2024年岗位知识竞赛-加热炉知识笔试考试历年高频考点试题摘选含答案

2024年岗位知识竞赛-加热炉知识笔试考试历年高频考点试题摘选含答案第1卷一.参考题库(共75题)1.在加热操作时为什么要保持辐射顶微负压？2.加热炉挡板和风门的作用是什么？对于自然通风和强制通风系统，挡板和风门应如何操作？3.减压炉辐射管为什么要逐级扩径？扩径应在上行管还是下行管？为什么？4.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）5.影响露点腐蚀的因素是什么？在设计中怎样避免露点腐蚀？6.什么是耐火材料？它应具备什么条件？什么是表面水、结晶水？它们在何温度下可以去除？7.以洛炼沥青炉的排管方式及介质流向试分析说明UOP专利沥青炉的设计特点。8.加氢精制（炉前混氢）进料炉，炉管设计中应注意甚么？9.对易结焦的加热炉在设计中可采取哪些措施？10.用GB713-86中的20g和16Mng钢板分别代用20R和16MnR时应符合甚么要求？用20R和16MnR代替锅筒所需钢板20g和16Mng有什么要求？11.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？12.加热炉专业在03设计时应向土建专业委托哪些资料？13.什么情况下采用扩面管？从传热角度分析β（翅化比）增大的极限？14.从理论上分析加热炉对盘管采用扩面管的目的和意义。15.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？16.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。17.什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。18.受压弯作用的柱脚板，其地脚螺栓是否受拉？螺栓截面应如何确定？19.试对下列三种预热器（管束式、扰流式、热管式）进行比较？20.加热炉主要管材的最高使用温度是多少？21.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？22.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？23.翅片或钉头的材质怎样选用？24.管式加热炉中遮蔽管传热与辐射管、对流管有何不同？（用传热公式来分析说明）25.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？26.请在以下减压炉平衡蒸发曲线上分别画出理想扩径和未扩径（或不理想扩径）在汽化段的温度压力曲线（设出口汽化率为30% ），并加以说明。 27.影响辐射传热的因素是什么，并简要分析。28.304、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？29.试分析加氢精制进料炉（两相流）辐射炉管引起振动的原因。30.重整反应加热炉提高热效率的途径是？31.什么叫湿度型NOx？影响它的生成量的主要因素与控制NOx生成量的方法是什么？低氧化氮燃烧器是如何抑制NOx产生？32.锅炉受压元件采用国外钢材应符合哪些要求？33.对于含硫量低的直馏柴油加氢精制反应炉，是否非得选用321或347不锈钢作炉管？34.地震作用抗震计算通常有哪三种方法？加热炉抗震化效果用哪种方法？地震作用和哪些因素有关？35.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）。36.热油式空气预热器系列（CAD）和以前的整体式热油式空气预热器比较有什么改进？37.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？38.为什么在加热炉对流段一般均采用横向（错）排管，而不采用纵向排管？（用传热公式及对数平均温度的公式来说明）39.减压炉、焦化炉、制氢炉、重整炉（四合一）在辐射炉管排布上首先考虑的问题是什么？40.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？41.在工业设备抗震方面加热炉单体设备一般的震害是什么？42.影响对流对流传热的因素主要有哪些？43.低温露点腐蚀机理是什么？在设计中采取哪些措施避免产生低温露点腐蚀？44.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？45.正压炉的防爆安全装置有哪些形式？各有什么特点？设计中应注意的问题有哪些？46.加热炉设计中应如何选用燃烧器？47.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？48.加热炉上使用管壁热电偶有几种？安装管壁热电偶的目的是什么？立管立式炉一般安装在什么位置较合适？49.为什么在辐射段传热计算中，通常取两排对流炉管作为遮蔽段？遮蔽段采用光管？试根据下图绘出考虑遮蔽段对流传热的传热计算模型，并说明该模型的完备性。 50.加热炉燃烧器选型一般应怎样考虑？51.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？52.怎样防止连多硫酸对炉管的腐蚀？53.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？54.什么叫焊接工艺评定？为什么要进行焊评？焊评对象是什么？焊接试验与焊评有什么不同？（焊接工艺评定简称“焊评”）55.介质易结焦的加热炉设计中应采取哪些措施？56.金属材料的机械性能指标和单位是什么？57.高原地区某炼厂需建一台有余热回收设施的加热炉，而沿海某炼厂的加热炉工艺条件与之完全相同，如复用沿海厂该台炉子，主要需做哪些核算？哪些参数发生何种变化？58.试说明减压炉炉管程设计的特点。59.怎样设计重整加热炉倒U形辐射排管（单排单面辐射）？60.