加热炉培训技巧PPT-油气储

1加热炉培训

2一、加热炉的基础主要内容:1.加热炉设计的指导思想2.加热炉炉型的特点及选择3.加热炉的结构4.加热炉的主要技术指标31.加热炉设计的指导思想1.1一般石油化工加热炉设计，主要有工艺计算和结构设计两部分工作。1.2工艺计算部分的内容和目的:根据工艺要求，确定合适的炉型方案，进行燃料燃烧计算；炉子系统热平衡计算以确定燃料消耗量;进行辐射室传热计算，以布置与确定辐射传热面积；炉子系统烟气侧的流动阻力和烟囱计算,以确定烟气抽引装置;对工艺物料的阻力进行核算,确定炉管物料的流型、流速、压降；对配管进行应力计算，确定配管方式。1.3结构设计的主要内容：根据炉型方案进行总体布置；确定炉子燃烧装置、炉用附件等结构；确定空气配风系统、烟气抽引系统。42.加热炉炉型的特点及选择2.1加热炉按外形大致分为：箱式炉、立式炉、圆筒炉、大型方炉。这种划分法是按辐射室的外观形状，而与对流室无关。2.2圆筒炉的特点：立式炉管可自由悬挂或支撑，可自由伸缩，不受自重的弯曲应力影响；管架相对卧管炉小，节约合金用量；火焰与炉管距离相等，同一水平面受热均匀；占地面积少；配件少；外表面积小，金属耗量小，省投资，热损失小。其缺点是不宜大型化，热负荷较大时炉膛内显得太空，炉膛体积发热强度将急剧下降，热效率低，目前大型设计较少采用圆筒炉；立式炉管存在气液分层问题，并不便于排空介质，亦不便于机械清焦。2.3立式立管炉的特点：燃烧器布置在炉管中央，提高了辐射传热的效果；同时具有其他立式炉管的优、缺点；大型化后可在炉膛中间布置炉管，也采用多个辐射室共用对流室的形式。53.加热炉的结构3.1概述“管式加热炉”是石化工业中常用的工艺加热炉，其特征是：被加热物质在管内流动，故仅限于加热气体或液体。而且，这些气体或液体通常都是易燃易爆的烃类物质，同锅炉加热水或蒸汽相比，危险性大，操作条件要苛刻得多。加热方式为直接受火式。只烧液体或气体燃料。长周期连续运转，不间断操作。3.2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五部分组成。63.加热炉的结构3.3辐射室辐射室也称为炉膛，传热方式主要是热辐射，全炉热负荷的70%~80%是由辐射室担负的，是全炉最重要的部分。辐射室尺寸的决定因素：辐射室的尺寸主要由燃烧器与炉管的距离分布决定。火焰离炉管近，火焰温度很高，如冲刷炉管，会造成炉管金属表面温度超温，必需有安全距离。火焰离炉管远，辐射传热量小，炉膛体积发热强度小，效率低，投资大。3.4对流室对流室主要传热方式是对流,是利用从辐射室出来的烟气进行对流换热的部分。对流室内密布多排炉管，烟气以较大速度冲刷这些管子，进行有效的对流换热。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。3.5燃烧器:产生热量，是炉子的重要组成部分。要使火焰不冲刷炉管并实现低氧完全燃烧。73.加热炉的结构3.6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。本次设计采用空气预热方式回收热量。3.7通风系统是将燃烧用空气导入燃烧器，并将废烟气引出炉子，本次设计采用强制通风。3.8其它的附件设备：包括炉壳体、钢结构支撑、耐火衬里、管板箱、火嘴风门、烟囱、挡板、空气预热器、鼓风机或引风机、仪表、燃料和物料的管线和阀门，吹扫蒸汽接口等。84.加热炉的主要技术指标4.1热负荷加热炉单位时间内向管内介质传递热量的能力称为热负荷，一般用MW为单位。它表示加热炉生产能力的大小。加热炉热效率在设计负荷下一般达到最高值，无论降低还是增加负荷，炉子热效率都会降低。