《加热炉热工测试》教学课件

1、加热炉热工测试方法第1页，共88页。加热炉热工测试方法 加热炉概述 加热炉燃烧器 加热炉热工试验 加热炉热效率计算方法 如何提高加热炉效率 加热炉节能监测项目及评价指标 加热炉热工测试举例 第2页，共88页。 加热炉种类 加热炉分类 加热炉型号 加热炉主要参数及概念 第一节 加热炉概述第3页，共88页。 水套式加热炉 火筒式加热炉 管式加热炉目前绝大部分采用的是管式加热炉 第一节 加热炉概述一、加热炉种类第4页，共88页。 油田、管道用管式加热炉，其特点： 1、通过的介质流量大 2、要求加热的油(气)温度较低 3、涉及面积大、分散、点多、量大，要 求结构简单，施工、操作方便，安全可靠第一节 加

2、热炉概述第5页，共88页。第一节 加热炉概述二、加热炉分类 按使用燃料可分为： 1、燃油加热炉 2、燃气加热炉 3、油气两用加热炉第6页，共88页。第一节 加热炉概述二、加热炉分类 加热炉按结构型式可分为： 1、立式圆筒形管式加热炉 2、卧式圆筒形管式加热炉 3、火筒式直接加热炉 4、火筒式间接加热炉 第7页，共88页。第一节 加热炉概述二、加热炉分类按被加热介质可分为： 1、原油加热炉 2、天然气加热炉 3、含水原油加热炉 4、掺水加热炉 5、热媒加热炉第8页，共88页。第一节 加热炉概述二、加热炉分类 按燃烧方式可分为： 1、负压燃烧加热炉 2、微正压燃烧加热炉第9页，共88页。加热炉型号

3、表示由三部分组成各部分之间用短线相连 第一节 加热炉概述三、加热炉型号 1 2 3 4 5第10页，共88页。 第一部分分为两段,分别表示加热 炉型式及额定热负荷。第一节 加热炉概述三、加热炉型号加热炉型式代 号火筒式直接加热炉HZ火筒式间接加热炉HJ立式圆筒形管式加热炉GL卧式圆筒形管式加热炉GW第11页，共88页。 第二部分表示被加热介质种类及加热炉盘管或炉管的设计工作压力 第一节 加热炉概述三、加热炉型号被加热介质代 号原油Y天然气Q水S含水原油SY井产物H第12页，共88页。 第三部分表示加热炉燃用燃料的种类 第一节 加热炉概述三、加热炉型号燃料种类代 号原油Y天然气Q油气两用YQ 例

4、如： 1、 HJl000Y2.5Q 2、GW2500SY4.0YQ 第13页，共88页。 加热炉 热负荷 被加热工艺介质 加热炉热效率 流量 压力 压力降 温度 辅机 测试数据 分析数据 第一节 加热炉概述四、加热炉的主要参数及概念 第14页，共88页。 燃油燃烧器 燃气燃烧器 1、燃烧器分类 2、燃烧器的技术要求 第二节 加热炉燃烧器第15页，共88页。 燃油加热炉(锅炉)的燃烧器主要 由雾化器(油喷嘴)和调风器组成 油喷嘴雾化质量的主要指标 油燃烧器分为: 1、机械式油喷嘴 2、介质式油喷嘴 第二节 加热炉燃烧器一、燃油燃烧器第16页，共88页。第二节 加热炉燃烧器一、燃油燃烧器a)离心式

5、，b)旋杯式，c)高压， d)低压 第17页，共88页。 1、按燃烧方式分： 扩散式燃烧器 大气式燃烧器 无焰式燃烧器第二节 加热炉燃烧器二、燃气燃烧器2、按供风方式分： 自然供风燃烧器 引射式燃烧器 机械鼓风式燃烧器3、按燃气压力分： 低压燃烧器 高（中）压燃烧器燃烧器分类第18页，共88页。 燃烧器的技术要求 1、燃烧比较完全 2、燃烧稳定 3、燃烧效率高 4、在额定压力下，燃烧器能达到所 要求的热负荷 5、结构紧凑、金属消耗少、调节方 便、工作无噪音第二节 加热炉燃烧器二、燃气燃烧器第19页，共88页。 常用燃烧器的特点和应用范围 1、自然引风式扩散燃烧器 2、鼓风式燃烧器 3、大气式燃

