和进行该部位或元件的设计计算。71.3火筒式加热炉受压元件的设计温度a）不受火焰辐射热和不接触热烟气的受压元件，设计

18、温度不应低于该元件所接触的介质最高温度。b）火管的设计温度为被加热介质的最高温度加90C,且不应低于25C。c）烟管的设计温度为被加热介质的最高温度加50C,且不应低于25C。7.1.4设计载荷设计载荷应符合GB150-1998中3.5.4的规定。1.5厚度附加量厚度附加量应符合GB150-1998中3.5.5的规定。7.1.6设计寿命除有特殊要求外，火筒式加热炉设计寿命一般按10年考虑。71.7最小壁厚a）火筒式加热炉壳体加工成型后的最小壁厚应同时满足下列要求：l=j|=|1）不包括腐蚀裕量时，不应小于3mm。2）包括壁厚附加量时，不应小于6mm。b）受内压标准椭圆形封头的有效厚度不应小于封

19、头内直径的015%。c）火筒加工成型后的壁厚（包括厚度附加量）不应小于6mm。7.1.8焊接接头系数a）焊接接头系数（）应根据受压元件的焊接接头型式及无损检测的长度比例确定。双面焊对接接头和相当于双面焊的全焊透对接接头的系数：100%无损检测时：=100；局部无损检测时：=085。单面焊对接接头（沿焊缝根部全长有紧贴基本金属的垫板）的系数：100%无损检测时：e=090；局部无损检测时：d=080。的系数：局部无损检测时：e=070；不作无损检测时：d=0.60。7.1.9材料许用应力火筒式加热炉所用材料的许用应力应符合表6、表7、表8、表9的要求。表6钢板许用应力钢号钢（板丿标、准?使厚用度

20、状mm态常温强度指标在下列温度（C）下的许用应力MPag/车A6043332102631T热0533230171处k23理包173856254111119776033210162589103266440235264211111987760232110237513605369016热U6GB轧421111112098646604333210R54正：250533230126311火26低合金钢钢7R54正火003333329丫53111111116397777775416007777729753111111111617777776530000000303643111111113695666665

21、43003333331160表7冈管许丿用丿应力常钢号钢管标准壁厚mm常温强度指标在下列温度（C）下的许用应力MPaGB/W10321111119864T9433321026311810500030163W11GB421111100196416143332262079057723GGB1742111119776453133321056981110400572664低合金钢钢管W4311111111GB6416926665432116M0033397569n791743111111119166651211400033331996531111161511157777634215MGB1600000

22、01964nV791753111111111477775432400000009756表8锻件许用应力常在下列温度（C）下的许用应力MPa使柱用规状格11223344445205050502575005255000000005050碳素钢螺栓8M528622222221111708522111088519M55491840090010M5752111111111139198887765417M5096951810351910572强度和校核计算a）受压元件的强度和校核计算，应符合SY/T5261的有关规定。b）常压水套炉壳体强度和校核计算，应遵循JB/T4735的有关规定。8结构设计8.1火筒

23、式加热炉结构8.1.1火筒炉基本结构如图1所示。全阀；7压力表；8火筒；9入孔；10介质进口分配管；11排污口；12燃烧器；13阻火器；14防爆门图1火筒炉结构示意图81.2水套炉基本结构如图2所示。1烟气取样口；2烟囱；3烟囱附件；4壳頁体；5花板；6加热盘管；7安全阀；8压力表；9测温口；10检查孔；11排污口；12火筒；13燃烧器；14液位计；15阻火器；16防爆门图2水套炉结构示意图2结构设计的一般要求2.1火筒式加热炉结构应便于制造、检查、操作、维修和更换。&2.2火筒式加热炉的火筒、盘管及可伸缩的部件在运行时应能自由膨胀。2.3火筒式加热炉的最低安全液位应高于火筒最高点175mm。