4.2炉膛温度炉膛温度指烟气离开辐射室进入对流室时的温度。加热炉的炉膛温度不能太高。炉膛温度高有利于辐射传热，但太高后会使炉管热强度高，容易使炉管结焦和烧坏。同时，进人对流室的烟气温度也会过高，对流管易烧坏。因此，炉膛温度是确保加热炉长周期安全运转的一个重要指标。94.加热炉的主要技术指标4.3炉膛体积发热强度燃料燃烧的总发热量除以炉膛体积，称之为炉膛体积发热强度，简称为体积热强度，它表示单位体积的炉膛在单位时间里燃料燃烧所发出的热量，一般用kW/m3为单位。炉膛体积发热强度越大，炉膛温度越高，热效率越高，炉膛体积越小，投资越小。炉膛大小对燃料燃烧的稳定性也有影响，如果炉膛体积过小，则燃烧空间不够，火焰容易舔到炉管和管架上，炉膛温度也高，不利于长周期安全运行，因此炉膛体积发热强度不允许过大，一般控制在燃油时小于125kW/m3，燃气时小于165kW/m3。104.加热炉的主要技术指标4.4炉管表面热强度炉管每单位表面积（一般按炉管外径计算表面积）、每单位时间内所传递的热量称为炉管的表面热强度，也称为热通量或热流率，单位为W/m2。炉管表面热强度越高，在一定热负荷下，所需要的炉管就越少，炉子体积可减小，投资可以降低，所以要尽可能地提高炉管的表面热强度。但是，提高炉管的表面热强度也受到一定的限制。为了使辐射炉管表面热强度比较均匀，一般可以采用以一下方法：由于单面受辐射的炉管沿炉管圆周方向表面热强度分布差异大，考虑尽量采用双面受辐射的炉管；为减小沿炉管长度的受热不均匀性，要选择合适的辐射室高度，同时要选择合适的燃烧器，使燃烧器的火焰长度与炉管长度不能相差太大；为减小沿炉管长度的受热不均匀性，要选择合适的炉管与燃烧器的距离。114.加热炉的主要技术指标4.5管内流速及压降油品在炉管内被加热时，随着温度的上升,其体积膨胀，线速度加大。故油品在炉管内的实际流速是不断变化的。液相介质在炉管内的流速不能太低，流速太低时，管内边界层厚度大，传热慢，管壁温度升高，而且油品在管内停留时间长，易使管内液相的油品结焦而烧坏炉管。气相介质不易结焦，但流速太低，温度携带慢，易导致炉管超温。流速过高会增加管内压降，增加了动力消耗，所以应在合理的范围内力求提高流速。压降是判断炉管是否结焦的一个重要指标。对流室温度较低，不易结焦，允许油料流速低一些，以降低炉管的压降，利于节能。两相流状态时，低速时必须保证流型要求，避免局部过热；高速时压力降大，还可能引起震动。两相流状态时，不允许出现液节流，避免水击；理想的流型是雾状流，局部可以是环状流和分散气泡流。124.加热炉的主要技术指标4.6热效率热效率表示向炉子提供的能量被有效利用的程度。有效吸热量即炉子的热负荷，热效率是衡量燃料消耗、评价炉子设计和操作水平的重要指标。加热炉的损失热量直接影响热效率。损失热量包括：烟气带走的热量，包括烟气在排烟温度和基准温度下的热焓差、化学不完全燃烧造成的损失和机械不完全燃烧造成的损失；烟气中雾化蒸汽带走的热量；炉墙、烟风道及空气预热器等的散热损失。13二、加热炉的主要部件及常见问题主要内容：1.炉管2.燃烧3.炉墙4.余热回收系统141.炉管主要内容：1.1炉管的传热方式1.2炉管的材质选择1.5炉管的失效1.5.1失效的形式1.5.2结焦1.5.3偏流1.5.4管外失效1.5.5管内失效151.1炉管的传热方式161.2炉管的材质选择171.5炉管的失效1.5.1失效的形式常见失效：壁厚减薄、变形、破裂、鼓包、腐蚀等；管外腐蚀失效：氧化、高温硫腐蚀、低温硫酸腐蚀，停工期间的应力腐蚀（如不锈钢的氯、连多硫酸腐蚀等，炭钢的硫化物腐蚀）；管内腐蚀失效：高温硫腐蚀、氢腐蚀、氧腐蚀、电化学腐蚀、碱腐蚀等；材料失效：蠕变、石墨化、珠光体球化、渗炭、脱炭等。