6、烧器 4、无焰式燃烧器第二节 加热炉燃烧器二、燃气燃烧器第20页，共88页。 测试范围 测试总则 测试要求 测试准备工作 测试项目 测试方法 测试报告 第三节 加热炉热工测试第21页，共88页。 执行标准SYT 63812008加热炉 热工测定中的有关规定 标准规定了加热炉热工测试方法及计 算方法 标准适用于油（气）田和长数管道使 用的以固体、液体或气体为燃料的加 热炉第三节 加热炉热工测试一、测试范围第22页，共88页。 测定的基本方法 加热炉效率测定方法 加热炉热工测试分三级进行 （GB/T6322） 能量平衡计算（温度、燃料） 发热值的基准 第三节 加热炉热工测试二、测试总则第23页，共

7、88页。 时间的要求 燃料的要求 液位的要求 技术的要求第三节 加热炉热工测试三、测试要求第24页，共88页。第三节 加热炉热工测试第25页，共88页。第三节 加热炉热工测试第26页，共88页。 测试负责人制定测试方案 测试用的仪表必须检定合格 按测试方案安装测试仪表 全面检查加热炉是否运行正常 正式测试前要进行预备性测试 第三节 加热炉热工测试四、测试准备工作第27页，共88页。第三节 加热炉热工测试五、测试项目 1、燃料元素分析、工业分析或发热值 2、液体燃料的密度、含水量 3、燃料消耗量 4、被加热介质流量 5、被加热介质密度 6、进口、出口介质温度 7、进口、出口介质压力 8、排烟温度

8、 第28页，共88页。第三节 加热炉热工测试五、测试项目 9、排烟处烟气成分分析 10、入炉空气温度 11、炉体外表面温度 12、当地大气压力 13、环境温度 14、燃烧器前燃油（气）压力 15、燃烧器前燃油（气）温度第29页，共88页。第三节 加热炉热工测试 1、燃料发热值的测试方法 2、燃料消耗量测量 3、被加热介质流量测量 4、压力测量 5、温度测量 6、烟气成分分析测定 7、炉体外表面温度测量 8、散热损失的确定 9、除需化验分析的有关项目外， 所有测试参数每隔l0min读数记录一次 六、测试方法第30页，共88页。第三节 加热炉热工测试七、测试报告 1、测试报告第一部分包括下列内容：

9、 a、测试地点 g、测试负责人 b、加热炉型号 h、测试参加人 C、加热炉容量 i、燃料化验单位 d、加热炉制造厂 j、报告编写人 E、测试日期 k、审核人 f、测试单位 l、批准人 第31页，共88页。第三节 加热炉热工测试七、测试报告 2、测试报告正文包括下列内容： a、测试任务和目的要求； b、测点布置和测试仪表说明 c、测试工况说明和结果分析 结果分析要有评价结论 d、加热炉主要设计参数 e、测试数据综合表,见标准附录A 第32页，共88页。第三节 加热炉热工测试七、测试报告3、测试数据综合表应根据测试要求 选择必要的项目填写。4、测试报告及原始数据应存档备查 第33页，共88页。第三

10、节 加热炉热工测试第34页，共88页。 加热炉的能量平衡 热负荷的计算 正平衡效率的计算 反平衡效率的计算 第四节 加热炉热效率测试方法第35页，共88页。1、加热炉能量平衡图 第四节 加热炉热效率测试方法一、加热炉的能量平衡加热炉第36页，共88页。 2、能量平衡方程式： 输入能量输出能量 QiQ1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 Qi =Qnet,V,ar +Qrx +QWl +Hzy对于燃油、燃气的加热炉 q40，q60第四节 加热炉热效率测试方法一、加热炉的能量平衡第37页，共88页。 QD(hout 一hin)式中： Q加热炉热负荷，kJh D被加热介质流量，kgh

