炼油企业工艺加热炉管理规范

范围本范围规范对工艺加热炉的设计、操作、日常维护、常见故障诊断和处理、安全管理规定等内容明确了基本概念和管理要求。编制本范围规范的目的是规范炼化企业加热炉设计、操作、维护，确保加热炉安全运行，提高效率。本范围规范适用于中国石油天然气股份公司炼化企业加热炉管理。规范性引用文件ISO13705 石油天然气工业一般炼油装置用火焰加热炉SH36-91 石油化工管式炉设计规范Q/Y50-2002 石油化工工艺加热炉节能监测方法Q/Y62-2003 炼油装置节能监测方法中油石油质字[2003]279号《管式加热炉安全管理的若干规定》和《管式加热炉操作规程编写指南》术语及重要概念解释加热炉及附件加热炉加热炉的一般结构工艺加热炉一般由辐射室、对流室、燃烧器、余热回收系统以及通风系统组成。辐射室也称为炉膛，包括燃烧器和风道，炉管和炉管支撑，耐火衬里等。辐射室担负全炉热负荷的70%-80%主要传热方式是热辐射，是加热炉的主体部分。对流室包括遮蔽管，对流管，耐火衬里，管线支撑和挂钩，主要传热方式是对流。对流室一般担负全炉热负荷的20%-30%，对流室吸热量的比例越大，全炉的热效率越高。为了尽量提高传热效果，对流室多采用钉头管和翘片管。燃烧器产生热量，是炉子的重要组成部分。余热回收系统是从离开对流室的烟气中进一步回收余热的部分。回收方法分为两类，一类采用空气预热方式回收热量；另一类是采用余热锅炉回收热量。通风系统的作用是将燃烧用空气导入燃烧器。通风方式分为自然通风和强制通风两种。其它的附件设备包括火嘴、风门、防爆门、观火孔、烟囱、烟道挡板、空气预热器、鼓风机或引风机、吹灰器等。加热炉的种类加热炉按按辐射室的外观形状大致分为：箱式炉、立式炉、圆筒炉等。燃烧器（火嘴）燃烧器是将燃料和空气混合，发生燃烧，释放出工艺所需要热量的机械装置。燃烧器通常包括喷嘴、配风器和燃烧道三个部分。燃料喷嘴是供给燃料并使燃料完成燃烧前准备的部件。燃料油喷嘴的主要任务是使燃料油雾化并形成便于与空气混合的雾化炬。外混式燃料气喷嘴将燃料气分散成细流，并以恰当的角度导入燃烧道，以便与空气良好混合。预混式燃料气喷嘴是将燃料气和空气均匀混合后供给燃烧的。配风器调节并引入空气，使空气和燃料良好混合并形成一定的火焰形状。燃烧道一是给火焰根部提供高温热源以保证燃烧稳定；二是约束空气，使之与燃料充分混合；三是与配风器一起使用，使气流形成理想的流型。按所用燃料的不同，燃烧器可分为燃料油燃烧器、燃料气燃烧器和油-气联合燃烧器三大类按供风方式的不同，可分为自然通风燃烧器和强制通风燃烧器。按燃烧器的发热量大小，可分为小能量和大能量两种，一般5.5MW以上的属于大能量燃烧器。按燃烧的强化程度可分为普通燃烧器和高强燃烧器。随着加热炉大型化的发展，如果采用一般燃烧器，不但数量多，管线复杂，操作和维护不易，而且炉管表面热强度和热效率都较低，因此，选用大能量的、高强化燃烧器是实现加热炉大型化的关键。吹灰器加热炉炉管表面沉积灰垢之后，热阻将明显增大，使热效率和经济性随之降低。炉管受热面上的积垢还将吸收烟气中的SQ和SO,并在吸收水分后形成硫酸，从而加剧对炉管的腐蚀。管外积灰主要发生在对流室，在对流室采用翅片管和钉头管的加热炉或烧重油、污油的加热炉，必须设置吹灰器以清除对流段炉管积垢。常用吹灰器包括蒸汽吹灰器、声学吹灰器和激波吹灰器。炉壳体和耐火衬里加热炉有钢梁结构支撑的钢板外壳，钢结构内部有耐火衬里。外壳通常不是密封的结构，有很多开口，如观火孔，炉管开孔，火嘴开孔和人孔等。由于加热炉是在微负压的情况下操作的，空气将通过所有的开孔进入炉体，为了保持加热炉高效运行，因此，在操作时，其它的开孔应尽可能最小或密封。加热炉炉体由于有炉管、弯头箱、观火孔、防爆门、人孔等设施，必须经常对这些部位进行检查和堵漏。耐火衬里保护钢壳体不被烧坏，并提供绝热减少热损失。在检查炉膛耐火衬里时，耐火衬里的顔色可以粗略衡量炉膛热平衡分布是否均匀，耐火衬里的暗色条纹表示有空气进入炉膛冷却了耐火衬里。余热回收设备提高加热炉热效率的措施之一是回收烟气余热。回收烟气余热的途径是利用低温介质吸收烟气的热量，如加热工艺介质、发生蒸汽或预热炉用燃烧空气。常用于余热回收的设备为空气预热器和余热锅炉。安装空气预热器是回收烟气余热的一个重要途径。在对流室和烟囱之间装设空气预热器回收烟气余热，这样不但能提高加热炉热效率，节约燃料，而且空气经预热后，燃烧时能降低噪音，减少烧油火嘴的结焦现象。在加热炉排烟温度大于 500°C时，安装余热锅炉回收烟气余热效果显著。利用烟气余热预热空气的方案可分为间接预热空气和直接预热空气两种。间接预热空气有工艺分支物流预热空气、冷进料-热油预热空气、开式循环或闭式循环热载体预热空气等。烟气直接预热空气按其特点可分为间壁式和蓄热式两大类。工艺加热炉通常使用间壁式空气预热器，间壁式空气预热器是指烟气将热量连续不断地通过固体壁传给空气的预热器，如管式空气预热器、热管式空气预热器、板式空气预热器等。运行参数炉膛负压炉膛负压是由于炉内烟气密度与大气的密度差而引起的，是炉内任一点的实测值。炉膛负压的单位可以用毫米水柱（mmH）或帕（Pa）表示。炉膛负压的存在使空气能够通过火嘴或其它的开水口进入炉体，热的烟气从烟道排出。炉膛负压的第一测量点一般在辐射段的顶部即炉膛拱顶部位，保持此处很小的负压即可确保整个加热炉内为负压。此处要安装负压表，随时检测加热炉运行参数。负压的第二测量点在火嘴平面上，这一点能够监控所有的火嘴有充足的抽力，使燃烧空气供应正常。负压的第三测量点在对流段烟气出口处，一般设在烟道挡板下面，将着一测量点的压力和炉膛的压力值结合考虑，可以确定通过对流段管束的压力损失，能帮助判断对流段是否发生损坏或结垢。加热炉炉膛负压可以通过调节烟道挡板来控制。由于火焰不稳定，仪表导压管漏或堵塞，导致管内存有燃烧生成的水，都会使负压表读数产生误差，所以要定期对负压表进行检查和校验。过剩空气或过剩氧含量过剩空气定义为高于完全燃烧的化学配比供入的空气数量，表示为百分数。过剩氧含量容易测量，用于代表过剩空气，它能反应出燃料的燃烧状况。为了保证氧气测量的准确性，应从辐射段出口即炉膛拱顶部位采烟气样，采样探头应深入到距炉壁460毫米或更远的位置。可以通过调节过剩氧含量来控制燃烧效率。另外为了计算加热炉热效率，应该在烟气排入大气前测量氧含量。氧含量测量可使用手提式氧分析仪或在线氧分析仪。手提式氧分析仪用于现场烟气分析，在烟气入口一般都有一个干燥剂腔，可以吸收水蒸汽保护分析仪内腔，这种仪器提供了烟气的“干基”分析。利用氧化锆在线连续分析时，因烟气中含有水蒸气，称之为湿烟气。由于加热炉对流段可能漏入空气的部位较多，因此，从辐射段炉膛出口采样要比在对流段出口采样更能代表燃烧的状况，所以在线氧分析仪应设在辐射段出口。由于采样管线渗漏或堵塞会引起氧分析仪读数波动或产生误差，从气体燃烧产物冷凝下来的水进入氧分析仪会导致仪器损坏，所以烟气取样管要进行保温，分析仪应由仪表技术人员每月校正一次，或根据制造厂家的要求定期校正。燃料的流量和压力通过控制燃料的流量和压力，可以控制加热炉的燃烧放热量，调节加热物流的工艺温度，燃料压力是影响燃料和空气混合的主要动力。制造商应提供火嘴在给定的燃料组成下燃料压力对应的放热量曲线，即火嘴特性曲线。该曲线由厂家通过专用设备来测得，火嘴特性曲线指示出保证燃料稳定燃烧的燃料压力范围。当火嘴安装在加热炉以后，燃料压力上下限值应该重新检查，通常只检查压力的下限值，在压力下限以下时，供应到火嘴的燃料量不足，不能保证加热炉的安全操作。燃烧器特性曲线应由制造商进行实际测定并提供给客户。气体火嘴的设定压力一般为0.1〜0.2MPa,油火嘴的压力在0.6〜I.OMPa,雾化介质的压力恒定在0.5〜1.7MPa或者压力控制在高于燃料压力0.1〜0.2MP&燃料和雾化介质的压力测量点应设在控制阀后到火嘴手阀之间,并在单个火嘴阀全开的情况下检测。