181.5.2结焦炉管结焦原因：炉管受热不均匀，火焰扑管，炉管局部过热；进料量波动、偏流，使油温忽高忽低或流量过小，油品停留时间过长而裂解；原料中的稠环聚合物，粘在加热炉管的表面形成污垢晶核；原料中的无机盐在流过系统时，单个的小颗粒杂质可能聚集变成大颗粒而沉积下来，首先沉积在加热炉管的低流速部位，即结盐；检修时清焦不彻底，开工后管内原有的焦起了诱导作用，促进了新焦的生成。炉管结焦现象的判断：明亮的炉膛中，看到炉管上有灰暗斑点，说明该处炉管已结焦；处理量未变，而炉膛温度及炉管压降均升高；炉出口温度反应缓慢，表明热电偶套管处已结焦。防止结焦措施：保持炉膛温度均匀，防止局部过热，采用多火嘴，齐火苗；流量要稳定，不偏流，保证管内流速；火焰不偏烧，保证管壁温度和热强度；控制好注汽，保证汽化段炉管不超温；保证电脱盐的效果。191.5.3偏流偏流会导致某一路炉管内油品的温度忽高忽低，或流量过小，油品停留时间过长而裂解、结焦；偏流的原因：超负荷或过低负荷会导致偏流；炉膛内温度过于不均匀，影响某一路炉管汽化段的汽化率，进而影响该路炉管油品的冷油流速，也会导致偏流；汽化段炉管设计不佳，导致某一路炉管内油品的两相流出现液节流，甚至水击、震动，进而影响该路炉管油品的冷油流速，同样会导致偏流；某一路炉管的结焦也同样会导致偏流，导致该路炉管内油品的流量过小、温度过高，进而加剧了结焦；多流路防止偏流的措施：各流路水力学对称设计。即各流路水力长度基本相等。分支流控。即在入口支路上设置流量变送器和控制阀，保持各流路流量均匀。当炉管的结焦引起支路出口温度超过规定时，可通过分支流控控制流量来改变炉管内油品的流速、流态，通过打破焦层生成与脱落的平衡，使结焦层剥离。201.5.4管外失效管外运行的环境：高温、存在氧气、含硫烟气高温氧化：金属与氧在表面结合，形成氧化膜。氧化铬可形成致密氧化膜，保护基体金属。炉管金属在高温并有氧存在的条件下，进一步氧化，氧化膜加厚。氧化膜生成时，由于氧的浓度存在梯度，同时金属原子的扩散、迁移存在不同的活性，导致在梯度上存在不同成分，并产生内应力。当氧化膜加厚时，内应力增加，引起氧化膜的开裂，并最终剥离。氧化膜剥离后，内层的氧化膜接触到更高浓度的氧，进一步氧化。周而复始，最终导致炉管减薄失效。高温氧化的影响因素：超温，温度越高，氧化越剧烈；氧气，低氧环境能降低氧化程度；硫含量，硫含量增加时，炉管的腐蚀加剧，低硫很重要；温度波动，加剧应力变化，氧化膜更易剥离。211.5.4管外失效连多硫酸应力腐蚀开裂：奥氏体不锈钢对连多硫酸的应力腐蚀开裂十分敏感。碳钢、铬钼钢、铁素体不锈钢、镍基合金等不用考虑。特征是晶间开裂，速度很快，几个小时即可。腐蚀条件：不锈钢表面存在含硫化合物；接触环境存在氧；接触环境存在水；设备存在拉伸应力(包括残余应力和外加应力)。腐蚀机理：当设备在高温、高压、缺氧和缺水的条件下运行时，不会形成连多硫酸。设备在含硫的环境运行，会发生硫腐蚀，在表面生成硫化物。停工时，设备在常温下接触空气，其中的氧和水与金属表面的硫化物反应生成连多硫酸(H2SXO6)。在设备存在拉伸应力的条件下，与连多硫酸共同作用，奥氏体不锈钢产生敏化条件，就有可能发生连多硫酸应力腐蚀开裂。连多硫酸应力腐蚀开裂为晶间腐蚀。奥氏体不锈钢的敏化或在使用中在晶间附近产生铬的碳化物沉淀并析出，造成贫铬区。这些区域首先发生连多硫酸的晶间腐蚀，而材料中存在的拉伸应力，在一些薄弱区域会导致开裂。防护措施：在设备停工时，针对腐蚀条件加以防护。对于奥氏体不锈钢来说，介质环境的pH值不大于5时，就可能发生连多硫酸腐蚀，因此要严格控制介质环境的pH值。