24、8.2.4壳体上应开设必要的入孔、手孔、检查孔，其数量和位置应根据安装、检查、检修和清扫的要求确定。入孔直径不应小于450mm；手孔直径不应小于100mm；洗炉孔直径不应小于50mm。8.2.5火筒式加热炉宜采用双鞍式支座，其中有一个支座为滑动支座；鞍式支座型式和尺寸应符合GB/T4712的规定。8.2.6火筒式加热炉应有可靠的防爆措施，防爆装置的排泄口不应安装在危及操作人员及其他设备安全的位置。8.2.7受压元件结构形式、开孔及焊接接头的布置应避免或减少复合应力和应力集中。8.2.8火筒式加热炉宜采用椭圆形封头。2.9火筒式加热炉使用的容器法兰和连接外管道的法兰，应符合有关国家标准或行业标准

25、的规定。法兰密封面应根据设计压力、设计温度以及介质特性综合考虑确定。&2.10火筒式加热炉的焊接结构应有利于焊接，并便于做到熔合和焊透。&2.11火筒式加热炉应在火筒下部设置介质分配器，在壳体上部设置介质出口。8.3火筒设计8.3.1火筒式加热炉宜采用U形火筒，对于大负荷的火筒式加热炉，宜采用一根火管和几根烟管组成的火筒。设计时亦可采用其他型式的火筒。8.3.2当火筒式加热炉采用几组火筒时，微正压燃烧炉每组火筒应有单独的燃烧系统和烟囱，负压燃烧炉每组火筒应有单独的燃烧系统并可共用一个烟囱。8.3.3U形或类似结构形式的火筒应有可靠的固定结构，以保证火筒不产生非轴向位移，且不应限制火筒轴向的自由

26、膨胀。84加热盘管的设计&4.1水套炉宜采用蛇形加热盘管，其直径不宜大于DN100mm。根据工艺要求，水套炉设计可釆用单组或多组加热盘管，各组盘管应依据各自设计参数进行设计。盘管宜设计成可抽出式结构。42水套炉加热盘管可釆用单管程或多管程,在多管程盘管设计中应使各管程的压力降相等。a）当管内介质为液体时：应为115。b）当管内介质为气体时：不应小于1。4.3水套炉加热盘管应用花板支承，其厚度不应小于8mm。4.4水套炉加热盘管所用的180。弯头，其9附件和仪表9.1附件1.1燃烧器应符合下列规定:a）燃烧器及其特性参数应满足加热负荷的要求。b）燃烧器的噪声应符合环保有关规定值。2火筒式加热炉应

27、设置看火孔，其位置应能看到整个火焰燃烧情况。微正压燃烧炉的看火孔应密闭。1.3火筒式加热炉（常压水套炉除外）至少应装设1个安全阀，额定热负荷大于或等于630kW的水套炉至少应装设两个安全阀；安全阀泄放面积的计算应按SY0031规定进行，安全阀的开启压力不得超过壳体的设计压力。安全阀的设置应符合下列规定：a）安全阀应铅直地安装在加热炉的壳体最高位置。b）安全阀喉径不应小于20mm。c）几个安全阀共同装设在与壳体直接相连的短管上时，则短管的截面积不应小于所有安全阀喉径截面积之和的125倍。1.4常压水套炉壳体顶部应设置加水口和膨胀罐，膨胀罐的容积应大于壳体内的水由于升温产生的膨胀量。膨胀罐与壳体接

28、管之间不应装设阀门，寒冷地区应有必要的防冻措施。其接管内直径不应小于式（1）的计算值:D=20+d88屈式中：D开孔当量直径，mm；dQ一一常压水套炉设计热负荷，MWo5火筒式加热炉（常压水套炉除外）应安装压力表或压力传感器。压力表安装应符合下列规定：a）压力表应安装在便于观察和吹洗的位置，且避免受到辐射热、冻结及震动的影响；对于水套炉应使压力表直接与气相空间连通。b）压力表与壳体间应有存水弯管，其内径不应小于10mm。c）压力表与壳体之间应安装阀门。916有气相空间的火筒炉和水套炉至少应安装一个液位计。液位计安装应符合下列规定：a）液位计应安装在便于观察和吹洗的位置。b）液位计与壳体之间的接

