2023年岗位知识-加热炉知识考试冲刺-历年真题演练带答案

（图片大小可任意调节）2023年岗位知识-加热炉知识考试冲刺-历年真题演练带答案第一卷一.参考题库(共20题)1.对易结焦的加热炉在设计中可采取哪些措施？2.减压炉辐射盘管出口部位扩径的理由是什么？过早过晚有何害处？扩径总长多少合适？3.比较CO焚烧炉立式与旧式炉型的优缺点，结合对此炉的要求，如何决定炉膛的尺寸？4.304、304H、（18Cr-8Ni）和316、316H（16Cr-12Ni-2Mo）是奥氏体不锈钢种，为什么不能用作加氢装置的炉管？5.风荷载及烟囱高度均相同的等径钢烟囱，仅烟囱直径变化，会影响烟囱壁厚的增减吗？请简述其原因。6.假定如图所示圆炉排管，你如何确定辐射筒的外径？ 7.锅炉受压元件采用国外钢材应符合哪些要求？8.焊接铬钼钢钢管焊条有几种？叙述其优缺点，是否焊后热处理？为什么？我国过去常用哪类焊条焊铬钼钢钢管？为什么为出现问题？9.试对下列三种预热器（管束式、扰流式、热管式）进行比较？10.建立沸腾床（亦称流化床）的他条件是什么？什么状态是稳定的沸腾层？沸腾层高度的影响？11.焦化炉炉管内是否注水、注气？若要注水、注气在什么部位好？为什么焦化炉炉管结焦严重的部位不在辐射出口而在中部某段管内？12.一个好的程序（设计或CAD程序）应具备哪些条件？13.影响辐射传热的因素是什么，并简要分析。14.双面辐射加热炉的特点？试举一二个实际应用例子？15.怎样防止连多硫酸对炉管的腐蚀？16.当设计炉子为压力容器时，应考虑哪些荷载？CO焚烧炉考虑了哪些荷载？如何计算？17.管式炉设计中，目前采用的余热回收方式有哪些？试述热油式空气预热器的优缺点？18.倒U型联合加热炉如何能避免复杂的辐射转对流烟道？在这种情况下，对流室的布置应注意什么问题？具体应采取什么措施？19.管输原油加热炉有何特点？20.金属材料的机械性能指标和单位是什么？第二卷一.参考题库(共20题)1.焚烧炉对炉衬设计的要求是什么？为什么采用磷酸铝衬里而不采用砖结构？2.对大型化的单系列制氢炉设计中会出现一些什么问题？如何考虑和解决？3.选用管式炉时应注意哪些问题？如果选用1200万大卡/时常压炉用作1200万大卡/时沥青炉是否合适？4.画出烟气在自然通风直立上抽式加热炉内的压力分布图，并解释烟气是如何从负压较大的炉底向负压较小的炉顶流动。5.横管立式炉水平炉管支撑间距如何考虑？6.管输加热原油炉间接加热与直接加热相比有什么优缺点？7.当测定炉外壁温度后计算炉子热损失时还需哪些数据？计算全年平均热损时，还需哪些数据？8.你在工程设计中是如何考虑等裕度设计的？（可从结构和工艺等方面自由发挥）。9.试述重整反应加热炉、炉管系统设计特点。10.对管式炉辐射炉管选用有何要求？11.单、双层炉衬隔热在经济性进行比较，并回答减少炉衬热损失从何处着手？12.加热炉燃烧器选型一般应怎样考虑？13.设计热管时，对热管要考虑到哪些基本参数？14.如何计算某台加热炉节能改造设计后的投资回收年限？（仅列出计算简式即可）15.什么是焦化加热炉的管内结焦？管内结焦的多少取决于哪两大因素？并对该两大因素具体分析。16.对生产的每一根热管，用什么方法测试才能初步确定它是合格产品？17.加热炉主要管材的最高使用温度是多少？18.用公式说明如何强化对流传热？在介质为油时（液相），总传热系数K大小主要取决于外膜传热系数h0，还是取决于内膜传热系数hi，为什么？设计时，强化后K直通常为没强化K值几倍？ 19.管式加热炉炉型选择的原则是什么？糠醛精制炉选用何种炉型为宜？20.作为一名加热炉工程师应具备什么基础理论知识？应具备加热炉专业知识有哪些方面？第三卷一.参考题库(共20题)1.一条原输送流量为V（Nm3/h）、温度为0℃空气的冷风道，其流速为u，压降为△p。现改为输送同样流量，但温度为273℃的热风，问其流速和压降各为多少？（注：按雷诺数足够大，流动状态在完全湍流区（阻力平方区）考虑）。2.举例说明如何选用现存炉子？3.针对图中所示的钢接接点，试标注焊缝符号，并说明连接板、连接角钢、加强肋和连接板开口的作用。在施工中，为便于施工，你认为还要增加什么工艺构件？ 4.试用热效率公式说明热效率测定时多用反平衡法而不用正平衡法的理由？5.加热炉炉管材料应具备哪些性质？6.提高加热炉热效率主要受哪些因素的限制？在我们的设计中采用过哪些提高加热炉热效率的手段？