长明灯的燃料压力一般设定在恒定值0.035〜0.1MPa,数值大小取决于长明灯火嘴的种类。燃料温度燃料气温度可以是低于燃料自燃温度的任何值。 通常燃料气的温度为25T到82C。由于燃料气温度影响其密度,在相同的加热负荷下会影响其流量和压力。温度低,燃料气管线上会有凝液产生,所以需要气液分离设备,避免液体带入火嘴,影响火嘴正常运行。较重的液体燃料可用温度来控制液体的粘度。生产厂家一般要求油火嘴中油品的粘度为0.043Pa•s,燃料油管线必须很好地保温隔热，以保持燃料加热器与火嘴之间的温度。燃烧空气温度空气的温度变化，会引起密度的变化，影响火嘴的正常供氧量，造成燃料没有被充分燃烧或氧气过剩，降低炉效率。这是需要调节烟道或风道挡板以及火嘴的风门来改变空气量。一般情况下，自然通风式加热炉空气的温度为环境温度。有空气预热器的强制通风式加热炉，空气预热器预热后的空气温度一般在150C以上。实际生产中应避免冷空气对预热器的低温露点腐蚀。炉管温度当炉管温度上升时，炉管的强度变差，为了安全操作，延长炉管寿命，避免炉管损坏，必须限定炉管表面的温度。由于炉管内部结垢而造成炉管局部高温，在炉管上出现红色或银色的小块，表示炉管局部过热，很容易被肉眼观察到。如果发生炉管局部过热，应调节加热炉的操作，降低炉管温度，也可以考虑清洗炉管。炉管局部过热的清洗方法：一是在平衡其它段炉管进料量的情况下，增加过热段炉管的介质流量，加快炉管内的对流传热，降低炉管表面温度；二是增加过剩空气以减少在辐射区的换热效果，降低气体传递到炉管的能量；三是如果炉管局部过热是由火焰舔炉管造成的，应关小或关闭该处火嘴阀门，对燃烧器进行检查处理。工艺流体参数工艺流体参数有流量、降压、进出口温度，这些参数都要进行监测。工艺流体可以冷却炉管，保持炉管一定的温度，如果流体的流量接近设计流量，可以避免发生炉管过热问题，当加热炉进料负荷超过75%时，流经各段炉管的流量几乎相等，变化不超过10%。当加热炉低负荷时，可能造成炉管内流体偏流，导致炉管受热不均匀，造成炉管过热而损坏。管理内容与要求对工艺加热炉的设计要求工艺参数优化（1）辐射管表面平均设计热强度应根据已有的设计经验确定，单面辐射、单管排可按

F表选用；双面辐射、单管排可取表中数值的 1.5倍。管内冷油流速和结垢热阻可按下表选用。单面辐射，单管排辐射管表面平均设计热强度管式炉名称平均设计强度w/m所有立管炉立式炉或水平管箱式炉常压蒸馏炉30000〜3700026000〜44000减压蒸馏炉24000〜3100029000〜37000催化裂化炉24000〜3100029000〜37000焦化炉-29000〜32000催化重整炉25000〜3200029000〜37000预加氢炉24000〜35000-减粘加热炉23000〜2700028000〜31000加氢精制炉23000〜27000-脱蜡油炉23000〜31000-丙烷脱沥青炉8000〜23000氧化沥青炉16000〜20000酚精致炉17000〜23000-糠醛精致炉17000〜23000—蒸汽过热炉28000〜35000冷油管流速和结垢热阻管式炉名称冷油流速Kg/m2•s结垢热阻m「c/w常压蒸馏炉1000〜15000.0005减压蒸馏炉气化前1000〜15000.0007〜0.0012催化裂化炉1000〜15000.0005焦化炉1200〜18000.0007〜0.0012催化重整炉90〜2000.00026预加氢炉250〜5000.00026〜0.00052减粘加热炉1400〜20000.0007〜0.0012加氢精制炉250〜5000.00017〜0.00034脱蜡油炉1200〜15000.00034丙烷脱沥青炉1200〜15000.00034氧化沥青炉1200〜15000.0007〜0.0012酚精致炉1200〜15000.00034糠醛精致炉1200〜18000.0007〜0.0008注：减压蒸馏炉岀口炉管应按等温气化的要求扩径，并且其流速不得超过临界流速的 80%管式炉辐射室的体积热强度，在燃油时应小于124kw/m;燃气时应小于165kw/m对流室的烟气质量流速可采用 1.0〜3.0Kg/m2•s，当采用引风或为满足环保要求采用高烟囱时，质量流速应选用上限。控制系统设计要求一般来讲控制系统的主要目的有如下三点：维持对物料热传递的效率。维持一可以控制的燃料燃烧效率。保证加热炉操作的安全。从控制原理来分析加热炉，主要被控变量为被加热物料的炉出口温度、加热炉进料的流量、炉膛压力等；操作变量一般为燃料的流量等。以上这些变量通常用于控制、指示、记录、报警、联锁等，在考虑这些变量的安装位置时，除了应能正确反应加热炉的实际工况外，同时应考虑易于操作工人观察、维修，以降低劳动强度。对于温度、压力等信号除了应有远传信号外，还应安装就地仪表以便就地检测。温度监控加热炉的温度监控点加热炉温度控制实质上是一个传热的控制问题。一般加热炉温度测量根据安装位置分为以下五个类型：炉膛温度炉膛温度一般指烟气离开辐射室的温度，代表了炉膛内烟气的温度，是操作加热炉的一个很重要的工艺指标。炉膛温度高，辐射室传热量就大，但炉管容易结焦，甚至烧坏炉管、炉衬和管架。所以炉膛温度是保证加热炉长周期安全运行的指标之一，一般控制在820〜870C以下。为了能准确反应炉膛温度，测量元件安装时应避免受燃烧器火焰舔烧，也不应安装在烟气流动的死区，根据石化行业的规定，加热炉炉膛测温元件，水平安装时热电偶插人深度如过长，悬臂长度过大，保护管会受热变形下垂，甚至烧坏，因此最大悬臂长度不超过600mm测量元件超过炉管50〜100mm就能够测出炉管靠近火焰侧的烟气温度，太长会把保护管烧坏。热电偶补偿导线的耐热温度不超过105C,在100C下具备温度补偿性能，因此热电偶的接线盒应放在回弯头箱绝热层外。炉膛中的介质为高温烟气，热电偶套管在选材时应选用能耐热、抗氧化、抗酸的材质，在石化行业一般选用 GH303C为套管材质的耐磨热电偶，其长期使用最高温度可达1100C。对流段温度对流段温度测量，是为了监控加热炉效率及把操作温度限制在炉管及支撑管板的材质所允许的范围以内。烟气离开对流段温度通常在 300〜450E以下，尽管对流段的温度没有辐射段高，但许多炼油厂仍在对流段采用与辐射段相同材质的热电偶。3）排烟温度排烟的温度测量能对加热炉的总效能进行评价，同时也可根据它把温度保持在烟囱构质允许的范围之内。排烟温度高，烟气带走的热量就多，热效率就低。排烟温度又不能过低，因为排烟温度受入炉油品温度的限制，排烟温度和入炉油品温度应有一定温差（ 100〜150C）,若温差太小，对流室传热效果就不好。从材质要求来讲，温度偏高，可能导致使用年限降低，甚至可能直接导致炉管破裂；温度如果在露点以下，由于烟囱里有二氧化硫与三氧化硫等酸性气体，则会引起严重腐蚀。测量排烟温度的热电偶应带有保护套管，一般应安装在烟道尾部或在接近与烟囱连接的位置一距炉体烟气出口 1〜2m的烟道上；设有余热回收装置的加热炉可布置在余热回收装置烟气出口 0.5m左右处。最好与烟道气的取样点布置在同一烟道截面上，这样烟气取样和测温可同步进行。多烟囱式的加热炉在每个烟囱内部都应有温度测量点。同理，如果一个公共的烟囱用于几个加热炉，每一个加热炉的烟道尾部都应有温度测量点。4） 炉管表面温度加热炉炉管表面热强度可以从炉管温度反应出来。同时应把操作温度限制在炉管材料限制范围（例如抗蠕变或抗腐蚀性能）内。因此采用表面热电偶测量炉管表面温度是必不可少的。表面热电偶等同于给热电偶安装—个管形的、矿物质绝缘的护套，且其挠度足以适应加热炉炉管的膨胀。保护套材料必须能耐腐蚀和抗脆裂。一般采用CH303C型护套材料，外径12.7mm壁厚3mm氧化镁绝缘材料、IEC-K分度号的表面热电偶在实践中证明具有令人满意的效果。