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？61.Ⅰ型和Ⅱ型焚烧炉各有哪些优缺点？为什么有些厂采用Ⅱ型焚烧炉？62.如何确定辐射段的热负荷？63.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？64.GB150-89规定在什么情况下压力容器壁上开孔可不另行补强？65.加热炉设计时管内介质的冷油流速一般取多少？冷油流速过大、过小有什么影响？66.加热里用渣油作燃料时，影响燃烧器燃烧的主要因素是什么？67.试述第一、三、四强度理论，它们各适用什么范围？68.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？69.遮蔽管的计算与对流和辐射室有什么不同？国外遮蔽管和国内遮蔽管设置有什么不同？70.简述热管的工作原理，并说明热管的优缺点？钢水热管的使用温度（最高）及存在的问题。71.加热炉炉衬采用浇注衬里时，设计应符合什么规定？72.试述加氢进料炉的炉管的选材原则。73.哪些装置的加热炉需要扩径？扩径的作用和原则是什么？焦化炉为什么不扩径？74.加氢装置中反应部分的加热炉通常可采用哪几种材料作炉管？不锈钢炉管为什么在焊后要增加一道稳定化热处理的工序？75.横管立式炉水平炉管支撑间距如何考虑？第2卷一.参考题库(共75题)1.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？2.烟风道的结构设计应符合什么要求？3.为什么要控制钢中的S、P含量？4.根据炉管管壁温度计算公式，分析一下管壁温度受哪些操作因素影响？5.加热炉炉管材料应具备哪些性质？6.什么情况时对流管需设置中间管段？中间管段的材质有何要求？怎样选用？7.对流室采用钉头管或翅片管的好处是什么？什么情况下采用钉头管？什么情况下采用翅片管？8.下列四种空气预热器在何种场合下使用（迴转式、管束式或拢流子、热油式、热管式）？9.压力容器若不设可拆封头或盖板以代替人孔或手孔，也不设检查孔应满足什么要求？10.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）11.试述加热炉的组成部分，并简要说明各个部分决定的根据。12.试说明单根热管分几段，各段名称是什么？在设计热管预热器时，如何设计热端与冷端？13.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？14.在什么情况下，固定管板式换热器的壳程筒体需设置膨胀节？15.空气预热器的主要经济技术指标是什么？16.试从加热炉传热、燃烧、炉衬、余热回收、炉子操作管理五方面简述炉子如何做好节能工作？17.简述在设计中避免露点腐蚀的措施。18.目前搞的管束式空气预热器系列CAD与过去设计的整体式管束式空气比较有什么区别？19.某型号风机样机的无因此性能曲线见下图。 试分析利用节流阀调节流量的原理及浪费电能的原因。并分析利用变频调适调节量的工作原理。20.正压炉的防爆安全装置有哪些形式？各有什么特点？对设计有何要求及应注意哪些问题？设计压力如何选取？由塑性金属材料及脆性材料制成的平板型爆破片破坏是受什么力？21.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？22.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？23.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？24.施工交底应注意什么问题？25.试述重整反应加热炉、炉管系统设计特点。26.减压炉出口转油线管径的大小对减压炉有何影响？27.空气预热器加热炉常用的有几种，各在何种场合下应用。28.管式炉碳钢和铬钼钢炉管焊接后哪些情况下可不做热处理？ICr5Mo、9Cr1Mo热处理温度是多少？什么情况下铬铝钢炉管必须重新进行热处理？29.什么样的加热炉需要烘炉？其目的是什么？烘炉时怎样对炉管保护？怎样控制烘炉温度？烘炉时150℃、320℃、450℃（或500℃）恒温其目的是什么？30.两端管板设计中管孔比管子大，大多少？为什么？管板上两相邻管孔间距偏差应小于多少毫米？管板设计如何考虑膨胀问题？31.自立式烟囱基本风压、设防裂度和场地类别等自然条件确定后，进行结构核算主要计算哪些内容？32.不允许代用钢材的范围是什么？33.炉管腐蚀分几部分，试举几种加热炉炉管的腐蚀情况及预防措施？34.提高加热炉热效率的途径有哪些？35.简述运行中锅筒水位状况。36.试述烘炉的目的、过程及注意事项。37.从反平衡入手分析影响加热炉燃烧效率的因素。38.减压炉辐射排管出口为什么要扩径？扩径的注意事项。39.炉子设计时，从布置炉本体、燃烧 说明应注意哪些安全措施？40.管输加热原油炉间接加热与直接加热相比有什么优缺点？41.什么叫氢鼓泡和氢脆？42.试述加热炉的主要工艺计算步骤。43.加热炉负荷变化大的燃烧器设计应考虑什么？44.焦化炉设计的关键是什么？设计中如何排管、选取管径和管材？45.热管空气预热器是一种新型高效换热设备，这主要是利用哪两个传热机理而表现出优异的传热特性的？热管空气预热器在设计与实际操作时，要注意的安全问题是什么？46.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？ 47.加热炉炉衬有几种常用型式？各有什么优缺点？48.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。49.设计热管时，对热管要考虑到哪些基本参数？50.试将一台热负荷为5818kw（500×104）圆筒炉（减压炉qR≈20000lcal/（m2.h））能改造成一台大约多少万大卡的糠醛（抽出液）加热炉？设计上要从哪些方面考虑这些改造？51.