你准备从哪几个方面去防止或减轻低温露点腐蚀？7.加热炉负荷变化大的燃烧器设计应考虑什么？8.炉子设计时，从布置炉本体、燃烧 说明应注意哪些安全措施？9.影响露点腐蚀的因素是什么？在设计中怎样避免露点腐蚀？10.加热炉用急弯管表面的微裂纹在什么情况下应报废？什么情况下允许进口热处理？如何处理？1Cr5Mo、9Cr-1Mo材质的急弯管热处理后硬度要求是多少？11.试述加氢进料炉的炉管的选材原则。12.沥青炉设计中质量流速一般宜选用多少？过大、过小对沥青炉有何影响？13.一般管式加热炉设计工艺委托的原始数据有哪些内容？14.压力容器设计压力怎样确定？若最高工作压力为Pw≤1.8MPa，设计压力应为多少？设计压力为0.08MPa和真空度为0.015MPa，公称容积为600升（0.6m3）三容器是否适用GB150-89？（三容器的基本条件符合GB150-89）15.炉管系数的整体压力试验时，其水压或气压试验时的试压公式各是什么？并解释公式含义。16.试述烘炉的目的、过程及注意事项。17.弹簧管加热炉应用范围？特点？加热炉的管架计算如何考虑？18.对流传热时，烟气传给管子的对流传热系数与哪些因素有关？对流管束排列有几种形式？从传热角度看，哪种形式较好？为什么？19.在加热炉辐射室顶（对流底）和对流顶（烟囱底）设置氧化锆测定氧含量，其作用有什么不同？20.在自然通风系统中，烟囱挡板和燃烧器风门都可以用来控制过剩气体系数和炉膛负压？你认为那种工况下调节哪一个好？调节过程应注意什么？第一卷参考答案一.参考题库1.正确答案: ⑴在可能的情况下选择较低的平均热强度。 ⑵在动力消耗允许时采用较大的冷油流速（在允许情况下可注水、注气）提高传热速率，降低内膜热阻。 ⑶改进燃烧条件，使炉内热量分布均匀。 ⑷了解加热原料的工艺特性（温度及特性因素）合理的安排物料在炉内的走向。 ⑸介质为多管程进料时，应使各路流量分配均匀，各路安装流量控制表。 ⑹采用卧管式加热炉使炉管沿长度方向传热均匀，加大管心距使炉管沿圆周方向传热均匀。 ⑺加热炉扩径时，应避免在汽化点前过早扩径，汽化点不要选择在下行管上。 ⑻在管壁温度高的部位安装管壁热偶。 ⑼炉管选用较好的材质（如Cr5Mo，Cr9Mo），安装一定数量饿回弯头利于清焦。2.正确答案: ①减压炉辐射盘管出口扩径的理由是： A.因出口汽化量大，扩径可提高汽化率，提高轻油拔出率 B.可降低介质出口温度，防止结焦 C.可减少压降，降低温度，降低能耗 D.可提高产品产量 ②扩径位置选择时，扩径过早，介质易结焦；扩径过晚阻力增大，影响减压拔出率 ③根据一般经验，扩径总长不要超过管程总长的17%～20%为合适。3.正确答案: 立式炉型与卧式炉型燃烧情况及效果基本相同。 ⑴立式炉型 优点： ①占地面积小 ②炉体结构受力情况较好，因而较省钢材 ③燃烧器安装、炉子操作均较方便。 缺点： ①炉子高度受CO锅炉入口高度的限制，结构不易布置； ②生器来的中夹带少量催化剂，进炉后催化剂沉降易堵塞喷嘴； ③侧烧，烧油时火焰较长，易相互干扰。 ⑵卧式炉型： 优点： ①致因催化剂沉降而堵塞燃烧器； ②CO锅炉入口高度限制，而可保证炉膛所需长度，满足工艺要求。 缺点： ①地面积大； ②体卧式结构受力不如立式，用料较多； ③烧器的安装、支撑及火焰的稳定不如立式。 ⑶按再生烟中CO所需在炉膛内的停留时间及混合所需炉膛长度而定。同时因炉膛温度高，应有足够的容积热强度（可参照制磺燃烧炉）。4.正确答案:304、304H虽高温强度较好，但不抗晶间腐蚀和应力腐蚀（不含Ti或Cb），基本上不用作炉管，316、316H价格最高，但高温强度并不高，多用在常减压炉管，抗环烷酸腐蚀。5.正确答案: 6.正确答案: ①根据加热炉设计负荷确定燃烧器分配的数量和要求。 ②按照供热均匀的要求确定燃烧器到炉管中心的距离。 ③根据炉膛温度计算确定 ④确定筒壁板厚 ⑤上述尺寸之和即为外壳直径。7.正确答案: ⑴钢号应是国外锅炉用钢标准所列的钢号或化学成分，力学性能，焊接性能与国内允许用于锅炉的钢材相类似，并列入钢材标准的钢号或成熟的饿锅炉用钢钢号。 ⑵应按订货合同规定的技术标准和技术条件进行验收。对照国内锅炉钢标准如缺少检验项目，必要时还应补做所缺项目的检验，合格后才能使用。 ⑶锅炉强度应采用该钢材的技术标准或技术条件所规定的性能数据进行。 ⑷首次使用前应进行焊接工艺评定和成型工艺试验，满足技术要求后才能使用。 ⑸未列入标准的钢材或已列入标准的电阻焊锅炉管，应经劳动部安全监察机构同意。8.正确答案: 焊接铬钼钢焊条有奥氏体不锈钢焊条与珠光体焊条。 奥氏体不锈钢焊条： 优点： ⑴如果焊接工艺适当，焊后可不做热处理，施工非常方便 ⑵焊缝金属的机械性能、抗氧化和耐蚀能力不低于基本金属  缺点： ⑴焊条昂贵 ⑵焊缝金属与基本金属材质不同，线胀系数不同，受热后存在内应力 ⑶焊缝根部或热影响区硬度高  珠光体焊条： 优点： ⑴焊缝金属与基本金属材质相同，经过适当热处理后，可得到与基本金属的机械性能及金相组织基本相同的焊接接头，生产中安全可靠。 ⑵焊条造价比奥氏体焊条便宜 缺点：⑴焊后要热处理，施工较麻烦 奥氏体不锈钢焊条焊后可不要热处理 原因：虽然焊缝根部出现部分奥氏体组织，但这种组织不能通过高温回火或退火处理予以消除，因此采用焊后热处理不一定会带来多大好处珠光体焊条焊后必须热处理 原因：由于这种材料具有空气淬硬物性，焊接以后有极大淬硬倾向，为降低硬度，提高塑性和重新分布应力，焊后必须进行热处理，才可将这些缺陷克服。我国过去二十多年多采用奥氏体焊条未发现过问题 原因： ⑴炉管选用较厚，裕量较多 ⑵由于操作温度与压力不高，焊缝并不是在十分苛刻条件下操作，随着对设计及操作的严格要求与施工技术及认识上的提高，采用与基本金属相同的焊条是发展的必然趋势。9.正确答案: 10.正确答案: ⑴建立沸腾床的条件： 最重要的是确定料层由固定料层转变为稳定沸腾层时气流速度。这速度称为操作速度，它必须大于临界速度而小于极限速度。否则，流速小，沸腾层不易达到稳定，超过极限速度易将物料带走。 ⑵稳定的沸腾层 ①不发生沸涌和气沟 ②要求沸腾层内物料浓度和孔隙度大致均匀 ⑶沸腾层高度的影响： 当要求炉内密相单位高度的压力降一定时，减少沸腾层高度，有别于提高沸腾层孔隙度。 料层越薄对料层均匀性影响越大，越容易因气流分布波动而形成气沟。料层过厚则阻力大，风机动力消耗增加。11.正确答案: 焦化炉炉管结焦通常并不在温度最高的出口，而在炉管温度较出口温度低的中间某处，因为焦化炉管内焦生成开始于先期裂化临界段（或临界分阶段），据凯洛格公司介绍临界温度范围约427℃（k=11.8石蜡基原料kr=427～454℃，k=11.3原料tkr=454～477℃），如果油品以液态在较低速度通过临界段，外管壁缓慢移动的油膜将受热很快迭合生焦，为避免上述情况，油品必须以极高的湍流状态通过临界分解段的那段管子。如果采用高流速（1～2米/秒以上）不注水注气，在国外也有这种情况，但进料泵压力要加大，负荷不宜波动，不然就必须注水注气以提高冷油流速。注水注气一般在临界分解段略前些，过早注水注气，要增大压降，过晚注水注气难于避免结焦。12.正确答案: ⑴尽量以直接和简单的方式表达设计人意图确定程序数学模型和图。 ⑵程序编制应清晰，容易读，容易懂，容易调试和修改，局部修改不致牵动全局，尽量节约调试时间。 ⑶在程序直接、简单、清晰下力求节省内存和提高运算速度 ⑷在以上要求的基础上，力求程序功能强，通用性大。 ⑸输入数据尽量少，提示说明齐全，用户使用方便。13.正确答案: 辐射传热公式  QR=σAcpF（Tg4-Tw4）+hRCαAcpF（Tg-Tw）  （）兹曼常数 定值：4.93810 α：有效吸收因数（与排管数，管心距/管程有关） Acp：辐射壁管当量平面（取决于管长、管子数、管心距之积） F://变换因数（随放热表面的辐射率和吸热面的吸收率而变化，与有效暴露砖 墙和当量冷平面有关） 当管排一定后变换因数与气体辐射率有关。气体辐射率取决于三原子气体分压和炉子尺寸 Tg：火墙温度决定辐射与对流段的负荷分配 Tw：辐射炉管平均管壁金属温度 HRC：对流传热系数（与炉型和燃烧流场有关）14.正确答案: 双面辐射加热炉是指辐射管两面受到辐射传热，其主要特点是提高炉管的有效吸收因数α之值 如果排管双面辐射时α=1.316  单排管单面辐射时α=0.883 提高了管材利用率η=（1.316-0.883/0.883）=50%  也就是一根双面辐射管顶1.5根单面辐射管的传热量。 ①在使用昂贵的高合金管材时，应用效果好，如转化炉 ②在一定数量的负荷下才能适用，一般超过2000万大卡/时应用较合适，因为双面辐射需要较大的燃烧器位置。如新疆厂常压炉。15.正确答案: ①Cr-Ni系不锈钢应尽量采用含钛、铌具有稳定化元素的钢种。