表面热电偶的测量精确度取决于热电偶的安装位置及安装方法。安装位置应在炉管最高温处（即火焰高度的上1/3处，向火面中央点），如炉管两面均有火嘴，可安装两个对称的热电偶，但应避免火焰直接舔烧，同时膨胀固定直径约为2倍炉管直径。其安装方法是先清除管子上的锈皮和氧化物（清除时以沙磨为优，不应用金属丝刷），然后在炉管表面焊接一垫板，所采用焊条应考虑炉管构料及热电偶材料的要求，在焊接时应保证热电偶的刀刃平行紧贴垫板，表面式热电偶安装见下图。加热炉压力不高，同时为了能够调整热电偶伸入炉体长度，前三种热电偶安装形式，一般采用光杆式热电偶。位于加热炉本体上的热电偶套管一般为 PN0.6DN40的法兰及配对的法兰盖和螺栓、螺母，根据到货的热电偶直径，在法兰盖上现场钻孔，待热电偶安装调整完插入深度后再与法兰盖满焊。5） 被加热物料出口温度对于加热－反应用的炉子，其反应进行的程度是反应温度的函数；对于纯加热用的炉子，被加热物料温度的高低直接影响下游工序操作工况的稳定和产品质量。温度过高，会使物料在加热炉炉管内分解，甚至造成结焦而烧坏炉管。基于以上原因，被加热物料出口温度是加热炉被控变量中最为重要的，只有保持一个稳定的数值，才能满足下游工艺的要求。如果供给物料的热量全部为显热，则测温点安装在炉出口管上；如果供给物料的热量大部分为潜热，则测温点应向前移至温度反应快的地方。为了保证装置长周期运行，一般应设置两个测温点，一点参与控制及联锁，另一点备用。加热炉的温度控制方案在温度控制回路中，对象为多容过程，对于加热炉温度控制，应根据其特性选用合适的控制系统结构。加热炉对于温度的响应，过程本身较为缓慢，则调节器可以选用比例积分微分调节器，积分时间可置于几分钟，微分时间可相对短一些。石油化工加热炉对物料出口温度控制指标的要求相当严格，一般要求波动小于1〜2C。影响加热炉出口温度的主要因素有：（1）进料流量；（2） 进料温度；（3） 进料组成；（4）燃料总管压力；（5） 燃料热值；（6） 炉膛温度的相互影响；（7） 燃料油雾化程度改变等等。针对干扰种类及干扰程度的不同，具有多种控制方案，常见的加热炉温度控制方案有以下几种：1）温度单参数控制对于被加热物料出口温度要求不高，而且燃料总管压力比较稳定的情况，可采用此方案，根据加热炉物料出口温度直接调节燃料量。采用此种方案，优点为控制简单，投资少；缺点为加热炉将物料从几十度加热到几百度，热负荷很大，当燃料的压力和热值稍有波动，炉出口温度就会显著变化；同时当加热量改变后，由于传热及测温元件的滞后，调节作用不及时，炉出口温度波动很大。2）加热炉物料出口温度—燃料的流量/压力串级控制对于大多数被加热物料出口温度要求比较严格，同时进料各类参数稳定的加热炉，主要可控干扰因素是燃料热值，而对于性质稳定的燃料来说，热值控制可转化为燃料流量的控制。因此采用被加热物料出口温度控制回路作为主回路，燃料流量调节作为副回路，利用副回路来及时测量到燃料流量波动的干扰，并加以控制，这样由于凋节和反馈的通道都缩短了，因而加热炉出口温度的超调量减小，从而提高控制质量。从控制理论来说，串级控制系统副回路克服干扰的能力比单回路克服干扰的能力提高较多，对于主回路的干扰，虽然副回路不能直接克服它，但由于副回路减小了时间常数，改善了对象动态特性，加快了调节过程，因而也减少了动态偏差。同时，以燃料流量作为副回路的优点在于可以了解燃料的消耗量，有利于装置运行时试验和核算。在使用燃料油作为燃料时，因为物料粘度比较大，虽然可用以下方法测量燃料油流量，但都不太理想：采用锐孔板，冲灌隔离液（需加强保温伴热，操作、维护麻烦）；采用锐孔板，注入冲洗油（冲洗油随燃料燃烧，不经济）：采用靶式流量计（简单易行，但—次投资偏大）；采用整体楔式流量计（不能在线拆装）；采用齿轮流量计（一次投资偏大，同时流量计对燃料清洁度要求高）基于上述原因，同时考虑到燃料油流量的变化可以线性体现为燃料油管线压力变化，如工艺对流量没有特殊要求，这时可采用燃料油压力调节作为副回路。燃料油压力调节作为副回路的控制方案较燃料油流量调节作为副回路的控制方案，优点为测量简单，缺点为燃烧火嘴的结焦有可能造成调节阀后压力升高，造成误操作。3）加热炉物料出口温度—炉膛温度串级控制燃料油热值、进料流量，进料温度等干扰因素的影响，首先将反应为炉膛温度的变化，以后才影响到炉出口温度，而前者的滞后远较后者小。可以把炉膛温度控制作为副回路，被加热物科出口温度控制为主回路组成串级回路。这样就把原来滞后的对象一分为二，副回路起超前作用，当干扰因素反应到炉膛温度时就迅速调节，保持被加热物料出口温度的平稳。应注意，为保护设备，炉膛温度不应有较大的波动，所以在参数整定时，对于副控制器不应整定得过于灵敏，且不加微分作用。此种控制方案对下述情况更为有效：热负荷较大，而热强度较小。即不允许炉膛温度有较大波动，以免损坏设备。当主要干扰是燃料的热值变化（即组分变化）时，其他串级控制方案的副回路无法感受。在同一炉膛内有两组炉管，同时加热两种物料。此时虽然仅控制其中一组温度，但要求另一组亦较平稳。双斜顶方箱式管式炉，其关键点为能找出温度变化反应快而又能代表炉膛温度的测温度点。4）加热炉的前馈—反馈控制加热炉有时会遇到生产负荷即进料流量、温度变化频繁，干扰幅度又较大的情况，此时采用串级控制方案难以满足生产要求，而采用前馈—反馈控制系统，往往是行之有效的。前馈控制部分克服进料流量（或温度）的干扰，而反馈控制克服其余干扰。压力控制1） 加热炉炉膛压力负压通风的加热炉的炉膛压力值是保证燃料燃烧良好的主要控制参数，一般通过调节烟囱挡板开度控制炉膛压力。为了检测炉膛负压值，一般分别在烟囱、对流段、辐射室安装导压管，利用一台微差压变送器在集合管上进行负压测量，远传至控制室来监控。2）常明灯燃料的压力使用燃料气的加热炉通常设置常明灯，常明灯燃料气的压力由自力式压力调节阀维持正常。此方案的优点在于节省了接线及控制室二次表等，简化了控制系统并节省投资。3）燃料压力在燃料总管设置压力开关或压力变送器，对燃料系统压力过低进行联锁，防止燃料压力低回火；同时防止燃料气压力过高，引起喷嘴脱火或灭火。此方案缺点为不能正确反应燃烧器入口压力。在燃烧器前设置压力开关能正确反应燃烧器压力，缺点为在开工时必须将此开关“旁路掉”，才能正常开工。4）燃料油及雾化蒸汽压力为保证燃料油被充分雾化，必须控制好燃料油与雾化介质之间的流量比，由于重油流量测量比较困难，此问题转化为控制它们的压力比。从加热炉燃烧要求来说，如雾化介质压力过高，会浪费燃料和蒸汽，使加热炉效率降低；而雾化介质压力过低，雾化效果不好，燃烧不完全，也将降低炉子热效率。在燃油压力变化不大的情况下，采用雾化蒸汽（空气）压力定值调节可满足燃烧要求。假如燃料油压变化较大，单采用雾化蒸汽（空气）压力控制将不能保证燃料油得到良好的雾化，可采用如下控制方案：根据燃料油阀后压力与雾化蒸汽（空气）压力之差来调节雾化介质；采用燃料油阀后压力与雾化蒸汽（空气）压力比值控制。上述两种方案，只能保证近似的流量比，只有保持喷嘴、管道等通道的畅通，防止喷嘴堵塞及管道局部阻力发生变化，才能实现有效的控制。进料流量控制进料流量单参数控制对于一个具体的加热炉、有一推荐的冷油流速。冷油流速大，有利于传热和防止炉管内结焦，但油料通过加热炉的压降大；冷油流速小，不但影响传热，更重要的是易造成炉管结焦，缩短开工周期。根据不同工艺及炉型，应有不同的合适的冷油流速，即应确定合适的进料量。对于能够测量进料流量且上游装置出料没有限制的加热炉，为稳定加热炉的工况，设置单参数控制。当加热炉采用多路进料时，为保证各路流量均匀，各路进料一般采用同样的设定值，保证各路炉管通过等量的物料，带走热量，不致偏流，避免炉管结焦。一般选用孔板加差压变送器进行流量测量，对于管径较大的管道，孔板造价较高，可采用插入式流量计（阿扭巴、靶等）进行测量。从安全角度考虑，为避免流体在炉管内结焦，调节阀一般选用事故开阀（FO）。