氮气吹扫可以除去空气，保护设备。金属表面可以采用重油保护的方法隔绝空气。对焊缝进行稳定化处理，可以有效地阻止铬的碳化物在晶界析出。222.燃烧主要内容：2.1燃烧2.1.1燃烧与热效率的关系2.1.2燃烧的调整2.2燃烧器2.2.1燃烧器的作用2.2.2燃烧器的选型2.2.3低氧化氮燃烧器2.3燃烧器的安装维护2.3.1燃烧器的安装2.3.2燃烧器的维护2.4燃烧器的故障及处理232.1燃烧2.1.1燃烧与热效率的关系过剩空气系数：燃料在燃烧时需要供给空气。在加热炉中，从燃烧器进入的空气不可能全部都参与燃烧，另外，从炉子其他不密封处也漏入空气，所以实际进入炉内的空气量总是比理论空气量多，前者与后者之比叫做过剩空气系数。过剩空气系数大小的影响：过剩空气系数大，入炉空气多，降低火焰温度，相对降低炉膛温度，影响辐射传热；排烟量大，热损失增加；烟气氧含量增高，炉管表面易产生氧化腐蚀。过剩空气系数过小：产生不完全燃烧，烟气中有CO、H2、CH4，直接影响热效率，还易发生二次燃烧；若燃料中含硫量较高，烟气中还含有活性硫，炉管表面易产生高温硫化腐蚀；排烟中有炭黑粒子，污染受热面，污染环境，影响热效率。在保证燃料完全燃烧的前提下，尽量降低过剩空气系数。在排烟温度、不完全燃烧损失和外壁散热损失不变时，过剩空气系数每降低10％可使炉子热效率提高1～1.5%。242.1.1燃烧与热效率的关系火焰的长度：在炉型结构、物料物性、燃烧器台数相同时，管式加热炉辐射室的传热量随火焰高度的降低而增加。辐射室传热量增加，对流室传热量必定下降。由于辐射室炉管平均表面热强度是对流室炉管平均表面热强度的2倍，辐射室传热量增加和对流室传热量下降必然使得全炉炉管平均表面热强度提高。火焰高度的降低可以提高加热炉效率。252.1.2燃烧的调整燃烧调整的任务是通过调整燃料量、供风量和烟气量使被加热物料达到生产所需温度。其目标是实现加热炉安全环保、高质量、低能耗、长周期运行。燃烧调整是通过对“三门一板”的调节实现的。即精心调节燃料量，燃烧器风门及烟囱挡板的调节要相互匹配合理，使燃烧器火焰均匀，燃烧完全。烟囱挡板开得过大，燃烧器风门关得过小，会使炉内负压过大，漏入空气量增多；挡板关得过小，风门开得过大，可能使炉同形成正压，使高温烟气漏出炉外。具体调整方法如下：火焰过长：火焰过长是因燃料量大、供风量小而造成，应适当调小燃料量、调低燃料压力、加大供风量，或多投入燃烧器来解决。火焰颜色发红或发白：火焰发红是因供风量不足或燃料量过大造成，应适当开大风门或调小燃料量，调低燃料压力，若负压过小可适当调大烟道挡板开度；火焰发白则应与上述相反方法进行调节。火焰发生回火：回火是因炉膛正压或炉膛有未燃的可燃气体瞬间爆燃或燃料气压力过低所至，特别在加热炉刚开工点火及低负荷、低炉温是最易发生回火，其操作调整应严格按操作规定执行。炉膛发暗：因烟道挡板开度小、负压偏小或供风不足、燃烧不完全所至，应调大烟道挡板或风门开度，或增加燃烧器投入数量，调小单个火嘴的燃料量。炉膛出现正压或负压过大：负压过大易使排烟温度过高且漏风增大热效率降低、炉管氧化损坏，在低负荷时还易抽灭火造成事故，应据燃烧情况适当关小烟道挡板或开大供风门。出现正压易发生闷烧损坏或人身伤害事故，应据燃烧情况适当开大烟道挡板或关小供风门；对流受热面积灰堵塞也易出现正压，应采取吹灰和清灰措施。一般应保持炉膛负压-10~-30Pa。262.1.2燃烧的调整烟气中含氧量过高或CO含量过高：此两项对加热炉热效率影响较大，是燃烧调节的重点和难点。