如321.347等。 ②为把焊接应力控制在最小范围，焊接工艺上采用小直径焊条，小电流，快速多道焊接，缩小热影响区。短缩在500℃～800℃之间停留时间。 ③装置停工时间必须采取措施防止连多硫酸腐蚀，即在装置停工期间向炉管内注入不含氧的氮气或氨，把炉管封存起来，防止空气进入，当炉管检修必须与空气接触时，可先用1.5%～2%的碳酸钠和0.5%的硝酸钠水溶液洗涤炉管约两小时，以中和H2SxO6然后再打开炉管。运行前再用纯水将炉管冲洗干净，使之干燥，以防止连多硫酸的形成。16.正确答案: 应考虑以下荷载 ⑴设计压力 ⑵容器、（炉体）自重（包括内件和填料、炉衬等）以及正常操作条件下或试验状态下内装物料的重力荷载 ⑶附属设备及隔热材料、衬里、管道、扶梯、平台等的重力荷载 ⑷风载荷和地震载荷 必要时还应考虑以下载荷 ⑸支座的反作用力 ⑹连接管道和其它部件引起的作用力 ⑺由于热膨胀量不同而引起的作用力 ⑻压力和温度变化的影响 ⑼容器（炉体）在运输或吊装时承受的作用力 CO焚烧炉因压力不高，炉膛压力为350mmH2O，应按卧式常压容器设计17.正确答案: 采用的余热回收方式有： ⑴加热炉烟气预热空气：有管束式、扰流子式、回转式、热管式以及新发展的板式等空气预热器。 ⑵加热炉烟气余热水或发生蒸汽（废热锅炉）。 ⑶加热炉烟气预热热载体，热载体再预热空气（所谓热载体空气预热器）。 ⑷加热炉烟气预热冷进料，工艺物流（低温热源）预热空气（所谓冷进料-热油式空气预热器）。 热油式空气预热器有点： ⑴利用装置低温热预热空气可降低装置能耗 ⑵比用烟气直接预热空气简便，省掉了庞大的烟气往返管道。 ⑶预热器设置在地面，对流室可减少传热面积，加热炉荷载减少钢架可节省。 缺点： ⑴不太安全，漏油后易着火 ⑵空气预热温度受工艺物流的控制18.正确答案: ⑴因为倒U型管系采用下集合管底部支承，不需要辐射室顶部与对流室底部的集合管及吊管空间，因此辐射室出口与对流室入口可直接相接。 ⑵在这种情况下，对流室的布置应考虑辐射室顶部烟气流动畅通，避免烟气流动死角处出现正压。 ⑶具体应采取的措施可以是优先考虑对流室长度方向沿着辐射室长度方向布置，若仍无法避免烟气流动死角，则仍应考虑辐射转对流烟道。19.正确答案: ⑴原油流量大、压降低，需大管径多管程，各管程分配均匀问题很难解决 ⑵输量或季节气温变化影响，传热功率波动大，小流量输送易发生偏流 ⑶温升小，被加热终温低，粘度大，在相同热强度下管壁温升高于一般加热炉又因原油未经技术处理，轻成分多，从不允许汽化的要求考虑允许的管壁温度低，加热终温只有70℃，否则易出事故。另外还要求炉管受热均匀，热强度不能过大。 ⑷原油入炉温度低，只有25～30℃，因此往往会遇到低温露点腐蚀问题。20.正确答案: 材料在一定温度和外力作用下，所表现出抵抗某种变形或破坏的能力成为材料的机械性能。 主要指标有：强度、塑性、韧性、硬度等。 ⑴强度一般用σs、σb表示 单位：kgf/mm2（公斤力每平方毫米） Klbf/in2（美国ASYM标准，千磅力每平方英寸，ksi） MPa（即N/mm2）（我国推行的国际单位制，兆帕） ⑵塑性一般用δ%（伸长率）φ%（断面收缩率）α（弯曲角）等 ⑶韧性 抵抗的冲击力，而不发生硬断的能力 冲击韧性αk，单位面积所承受的冲击力 单位：kgf·m/cm2→ J/cm2（焦耳每平方厘米） ⑷硬度（HB、HRC、HV） 材料表面抵抗较硬物体压力的能力 HB（布氏） HRC（洛氏） HV（维氏） 单位与强度单位一致。第二卷参考答案一.参考题库1.正确答案: 焚烧炉对炉衬设计要求： ①耐温性600℃～850℃以上 ②耐磨性，经得起硅砂、废渣等的冲刷 ③耐急冷急热，热稳定性好50次 ④耐水性 在工作温度不受废料影响（因450℃以上陶瓷化） ⑤抗腐蚀性 能抵抗废渣及焚烧后烟气腐蚀 ⑥致密性 要求衬里不裂、不渗、不使烟气渗入器壁腐蚀壳体 ⑦易施工 好施工能适应焚烧炉各种复杂的结构形状 综合上述采用衬里比耐火砖结构好，这是因为砖有砖缝，不易严密，而砖缝是薄弱环节不耐冲刷，焚烧炉形状复杂，用异型砖多，施工不易，不如衬里简单。2.正确答案: ①从传热、铸造、热应力考虑，制氢炉管管径不宜太大（一般为3”、4”、5”）厚度不宜太厚。