上游设备液位与进料流量均匀控制石油化工工业具有连续性，往往既要保持加热炉进料稳定，还要保持上游设备液位稳定。在此情况下，通常希望上游设备液位与加热炉进料流量组成串级均匀控制。具体作法为上游设备的液位调节器一般采用纯比例控制，有时可用比例积分控制，比例度要大于100％，并且积分时间也要放得相当大，不能加正微分作用，同时在控制区间规定一死区，当液位在设备允许范围内波动时，调节器输出不变，加热炉进料可视为简单定流量控制器进一步缓慢改变调节阀的开度，使液位与流量两个变量都在规定范围内缓慢均匀的变化。烟气氧含量测量为了保持加热炉高效运行，希望保持正确的燃料／空气之比，既维持足够的空气量以保证燃料能完全燃烧和安全操作，又防止空气量过大带走热量使加热炉效率降低，并影响燃烧器的性能。燃料／空气的比率可转化为实际空气量／理论空气量，即过剩空气系数。测定烟气中的氧含量通常有两种方法。一种是将烟气抽出，用奥氏气体分析器进行分析；另一种是利用氧化锆分析仪直接插人烟气中进行在线分析。将烟气抽出分析时，因烟气中所含水分已经冷凝，基本为干烟气。而利用氧化锆在线分析时，因烟气中含有水蒸气，称之为湿烟气。在按烟气含氧量确定过剩空气系数时，应根据烟气分析方法的不同，分别按干烟气和湿烟气进行确定。为了减轻操作难度，在投资允许的情况下，一般采用烟气氧含量分析仪来连续测量氧含量，作为手动或自动调节空气入口挡板开度的依据。具体作法为采用氧化锆分析仪（一般量程为1％—25％），测出氧含量，然后根据氧含量求出过剩空气系数a。一般加热炉烧燃料油时，应使a保持大约在 1.3；烧燃料气时，应使a保持大约在1.1。如果值过大，将降低热效率，且易使炉管氧化；如果值过小，容易造成回火伤人和不完全燃烧。附属设备的控制）气动自控快开风门以电信号为控制手段，以压缩空气为动力，配置在强制通风燃烧器前的热风道上，在直形风道上全方位安装，在环形风道上宜为顶面与底面（指开孔位置）安装。2） 烟囱挡板设置在加热炉的直立烟囱上，用于控制烟囱抽力，保持炉膛负压通常为 -2〜-3mm20。烟囱挡板不宜用于截断烟气。一般分为电动、气动控制两种。如采用气动控制，则应选用气动付线指示仪加长行程执行机构及挡板的型式，它可把控制信号转变为转角输出，从而控制挡板开度。3） 风机调节门为了维持加热炉合适的过剩空气系数，就要根据烟气氧含量，调节风机流量的大小。风机流量可用风机调节门调节，它轴向安装在进风口前面，有时还可直接控制风机转速，调节风量。当加热炉采用强制通风时，因为空气的流量易于测量和调节，使燃料流量与空气比率的控制大大得到改善，有利于实现环保的要求。先进的加热炉控制，燃料流量和空气流量为一比值调节，当负荷变化时，始终保持过量的空气。采用高、低选择器的联合动作，在负荷增加时，使空气先于燃料增加；而在负荷减小时，使空气滞后于燃料减小。从而防止加热炉冒黑烟，达到环保的目的。4.126火焰检测器的设置在石油化工企业，加热炉如果点火不成功或在正常燃烧时发生某种阶跃干扰，可造成突然熄火或火焰减弱。在熄火时若不及时切断燃料，就可能造成爆炸事故；而火焰减弱，应该及时调整燃料与风量的配比，才能有效节约能源、保护环境。为了解决上述问题，在加热炉上常采用火焰检测器来准确反应加热炉内火焰的状况。火焰检测器的原理为：当燃料燃烧时，会产生一定强度的红外线、可见光、紫外线，根据火焰的光谱分布情况采用不同的检测器，可以接收光及火焰闪烁的特征频率信号，并输出发生相应的变化。选用方法见下表（各类燃料燃烧时产生光谱对比表） ，紫外火焰检测器稳定性好、灵敏度高、抗干扰能力强，一般情况下推荐选用，但考虑到投资等其他因素，也可采用可见光检测器与红外检测器，提高联锁系统的安全度及可用度。各类燃料燃烧时产生光谱对比表序号燃料红外线可见光紫外线1天然气低中高2炼厂气低高高3炼厂油高高中如果投资允许，也可采用炉膛火焰电视监视装置。其装置通过一套伸到炉内并且能耐炉内高温的光学镜头，提取炉内火焰信号，经过一系列输像系统传输到摄像机靶面，再经输像电缆传到控制室内的监视器，运行操作人员可在控制室内通过电视荧屏清晰地看到加热炉内燃料燃烧的真实情况。火焰检测器在安装时应注意以下几点：火焰检测器应对准火焰的l/3处；在多火嘴燃烧炉每个火焰检测监视—个火焰的情况下，火焰检测器在安装时一般应带有引导管（引导管越短越好），防止各火嘴火焰之间的相互干扰；应带冷却装置、风冷采用净化风、无净化风可采用夹套水冷装置。加热炉的报警联锁对于有多个燃烧器或多种燃料或在工艺流程中处于关键地位的加热炉；为确保加热炉安全地运转、点火和熄火，应该设置报警，联锁等保护仪表。可以由操作人员纠正的接近极限的一次仪表与执行报警的仪表分开，尽管有时测量点相同；为了保证联锁系统的高度可靠性，设计时应充分考虑如下几点：系统应为事故安全型（失电动作）；系统的安全等级与装置的安全等级相匹配；合理考虑输入/输出卡件的冗余配置和现场一次动作元件的冗余设置；有足够的操作员接口，有自动/半自动（手动）灵活的操作手段；有足够的旁路维修。加热炉常规联锁项1）燃料压力低燃料压力低于能使燃烧器保持稳定的压力。2）进料量低最好切换到最低限度的燃烧速率，或在某些情况下，设置自动停车。3）燃烧器熄火对既没有可靠的燃料气压力低联锁，又不经常监视的小型加热炉，应考虑使用双向确认型火焰检测器，在确认燃烧器熄火时，自动联锁停车，避免单火焰检测器失灵所引发的误动作，增加系统安全度和可靠度。4）雾化蒸汽压力低当使用燃料油时，雾化蒸汽压力低会引起火焰减弱甚至熄火状况。5）烟风系统失灵对带有强制通风设备（鼓风机、引风机）、空气预热器的加热炉，除非加热炉可以在自然通风或炉膛正压下操作，否则在风机故障时需停车熄火。如果允许自然通风操作，则可以通过打开设置在强制通风燃烧器前热风道上的快开风门，改强制通风为自然通风，保证加热炉继续操作。如果上述情况发生，减少燃料量将燃料管路的调节阀关至最小允许开度，而停车一般要切断燃料。对于电动执行机构，直接输出切断信号至电动切断阀，切断燃料；对于气动执行机构，当产生切断信号时，三通电磁阀线圈失电，净化风放空，执行机构闭断燃料、气动切断阀可选用气动调节阀，对于泄漏量要求严格的场合，可选用气动切断球阀或气动切断闸阀。加热炉常规报警项1）燃料压力低当燃料压力下降到接近将使燃烧器操作不稳定的工况时应报警。对燃料气管线，一般在燃料气调节阀与燃烧器之间设置压力开关，以便检测出燃料气源的低压情况。2）燃料压力高燃料压力太高会引起过渡燃烧。3）排烟温度高排烟温度高一般是由不良操作引起，也可能由加热炉管泄漏、空气顶热装置损坏造成4）火焰减弱可以用对紫外辐设敏感的火焰检测器检测。5）被加热物料出口温度高物料出口温度过高会引起或预示运行、操作中有不当之处。6）炉管表面温度高过高温度将使炉管材质损坏。如果刀刃式表面热电偶和炉管表面脱开，也会导致温度读数高。7）炉膛压力高炉膛压力升高导致火焰外泄等危险，另外，炉膛压力高往往也反应出引风机故障、调节挡板失灵。8）进料量低加热炉的进料量低，会导致炉管过热，加速炉管事故的发生。9）雾化蒸汽压力低在使用燃料油时，如果雾化蒸汽压力低，会引起燃料油雾化效果降低，导致火焰减弱、不稳定或不完全燃烧。检查、检测点的设置4.131 仪表接管应根据下列条件设置测温和测压仪表接管应设在空气预热器烟气和空气的进出口管道处；4.132烟气和空气通道上的仪表接管应按下列规定设置）与空气预热器相连烟风道上的测温和测压仪表接管和取样口的位置应按第 4.131条的规定设置；）对流室加热多种介质时，应根据需要在每种介质的进出口部位装设测温点；）圆筒炉辐射室盘管节圆直径大于6m或节圆直径大于4m且有几路并联盘管时，在炉膛的适当部位宜装设高温热电偶测温点（仅有一个燃烧器时除外） ；4）辐射室和对流室烟气侧的仪表接管，除应符合本条第二和第三款的要求外，其数量不应少于下表的规定。