在下列已知条件下，写出计算炉衬厚度的有关公式的计算步骤。已知：单一炉衬，内外壁温度t1、t2，大气温度t0，炉衬材料导热系数λ，无风，炉衬垂直放置。求：炉衬厚度δ。52.对管式炉辐射炉管选用有何要求？53.设计中怎样确定余热回收方案？54.你为呼炼设计的沥青炉炉衬为何采用衬里结构而不采用其它材料？55.试述奥氏体不锈钢中C、Cr、Ni、Ti、Nb等主要化学元素的影响，主要热处理方法及其作用。56.一般加热炉设计过程中与仪表专业委托关系如何？57.假定如图所示圆炉排管，你如何确定辐射筒的外径？ 58.简述锅筒内部装置的任务。59.设计加热炉时如何选用燃烧器？加热炉对工艺提供的燃料油有什么要求？60.一般管式加热炉设计工艺委托的原始数据有哪些内容？61.NOx指的是什磨？NOx如何对环境进行危害？式论述如何以改善燃烧与降低燃料的含氮量两方面来控制NOx的生成。62.炉管壁厚设计何时采用弹性设计？何时采用断裂设计？两种方法采用的设计参数的异同点是什么？63.一条原输送流量为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）。64.在设计加热炉时，通常应考虑哪些安全措施？65.轻质耐热衬里炉墙结构为什么要留伸缩缝？而不留膨胀缝？这种伸缩缝的用途是什么？66.加热炉大型化问题是如何考虑的？为什么要搞大型化？具体存在的问题？67.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？68.弹簧管加热炉应用范围？特点？加热炉的管架计算如何考虑？69.双面辐射加热炉的特点？试举一二个实际应用例子？70.画简图说明连续重整加热炉（四合一炉、辐射炉管U形排列、单排单面辐射）全炉结构特点。71.沥青炉怎样排管才算合理？72.某台加热炉辐射、对流均为四管程（对流、辐射分别加热）运行一段时间后，对流管中两路结焦，其中一路遮蔽管处烧坏。试分析结焦原因？简述遮蔽管结焦损坏的过程？炉管结焦后可采取什么方法处理？73.无缝钢管和裂化用钢管有什么区别？能互相代用吗？74.按新部标规定，通常情况下（建厂地区冬季计算温度等于或高于-20℃时）钢结构构件为什么要选用Q235-B、Q235-B.F，而不采用Q235-A、Q235- A.F？75.管式炉碳钢和铬钼钢炉管焊接在哪种情况下可不热处理？第1卷参考答案一.参考题库1.参考答案：加热炉不能做到绝对严密，总要有些泄漏，压差越大泄漏量就越大，如果正压烟气就要往炉外漏，既增加热损失，又要污染环境，如果压太大，漏入炉内过剩空气过多，影响加热炉效率，所以保持微负压最好。2.参考答案： 挡板和风门是加热炉燃烧控制配件，用于控制燃烧用空气量和炉膛负压。 1.对于自然通风系统，如果烟气含氧量过高，则关小挡板，过低则开打挡板，然后看炉膛负压，太大则开打风门，太小则关小风门。回过头再看烟气含氧量，如此反复交替调节挡板和风门，直到烟气含氧量和炉膛负压均满足正常要求。 2.对于强制通风系统，如果烟气含氧量过高，则关小风门，过低则开大风门，然后看炉膛负压，太大则关小挡板，太小则开大挡板。3.参考答案：逐级扩径的原因：保持较低压降。因油料在管内流动过程中遵守压力、能量和相态三者平衡关系。为使汽化段内介质吸收的热量基本上等于汽化率，增加所需要的汽化潜热温度不致升高，基本实现等温汽化。 扩径应在汽化点以后的上行管，因下行管内汽液相容易分流，汽相速度减慢且靠近管壁（中间的液相）易造成结焦。4.参考答案： 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5.参考答案： 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6.参考答案： ⑴耐火材料一般是指耐火度在1580℃以上的无机非金属材料。它是包括天然矿石及按照一定的目的要求经过一定的工艺制成的各种产品。具有一定的高温力学性能，良好的体积稳定性，用于高温设备中。 ⑵耐火材料应具有高的耐火度，良好的荷重软化温度，高温体积稳定性，热稳定性及良好的抗渣性。还要具有一定的耐磨性。外型规整，尺寸准确。对某些特殊耐火材料，还要有透气性、导热性等。 ⑶表面水是指不参与矿物的晶格组成，而是以机械吸附的形式存在于矿物中的水，因而含量不定。在常压下，当加热到100℃～110℃时，可以全部从矿物中逸出。 ⑷结晶水是水以中性分子（H2O）形式参加矿物的结晶构造，并占有固定的位置，水分子的数量与矿物中其他成分成简单整数比的水叫结晶水。 当受热达到200℃～500℃时，结晶水会消失，个别矿物的失水温度高达600℃，所以烘炉时在高温下要保持一段时间，让结晶水脱净，以免生产时影响胀缩。7.参考答案： 8.参考答案： ⑴根据工艺给定的流量选择合适的管径 ①管径太大，流速低，流型不好，当气体流速比能产生最低压降的流速更低时，产生不稳定流速。同时管径大，壁厚增，一次性投资贵。 ②管径太小，流速高，压降太大，为了满足工艺要求往往要增加程数，路数太多，两相流不好控制各路进料量，往往要产生偏流，由于偏流同样会产生不稳定流动，甚至结焦。一般两相流的流速应在8m/s～15m/s，可根据流型图来判断。 ⑵选择合适的炉管材料9.参考答案： 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。10.参考答案： ①厚度小于或等于16mm的20g和16Mng钢板，应每批取一张钢板复验抗拉强度，屈服点，伸长率和常温冲击功。厚度大于16mm到25mm的20g和16Mng钢板可分别代用20R和16MnR钢板，厚度大于25mm，不能代用。 ②若要代用需增加时效冲击值的检测。11.参考答案： 对一定流体（烟气）而言，流体温度越高，流体流速越大，管子的管径越小，管间距较大，管束排数较多，则流体与管束间的对流给热系数越大。对流管束排列有顺排、错排两种形式。 错排比顺排好。因为错排的对流给热系数大于顺排的对流给热系数。顺排时，从第二排起，每排管都正处于管排产生的漩涡正心尾流内，所受到的冲击情况不如错排时强烈。