但从基本热平衡方程来分析，（Q=KDHr/4）Hr（反应热）不变，产率一定，热量与管径成正比，如果保持一定管径，必然增加路数，则带来集合管的增长，因此热膨胀、热应力问题是大容量制氢炉的突出问题，国外也有采用冷壁集合管解决热膨胀问题，在国内存在制造问题。 ②由于制氢炉管材料昂贵，占整个炉投资的30%～40%，为充分利用管材，采用单系列管束双面辐射（高热强度）。对于大容量制氢炉由于管径相应加大（或路数增多，管径一定）管壁热强度相应增加，如辐射传热量增加，管壁温度升高（或路数增多热应力增大）因此在炉管选材上要加以慎重考虑。 ③由于单系列大型化制氢炉热负荷大，烟风道系统大，带来风机、电机的选型困难以及炉用零配件的选用和制造困难。 ④大型化制氢炉中路数较多，热应力大，炉管、集合管等焊接问题要慎重考虑。3.正确答案: 选用加热炉时应根据使用的装置、条件及地区的不同，需做一些核算和比较 ①全炉热负荷，辐射炉管的热强度 ②管径及路数 ③根据操作压力，温度及腐蚀条件核算炉管厚度 ④燃烧器的燃料种类及总发热量 ⑤建厂地区的风载荷、地震荷载、场地土是否一致，必要时进行核算 ⑥其它（轴线位置说明等） 不合适，因为常压炉设计时一般选用的热强度在2～3万千卡/m2时（圆筒炉）而沥青炉允许热强度较常压炉要低，则选用1200万大卡/时的常压炉作沥青炉传热面积可能不够。4.正确答案: 1）根据加热炉各部位相对抽力和烟气阻力，可画出炉内各部位烟气相对负压分布图见图2。 2）图2仅表示炉内烟气与同高度炉外大气的相对负压，因此出现烟气从负压大的部位向负压小的部位流动的假象。实际上大气压力随高度的增加而减小，炉内烟气绝对负压分布图应如图3所示，由图3可以看出，烟气还是由负压小的部位向负压大的部位流动。 5.正确答案: 当管径≤φ102时，为35倍管外径：一般要求L≯3000mm 当管径＞φ102时，为30倍管外径：一般要求L≯3600mm 温度＜250℃时，不一定按35倍管外径考虑，而应通过挠度计算，强度计算后确定间距太大，炉管受热下垂度大，考虑不安全或不利换管检修 间距太小，增加钢材、合金支架的用量，炉子造价升高。6.正确答案: 优点： ⑴传热功率弹性大，利于导热油使用温度高而不汽化，闪点高，导热系数和比热大等特点，可通过改变热媒在炉内的温升，调节传热功率，弹性可达1：4以上。 ⑵热效率高：烟气离开导热油处的热效率为83%～85%，而后部可用预热器预热空气，效率可达92%。     ⑶自控程度高 ⑷炉型有所改进，使之便于操作，节省钢材和方便安装，炉密封好，寿命长，便于预制，方便运输。 缺点： ⑴投资过高，国产化后，也是比直接加热系统投资高，是它的1.5～2倍。如果使用进口的就更高，是直接加热系统的5倍之多。 ⑵占地面积大，因设备数量多，占地为直接加热的三倍 ⑶对操作和管理人员要求素质高，要挑选和培训，并应有相当中专文化水平以上，熟悉设备性能，工艺流程，控制流程和操作等。并经考试合格后方能上岗。7.正确答案: 8.正确答案: 1）从结构设计上来说，可以进行等强度设计。例如，炉体钢结构立柱的变截面设计；烟囱筒体壁板的变厚度设计等等。 2）从工艺上来说，加热炉各个功能部件对操作都具有相同的富裕量。例如，燃烧器能量、管壁热强度、炉管管材、炉管壁厚、炉膛管系支撑、管系阻力、烟囱抽力和鼓引风机容量等对工艺条件的变化具有相同的裕度。9.正确答案: 主要特点：压力降要求低，出口介质温度高。 根据压力降要求，重整反应炉多设计成多路并联，多路并联实际上流量不可能均匀，流量小的管每千克原料气所吸热量就增大，这样就形成温度偏差，允许的最大热偏差，取决于炉管材质，为了使各路流量尽可能均匀，从两个方面努力： ⑴集合管的横截面要足够大，加热管尺寸尽可能小。 日本：总集合管面积=0.8～1.0炉管总面积 美国：总集合管面积=1.5炉管总面积 一般处理量越大，路数越多时，集合管尺寸的富余量越大。 ⑵安排好集合管流向 10.正确答案:管式炉辐射炉管有水平排列与竖直排列两种型式，油品所需大部分热量是通过辐射炉管传递的，由于辐射管不但要承受管内介质的温度与压力和腐蚀的综合作用，而且还由于是在高温炉膛中工作，还要承受着很大的温度应力和高温烟气（含硫和钒）的腐蚀，因此对炉管的要求是很高的。一般说必须考虑炉管材料的耐热性，高温强度和耐腐蚀性能。耐热性是指炉管材料的高温氧化性能。高温强度是指管材有较高的持久极限强度。耐腐蚀性一般指管材对管内介质和高温烟气有较好的耐蚀性。此外，对焊接炉管还要求有良好的可焊性。