11、 hout被加热介质出口质量焓，kJkg hin被加热介质进口质量焓 ，kJkg第四节 加热炉热效率测试方法二、热负荷的计算第38页，共88页。式中： 1 加热炉正平衡效率, B 加热炉燃料消耗量，kg/h(m3/h) 第四节 加热炉热效率测试方法三、正平衡效率的计算第39页，共88页。 2 l00(q2 + q3 + q5)式中： 2 加热炉反平衡效率， q2 排烟热损失， q3 气体未完全燃烧热损失， q5 散热损失， 各项计算参照锅炉的计算方法第四节 加热炉热效率测试方法四、反平衡效率的计算第40页，共88页。 降低空气系数 采用翅片管和钉头管 采用空气预热器、热管新技术 采用合理的炉墙

12、结构 加强操作管理 提高加热炉热效率的其它方法 第五节 如何提高加热炉热效率第41页，共88页。 降低空气系数，可以提高炉效 采取的节能技术主要有： 1.根据燃油、燃气压力或出口温度，自动调节进油、进气量和配风量，控制空气系数在合理的范围内进行燃烧。 2.采用烟气氧含量自动监测仪，司炉人员根据烟气中氧含量的大小，合理调节配风量，进行低氧燃烧。 3.采用高效节能型燃烧器和全自动燃烧器，改善燃烧，减少燃烧热损失。 第五节 如何提高加热炉热效率一、降低空气系数 第42页，共88页。一、降低空气系数 出口烟气温度、空气系数与热效率降低值的关系第43页，共88页。空气系数、热效率与出口温度的关系第44页

13、，共88页。 对流管的内外膜传热系数相 差甚大，采用钉头管或翅片管时 可以提高对流管的外膜传热数， 因而可以强化对流传热，提高加 热炉热效率并降低对流室高度 第五节 如何提高加热炉热效率二、采用翅片管和钉头管数 第45页，共88页。 在对流尾部或烟道上加装空气预热器或热管换热器，回收烟气余热，能有效地降低排烟温度 提高热效率。 第五节 如何提高加热炉热效率三、采用空气空气预热器、热管技术 第46页，共88页。 炉墙起着耐火、绝热保温、热辐射的作用，合理的炉墙结构和保温材料能减少炉体向外散热损失，提高炉膛温度，改善燃烧工况。 第五节 如何提高加热炉热效率四、采用合理的炉墙结构 第47页，共88页

14、。第五节 如何提高加热炉热效率五、加强操作管理 加热炉操作管理好坏对提高炉效，延长加热炉的使用寿命有着密切的关系 1、加热炉在操作管理上要建立健全必要的热工测量和控制仪表，实行加热炉控制运行，制定出司炉工操作规程，提高操作工技术平，加强维护保养。 2、在操作中，要注意勤观察，勤调整，使各项操作参数均保持在最佳状态。 第48页，共88页。 提高加热炉热效率的其他方法如： 采用高效节能型加热炉、真空加热炉、燃油掺水乳化燃烧、磁化技术、强化燃料的燃烧过程等,均能起到改善燃烧,减少大气污染,提高燃烧效率的作用。第五节 如何提高加热炉热效率六、提高加热炉效率的其他方法 第49页，共88页。第六节 加热炉

15、节能监测项目及评价指标 加热炉节能监测项目 加热炉节能监测合格指标 加热炉节能监测结果评价 第50页，共88页。第六节 加热炉节能监测项目及评价指标 加热炉节能监测执行标准是SYT 62752007 油田生产系统节能监测规范 本标准规定了石油企业主要耗能系统及设备的 节能监测综合方法 本标准适用于石油企业机械采油、原油集输系 统、注水地面系统、供配电系统、锅炉、加热 炉等系统及设备节能监测的综合评价 第51页，共88页。1、加热炉节能监测应按 SYT63812008 加热炉热工测定的规定执行2、加热炉节能监测项目 a、加热炉热效率（仅对新安装、大修及技术改造后的加热炉进行热效率测试，但热效率测