有其他要求时，可另外增设。部位测温点测压点烟气取样口辐射室下部-1-辐射室出口或对流室入口①②211对流室出口①111烟囱挡板下部--注：①沿炉膛长度或管长度每隔6米应设一个测温点和测压点②多室管式炉共有一个对流室时，应在每个辐射室岀口装设各种仪表接管。5）管式炉炉膛热电偶末端插入炉膛的深度至少应超过壁管 50〜100mm但热电偶的悬臂长度不宜大于600mm6） 其他部位热电偶的水平插入深度应为插入部位宽度的三分之一，但悬臂长度一般不大于800mm7）辐射室和对流室的测温点和测压点，在穿过炉壁处应设 18Cr—8Ni型不锈钢管。测压管外端应备有六角头丝堵。测温管外端应备有中间开有小孔（与热电偶套管匹配）的盲板法兰；8）烟气取样口的套管应伸入炉膛内表面40mm工艺流体侧的仪表接头应按下列规定设置1）管式炉从对流到辐射的转油线上应设置测温点套管接头；2）管式炉进出口部位的测温点和测压点均应设置在与之相连接的炉外工艺管线上。故在无特殊要求时，在管式炉盘管系统的进出口部位不设置仪表接头。管壁热电偶应按下列规定设置1）一般管式炉上不宜采用管壁热电偶。当需要控制管壁温度或需要了解开工初期和末期以及负荷变动后管壁温度的对比变化时，应装设管壁热电偶;

2）管壁热电偶应在直接向火面的峰点与炉管相连。其导线、绝缘和护套的设计应与炉管的热膨胀位移量相适应。4.1.4加热炉附件要求4.141燃烧器1） 除明确单燃油或单燃气外，一般应选用油、气联合燃烧器。2） 对于单燃油的圆筒炉、燃烧器数量不宜少于3个。3） 燃烧器在设计过剩空气系数下的最大放热量不应低于以下规定:燃烧器数量最大放热量与正常放热量之比（%<31504〜51256〜7120>81154）燃烧器的设计过剩空气系数不应低于下述规定值。燃料气类型过剩空气系数燃油燃气自然通风1.251.20强制通风1.201.155）自然通风火炬式燃烧器的安装位置与盘管和炉墙的距离可按下表 （自然通风火炬式燃烧器的安装位置）选用。自然通风火炬式燃烧器的安装位置最小间距（m单个燃烧器的最大放热量（MVVABCD燃烧器中心线至闭管中心线的横向间距立烧时燃烧器至顶部炉管中心线间距燃烧器中心线至末排炉管的炉墙的横向间距横烧时，对燃烧器之间的距离燃油1.03.50.80.65.01.54.51.00.86.52.56.51.21.08.53.07.51.31.110.03.58.51.41.211.04.010.01.51.412.04.511.01.61.513.0燃气0.52.00.60.52.41.03.00.80.63.51.54.00.90.84.82.55.51.11.06.53.06.51.21.17.53.57.01.31.28.04.08.01.41.48.5注：①横烧时，燃烧器中心线至项部炉管中心线或炉衬之间的间距应为表中 B项间距的1.5倍;对于油气混烧燃烧器，除液体燃料仅在开工时使用，所有间距都应按燃烧油条件考虑；表中C项不包括附墙火焰的燃烧器。6）燃油的燃烧器均应设置气体点火装置。7）燃烧器火道砖与炉衬之间应设伸缩缝，并能在不损坏炉衬的条件下进行拆换。8） 燃烧器气枪和油枪应能在管式炉运行中进行卸载。9） 燃烧器应采取隔声措施，炉区噪声A级一般不应大于90dB,并应符合国家或地区环境保护的有关规定。4.142其它配件1） 看火门设置的数量和位置应能观察到火馅燃烧情况、辐射管、遮蔽管和耐火材料的向火面。2） 人孔门应按以下规定设置：当一个炉膛分隔为几间时，每间的人孔门不得少于 1个；炉底面积小的圆筒炉，可利用燃烧器开孔代替人孔。对流室烟气出口的烟道上部或烟囱下部应设人孔门。3） 灭火蒸汽管应按以下规定设置：辐射室灭火蒸汽管的数量一般应按每100m3辐射室体积设置一个公称直径为40的灭火蒸汽管；采用带堵头的回弯头时，或在介质腐蚀性强、冲蚀性强的焊接弯头箱内，均应设置灭火蒸汽管；4） 立管炉上如无辐射管弯头箱时，则每个辐射室的炉顶均应设置炉管装卸孔。5） 吹灰器应按以下规定设置：对流室采用扩大表面管时，除单烧气体燃料外，都必须设置吹灰器；当确定沿炉管长度方向的每排吹灰器数量时，应考虑中间管板的间距；声波清灰器是目前应用较广泛的清灰器，已逐步替代老式（带吹灰管）吹灰器。伸缩式吹灰器的吹灰管穿过炉墙处及对面的炉壁上， 炉墙衬里内表面均应各设置一块高400mm宽800mm的18Cr—8Ni型不锈钢防冲板；吹灰管外径与炉管（包括扩大表面）外径的最小间距应为 230mm吹灰器的形式应根据烟气温度、吹灰管长度和材质选用。烟气温度高于650时宜采用伸缩式吹灰器等于或低于650C时可采用固定旋转式吹灰器；吹灰管的材质一股应采用18Cr—8Ni型不锈钢；当吹灰器的蒸汽压力为1MPa时，固定旋转式吹灰器有效吹灰半径应按下表选用;伸缩式吹灰器的有效吹灰半径一般不大于 1.3m；吹灰管有效长（m吹灰半径（m1.11.21.51.02.00.852.60.75固定旋转式吹灰器一般上下各吹三排炉管，但在炉管外径等于或小于 89mm,每个吹灰管的喷孔数量又不大于 14个时，则吹灰排数可增加一排伸缩式吹灰器一般上下各吹四排炉管；固定旋转式吹灰器的喷孔位置和炉管的关系宜按下图设置：吹灰器宜装设自动控制系统，吹灰器的吹扫应逐个进行。各排的吹扫顺序应与烟气流动方向相一致。4.1.5安全环保要求防火要求在生产操作中，如炉管因发生事故而破裂，大量可燃物可能从炉底外溢，在炉子下部燃烧，另外，炉底可燃气体的积聚与液体燃料的泄漏也会引起炉底着火。为避免在这种情况下烧坏炉底立柱，影响加热炉的正常运转和使用寿命，甚至造成整个加热炉倒塌的重大事故，所以在所有架空式炉底的钢制立柱四周都应设有防火保护层，防火保护层可用砖砌成，亦可用混凝土捣制，其厚度不应小于 100mm现在已开始使防火涂料作防火保护层。防爆要求管式加热炉在正常情况下是负压操作的，而炉体结构尺寸庞大，不可能按照受压容器来设计，所以，一般加热炉的辐射室均应装有防爆门，以便在炉内发生爆炸事故时，泄掉炉内压力，保证炉体钢结的安全。在采用余热回收系统时，如果引至炉下的烟气系统内可能出现后燃现象，则在烟道上也应设置防爆孔。由于这种烟道为引风系统，内部和外界压差较大，故宜采用防爆膜。防漏要求加热炉的整个结构体系如在设计和施工中不能保证密闭性，就会在生产操作中出现泄漏，泄漏分向外漏和向内漏两种。向外漏的部位发生在正压操作的供风系统，也可能出现在操作不正常的辐射室顶部和对流室。如果高温烟气从炉内漏出，就会造成热量的大量损失，并导致钢结构的局部过热。向内漏包括漏水和漏气。雨水渗入炉内，会使炉衬，特别是陶瓷纤维炉衬损坏。空气的大量漏入会加剧炉管的氧化、降低炉膛温度和加热炉的热效率。通常大量空气是从辐射室和对流室的弯头箱门处漏入的。另外，由于考虑炉管的安装、膨胀和弯头及管板的制造误差，在两端管板上的管孔与管子之间都留有较大的间隙，由于炉内一般为负压，所以大量空气从这些间隙中漏入。所以，在设计上必须采取有效措施保证弯头箱门和管孔处的密封。国内过去的设计，从便于检查弯头有无漏油这点出发，弯头箱门都设计成便于开启的铰链式结构，因此现在的加热炉大部分都漏风严重。如果将弯头箱门改成用螺栓拧死的固定式结构，肯定会显著减少漏风量。采用这种结构后，应保证炉管和弯头的焊接质量，减少因漏油带来的麻烦。另外，对管板孔和管子之间的缝隙亦应采用耐火纤维填塞，进—步阻止空气漏人炉内。如该处不加以密封，在较高的对流室内，烟气可能从下部管孔进入弯头箱内，再由上部管孔返回对流室，烟气的短路会影响对流室的传热，并使两端管板和弯头箱超温。为了避免这种现象的产生，也可在对流室弯头箱内每隔1.5m左右设置水平隔板在对流室进出口管线穿过弯头箱门处，也容易造成漏风的部位。在该处应采取密封结构，既保证炉管的收缩和膨胀，又减少空气的泄漏量。另外，当辐射室的炉管采用向上膨胀的结构时，出入口管穿过炉顶部位应采取一定的结构型式，以加强密封。