对胀接炉管还要求有较低的硬度和较小的外径公差，以利于胀接，因此既经济又合理地选择炉管材料是保证炉管寿命和安全生产的重要工作。炉管设计时其材质应根据设计温度、压力和介质腐蚀情况选取。须清焦的炉子采用卧管好。11.正确答案: 经过计算与生产实践得知，双层炉衬隔热比单层好。是因为在炉衬内壁温度与炉衬厚度一定情况下，单层的耐火材料的导热系数较大，价格较高，则热损失也较大。双层炉衬可根据炉衬各段温度范围与层间温度选用价格不等，导热系数不同的耐火材料从而减少损失。 减少热损： ⑴减小（t1- t2）温差，t1一定时，可将t2定为合适温度 ⑵减少传热面积，尽量设计小容积炉膛 ⑶炉衬加厚 ⑷选用导热系数较小的材料12.正确答案: ①首先应根据炉型和装置状况，确定燃烧器设置底烧或侧烧及燃烧器类型 ②应根据提供的燃料状况确定燃烧器，单烧油、单烧气、油气混烧。 ③如果进油温度高，为提高加热炉效率，采用空气预热回收时，应选强制通风燃烧器，否则选自然通风燃烧器 ④根据加热炉计算热负荷和加热炉计算效率，确定加热炉：算发热量并在这基础上乘1.1以确定燃烧器设计总发热量。根据以下因素来确定单个燃烧器发热量和数量 A.燃烧器中心线离排管中心线的最小距离及与炉墙的最小距离。 B.燃烧器的数量尽量等于底柱数或底柱数的倍数。 C.燃烧器的数量最好等于管程数或管程数的倍数。 D.燃烧器的发热量大小应与管长相匹配，辐射管长时尽量选发热量大的燃烧器，管子较短选发热量小的燃烧器 ⑤如果没有蒸汽可选旋板和空气雾化喷咀。13.正确答案: ⑵冷热端管长长度比的选择，长度比的大小能影响热管预热器的传热和阻力特性，还影响热管的经济性。一般，选择长度比的原则是：在满足冷热流体阻力降的条件下，长度比应尽量接近其经济长度比。 ⑶管径的选择，管径的大小，对热管有以下几方面的影响： ①影响热管的传热量，Q=AoUoΔt，管径越大，传热面积越大，传递的热量就越多。 ②影响热管的强度，其它条件相同时，管径越小，能承受管内的压力就越多。 ③影响热管的传热极限，管内流通面积的大小，主要影响声速极限与携带极限。 ⑷热管安装位置的选择 放在对流上部时，采用水平放置，不过热管与水平至少有10～15°倾斜角，在地面上时可垂直安装。 ⑸扩展表面的选择 热管预热器总传热系数K的大小，主要受管外膜传热系数的影响，这又跟管外翅片厚度、高度、间距和管径这些参数的选取有关，一般翅片高度不超过光管直径的一半，翅化比的值在7～12范围为宜。 ⑹热管排列方式的选择 热管预热器放在对流段上部由烟囱自然引风时，可选用正方形排列，必要时烟气侧翅片间距要适当大些，预热器放在地上，且用引风机时，可采用正三角形排列，烧燃料油时，并要有吹灰措施。14.正确答案: 假设： 一次改造总投资A万元  折旧费（按总投资10%计）0.1A万元       改造后增加电耗B万元  改造后净节省燃料120公斤/时                    燃料单价980元/吨  每年按330天计   改造后节省燃料费：0.12×330×24×980=C万元 所以回收年限=总投资/（节省燃料费-折旧费-年点耗费）=XX年 即：A/（C-0.1A-B）=回收年限15.正确答案: ⑴焦化炉管内结焦是炉管内的油品温度超过一定界限发生热裂解，变成游离碳，堆集到管内壁上的现象。结焦使管壁温度急剧上升，加剧了炉管的腐蚀和高温氧化，引起炉管鼓泡破裂，同时增长了管内压力降，使炉子操作性能恶化，有时甚至提前停运。 ⑵管内结焦的多少取决于两大因素，焦炭生成速度及焦层脱落速度，即积极、结焦速度=焦炭生成速度-焦层脱落速度。 ⑶影响焦炭生成速度有： ①加热温度 在满足工艺过程的基本要求时，尽量降低介质被加热的温度，可以降低介质在边界层的温度，每种油品都有自己开始发生结焦的临界温度，要使整个盘管系统都应控制在此温度范围以下，这是防止焦炭生成的基础。 ②管壁温度和热强度 焦层是在管内壁表面上生成的，管壁温度是影响焦炭生成速度的最基本因素之一，控制辐射热强度与热强度均匀分布，就可以限定管壁温度过高。 影响焦炭脱离速度有： ①管内流速 只要压降允许而又不造成冲蚀，最好尽可能采用高的流速，可使尚未固着的初期疏松焦层排除炉外。高的流速可使内膜传热系数增大，降低管壁温度，可缓解结焦。 ②管内流态 对水平管，结焦可能性大的流态呈层流，汽、液两相分开流动，管子上都是气体，下部是液体。焦层主要在管子上部，汽相一侧较好的流态是喷雾流或环状流，此时汽液混相，几乎是等速流动。