16、试时间间隔不超过3年） b、排烟温度 c、排烟处空气系数 d、炉体外表面温度第六节 加热炉节能监测项目及评价指标一、加热炉节能监测项目 第52页，共88页。第六节 加热炉节能监测项目及评价指标二、加热炉节能监测合格指标1、燃气加热炉节能监测项目与指标 监测项目排烟温度 空气系数炉体外表面温度 热效率 %评价指标限定值限定值限定值限定值节能评价值D0.403002.25062700.4D0.632502.070750.63D1.252202.075801.25D2.002001.880852.00D2.502001.882852.50D3.151801.68588D3.151801.68789注

17、：D为加热炉额定容量，单位为兆瓦（MW）。第53页，共88页。第六节 加热炉节能监测项目及评价指标二、加热炉节能监测合格指标2、燃油加热炉节能监测项目与指标 监测项目排烟温度 空气系数炉体外表面温度 热效率 %评价指标限定值限定值限定值限定值节能评价值D0.403002.55058700.4D0.632502.265750.63D1.252202.270781.25D2.002002.075802.00D2.502002.080852.50D3.151801.88287D3.151801.88588注：D为加热炉额定容量，单位为兆瓦（MW）。第54页，共88页。第六节 加热炉节能监测项目及评价

18、指标二、加热炉节能监测合格指标3、燃煤加热炉节能监测项目与指标 监测项目排烟温度空气系数炉体外表面温度炉渣含碳量 %热效率%烟煤无烟煤评价指标限定值限定值限定值限定值限定值限定值节能评价值D0.403002.650233050550.4D0.632802.6202855600.63D1.252502.4182365701.25D2.002202.4182370752.00D2.502202.4182370752.50D3.152002.216207580D3.151802.016208085注：D为加热炉额定容量，单位为兆瓦（MW）。第55页，共88页。标准规定的加热炉节能监测合格指标是监测合

19、格的最低标准。监测单位应以此进行合格与不合格的评价，并填写节能监测报告。全部监测项目同时合格方可视为“节能监测合格加热炉”对监测不合格者，监测单位应作出能源浪费程度的评价报告和提出改进建议加热炉节能监测报告第六节 加热炉节能监测项目及评价指标三、加热炉节能监测结果评价 第56页，共88页。第六节 加热炉节能监测项目及评价指标三、加热炉节能监测结果评价 被监测单位 监测通知号 被监测加热炉 监测日期 监测依据 监测结果监测项目 监测数据 合格指标 热效率排烟温度空气系数炉渣含碳量炉体外表面温度 评价结论、处理意见及建议：监测负责人:(签字) 监测单位：(盖章) 年 月 日第57页，共88页。第七

20、节 加热炉热工测试举例 某厂1.745MW二段二合一加热炉经现场测试得： 循环介质流量为: G123.45m3/h 含水率为W45 进口温度为tj=55.42 出口温度为tc=72.15第58页，共88页。第七节 加热炉热工测试举例 燃料气温度td=17 燃料气压力Pd=0.12MPa 排烟温度为tPY227 烟气成分测得为RO210.58 O26.01，CO0.0082 环境温度为th10.01第59页，共88页。第七节 加热炉热工测试举例 燃气组分： C1: 91.83，C2:1.44，C3: 2.06 iC4:0.36%，nC4:0.96，iC5:0.1% nC5:0.1，N2:0.5，

21、CO2:0.55 试求该加热炉热负荷率，正、反 平衡热效率，燃烧器燃烧效率。第60页，共88页。第七节 加热炉热工测试举例已知： 燃料气低位发热值为 Qnet,v,ar43063.11kJ/m3， 加热炉额定散热损失 qe53.0 解：1、加热炉热负荷率 （1）加热炉热负荷 第61页，共88页。第七节 加热炉热工测试举例 对于纯水状态 QG （Ic Ij） Ic、Ij为加热炉进、出焓值， 根据加热炉进、出温度查表得出： 第62页，共88页。第七节 加热炉热工测试举例 对于纯油状态 QGCPt纯油的密度,取860kg/m3CY介质的比热容,Cr1.989,kJ/kgt介质进、出口温差第63页，共