含氧量和CO含量在调节中互相制约，含氧量大则过剩空气多燃烧完全CO少但烟气排量大排烟损失大，CO含量大则含氧量小过剩空气少燃烧不完全化学不完全燃烧损失大，不完全燃烧时还有氢和少量甲烷也未燃烧而损失，严重时烟筒冒黑烟污染环境，只有当二者均最小时表明燃烧效果最好，热效率最高。集团公司对加热炉定的指标：含氧量≯4.5%；CO含量≯80PPm。降低含氧量和CO含量的措施主要是对“三门一板”精细调节、精心维护，合理配风和合理调节炉膛负压，自然通风炉的过剩空气系数：燃油时1.3；燃气时1.25；强制通风炉的过剩空气系数：燃油时1.2；燃气时1.15。要加强管理，随时关严看火孔和炉门，对炉体漏风采取有效的堵漏措施。加强燃烧器维护，特别应及时检修堵塞或焰型不好的喷嘴。选用低氮高燃烧效率的环保节能型燃烧器。炼油企业工艺加热炉管理规范大气污染物排放极限要求：烟气CO尘浓度<13mg/m3；氮氧化物浓度<240mg/m3。加热炉负荷变化：在保证炉出口温度指标的前提下逐渐改变燃料量及供风量并应使整个炉膛温度均匀而缓慢变化，严禁急骤变化。增减燃料量不能满足要求时应增减燃烧器投入数量，严禁燃烧器过高或过低负荷运行。烟筒冒黑烟：当燃料量突增、烟风挡板失灵、燃烧器喷嘴部分堵塞、燃气带液或炉管损坏、物料泄漏等都会燃烧不完全产生CO、黑烟。应采取相应处理措施，如调节“三门一板”、检修火嘴、仪表失灵时改手动调节并修复仪表，炉管泄漏严重时应紧急停炉处理。272.2燃烧器2.2.1燃烧器的作用此次设计采用底烧燃气燃烧器。燃烧器性能的好坏，直接影响燃烧质量及炉子的热效率。操作时，特别注意火焰要保持刚直有力，调整火嘴尽可能使炉膛受热均匀，避免火焰舔炉管，并实现低氧燃烧。要保证燃烧质量和热效率，还必须有可靠的燃料供应系统和良好的空气预热系统。燃烧器的组成及作用：一个完整的燃烧器通常包括燃料喷嘴、配风器和燃烧道三部分。燃料喷嘴是供给燃料并使燃料完成燃烧前准备的部件，其主要作用是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。配风器的作用是使燃烧空气与燃料良好混合并形成稳定而符合要求的火焰形状。燃烧道也称火道，其作用是约束空气，迫使空气与燃料混合而不致散溢，是与配风器一起使气流形成理想的流型，改善焰型。282.2.2燃烧器的选型选型：单台燃烧器的设计负荷选取需考虑余量，一般8台以上，余量为加热炉负荷的10%，且考虑10%的燃烧器检修的工况。燃烧器的形状一定要与炉型相匹配（一般选用原则）：圆筒炉：选用圆形燃烧器方箱炉：选用扁平（矩形）燃烧器对强制供风的燃烧器，除非有特殊的高空气压降要求和备用风机的条件，否则必须同时在自然通风的条件下满足加热炉正常负荷的要求，即在设计燃烧器时，必须首先考虑自然供风的条件。选材：燃烧器的尾部件如低温配风道、枪体低温端及燃料接管配管等可选用普通碳钢材料；喷头及高温部分的枪体应选用耐磨、耐腐蚀和耐热钢材料（如1Cr18Ni9Ti,Cr25Ni20,34CrNi1Mo等），喷头和喷头螺纹接管应选不同材质避免螺纹咬死。燃烧道的高温火盆砖应选高铝砖或低钙铝酸盐耐火混凝土、低温火盆应选粘土或矾土耐火混凝土砖；火盆砖的托架应选铸铁或耐热铸铁材质。292.2.3低氧化氮燃烧器烟气中的NOx及SOx含量是重要堵塞环保指标，烟气NOx中主要以NO为主。烟气中SOx主要来源于燃料中的S。NOx的生成与氮元素(原料、空气），燃烧氧、温度、时间等有关；控制NOx包括抑制生成和烟气脱氮；多段燃烧法－燃烧空气多段供应，前段空气系数α<1，后段α>1且有前段的烟气；优点是可以利用300℃预热空气；烟气循环法－空气与燃烧后30％烟气混合后燃烧；浓淡燃烧法－不同的空气浓度下燃烧；组合燃烧法－以上法的组合可降低NOx。