因而错排内的给热过程一般较顺排强烈。12.参考答案： ①基础尺寸、方位和标高 ②地脚螺栓的尺寸，露头长度和螺母要求 ③分别列出在风里、自重和地震力作用下的各柱脚的垂直力、水平力和弯矩13.参考答案： 只有当内、外膜传热系数相差较大的情况下可采用扩面管，扩面管应放在传热系数较小的一侧。当内膜传热系数为α1，外膜传热系数为α2，扩面管（钉头效率或翅片效率）为η，则β增大到一定时即α2βη≈α1时，β再增大就不起作用了。14.参考答案： 15.参考答案： 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16.参考答案： 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。 17.参考答案： 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。18.参考答案： A.应根据由弯矩引起的压力作用线对立柱轴线的偏心确定。对于小偏心情况，地脚螺栓不受拉。对于大偏心情况，地脚螺栓受拉。 B.受拉时，地脚螺栓截面由接力确定。不受拉时，地脚螺栓截面按结构确定，一般不小于M24。19.参考答案： 20.参考答案： （10#、20#、Cr5Mo、Cr9Mo、1Cr18Ni9Ti、Cr25Ni20） 10#、20#   450℃ Cr5Mo      600℃ Cr9Mo      650℃ 1Cr18Ni9Ti  650℃ Cr25Ni20   1000℃21.参考答案： 介质流速一般在850～1200kg/m2s，举例如洛炼968kg/m2s，吉化947kg/m2s，广州1120kg/m2s，过大则流速大，动力消耗大（受泵压头限制），过小流速低，介质在管内停留时间长，介质易结焦。22.参考答案： 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23.参考答案： 24.参考答案： 25.参考答案： 26.参考答案： 27.参考答案： 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）28.参考答案：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。29.参考答案： ⑴设计时支承考虑不同，冷态下处于稳定支承状态，热膨胀后，支承点失效使炉管处于不稳定支承（柔性不稳），介质流动状态变化引起炉管振动。 ⑵两路或多路进料炉管，配管不对称，进口无控制阀，不能确保流体均匀流动，产生偏流，流量小的一路流速慢，停留时间长，受热后汽化量相对增大，造成介质在炉管内瞬时阻塞，引起介质流动混乱，使炉管产生激振力，诱发炉管振动。 ⑶操作中氢油比小，偏离设计值（循环氢纯度太高，也可能造成循环氢量小）两相流流型（液节流）不好或油气混合不均，造成介质流动不均匀而引起振动。30.参考答案： ⑴处理量较小时，利用工艺物流，设置于对流室被加热，以降低排烟温度，提高加热炉效率。 ⑵设置各种型式的空气预热器，进一步降低排烟温度，将余热加热燃烧用空气，以提高热利用率，是行之有效的又一形式。 ⑶大处理量的重整装置，反应加热炉，多采用余热锅炉型式，把炉子热效率提到最大90%以上。产生中压蒸汽以满足装置生产需要，多余蒸汽可并网。31.参考答案： 1）湿度型NOx是空气和燃料中的N2在燃烧室高温区生成NO，当温度降低时再氧化成NOx。 2）燃烧过程中，影响NOx生成量的主要因素是温度、氧气的浓度和停留时间。因此控制NOx生成量的方法是： A.降低燃烧温度； B.降低氧气浓度和化学反应速度； C.缩短在高温区的停留时间。 3）低氧化氮燃烧器能控制NOx产生的原因是它利用燃烧和物化介质的喷射动能，使空气与燃烧烟气的一部分在燃烧器火道内自身再循环，且燃烧用空气分三次供给，在低过剩空气下促进燃烧和抑制NOx的生成。如： 一次空气由底部风口导入，用以初期燃烧器的安全； 二次空气由火道中部导入，用来促进内部烟气的再循环； 三次空气由分布板上的小孔导入，以形成炉系所要求的的火焰形状，使燃烧安全。32.参考答案： 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。33.参考答案： 不是，选用1Cr5Mo或1Cr9Mo炉管就可以了，因为： ①1Cr5Mo、1Cr9Mo炉管也耐氢、硫腐蚀，还耐高温。 ②从强度看，在475℃以下，铬钼钢的许用应力仅比各类奥氏体钢稍低。 ③从维护看，铬钼钢无需碱洗、充氮等防止晶间腐蚀的特殊措施。 ④从价格看，5Cr：9Cr：321=1：1.44：2.9，321比1Cr9Mo贵两倍，比1Cr5Mo贵三倍。34.参考答案： 地震作用抗震计算通常有三种方法， 第一种是“底部剪力法”适合以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布较均匀，以及近似单质点体系结构。 第二种是“振型分解反应谱法”，适合弯剪变形，结构相对有一定对称性结构， 第三种是“对称分析法”，适合特别不规则的建筑构筑和特别高超高建筑构筑物。 加热炉抗震计算，目前主要采用第二种“振型分解反应谱法”，对硫回收酸气尾气炉也可用底部剪力法。地震作用和振型、振型参与系数、重力荷载、地震影响系数有关。但地震影响系数又和设防裂度、振动周期、特征周期有关。特征周期又和远震、近震、场地土有关，振动周期、振型、振型参与系数又和建筑构筑物的质量和刚度分布有关，所以也可说地震作用和重力荷载、远震、近震、场地土、设防裂度和构筑建筑物的刚度质量分布有关。35.参考答案： 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。36.参考答案： ⑴热油式空气预热器系列（CAD）为分片组合式，比以前旧式整体式预热器灵活，有利于定型工厂化，提高制造质量。 ⑵便于运输、安装、检修。 ⑶可以同时回收多种油品余热。 ⑷各程隔板严密不泄漏油，壳体和进出口管间不漏风。 ⑸局部腐蚀和损坏可局部更换，不致像整体式导致整个预热器报废。37.参考答案： 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。38.参考答案： 39.参考答案： ①减压炉：扩径（因减压炉介质汽化率高，介质加热温度高，油品重，易结焦） ②焦化炉：延迟焦化炉，介质在炉内加热到生焦温度，而不让其生焦，延迟到焦炭塔生焦，所以突出的不是结焦问题，要求介质在管内流速高，且受热要均匀，所以布管考虑水平管，且要求带堵头的回弯头（考虑结焦） ③制氢炉：制氢炉每根炉管都相当于一个外部受火焰加热的管式反应器，是吸热反应，持续反应后介质温度高达800℃，所以要考虑的主要问题就是热应力作用，即解决膨胀问题。布管要考虑单排双面辐射以提高合金炉管利用率。 ④重整炉：要求压降小＜0.1MPa（布管考虑多路并联，且要单排双面辐射提高合金炉管利用率，低压操作可改善产品质量和收率外还可减少气压动能消耗）40.参考答案： 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）。41.参考答案： 震害是：烟囱倾斜、立柱、斜撑失稳，辐射室炉体变形，炉底柱屈曲、螺母松动。 原因：强度不够，抗失稳能力较差和构造的不合理 措施： ①增设筒体中间环梁 ②炉体结构的梁柱补强 ③炉体结构的节点补强 ④炉底柱加强和固定 ⑤增加地脚螺栓 ⑥地脚螺栓防松 ⑦炉底柱设防火层42.参考答案： 43.参考答案： 机理：由于燃料油中的硫（对于气体燃料指H2S）在燃烧后生成二氧化硫，一定量的二氧化硫又进一步氧化成三氧化硫，三氧化硫气体会与烟气中的水蒸气结合为硫酸蒸汽，在冷面温度等于或低于露点时硫酸蒸汽就会在壁面上冷凝儿腐蚀金属即低温露点腐蚀 可用公式表达：S+O2→SO2 SO2+O2→SO3 SO3+H2O→H2SO4→产生露点腐蚀 措施： ①燃料脱硫 ②降低过剩空气系数 ③降低燃烧器雾化蒸汽比例44.参考答案： 45.参考答案： ⑴型式： ①安全阀：弹簧式和重锤式两种 ②防爆膜 ③ ⑵特点 ①安全阀：按所需的最大工作压力来决定其限定压力值，当压力大于定压值时开启泄压，泄压后仍保持正常操作压力，回复原状，可多次使用。但泄压较慢，结构较复杂，适用于需连续生产的加热炉。 ②防爆膜：膜片用铝、银、铜、镍、1Cr18Ni9Ti等板材制作，结构简单，密封性好。爆破后泄压面积大，泄压速度快，炉子不能继续生产，需每年定期更换一次膜片。 ⑶设计中应注意的问题 ①设计中采用防爆膜后，炉子的设计压力一般应取为≥设计爆破压力，故炉子的设计压力比工作压力要高得多。 ②采用防爆膜的炉子设计压力比采用安全阀的压力高，应尽量不用防爆膜。 ③安装位置：应设在易憋压处及操作人员碰不到处。 ④安全阀应安装在炉的最高点，防爆膜安设在顶上或侧面均可。 ⑤防爆膜应根据设计起爆压力作膜片的爆破试验，检验其是否合格。46.参考答案： ①燃烧器总发热量应满足加热炉热负荷的要求 ②选用的燃烧器应与加热炉所用的燃料特点相适应（油、气、或油气联合燃烧器） ③燃烧器应与炉膛炉型相配合箱式炉、圆筒炉、立式炉炉膛高的应选用长火炬（一般火炬高度应为炉膛高度的2/3），无焰炉用侧壁烧咀，火焰附墙，阶梯炉采用扁平火咀 ④选用的燃烧器结构设计合理，利于操作维护，雾化汽用量小，过剩空气小，造价低，噪声小等 ⑤根据供风方式采用自然通风或强制通风47.参考答案： 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。48.参考答案： 有两种： ⑴刀刃式 ⑵垫板式 安装管壁热电偶的目的是监测炉管的管壁温度，对易结焦的炉管，通过管壁热电偶显示的温度可以观察到管壁温度的变化，从而了解管内介质的情况。如管壁热电偶所指的温度突然升高，可判断管内是否结焦，但其所表示的温度不是真实的管壁温度，只能作为监测。立管立式炉安装时一般装在出口管火焰高度2/3的部位（即管壁温度较高的部位）。卧管立式炉一般装在介质出口管，离火咀较近的部位。不管立式炉还是卧式炉管壁热电偶均应安装在迎火面上。49.参考答案： ①对于双排管单面辐射，无反射面情况，其管排有效吸收因素α=0.977.因此可以认为两排对流管吸收了炉膛向对流段的全部直接辐射。 ②遮蔽段既受炉膛的直接辐射传热，又受烟气的对流传热，因此热强度较高。如采用扩面管，势必进一步提高热强度，导致烧坏扩面元件和管壁。 ③传热计算模型如下： 50.参考答案： 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。51.参考答案： 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。52.参考答案： 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。53.参考答案： 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。54.参考答案： ⑴焊评就是用拟定的焊接工艺，按标准的规定来焊接试件，检验试样，测定焊接接头是否具有所要求的使用性能。焊评是按所拟定的“焊接工艺规程”焊接试件，进行接头性能的测定，并提出“焊评报告”。最后，结合实践经验制定出正式的“焊接工艺规程”作为焊接生产的依据。“焊评报告”是验证所拟定的“焊接工艺规程”是否合适的手段，有是制定正式“焊接工艺规程”的重要依据。焊评也就是说将影响焊接性能的工艺参数，在施焊前进行充分试验评定，最后得出焊接性能符合标准要求的焊接工艺。 ⑵焊评是保证炉管焊接质量的重要措施，也反映出施工单位对炉管焊接的能力。 ⑶焊评试件的对象是焊缝。焊缝分为对接焊缝、角焊缝等。为了取样（如拉伸、弯曲、冲击等）方便，采用对接或角焊缝试件（板状或管状）进行评定。 ⑷焊接试验、焊评都是炉管施焊前所进行的试验。 