22、88页。第七节 加热炉热工测试举例 对于混合液 QGhCht h ,Ch,t分别代表含水油的 密度、比热容、进出、口温差 加热炉热负荷为： QGhCht 5676928.569 kJ/h第64页，共88页。第七节 加热炉热工测试举例 加热炉热负荷率为： 第65页，共88页。第七节 加热炉热工测试举例 2、加热炉正平衡热效率 Qi=Qnet,v,ar+QWi+QWh+Hrx Qnet,v,ar为已知， Cr计算得出为3.506 kJ/kg Hrx3.50617=59.602 kJkg QiQnet,v,ar+ Hrx 43063.11+59.602 43122.712 kJ/kg 第66页，共8

23、8页。第七节 加热炉热工测试举例 气体燃料量计算B1 a、可以直接从仪表中读取（已折算成标准状态） b、从仪表中读取非标准状态的气量通过压力、温度用理想气体状态方程求得： PVTP1V1/T1经计算： B1160.17 m3 /h第67页，共88页。第七节 加热炉热工测试举例 2、加热炉正平衡热效率 第68页，共88页。第七节 加热炉热工测试举例 3、加热炉反平衡热效率 空气系数:第69页，共88页。第七节 加热炉热工测试举例 气体未完全燃烧热损失q3 q3=3.2co% =3.21.370.0082 =0.04%第70页，共88页。第七节 加热炉热工测试举例 排烟热损失q2 标准SYT 63

24、812008加热炉 热工测定中要求排烟热损失依据烟 气组分、排烟温度、进风温度等参数 按其焓值进行精确计算。第71页，共88页。第七节 加热炉热工测试举例 排烟热损失q2 依据SYT 63812008加热炉热工测定要求： q2=(HpyHlk)100/Qr % 式中： Hpy排烟处烟气焓，kJ/m3 Hlk入炉冷空气焓，kJ/m3第72页，共88页。第七节 加热炉热工测试举例 排烟热损失q2 入炉冷空气焓的计算方法： Hlk= apyV0Clktlk式中： V0理论空气量，m3/m3； Clk入炉冷空气定压比热，依据 tlk查表获得，kJ/(m3)； tlk入炉冷空气温度，第73页，共88页。

25、第七节 加热炉热工测试举例 排烟热损失q2 理论空气量V0及烟气量的计算方法： 以甲烷完全燃烧为例 CH4+2O2=CO2+2H2O 从以上化学方程式可以看出，1mol的 CH4完全燃烧需2mol的O2， 同时生成 1mol的CO2干烟气及2mol的H2O。第74页，共88页。第七节 加热炉热工测试举例 排烟热损失q2 理论空气量V0及烟气量的计算方法： 空气中O2体积含量为20.9%，则 1mol的CH4完全燃烧需要的空气量为： V0CH4=2/0.209=9.569 mol 通常情况下我们将一般气体可看 作为理论气体，因此上述比例关系也 反映了各个量之间的体积比。第75页，共88页。第七节

26、 加热炉热工测试举例 排烟热损失q2 理论空气量V0的计算方法： V0 =0.04760.5CO+0.5H2+1.5H2S +2CH4+(m+n/4)CmHn-O2 m3/m3； 其中系数0.0476表示每提供0.01方的 O2所需的空气量，即 0.0476=1/0.209/100第76页，共88页。第七节 加热炉热工测试举例 排烟热损失q2 理论空气量V0的计算方法： V0 =0.04760.5CO+0.5H2+1.5H2S +2CH4+(m+n/4)CmHn-O2 式中个参数的含义可参见相关资料，需要注意的是式中各参数为燃料组分，不可与烟气分析的组分混淆。第77页，共88页。第七节 加热炉热工测试举例 排烟热损失q2 实际空气量V的计算方法： V =apyV0 从实际运行经验及相关标准要求， 在以气体为燃料时，实际空气量应为 理论空气量的1.1至1.3倍较为经济。第78页，共88页。第七节 加热炉热工测试举例 排烟热损失q2 烟气量可分为干烟气及水蒸气两部分 V py=Vgy+VH2O Vgy=VRO2+V0N2+(apy-1)V0 其中：V0N2=0.79V0+N2/100 N2为烟气中的含量，% VH2O=V0H2O+0.01