302.3燃烧器的安装维护2.3.1燃烧器的安装燃烧器组装后各主要部件的轴线应同心或互相平行，保证同轴度。安装后需保证各喷头管与炉底耐热衬里上表面的垂直度。多喷头向心燃烧器的喷头加工后应做方向标记以保证向心安装。燃烧器的大火道砖上口应露出炉底衬里上表面50-100mm，火道砖外周与炉底耐火衬里间的膨胀间隙应符合设计要求并将膨胀缝均匀填满耐火纤维。火道砖要用耐火胶泥粘结实，最好使用整圆浇注或两瓣成圆形的火道砖。燃烧器的喷嘴安装后不得污染，火道砖安装后开炉前要有防止损坏变形的措施。燃烧器配管及风道连接不得强行对中。燃料管道焊接时要清除内部焊疤杂质，并均须水压试验合格、吹扫合格。燃烧器调风门应转动灵活无卡涩。312.3.2燃烧器的维护由于结垢、堵塞和部件的磨损，降低了燃烧器的性能,降低了燃料与空气的混合效率，从而降低加热炉的炉效率。所以需要经常维护燃烧器各部件。在加热炉运行中，根据燃烧器的结构，除二次火道外，其它部件都可进行拆卸维护。要经常清洗主火嘴、长明灯。气体燃烧器的清洁：燃气喷头上钻有均匀的孔，这些口必须保持无杂质，因杂质会降低气孔的有效尺寸。如果气口被部分或完全堵塞，进入燃烧区的燃料量和分布就与设计不同，并会发生燃烧问题。堵塞喷头的杂质来源：①来自燃料气管线中管道的结垢和胶质；②来自燃料气硫化物燃烧过程中产生的胺化合物；③燃料气中冷凝的重质或不饱合的碳氢化合物的结焦物；④热的竖管或燃烧喷头中汽化或反应的碳氢化合物或聚合物。长明灯火嘴：长明火嘴一般不允许熄灭并要有足够高的火焰以保证随时点燃主火嘴。长明灯火嘴的气体喷嘴直径通常为1.6mm，容易被管垢堵塞，需要经常检查。火焰稳定器：火焰稳定器的设计用于在燃烧器的燃烧区中保持稳定的火焰。这些设计包括雏形扩散管，旋转扩散管，火道砖的凸起边沿，以及自然通风燃烧器设计中得雏形火道砖。损坏的火焰稳定器，将破坏火焰形状，导致火焰偏离燃烧区域，使炉膛热量分布不平衡。如果发现火焰稳定器损坏，要及时进行该部件修理或更换。配风器和调节风门：配风器和调节风门用于改变和控制通过燃烧器的空气量。如果配风器和调节风门不可调，将导致氧气不足或过剩，都会降低燃烧效率，产生安全隐患。所以应定期检查配风器和调节风门。如果调节风门不工作，检查执行机构，对其进行修理；如果配风器内存在杂质影响正常使用，应清除配风器内杂质；如果配风器操作部件损坏变形了，应修理或更换部件。火道砖的维护：燃烧器火道砖的维护主要是进行火道砖状态的检查和确认，破碎损坏的火道砖会使空气流分布发生变化，改变焰型，应对其进行更换。322.4燃烧器的故障及处理火焰冲击炉管燃烧室内火焰直接接触炉管外表面。使炉管局部形成焦炭，工艺介质压降升高，辐射传热效率下降，对应部位炉膛温度上升炉管颜色呈现红色或橙色或者管壁呈现凹凸不平，炉管产生局部过热点，最终导致炉管的破裂。原因：①燃烧过程中燃烧空气不足，致使火焰在燃烧室内寻找额外的空气；②空气泄漏造成局部过度燃烧；③火嘴喷嘴安装位置和方向有误；④火嘴喷嘴孔口局部堵塞或腐蚀，改变了火焰方向；⑤火道砖的损坏改变了火焰方向；⑥烟道气的循环可能将火嘴火焰推向管路表面。火焰不规则在单个火嘴上，火焰不规则表现为火焰焰形不对称，在多火嘴上，当每个火嘴在相同燃料压力和相同空气量时，火焰大小不齐，不规则火焰会使炉管产生局部过热点。火焰不规则的原因有：①燃烧过程中燃烧空气不足，致使火焰在燃烧室内寻找额外的空气；②火嘴喷嘴安装位置和方向有误；③火嘴喷嘴孔口局部堵塞或腐蚀，改变了火焰方向；④火道砖损坏改变了火焰方向；⑤各火嘴的燃料压力或空气压力不同。燃料压力过高当燃料压力过高时可能引起火焰不稳冲击炉管而使炉管局部过热，还可出现燃烧不好现象。其原因有控制失灵或部分喷头堵塞致使单个火嘴燃料增多。