对于一个从未焊接过的钢种首先应进行焊接试验（包括可焊性分析，选择焊接方法、焊材、确定工艺规范、进行可焊性试验），解决管材能不能焊接与如何焊接问题。 焊评是解决焊接工艺条件（如母材牌号、焊材牌号、母材厚度、坡口尺寸、电流类别、预热和焊后热处理规范等）变更后，焊件性能是否满足设计要求，是在焊前根据图样、技术要求、炉管结构的特点、施工条件及工艺过程进行的，是解决在具体条件下实施焊接的工艺问题。焊评只是在具体条件下的工艺试验，不能代替焊接试验。 焊接试验是焊评的基础，只有充分的焊接试验才有可能拟定出适当的焊评报告。55.参考答案： ⑴采用较大的流速（允许情况下注水、注气）提高传热速率，降低内膜热阻。 ⑵改进燃烧条件，使炉内热量分布均匀。 ⑶采用卧管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。 ⑷选用较好的管材，安装一定数量的回弯头利于清焦。 ⑸在可能的情况下，选择较低的平均热强度。56.参考答案： 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。57.参考答案： 58.参考答案： 1）加热流体加热温度高、油品重、易结焦，为降低油品在管内停留时间，设计所选取的冷油流速>1m/s。 2）为达到规定的油品出口温度和汽化率，为防止出现温度峰值，导致油品裂化而结焦，故设计时应考虑降低油品在汽化段的压降，一般需对减压炉管进行扩径。（一般扩径进出口截面之比可达1：9；扩径长度约为总管长的18%～20%）。 3）对湿式减压蒸馏可考虑在管内或汽化点注汽，加大管内流速，减少停留时间，降低油气分压，利于油品汽化。 4）在多管程设计中为防止偏流，应尽可能考虑各管程的总长度、管内压降、炉管表面热强度相等，必要时应在各管程入口增加调节阀。 5）设计时对减压炉出口管线的流速应慎重考虑。一般要求计算的气液混合流速不超过临界流速的80%～90%。临界流速公式为： 59.参考答案： ①炉管长度上要考虑到：（长度指直管段） A.最小高度根据火焰长度决定 B.为了保持传热均匀，管径与高度有如下关系： 管径≥φ127时，长度l≤9m 管径≤φ102时，长度l≤7.6m ②炉管之间的小室宽度，有炉管与烧咀间的最小距离决定，炉管中心至炉管中心的最小宽度为3m。 ③集合管位于辐射区段的底部，并处理好密封，绝对禁止参与炉膛的辐射传热。60.参考答案： 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61.参考答案： Ⅰ型炉和Ⅱ型炉燃烧情况基本相同。 Ⅰ型是试炉，焚烧部分在炉内，所以占地面积小，钢材耗量也较小，散热损失也少。Ⅱ型是原料分馏与焚烧分为两个炉膛，占地面积大，钢材耗量也大，散热损失也大。但Ⅱ型可以调节操作，当烟气温度过高时，ke放一部分烟气到烟囱中，这样就使原料炉易平稳操作，而Ⅱ型炉不易调节，所以有些厂愿用Ⅱ型而不用Ⅰ型炉。另外对于一些旧装置为了使氧化塔出来的尾气焚烧掉，如果有原料加热炉，没有焚烧炉时，则Ⅱ型容易改造，而Ⅰ型受原炉体高度的影响改造为原料加热与焚烧联合加热时炉膛体积受到影响。62.参考答案： ①与对流段炉管型式有关 一般情况辐射段热负荷占总热负荷的80%（对流采用光管时），如对流段采用翅片管（钉头管）时，QR=Q×75% ②与流体进对流段温度有关。 如介质入口温度低则可在对流段多排些管，对提高加热炉热效率有利。 ③与介质在管内的压降有关 如辐射热负荷分配少，对流段分配过多，则弯头数增加，压降大，不能满足工艺要求。 ④ 与特殊的工艺要求有关 （如沥青炉）63.参考答案： 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64.参考答案： 允许不另行补强需满足下述条件： ⑴相邻两开孔中心的间距（对曲面间距以弧长计算）应不小于两孔直径之和的两倍。 ⑵当壳体名义厚度大于12mm时接管公称直径小于或等于80mm，当壳体名义厚度小于或等于12mm时接管公称直径小于或等于50mm. ⑶不补强接管的外径和最小壁厚的规格宜采用φ25×3.5、φ32×3.5、φ38×3.5、φ45×3.5、φ57×5、φ76×6、φ89×6mm，以上规定适用于设计压力p≤2.5MPa的容器。65.参考答案： 加热炉设计时管内的冷油流速，各装置所取有所不同，一般在1.2～2m/s。如果冷油流速太小时， ①管内介质流动呈层流时，易引起炉管结焦。 ②流速太小，内膜传热系数就低，对传热不利，为达到所需加热温度，则介质停留时间加长，对重质油来说也极易引起结焦。 冷油流速太大，动力的消耗就大，装置能耗会增大，对有汽化的介质，应注意管内最大流速不应超过临界速度的0.8～0.9（一般来说只要动力允许，流速大有好处，对传热有利）。66.参考答案： ①燃烧器制造的质量 ②燃料油进入燃烧器的预热温度 ③燃烧器的供风调整 ④注意油、汽压差67.参考答案： 68.参考答案： 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。69.参考答案： 遮蔽管既考虑辐射传热，又要考虑烟气对管子的对流方式传热。 国内遮蔽管一般设置二排，遮蔽管的有效吸收因素α取1，计算中和辐射一起计算。 国外遮蔽管一般设置三排，有效吸收因素如下： 第一排α=0.658 第一排α=0.196 第一排α=0.123 然后再计算对流方式传热的热量。70.参考答案： 热管是管内装有工作液（工质）和吸液芯（管芯）抽真空两端封死的管子，依靠工作液蒸发、冷凝来传递热量，（即高温烟气流过热管的一端，管内工作液吸热汽化流到管内另一端，将热量传给管外流过的空气，工作液冷凝又回到原来一端，工作液不断的汽化、冷凝来传递热量）而工作液是靠吸液芯的毛细作用或重力作用回到原来位置。 优点： ⑴管内是工作液的蒸发冷凝过程，介质的汽化潜热大，故放热系数大，管外冷、热端均有翅片，所以热管式空气预热器K值大 ⑵由于烟气和空气完全逆流，所以对数平均温差大，在较小的温差下就能传热。 ⑶由于K大，设备体积可小，结构较紧凑，可放在炉顶回收热量。 ⑷由于有许多单根热管组成可拆洗，更换方便。 ⑸露点温度可根据冷热端面积来调节。 缺点： ⑴管子小，数量多，管外翅片需设吹灰器。 ⑵目前选择合适的工质较困难。 ⑶造价高，缺乏完整的设计、制造、操作数据。 ⑷钢水热管使用温度不宜超过300℃，因水的饱和蒸汽压大，超温后管内压力大，热管易损坏，钢水热管另一个问题是水和钢不相容，产生不凝气易失效。71.参考答案： ⑴应根据不同部位的设计温度合理选用耐热混凝土材料和级配 ⑵对双层衬里结构，热面层最小厚度为75mm； ⑶浇注衬里的保温钉规定为： ①辐射室炉壁和炉顶衬里应采用18Cr-8Ni型或25Cr-20Ni型不锈钢保温钉固定 ②保温钉长度不得小于各相应层baowenhoudu 的70%，保温钉端部距向火面的距离不应小于12mm； ③保温钉为方形布置，炉体衬里保温钉的最大间距宜为衬里总厚的两倍，但在炉壁上最大间距不得大于300mm； ⑷弯头箱、烟囱和烟道采用隔热衬里时，其厚度不得小于50mm，保温钉的间距不应大于200mm72.参考答案： 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对炉管的腐蚀加剧，一般可选用较好材料的炉管即TP321H（SUS321H）或TP347H（SUS347H）。炉管的热强度不宜过高有关石油化工科技资料中介绍，对于加氢脱硫进料炉，采用圆筒炉时最高允许平均辐射热强度29900kcal/m2h，横管立式炉为32500kcal/m2h。太高的热强度，管壁温度高，往往易造成局部过热，对于加氢精制油品，不希望有轻度裂解（特别是航煤），不然影响产品的质量和收率。73.参考答案： 如果装置加热炉加热介质，有一定气化率，而对加热介质的加热温度，压降又有一定要求时，常对辐射管出口管段进行扩径，一般有扩径的加热炉有常减压装置的减压炉，糠醛精制装置的精制加热炉等。 扩径的作用如下： ①降低辐射管压降 特别在辐射出口附近因介质气化率增大，气化后线速提高压降也急增，扩径后降低了线速从而降低辐射段压降 ②使介质从辐射室取走更多的热 扩径后随着压降减少，可促使介质更多的气化，从而在辐射室吸收更多的气化潜热，可减少入塔前温降，提高入塔温度。 ③降低出口温度避免介质裂解 许多油品温度高了要发生裂解，如糠醛加热温度超过230℃就要分解或糠醛酸既腐蚀炉管又要引起结焦，减压馏分油也不宜超过430～440℃，否则油品中残存不饱和烃增加油品，性质变坏，并伴随着炉管结焦。一般在扩径降压的基础上保持一定真空降压可使炉出口温度降到不裂解温度（糠醛降到220℃以下，减压降到410℃以下） 原则： 扩径应在气化点之后，并要求保持好的流型（环状流、喷雾流）。扩径过大因气化造成一定温降，扩径过小，气化少，温降很小，会造成介质逐步温升，一般以等温扩径为好。 焦化炉为何不扩径：对介质的要求不一样，他的目的是使重质油品加热裂解、聚合变成轻质油，中间馏分油品和焦炭，焦化炉加热温度应大大超过油品裂解温度，温度太低，焦化反应速度和深度会降低，汽、柴收率会降低，焦炭中挥发分增加，焦炭质量变坏。温度过高将使反应深度加深，汽、柴继续裂解，汽、柴收率同样降低，而易结焦，开工周期缩短，一般控制在495～505℃。采用高的流速及高热强度，使油品在加热炉中短时间内达到焦化反应所需温度，同时迅速离开加热炉（保持一定压力）到焦炭塔大空间中减压进行焦化反应，如果扩径很可能会在扩径部位结焦。74.参考答案： 炉管材料选用与被加热流体的温度和流体的腐蚀性能有关，加氢装置的反应加热炉管内的介质通常是循环氢或烃+氢之类。因此材料的高温温度及抗氢性能要好，通常可被选用的才材料有CrMo合金钢和奥氏体耐热不锈钢两大类。如Cr5Mo、Cr9Mo及含钛、铌等稳定化元素的不锈钢。不锈钢炉管的出厂热处理状态通常是固溶处理状态。固溶状态的不锈钢炉管在焊接过程中，原被固溶的TiC被分解，C与钢中的铬结合生成过量的碳化铬，因此在焊缝区域出现贫铬带，在高温氢的作用下，易出现晶间腐蚀。稳定化的作用就是在高温下使已被分解的TiC重新结合。所以不锈钢炉管焊接后要增加稳定化热处理的工序。75.参考答案： 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。第2卷参考答案一.参考题库1.参考答案： 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。2.参考答案： ⑴集合风道净流通面积和支风道净流通面积总和之比为1.2～1.5，冷风道自然通风的气体流速为6～8m/s，强制通风10～12m/s，热风道和烟道12～15m/s. ⑵烟风道的接口部位应予补强，单面开口弦长不得大于半径的0.75倍。 ⑶当有两个烟道在同一标高进入一个烟囱时，烟囱内应设置垂直隔板，隔板应从开孔底部起高出开孔1500mm。 ⑷烟风道宜采用圆形（因如流通面积相同时，圆形摩擦阻力较其它截面小），预热器或风机接口可采用矩形，官道上表面应考虑排水。 ⑸烟风道截面变化及转向处尽可能采用阻力较小的结构型式。 ⑹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）。 ⑺长距离管道，鼓风机出口，引风机出入口，预热器出入口（有膨胀推力时）管部位应设补偿器，补偿器应避免承受管道荷载，膨胀量大时可采用预拉伸措施。 ⑻有衬里烟风道挠度不得超过跨距的1/360。无衬里烟风道挠度不得超过跨距的1/240。 ⑼烟风道设计应防露点腐蚀。3.参考答案： S是钢中的有害元素，它和Fe生成FeS，形成低熔点共晶体，高温时，该共晶体熔化，使钢材变脆，破裂。S含量大于0.06%时，钢材有热脆现象，在焊接高温下，FeS与铁水可以无限互溶，溶液凝固时，FeS或FeO形成低熔点共晶，可导致焊缝结晶裂纹。所以钢中必须有锰存在，Mn和S的结合要比铁和S好一些，Mn能固定S，生成MnS，MnS要比FeS对钢材坏的影响要小一些。 P也是钢中有害元素。