29、管应尽可能短，其内径不应小于18mm。c）液位计下部可见边缘应低于最低安全液位25mm,其上部可见边缘应比最高安全液位至少高25mm,并应有防冻措施。d）液位计内液位应清晰、准确。917火筒式加热炉壳体最低处应装设排污口，其内径不应小于40mm。915测温、测压口及烟气和被加热介质取样口的数量、位置，应按热工测试要求设置，但被加热介质进、出口处和烟囱底部应设置测温口。同时，火筒炉还宜设置超温报警装置。919在防爆场所，燃烧器的空气进口应设置阻火器。1.10在烟囱顶部宜装设防风装置。9111当操作部位较高时，应根据具体情况装设平台、扶梯和防护栏杆等设施。92仪表,=j2.1火筒式加热炉应设置低液

30、位报警装置,液位不应低于最低安全液位。2.2火筒式加热炉应设置电点火装置及熄火保护装置；微正压燃烧加热炉还应设置断电自动切断燃料供应的连锁装置。2.3在条件允许情况下，火筒式加热炉宜安装程控燃烧器。程控燃烧器应具有如下功能:a）具有较大的调节比。b）程序点火。c）熄火保护，能自动关闭燃料阀，并能远传到控制室报警。d）热负荷变化时能自动调节燃料量，并能实现燃料与空气的比例调节。10加工成形与组装101材料要求101.1制造火筒式加热炉受压元件的材料应具有质量证明证书。1.2制造火筒式加热炉的材料应符合本章及设计图样要求。材料代用必须得到原设计单位同意。101.3受火焰辐射热和接触高温烟气的受压元

31、件材料、焊接材料，应经检验部门按JB3375的规定进行检验。1.4管材按图样要求进行超声检测时，应符合JB4730的规定。2封头2.1火筒式加热炉椭圆形封头应符合JB/T4737的规定。102.2封头宜用整块板制成；先拼接后成型的封头，拼接焊缝宜采用双面对接焊，在成型前应将焊缝打磨与母材齐平。2.3封头由成型的瓣片和顶圆板拼接制成时，焊缝方向只允许是径向和环向；瓣片和顶圆板应用整板制造，瓣片最小弧端的弦长不应小于200mm（见图3）。!M24封头成型后，其最小厚度不应小于名义厚度减去钢板负偏差。10.2.5用弦长不小于3/4封头设计内直径Di,=j的内样板检查椭圆形封头的内表面形状偏差（见图4

32、）,其最大间隙不应大于封头设计内直径Di的125%,检查时应使样板垂直于待测表面。图4封头内表面形状偏差图102.6封头其他制造尺寸偏差应符合表10的规定。表10封头主要尺寸允许偏表10封头主要尺寸允许偏mm项目最大直径与最小直径之差e10.27成型后的封头不得有裂纹、过烧、过热等缺陷。10.2.8成品封头应有材质标记，拼接焊缝应打焊工和探伤钢印（设计有特殊规定者除外）。102.9封头应采用模具和机械加工成型，不应采用局部加热和锤击。10.3火筒、壳体及烟囱103.1火筒、壳体最短筒节长度不应小于300mm。10.3.2火筒、壳体每个筒节纵向焊接接头数应符合下列规定：a）当公称直径不大于180

33、0mm时，不应多于两条。b）当公称直径大于1800mm时，不应多于三条。c）每个筒节两条纵向焊接接头中心线间外圆弧长不应小于500mm。10.3.3管板的拼接接头数不应多于一条，并应对拼接焊接接头采用双面对接焊全焊透工艺。10.34火筒、壳体上相邻两筒节的纵向焊接接头以及封头、管板的拼接焊接接头与相邻筒节的纵向焊接接头中心线间外圆弧长应大于相邻筒节钢材厚度6的3倍，且不应小于100mm。s10.3.5在受压元件纵、环焊接接头上应尽量避免焊接零件；如不能避免时，焊接零件的焊接接头应跨过受压元件纵、环焊接接头焊接。10.3.6凡被支座、垫板、补强圈覆盖的焊接接头、应打磨至与母材齐平，并进行100%射线检测，n级为合格；合格后再进行各部件的焊接。10.3.7受压元件的表面因机械损伤，使受压元件表面凹陷深度在0.51.0m