应尽量多投用火嘴并作到每个火嘴燃料量均匀。333.炉墙主要内容：3.1炉墙衬里的结构形式3.2炉墙衬里的材料特点3.2.1耐火砖3.2.2轻质浇注料3.2.3陶纤棉3.3炉墙衬里运行中常见问题3.4烘炉343.1炉墙衬里的结构形式炉墙（衬里）是管式加热炉重要组成部分，其结构随炉型而定。主要有砖结构（砌砖、挂砖、拉砖）、耐热混凝土结构（耐火砼、耐磨砼、浇注料、可塑料）结构、耐火纤维（硅酸铝纤维粘贴、硅酸铝纤维喷涂）、砖与耐火纤维混合结构和耐热混凝土与耐火纤维混合结构等五种形式。为使炉墙散热损失小又抗冲刷寿命长，加热炉炉衬主要采用砖与耐火纤维混合和耐热混凝土与耐火纤维混合结构的结构形式。本次设计炉底采用耐火砖与轻质浇注料，立墙下部采用双层轻质浇注料（里层Q0.9、外层Q0.7），上部采用轻质浇注料与耐火纤维，辐射顶采用轻质浇注料，对流室、烟道内衬均采用轻质浇注料，热空气内衬均采用轻质浇注料并采用外保温。353.2炉墙衬里的材料特点耐火砖为避免出现裂缝，砌筑要求严格：应错缝砌筑；逐块检查，不合格砖禁用；不允许加工，必须加工时但不许有裂纹；严禁强行打入。砌筑材料不应受潮，材料含水需在烘炉中考虑。有膨胀缝要求：砌筑时每隔一定距离需留出膨胀缝，膨胀缝应错开。炉墙基部砌在炉底钢板上，炉墙与炉底衬里结合处、衬里与喷嘴火盆砖结合处应留出膨胀缝。膨胀缝内填满耐火纤维毡。轻质浇注料耐火材料都有气孔，气体在不同的气孔率有不同的导热率，轻质浇注料根据密度不同，导热率不同，用途也不同。密度小的用于耐火层，密度大的用于隔热层。轻质浇注料密度越小，气孔率越高，收缩率越大，越容易开裂。陶纤棉可用于不定型处。可用于炉墙修补。可用于体积变化的膨胀缝、弯头箱门与管板之间的填充。不耐流速快的气体冲刷。烟气中硫可轻易穿透，使保温钉或炉壁发生高温硫腐蚀。遇水浸泡容易破坏、脱落。363.3炉墙衬里运行中常见问题锚固件（即保温钉）腐蚀当衬里无法阻挡烟气穿过时，锚固件易发生高温氧化、高温硫化腐蚀。锚固件与炉壁为焊接结构，且没有热处理，存在较高的焊接应力，所以焊接处更易腐蚀、脱落。选材锚固件材料应按温度选用。本次设计辐射室全部采用304材料，对流室、弯头箱、冷热烟道、热空气道全部采用一般碳钢材料。安装“丁字”排列。炉顶应在锚固钉之间用不锈钢丝拉网以防衬里损坏下坠。锚固钉焊接前应清除污渍；焊条应据锚固钉材质选用；应全圆周满焊并焊缝饱满无咬肉缺陷。焊接检查：用0.5Kg手锤对每个锚固件敲击应发出锵锵金属声并每4平方米抽查1处将钉打弯成90º应不断裂。373.3炉墙衬里运行中常见问题气体流速气体流速过快会冲蚀衬里材料，造成衬里微裂纹的扩大、衬里材料分层剥壳、衬里表面粉化、甚至脱落。在气体流速较高处不宜采用陶纤棉衬里。漏水加热炉衬里材料不得被水浸泡，浸泡容易导致耐火砖砌筑泥浆、浇注料在受热过快情况下开裂失效。陶纤棉吸水性强，遇水会迅速坍塌、脱落，以致完全失效。常见漏水处有：炉膛吹扫蒸汽、弯头箱门消防蒸汽、炉顶框架积水。炉顶框架积水会导致遇水从炉管吊架炉外支承处漏入辐射顶，可采用开排水孔或炉顶整体采用轻质浇注料抹平。腐蚀API560规定，含硫大于10ppm时，炉壁及锚固件需采用耐高温涂料防腐。含硫大于500ppm时，在高于烟气露点温度56℃的部位应采用304薄钢板对水汽进行防护。383.4烘炉烘炉的目的：通过缓慢的升温，脱除炉墙在砌筑过程中耐火砖及耐火材料等材质表面和分子的吸附水和结晶水。使耐火胶泥得到充分烧结，以免在炉膛急剧升温时，因为水大量汽化膨胀而造成炉墙、衬里碎裂或变形。对燃料系统、蒸汽系统、自动控制系统进行负荷试验。考查炉体及各部件在受热状态下的性能。烘炉曲线：150℃脱表面水；320℃脱结晶水；450~500℃耐火泥烧结。