16.正确答案: 热管存放十天后，用以下方法对每根热管进行初步检查 A.听声法：热管充装工质后，使之呈垂直方向，上、下抖动，有清脆的金属撞击声为性能初步合格。 B.启动法：将热管蒸发段插入98℃～100℃的恒温水槽中，在三分钟内可热到顶端，用仪器测距冷凝段端头500mm处的壁温。壁温高于环境温度10℃为合格。 若上述任何一项不合格则判定该根热管为不合格。17.正确答案: （10#、20#、Cr5Mo、Cr9Mo、1Cr18Ni9Ti、Cr25Ni20） 10#、20#   450℃ Cr5Mo      600℃ Cr9Mo      650℃ 1Cr18Ni9Ti  650℃ Cr25Ni20   1000℃18.正确答案: 强化对流传热即提高对流炉管表面热强度qc ①减少布管面积Ac，为达此目的一般是提高总传热系数Kc和Δt Δt提高和布管有关，介质和烟气流向为逆向（↑烟、↓介） Kc提高和内外膜传热系数有关 内膜传热系数hi主要和介质流速、管径有关，当介质流速取最结焦时，管径就为定值 介质流速：根据不同介质，有规定的流速范围外膜传热系数h*0主要取决于烟气流速Gg有关，Gg大小和布管形式即□排列或△排列有关（光管、翅片管或钉头管有关）  结论：通常根据规定选取最佳介质质量流速，这时炉管直径及管程数即为定值了。 在这前提下，主要是设法提高Gg（烟气质量流速）也就是提高外膜传热系数h0，布管通常为△排列，在炉管外侧加上钉头（燃油时）或加上翅片（燃气时），达到了提高h*i和h*0，，即Kc值的目的。Δt和Kc提高了，qc即提高了，Ac减少了，达到强化对流传热之目的 ②总传热系数K大小主要取决于外膜传热系数h0，因内膜传热系数h*i远大于1h0（外膜传热系数），〔h*i在600～1000左右，而h*0一般在30左右（未强化）〕 ③强化后K值一般为未强化K值的2～3倍以上。19.正确答案: ⑴管式加热炉炉型的选择应满足工艺操作要求；保证长周期运转；便于维修，投资少；结合场地条件及余热回收系统类别进行选择。一般来说 ①设计热负荷＜150×104Kcal/h宜采用纯辐射圆筒炉； ②设计热负荷150×104～2500×104Kcal/h应优先考虑采用辐射-对流型圆筒炉； ③设计热负荷＞2500×104Kcal/h通过炉型对比，可选立式炉、箱式炉或其它炉型； ④被加热介质易结焦时，宜采用水平管立式炉； ⑤介质流量小，且要求压降小时，宜采用旋管圆筒炉； ⑥介质流量大且要求压降小时，如重整炉宜采用门型、U型管炉； ⑦使用价格昂贵的炉管材料时，优先选用单排双面辐射的炉型（如加氢裂化炉等）。 ⑵对于糠醛精制炉，由于润滑油装置加热炉负荷较小，在满足工艺操作的情况下，一般采用主管立式圆筒炉较为经济。为防糠醛分解，可采用多咀小能量燃烧器，燃烧器离炉管远一些，炉膛体积热强度小一些以防糠醛分解。20.正确答案: 传热理论、结构设计、材料（金属、非金属）、燃烧理论、机械制造等方面的基础理论知识，之外还应具备各方面加热炉专业知识： ①燃料及热值计算 ②过剩空气、烟气及其测定，说明降低过剩空气的好处 ③燃烧火焰和火焰温度、燃烧情况、火焰类型和颜色 ④燃烧器和空气预热器，说明设计良好燃烧器应具备的条件，燃烧调节， 空气预热的经济性问题 ⑤噪声及其控制措施 ⑥说明辐射传热、对流传热和热损情况 ⑦燃料和进料油质量，说明燃料含硫、钠引起的高温腐蚀，原油含盐引起的问题，炉管发生的事故 ⑧结垢和清扫，说明管内外结垢引起的问题 ⑨处理量变动引起的问题 ⑩设计施工注意事项第三卷参考答案一.参考题库1.正确答案: 2.正确答案: ①炉型 ②热负荷 ③冷油流速（即管径和程数） ④有否过热蒸汽或废热锅炉 ⑤炉管材质、壁厚 ⑥火咀数量和形式 ⑦风荷载及地震荷载等 选型说明： 当加热某一种介质而设计的管式炉，当用于加热另一种介质时，由于其允许的热强度不同，原设计的热负荷就不再具有意义。例如：一个1000万千卡/时常压炉，当用在焦化炉时，就只能当作700万千卡/时左右的炉子使用。 在选用时，具有实际意义的是其有效加热面积。然而加热面积是不直观的，名义热负荷（以下列名义热强度为准计算的炉子热负荷） 查后得选用名义热负荷780万千卡/时左右圆炉，满足热负荷要求，然后再考虑管径等其它因素是否合适。 若选用1200万大卡/时的常压炉用作1200万大卡/时沥青炉是否合适？ 