在加热炉钢结构的设计和施工中，必须保证炉体钢结构体系的气密性。对所有易引起炉子内、外贯通的连接焊缝，即使无强制要求，但从防止泄漏这点出发，应全部采用密封性满焊。防腐蚀要求加热炉内的烟气在低于露点的冷壁面上会凝结出含有硫酸的液体，对金属产生腐蚀。因为这种腐蚀发生在温度较低的部位，故可称低温腐蚀。在加热炉操作中，如炉衬密封性不好，会使炉壁钢板的内表面结露引起低温腐蚀，国外设计的加热炉，当炉墙采用砌砖结构时，有的在钢板内表面涂有一层沥青质防腐层。由于国内加热炉燃料的含硫量较低，故均未采取这种防护措施。如加热炉采用高硫燃料，或者在设计中按炉壁钢板承重考虑时，应特别注意钢板的低温腐蚀问题，并应留出适当的腐蚀裕量。在加热炉的烟囱和烟道内，即使不考虑散热损失，在烟气温度较低的部位也应采用轻质耐热混凝土内衬，减少低温腐蚀。必要时，可以采取外保温，使钢板壁温保持在烟气露点温度以上。为避免低温腐蚀，引风机外部亦应进行保温。防推力要求由于整个加热炉钢结构的体系内部都是高温烟气通过，故各部件均存在不同程度的热膨胀。在设计中，除应避免炉衬附加给钢结构的热膨胀推力外，在高温烟风道上，还应在适当部位设置固定支座和滑动支座，使管道能够定向膨帐，并设置波形膨胀节，减少施加于炉体、设备和风机上的膨胀推力。在某些炉型上，由于结构上的需要，梁和柱可能通过炉膛。在这种条件下，与高温烟气接触的梁柱表面必须用耐火材料隔热，使钢材表面温度不超过 100C;梁和柱的内侧还应采取自然冷却或其他的降温措施。加热炉的柱梁和立柱上所存在的内、外表面温差应力，以及由于横梁膨胀施加给立柱的推力，在设计中均应适当加以考虑。除了钢结构以外，炉管系统和炉衬的机构设计中也要充分考虑到热膨胀问题，以尽量减少炉管和炉衬对钢结构的热膨胀推力。例如，炉管应设计成少受或不受别的构件的约束，可以自由膨胀这既对炉管本身有利，也对钢结构有利。因为这样一来，钢结构设计时就可不计入炉管膨胀的附加推力了。又如，为了避免中间火墙热膨胀时对钢架产生推力，中间火墙与炉子端墙（或侧墙）之间必须留有足够的空隙。环保要求加热炉的污染包括噪声污染和燃烧产物的污染两个方面。燃烧器的噪声及其控制管式炉是炼油及石油化工厂的主要噪声源之一，而管式炉的噪声又主要来自燃烧器。噪声对环境的污染在于它影响人们的正常工作和休息，使人感到烦躁，降低工作效率。强噪声则会损害人的健康，引起记忆力减弱、失眠、神经官能症、高血压和耳聋等疾病。一般认为80dB（A）（声压级、分贝，A挡读数）以下的噪声对人体健康不会有多大危害，但高于80dB（A）的噪声对人体就有影响了。管式炉设置在室外，操作员一般不常在炉前。从这点来看，燃烧器的噪声控制在95dB（A）以下就可以了，但考虑到装置内其他噪声的叠加和对整个环境的影响，一般要求燃烧器的噪声应控制在85dB（A）以下。燃烧产物的污染及其控制燃烧产物（烟气）中含有二氧化硫（SO）、氧化氮（NO）;不完全燃烧时还存在一氧化碳（CQ和烟尘等。这些污染物由炉子排放到大气中，给人和动植物带来危害。根据《中华人民共和国大气污染防治法》制定了《大气污染物综合排放标准》 （GB16297—1996）。该标准规定了33种大气污染物的排放限制值，同时规定了标准执行中的各种要求。对于石油化工管式炉来说，主要规定了大气污染物的最高允许排放浓度和最高允许排放速率，以及两个以上排气筒（烟囱）的间距要求和等效排气筒的计算方法等。下表摘录了与石油化工管式炉有关的大气污染物排放限值。燃烧产物中大气污染物的含量与燃料性质和燃烧状况密切相关。烧燃料气和用蒸汽雾化油喷嘴烧燃料油的管式炉，一般都能达到完全燃烧，故烟尘及一氧化碳的排放量通常很少。但燃料油含硫量或燃料气中硫化氢含量高时，燃烧产物中的二氧化硫浓度会增高。燃料中的氮和空气中的氮在燃烧时都可能生成一氧化氮（N+Q=2NQ0一氧化氮并非毒品，但它很容易和烃类一起在阳光下产生光化学烟雾，加速生成极毒的二氧化氮。新污染源大气污染物排放限值序号污染物最高允许排放浓度（mg/m）最高允许排放速率/（mg/h）无组织排放监控浓度限值排气筒（m二级三级监控点浓度/(mg/m)152.63.5960（硫、二氧化硫、硫酸和204.36.6301522周界外浓度其他含硫化合物生产）4025381二氧化5029580.40硫605583550（硫、二氧化硫、硫酸和7077120最高点80110160其他含硫化合物使用）90130200100170270150.771.21400（硝酸、氮肥和火炸药生201.32.0304.46.6产）407.5112氮氧化501218周界外浓度最高点0.12物601625702335240（硝酸使用和其他）8021479040611005278150.510.74200.851.318（碳黑尘、燃料尘）303.45.0周界外浓度最高点肉眼不可见奶5.88.560（玻璃棉尘、石英粉尘、矿151.92.6周界外浓度最高点203.14.51.03颗粒物渣棉尘）301218402131120(其他)153.55.0周界外浓度最高点1.0205.98.5302334的395950印946085130为了使管式炉附近的大气质量能符合国家标准的要求，就必须控制烟气中大气污染物的排放。可供选择的解决办法有下列几种：a） 对燃料进行预处理，例如燃料油脱硫或燃料气脱硫化氢，以减少烟气中的二氧化硫浓度。b） 对烟气进行处理，例如烟气脱除二氧化硫和烟气水洗脱除飘尘和悬浮微粒等。c） 采用高烟囱排放烟气，使大气污染物的地面浓度降低。d） 改进燃烧过程。对于氮氧化物（NO）,主要靠改进燃烧过程来减少其生成量，见低NO然烧器。4.1.6对操作、检修方面的考虑4.161平台梯子的设计平台和梯子的设置应满足以下条件：1） 平台铺板应采用大于4mn厚的花纹钢板和经防滑处理的钢板；2） 在地面不能操作的下列位置应设置平台或直梯：燃烧器及其调节机构处；对流室两端需要经常检修的部位；挡板和吹灰器的检修部位；所有看火门和人孔门处；仪表开口处；风机、传动装置和空气预热器处。）除圆筒炉直径小于6m的单个平台或长度小于6m的直段平台外，每个操作平台都应设置两个上下口；）圆筒炉辐射室标高大于10m时宜设置盘梯；5） 圆筒炉的壳体直径大于3m时，应在炉底平面上设置整圈平台和斜梯，当壳体直径等于或小于3m时，在每个看火门处可单独设置直梯和平台；6） 采用堵头式回弯头的水平盘管时，回弯头侧的平台应满足安装和检修的要求。燃料管道设计、布置油气联合喷嘴的管道设计加热炉的燃烧喷嘴一般有两种：气燃烧喷嘴和油气联合喷嘴。前者用气体作燃料；后者则油、气均可。油气联合喷嘴一共有五个接管嘴子：二个燃料气接管口设在五个嘴子中的左右两侧，一个雾化蒸汽接管口设在喷嘴中心线的左侧，一个燃料油接管口设在喷嘴中心线的右侧，燃料油接管口与右侧燃料气接管口之间设有长明灯接管口，除长明灯接管口用螺纹联接外，其它的均为法兰联接。以上各接管口的排列以VI-B300为例，目前一般用金属软管连接。1）喷嘴所联接的燃料气、燃料油、蒸汽主管一般都是按照炉型沿炉体敷设。对于底烧圆筒炉这些主管一般布置在距炉底平台2.2m高度的同一水平上，对于底烧的立式炉一般布置在距地面2.2m高度的同一水干上。雾化蒸汽和燃料气的支管自主管的顶部引出，燃料油的支管可自主管的侧面引出，炉堂蒸汽灭火管的支管自主管的顶部引出。长明灯所需的燃料气管必须在燃料气总管的调节阀前接出，其支管从主管的顶部引出，长明灯燃料气管的直径一般较小尽量靠近炉体敷设比较容易支撑。卧管立式炉喷嘴接管上的阀门一般都在地面上操作，其阀门布置在至喷嘴接管的竖管上或在其水平段上，应考虑它们的可操作性。2） 喷嘴接管应不妨碍热风道，看火孔，检查门和喷嘴本身的安装和检修。3） 燃料气管道上的操作阀最好采用带有刻度的旋塞阀。它可以对阀门的开度一目了然。各种管道上的切断阀可采用闸阀，应尽可能接近各主管。以防止该阀门以上至燃料油，雾化蒸汽主管那段管道中留下冷油和凝结水，在下一次开工时不好点燃或发生淌流现象，但这道阀门也不允许装得太高，要考虑到可操作性。燃料油和雾化蒸汽管道上的操作阀应采用截止阀或球阀，以便调节。对于底烧的喷嘴这些阀门应设在炉体外，而不要紧靠喷嘴。以防喷嘴回火或炉底着火对操作人员造成危险。对于底烧的立式圆筒炉的这些阀门一般在炉底平台上操作；对于底烧的立式炉的这些阀门一般在炉体外两侧的地面上操作。油气联合喷嘴管道布置见下图，油气联合喷嘴管道示意图。