烘炉的水击问题炉管焊接完毕后，必须进行水压试验。立式炉管不易灌满水，存水不易吹。烘炉介质一般采用蒸汽，容易冷凝成水。烘炉时必须先用风或氮气吹扫存水，升温宜缓慢进行，并需有足够的低温恒温时间，防止水击。394.余热回收系统主要内容：4.1余热回收技术余热回收系统的组成部分空气预热器技术热管4.2烟气露点腐蚀4.3运行存在的问题积灰腐蚀含水404.1余热回收技术余热回收系统的组成部分余热回收系统一般主要由空气预热器、鼓风机、引风机、烟囱以及相应的烟道、空气道等组成。空气预热器技术管式：表面不积灰，体积大，钢材耗量大。扰流子：加强管内扰动，也有管内、外采用螺旋槽的。热管：传热快，存在积灰，存在冷端腐蚀。但使用中损坏无需立即更换。板换：面积大、体积小，存在冷端腐蚀。铸铁板：耐腐蚀范围广，国外早已采用，铸件制造要求高。蓄热式：蓄热体回转；烟气、空气利用换向阀切换，国外已大型化，无腐蚀。组合式：根据耐高温性能、耐腐蚀性能以及经济性将以上方案组合。前置式：采用装置中的低温热加热低温空气，即热油式,但热油泄漏不安全。本次设计采用扰流子与热管组合式空气预热器，高温部分采用扰流子管式换热器，300℃以下采用热管，150℃以下热管采用ND钢材料。414.1余热回收技术热管热管原理如图。钢-水热管：应用最成熟，介质廉价；可调整冷、热侧翅片间距、扩径度以适应积灰或其他需要；运行中发生破裂无需立即更换；受热膨胀处理简单、廉价、可靠；存在爆管问题，一般300℃以上不用；存在积灰问题；存在低温腐蚀问题。中温热管：应用不成熟。424.2烟气露点腐蚀低温露点腐蚀的机理：燃料中存在少量的S，燃料后生成SO2。由于燃烧室中有过量的O2存在，所以又有部分的SO2进一步氧化成SO3。随着炉中积垢的增加，其中一些组分可作为触媒使SO2被催化反应成SO3。在高温烟气中的SO3气体不腐蚀金属，但当烟气温度降到约140℃以下，SO3将与水蒸汽化合生成硫酸蒸汽。反应式：SO3↑+H2O↑→H2SO4↑。当硫酸蒸汽凝结到受热面上时就会发生低温硫酸腐蚀。同时，这些凝结在低温受热面上的硫酸液体，还会粘附烟气中的灰尘形成不易消除的积垢，使烟气通道不畅甚至堵塞。烟气露点腐蚀影响因素：燃料含硫量：直接因素。烟气氧含量：在通常的过剩空气系数下，全部SO2中约有1~3%转化成SO3。烟气含水量：含水量越高，露点温度越低。炉子清洁度：可减少积垢。腐蚀速度：硫酸浓度在50％时腐蚀速度最大。低于露点温度10－40℃时腐蚀速度最大，以后腐蚀降低，最后水蒸气大量凝积腐蚀加快。434.2烟气露点腐蚀防护措施：解决露点腐蚀的最好办法：提高空气预热器低温段金属的壁温低温段金属壁温主要与空气温度直接相关。由于烟气流速低，且烟气侧金属表面有垢，虽然温度很高，但烟气的热阻大；管内空气相对洁净很多，所以壁温更接近于管内空气的温度，与烟气温度关系不大。经验估算介质温度加20℃等于壁温。提高空气预热器入口的空气温度提高空气预热器入口的空气温度可以提高预热器冷端换热面的壁温，防止结露腐蚀。最常用的是空气再循环，即把已预热的空气从再循环管道引入风机入口和冷空气混合来提高温度，尤其在开工或低负荷运行时采用。缺点是风机消耗电能较多；并且由于缩小了空气和烟气之间的温差．对提高加热炉热效率造成不利影响。前置式空气预热器是较理想的方法，利用装置的废气或低温热源通过暖风器，将冷空气预热到60~80℃后．再进入空气预热器。热油式空气预热器的缺点是热油泄漏不安全。加强烟气侧流体的扰动，加快空气侧的流速。如烟气水平流向，空气则垂直流动，其壁温比烟气垂直流动稍高，对减少低温腐蚀有利。但换热效率低，烟气水平流向积灰严重，一般不采用