不合适，因为常压炉热强度在2～3万大卡/时（圆筒炉），而沥青炉允许热强度较常压炉要低。则选用1200万大卡/时的常压炉作沥青炉的传热面积可能不够。 选用加热炉应注意： 选用时应根据使用的装置、条件及地区的不同，需作一些核算和比较 ①全炉热负荷、辐射管的热强度 ②管径及程数 ③根据操作压力、温度及腐蚀条件核算炉管厚度 ④燃烧器燃烧种类及总发热量 ⑤整个地区的风载荷、地震荷载、场地土是否一致，必要时进行核算。 ⑥其它（轴线位置说明等）3.正确答案: A.焊缝标准如图 B.连接板—承受弯矩 连接角钢—承受剪力 加强筋—加强工字钢翼缘 连接板开口—增加焊缝长度 C.在下连接板下方增加支承定位角钢4.正确答案: 5.正确答案: ①有足够的高温强度，长时间的组织稳定性 ②抗氧化和抗腐蚀性好 ③常温和高温的加工性能好 ④可焊性好6.正确答案: 加热炉的热效率主要受经济性的限制（她随在一定时间内钢材价格和燃料价格的影响，如果燃料价格高于材料价格则加热炉的热效率是重要的，否则就无所谓）热效率的进一步提高受到露点改变的制约。在我们的设计中通常可采用预热空气，产生蒸汽，冷进料的办法来提高加热炉的效率。防止或减轻露点腐蚀从设计的角度出发，主要是保证低温部分的金属材料温度高于烟气露点温度。从进料方面看（空气或水等）提高进料温度，降低燃料的硫含量，采用抗低温腐蚀的金属或非金属材料，都是设计者考虑的出发点。7.正确答案: ①燃料压力范围要大些，调节燃料流量范围才能满足 ②如烧瓦斯时，以外混式为好，这样才能在低负荷下避免回火和稳定燃烧 ③燃烧器的进风口，要有调节风量的手，这样才能在较好的过剩空气系数下燃烧8.正确答案: ㈠从炉体布置上考虑 应几种布置在装置的边缘，且位于可燃气体、液化烃、甲苯类液体设备的全年最小频率风向的下风侧。炉子若与露天布置的液化烃设备之间，应设置非燃烧材料的实体墙，实体墙高度不宜小于三米，距加热炉不宜大于五米。 ㈡从炉本体考虑 ①负压加热炉应设防爆门，正压加热炉应设安全阀或防爆膜 ②炉膛与弯头箱设灭火蒸汽管 ③炉柱脚设防火保护层 ④平台设护栏，梯子设护圈 ⑤大负荷的炉子设两个梯子上下，其中一个安全梯为直梯 ⑥烟风道备置快开风门。 ㈢从燃烧器燃烧考虑 烧气体的炉子应设长明灯，并设置火焰监测器。炉子燃料气调节阀前的管道压力等于或小于0.4MPa（表），且无低压自动保护仪表时，应在每个燃料气调节阀与加热炉之间设置阻火器。9.正确答案: 影响因素有； ①燃料中的含硫量，含硫越多，生成SO2越多 ②烟气中含H2O（H2）多，容易产生亚硫酸是露点增高。 ③烟气中的含氧由过剩空气带入，易产生SO2→SO3转化，增加露点腐蚀。 ④烟气中的灰垢（如金属氧化物）如Fe2O3、V2O5等，能促进SO2→SO3催化作用。 ⑤温度等于露点不易结露，高于600℃，SO3与H2O不会反应，因而不会发生露点腐蚀。 设计中避免露点腐蚀的措施： ①在管外壁涂上防腐涂料 ②采用耐腐蚀材料（合金钢管、玻璃管等） ③燃料脱硫 ④降低过剩空气系数 ⑤降低燃烧器雾化蒸汽用量 ⑥提高管壁温度 A.热管预热器增大热端和冷端比 B.提高空气预热器的冷端空气入口温度 C.及时吹扫管外表面的结灰10.正确答案: ⑴加热炉用急弯管表面的微裂纹，如果集中且大面积分布，或当微裂纹深度大于0.8mm时，应报废。只有当微裂纹分散，且小面积出现时，当其深度大于0.4mm且小于0.8mm时，才允许处理。 处理高度：一般采用机械加工或研磨方法予以清除。 微裂纹集中、分散或大小面积以不影响安全使用为前提，由制造单位及用户共同认定。 ⑵1Cr5Mo、9Cr-1Mo材质的急弯弯管热处理后硬度要求为≤187HB。11.正确答案: 应根据操作条件（包括H2S浓度%，操作温度、应力、使用时间），按照美国石油学会提出的“Nelson”、“coper”曲线选用合适材料。材质太低，腐蚀速率太高，仅能维持短周期运行，频繁更换管子则不经济；如光靠升高材料等级求得过低腐蚀速率也不经济。应总和考虑，所选材质应能满足十万小时的使用受命，材料不失效的情况下尽可能用较低等级的材料，从而降低工程投资。一般来说直馏汽油、直馏煤油、直馏轻柴油加氢，如果原料油中含硫量少，循环氢中含硫量少，其操作温度较低，可选用1Cr5Mo炉管，采用单面辐射单排管（圆筒炉）可降低投资。 对于二次加工的馏分油，含硫量高（在≥1% H2S浓度%）操作温度也较高，因此H2+H2S对炉管的腐