燃料油管道的设计1） 为了在负荷波动时，仍然保证稳定地供给各加热炉的喷嘴燃料油， 供油量应比用油量大2〜3倍。因此，燃料油系统管道要设循环管，燃料油管道引自主管架，绕加热炉一周再返回主管架。在喷嘴的燃料油管由燃料油主管的侧面或下部引出。2） 为了防上机械杂质磨损泵叶轮和堵塞喷嘴，应在燃料油管道的适当部位设置过滤器。过滤网的规格应视燃料油泵的类型及喷嘴的最小流通截面而定。3） 为了保证喷嘴有良好的雾化效果，燃料油在喷嘴前的粘度应小于喷嘴要求的粘度。另外燃料油系统的管道上都应伴热，以防散热后燃料油粘度升高。4） 通向喷嘴的燃料油支管应在靠近主管的地方设置阀门并接扫线蒸汽， 以便在个别喷嘴停运时将支管内的燃料油全部扫尽。燃料气管道的设计燃料气要设分配主管，使每个喷嘴的燃料气都能均匀分布；燃料气支管由分配主管上部引出，以保证进喷嘴的燃料气不携带水或凝缩油， 在燃料气分配主管末端装有DN20勺排液阀，便于试运冲洗及停工扫线后排液。以及开工时取样分析管道内的氧含量、排液管上应设两道排液阀以免泄漏，该阀能在地面或平台上操作。燃料气切断总阀应设在距加热炉的15m以外。在燃料气管道上设置阻火器，就可以阻止火焰蔓延，阻火器按作用原理可分为干式阻火器和安全水封两种。石油化工装置中加热炉的燃料气管道上一般采用多层铜丝网的干式阻火器。阻火器应放置在尽可能靠近喷嘴的地方。结构设计钢结构钢结构及其附件的设计应符合国家现行的《建筑结构荷载规范》、《建筑抗震设计规范》和《钢结构设计规范》的有关规定，对抗震设防烈度为6〜9度地区的管式炉，尚应符合石油化工总公司现行的《石油化工没备抗震设计规范》。钢结构的设计荷载应包括永久荷载、活荷载，风荷载，雪荷载、地震作用和温度作用。由炉管和弯头产生的所有荷载应由钢结构支承，不应由耐火或保温材料传递。钢结构及其附件材料的选用钢结构一般应选用Q235-BQ235-B.F或16Mn等钢材制作。当建厂地区最冷月月平均最低温度等于或低于-20C时，主要承重构件应采用镇静钢；钢结构及其附件材料的金属设计温度，应按金属计算温度加 50C确定，金属计算温度按在无风条件下、环境温度为30r时，各种操作工况下的最高温度确定。钢结构及其附件的设计要求应考虑水平炉管的抽出和装入空间，以及垂直炉管的吊装措施和所需场地；底烧管式炉底板与炉子下部地面的距离必须满足燃烧器的操作和检修要求，且不得小于2.2m；对流管上部一般应留有高度不小于800mn的检查和检修空间；对小型炉，其空间高度不得小于600mm；对流室长度大干10m时，应设置两个以上的烟囱或烟气出口；水平管管式炉的弯头或集合管位于炉膛内部时，应在侧墙上设置能拆卸的活动板；管式炉壁板应采用密封焊；所有构件、炉顶及平台面均应考虑排水设施；弯头箱应密封良好，弯头箱门上的衬里表面至弯管之间的最小距离应满足炉管热膨胀要求，且不得小于50mm；底烧管式炉炉底钢结构下部的立柱应设防火层。钢结构及其附件设计的构造要求1） 钢结构在以下部位的钢板最小厚度：炉壁及弯头箱4mm 炉顶及炉底 6mm2） 圆筒炉钢结构：筒体直径小于4m时，可采用无立柱的筒形结构；等于或大子 4m时，宜采用有立柱柱的筒形结构。立柱根数应为偶数，相邻两立柱间的弧长应为 1.6〜2.5m；筒体环梁的上下间距不应小于2.5m。3） 立式炉和箱式炉钢结构：a） 立柱框架平面内的节点应采用刚性连接；b） 在侧向柱列的两端，相邻两柱之间的斜撑应合理设置。当炉顶有烟囱时，且应在支承烟囱的两住之间布置斜撑。斜撑与主柱夹角宜为 30°〜60°;侧向柱列相邻两柱的间距宜小于4.5m；a）侧向粱的上下间距宜为3〜6m。盘管设计1） 炉管材质的选用和壁厚计算应符合中国石油化工总公司（行业）标准《石油化工管式炉炉管壁厚计算规定》（SHJ-91）的规定。2）常年操作管式炉的炉管设计寿命应采用 100000h。3）轧制炉管外径一般应按下列规格选用： ©60、©76、©89、©102、©114、©127、©141、©152、©168、©180、©219、©273mm4） 钉头管和翘片管的使用范围和具体要求可按下表确定。钉头管和翘片管的使用范围扩大表面形式单燃气油、气混燃以气为主单燃油或以油为主钉头管可以采用钉头直径》12mm高度》25mm钉头直径》12mm高度w25mm翘片管翘片间距》5mm高度w25mm厚度》1.2mm翘片间距》8mm高度w19mm厚度》1.2mm不推荐5）钉头和翅片的材料应根据其端部的最高计算温度按下表选用钉头和翘片材料的最高使用温度钉头材料最高使用温度'C翘片材料最高使用温度C碳钢510碳钢4505Cr-1/2Mo60011〜13Cr65060018Cr〜8Ni81518Cr〜18Ni8156）急弯弯管、堵头式胀接或焊接回弯头的选用应符合以下规定:急弯弯管的材质应和相连炉管的材质相同，其厚度不得小于炉管的壁厚；堵头式回弯头的设计压力应与所连炉管相同，其设计温度应等于管内被加热介质的温度加30C；当采用堵头式回弯头并需要机械法清除管内的结焦和积垢时，应采用双孔堵头式。在立管炉上采用带堵头的回弯头时，盘管上部应为双孔堵头式，而下部则可采用单孔式；对急弯弯管连接的盘管，如需在检修时对炉管内部进行检查或放空，可在适当部位设置堵头式回弯头；180。急弯弯管和回弯头的常用管心距应按下表选用。180°急弯弯管和回弯头的常用管心距炉管外径（mr）管心距（mn）炉管外径（mr）管心距（mn）6012015014125428276130152152275304891501781683043361021722031803243601142032302163724381272152502734785467）盘管结构的设计应符合下列原则：在多程管系中，各程的水力参数和热力参数应均衡；辐射段，遮蔽段或对流段的内膜计算温度均不得高于被加热介质允许的最高温度；集合管内截面积与支管内截面积总和之比，当管内介质为液体时 ,应1.2〜1.5;为气体时，不应小于1；遮蔽段的炉管应采用光管；盘管的设计应根据正常操作和停工蒸汽一空气烧焦的膨胀量确定， 并留出足够的膨胀空间；在高温下操作的炉管，应采取防止炉管弯曲的措施；盘管的管心距应符合上表（180°忽弯弯管和回弯头的管心距）中的规定。在特殊需要时，也可采用其他尺寸的管心距；辐射管中心线距炉壁内表面的最小距离一般应为管子外径的 1.5倍；当遮蔽管内和辐射管内为同一种介质时， 遮蔽管的设计条件不得低于辐射管；如遮蔽管内为另外的介质时，则应进行详细计算；圆筒炉辐射立管的最大有效长度一般不应大于 18m对端墙设置燃烧器的水平管管式炉、辐射管的最大有效长度不应大于12m辐射管和遮蔽管采用轧制管时，如由于设计管长超过炉管相应标准中规定的最大通常长度时，允许焊接接长。但接头数量应尽最减少，且位于炉内低温部位。对流管伸出两端管板外表面的距离可采用150mm但在任何条件下不得小于下表所示尺寸；炉管伸出两端管板外表面的距离A炉管壁厚（mm）68101214161820A(mm110120130140150160165170l.圆筒炉辐射管有效长度（不包括急弯弯管的长度）与盘管节圆直径之比一般不应大于2.75。8）炉管支撑件的设置应符合下列原则：水平辐射炉管的支撑间距一般不应大干炉管外径的 30倍；水平对流炉管的支撑间距一般不应大于炉管外径的35倍，但其最大间距一般均不宜大于3.6m；当炉管的设计温度与管材的极限使用温度接近时，水平炉管的支撑间距应通过计算确疋；立管的长细比小于225时，可采用下部支撑，且在炉管上部的I/4处设导向架；大于225时，宜采用上部支撑，且在炉管中部设导向架；常用炉管的长细比为225时，可按下表确定其长度；长细比为225时的炉管长度炉管外径（mm长度炉管外径（mm长度6041001411040076540015210800896300168124001027300180130001148300219160001279300c.上部支撑的立管应在下部设置导向机构，其导向管应能在导向套内自由滑动，且保持密封。9） 炉管支撑件的设计温度应按下列规定确定：辐射段和遮蔽段的中间管板、管架和导向架的设计温度应按火墙温度加110C确定但其最低设计温度不得低于870C；对流段中间管板的设计温度应按各管板处的最高烟气温度加 60°C确定；通过一片对流中间管板的烟气最大温差不应超过 220.C10） 炉管支撑件常用材料的最高使用温度应符合下表的规定。炉管支撑件常用材料的最高使用温度材料最高使用温度（C）碳钢430RQTSi-4.0600RQTSi-5.07505Cr-1/2Mo65018Cr〜8Ni80025Cr〜12Ni98025Cr〜20Ni110025Cr〜35Ni110011） 管板的结构设计应符合下列原则：对流段的两端管板和中间管板的分块应保持相同；两端管板上的管套内径与光管或钉头、翅片管的外径之差不得小于 8mm管板的设计应能防止扩大表面管的机械损伤，并使炉管易于拆除和穿入；坐落在管板上的钉头应不少于3排，坐落在管板上的翅片应不少于5圈：管板的结构与固定应考虑管板自身的热胀与冷缩；在两端管板的烟气侧应设置耐火隔热层，当采用轻质耐热混凝土隔热时，其厚度：对流管板不应小于75mm辐射管板不应小于125mm耐火隔热层应采用保温钉固定。12） 辐射段炉管支撑件的设计荷载应按下列原则确定：水平炉管甲间管架的强度计算应考虑由静荷载引起的竖向荷载和由摩擦产生的水平荷载。竖向计算荷载取管架自重和最大跨度炉管充水总重 1.5倍之和；水平荷载取0.3倍竖向计算荷载；立管上部吊架的静荷载应按所吊炉管、管件及管内充水总重 1.5倍确定。13） 管架和吊架材料在设计温度下的许用应力应按下列原则确定：竖向竖荷载产生的应力：抗拉强度的1/3；屈服强度（S0.2）的2/3；10000h产生1%蠕变的平均应力的1/2；10000h产生断裂的平均应力的1/2。竖向荷载和水平荷载产生的组合应力：抗拉强度的1/3；屈服强度（S0.2）的2/3:10000h产生1%蠕变的平均应力；10000h产生断裂的平均应力。铸件许用应力值按上述规定取值后，应乘以铸造因数 0.8。烟囱和烟风道系统1） 烟囱的高度应符合下列要求：a） 在设计的过剩空气系数和最大热负荷工况厂，炉内任何部位的负压值不应小于20Pa；b） 应符合环保规定；c） 烟囱最低高度应比其周围15m半径范围内最高操作平台或建筑物高3m以上;2） 烟囱和烟风道的净流通面积应按下表（气体流速）的气体流速确定。集台风道净流通面积和支风道净流通面积总和之比可采用 1.2〜1.5;气体流速通风方式气体流速（m/s）冷风道热风道和烟囱烟囱上口自然通风6〜8-5〜8机械排风10〜1212〜1510〜203）烟囱和烟风道的强度设计应符合下列要求:烟囱壁板的最小厚度应等于或大干6mrp烟囱上没有吊管圈时，吊管荷载不应小于两根辐射管及弯头的重量；炉顶钢烟囱采用高台底座连接时，地脚螺栓数量不得少于 8个，其直径不应小于24mm烟囱与烟风道的接口部位应予补强，烟囱的单面开口的弦长一般不得大于烟囱半径；对于两个相对开口，每个开口弦长一般不得大于半径的 0.75倍；有衬里烟风道的挠度不得超过跨距的 1/360;无衬里烟风道的挠度不得超过跨距的1/240。4）烟囱和烟风道的结构设计应符合下列要求：坐落在炉顶且下部带有圆锥段的烟囱，其锥段最大直径一般可取烟囱直径的 1.5〜8倍，锥顶角不大于60°；坐落在炉顶、且下部带有天圆地方段的烟囱，其高度不宜超过 15m天圆地方段相对壁板的交角应不大于60°；放置在炉顶的烟囱，其高径比一般不超过 20；有内部衬里的烟囱，烟囱顶部应设一圈保护衬里的钢板；当有两个烟道在同一标高进入一个烟囱时， 烟囱内应设置垂直钢隔板。隔板应由烟道开孔底部起，并高出开孔上部1500mm坐落在地面上的烟囱•烟囱内的底面应有坡度，并在最低部位设排水口；烟风道断面宜采用圆形。与预热器或风机矩形接口等相连的烟风道断面可采用矩形。管道上表面应考虑排水;烟风道截面变化及转向处应采用阻力较小的结构型式；空气预热器的空气入口处应根据需要设气流均匀分布板。5）坐落在炉顶的烟囱应根据需要设置吊管圈、油漆吊车、测压管、热电偶插入口、烟气取样口、氧含量测定口、入孔、烧焦排空接管、直梯和平台等； 6）烟风道上应根据下列条件设置管道支座：在距离较长的管道上，应合理设置固定支座和滑动支座；补偿器附近应采用滑动支座；在支座部位的管道上应采取加固措施；7） 补偿器应根据下列条件设置：在长距离热气体输送管道、通风机出口、引风机出入口，预热器出入口（有膨胀推力时）等部位应设置补偿器；补偿器应避免承受或传递管道荷载：当膨胀量较大时，补偿器可采用预拉伸措施；应采取防止低温腐蚀的措施8） 门类应根据下列条件设置：a. 人孔门应设在进入预热器出入口、挡板和各段烟风道的适当部位；b.自然通风快开门应设在机械送风系统靠近燃烧器的集合风道上。9） 仪表接管应根据下列条件设置：测温和测压仪表接管应设在空气预热器烟气和空气的进出口管道处；取样口应设在空气预热器烟气进出口管道处。10） 挡板的材质和类型应根据下列规定选用：板轴和叶片的材质应按下表（挡板轴和叶片的材质）选用；在需要切换为自然通风操作的强制通风系统中（引风机位于地面） ，正在烟囱上或引风系统的适当部位设置密封式挡板；挡板轴和叶片的材质烟气最高温度'C材质450碳钢75018Cr-8Ni95025Cr-12Ni对炉内负压进行控制的挡板宜采用多轴式挡板；单轴式挡板只限烟囱和烟风道的内部净截面面积不大于 1m2时使用;挡板的设置位置不能破坏风机的气体流动均匀性；挡板调节系统可设计为手动控制或自动控制， 手动调节机构一般应装在地面上并设有醒目和可以锁紧的开度指示机构；11）通风机吸入口距地面的高度一般应大于5m并应采取防雨和防杂物被吸入的措施。4.1.8耐火和保温材料4.181总则1） 在风速为零、环境温度为27C（80T）条件下，辐射段、对流段和热烟风管道的外壁温度不得超过82C（180T）o辐射段底部不得超过9「C（195T）O2） 炉壁、炉顶和炉底的设计应允许所有的部件进行适当的膨胀。 如采用多层或多成份衬里，其接缝不得连续贯穿衬里。3） 任何耐火层的使用温度应至少高于热表面计算温度 167C（300T）,辐射和遮蔽段耐火材料的使用温度最小为982C（1800T）o4） 炉底的耐热面应采用64mn厚的重质耐火砖或75mn厚的浇注衬里，衬里的使用温度应达1371C，经110C干燥后下的耐压强度至少为3447kPa5） 燃烧器砖的最低使用温度应为1650C。6） 燃烧器砌体和预烧成型制品的周围应留有膨胀缝。7） 两边与火焰接触的火墙，应采用温度等级不小于 1538C的高强耐火砖。耐火砖可干砌或用耐火泥粘结。膨胀缝应用使用温度等于或大于耐火砖的耐火陶纤条塞满。8） 单侧与火焰接触的火墙，可以用耐火砖或最高使用温度与之相当的可塑料， 背衬可以是浇注料或陶瓷纤维板。9） 人孔门应采用至少与周围耐火层有同样导热率和热阻的耐火材料进行保护以避免直接辐射。10） 除运输需要外，炉底浇注料不必用锚固钉。11） 锚钉顶部的最高温度如下表（锚固钉顶部最高温度）所列。12） 耐火材料的烘干步骤应由加热炉供应商给出。锚固钉顶部最高温度锚固钉材质