它的最坏影响就是大大地降低钢材的塑性，特别是冲击韧性。这种影响在低温下尤甚，低温韧性即钢的“冷脆性”，叫冷脆。所以要控制好钢中的S、P含量，可降低钢材回火脆性倾向，提高钢材韧性，保证钢材的质量。4.参考答案： 5.参考答案： 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6.参考答案： 当炉管为D外＞φ102时，长度超过35倍管外径时或D外＞φ102长度超过30倍管外径时需设置中间管板。（最大不超过3.6m）要求中间管板能抗高温，耐腐蚀，高温脆性小。应根据温度的大小来选用材质，一般最下面的外管板可采用Cr20Ni12，随后很据温度变化选用含硅量4.5～5.5球墨铸铁。7.参考答案：对流室采用钉头管或翅片管可以扩大加热面积，提高加热炉热效率，一般钉头管相当光管面积的2～3倍，重量相当光管的1.5～2倍，热强度相当光管的2～3倍。翅片管相当光管面积的4～9倍，重量相当光管的1.2～1.5倍，热强度相当光管的2～4倍。采用钉头管或翅片管的好处还在于可提高管壁温度减少低温露点腐蚀，在炼制含硫量高的原油时，炉管需采用合金材料，但管外可以采用碳钢钉头或翅片（温度低于470℃）一般单烧气体燃料时最好采用翅片管，也可以采用钉头管，油气混烧以气为主，采用钉头管，不推荐用翅片管。采用钉头管或翅片管后，除单烧气体燃料外都必须设置吹灰器。8.参考答案： ⑴迴转式空气预热器用在大负荷（23000万大卡/时）的炉子，一般烟气温度小于450℃ ⑵管束式或拢流子式空气预热器用在热负荷不受限制，烟气温度大于350℃ ⑶热油式空气预热器用在外供热油预热空气。 ⑷热管式空气预热器用在热负荷不受限制，烟气温度小于350℃。9.参考答案： 必须满足以下要求： ⑴压力容器的操作介质无腐蚀或轻微腐蚀，无需作内部检查和清理的，设计者应在设计总图和技术文件上注明。 ⑵应对焊缝进行全部无损探伤检查。 ⑶设计者应在设计图样上注明计算厚度，以便使用过程中进行测厚检查。10.参考答案： 11.参考答案： ①炉管和弯头 A.炉管的数量：由热负荷、热效率和构造要求必要的传热面积来定。 B.炉管的直径和程数：由流量、允许压降、停留时间和允许内膜温度来定。 C.壁厚：由压力、温度、材料强度和腐蚀裕度等。 D.材料：由温度及流体的腐蚀性能决定，当然能答上材料的高温性最好 ②管架、管板和管板的作用是承受炉管重量并把重量传递给炉架。因此要求它有优越的抗氧化性能和足够的高温强度。通常用25-12，25-20碳钢和球铁制造。如果燃料中含钒高时，在选材及对材料保护上应有所考虑。 ③炉墙 A.炉墙厚度是根据炉墙允许的散热量或保证炉墙外壁温度，通过计算来确定 B.通常无遮蔽的炉墙温度按tp计算，有遮蔽的炉墙按公式计算炉墙温度 C.炉墙用材一般为两大类 一是定型材料，如耐火砖、陶纤维等 二是不定型材料，衬里 ④炉架、管板、平台 炉架承受加热炉的全部荷载，是由多种型钢组成，架尺寸的最终决定应遵守“钢结构设计技术规定”“钢结构设计规范”“建筑结构荷载规范”“工业与民用建筑抗震规范”壁板起防漏、保护炉墙的作用，对圆筒炉辐射而言还是承受荷载的部件。 梯子平台是操作、行走的场地和通道。 ⑤燃烧器 是加热炉的供热元件，大致分为气体燃烧器，液体燃烧器和油气联合燃烧器三类。使用哪一种类的燃烧器由全厂或装置燃料平衡情况决定，我们是根据要求执行。 ⑥余热回收设备，如空气预热器，风机等 ⑦加热炉的附属配件、门类、挡板、管咀、吹灰器等。12.参考答案： 严格说来，单根热管分三段，它们是蒸发段、绝热段和冷凝段。在设计蒸发段与冷凝段时，应考虑到管长比这个重要的设计参数。管长比是热管冷端管长与热端管长之比，根据资料介绍，该比值通常在1：1.2～1：1.5之间。比值的大小，直接影响到热管预热器的传热性能，压力降和经济性。严格来讲，管长比只有在热管冷热端翅片间距相同的情况下才能使用，否则应该用冷热端换热面积比。 产生热端比冷端管长的因素有如下一些： ①没有热风循环的情况下，进入预热器的烟气量通常比空气量大6%左右，选用相同的质量流速时，热端管子自然比冷端管子长。 ②脏烟气，翅片间距要适当加大，管段应相对长些，而清洁的空气侧，翅片间距可以较小，管段相对可以短些。 ③将热管预热器放置对流室顶部时，考虑到烟囱的抽力有限，需要减少烟气侧的压力降，因此要加大烟气侧翅片间距，同时也加长烟气侧管段。但空气侧却不同，它总是有风机进行强制通风的，所以空气侧可按最佳工况设计，翅片间距可以尽量小，其管段也能短些。13.参考答案： 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。14.参考答案： 在管板的计算中按有温差的各种工况计算出壳体轴向应力σl，换热管的轴向应力σt，换热管与管板之间的拉脱力q中，有一个不能满足强度（或稳定）条件时就需设置膨胀节，在管板强度校核计算中，当管板厚度不确定之后不设膨胀节时，有时管板强度不够，设膨胀节后管板厚度可能就满足要求，此时也可设置膨胀节以减薄管板，但要从材料消耗、制造难易、安全及经济效果等综合评估而定。15.参考答案： 16.参考答案： ①改善传热：开发应用强化辐射室对流传热技术，采用多种形式的扩面管和各种除灰技术或应用化学清洗剂等。 ②强化燃烧：开发和应用多种类型的高效大能量火咀，应用磁化燃烧技术，采用多种降低过剩空气系数和雾化蒸汽量的技术措施。 ③改进炉衬结构，减少散热损失，如采用纤维喷涂技术等。 ④加强烟气余热回收，减少排烟散热损失。开发应用各种形式的空气预热器，配置余热锅炉等。 ⑤强化操作管理：采用高效监测仪表，实行微机控制管理。17.参考答案： 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18.参考答案： ⑴预热器标准化定型化有利于工厂制造，提高制造质量，降低造价。 ⑵预热器分片，便于运输、安装、检修。 ⑶预热器局部腐蚀和损坏时可分片局部更换，不致整个预热器报废，更换也比较灵活。 ⑷工作时管束膨胀滑动，管板管壳不动，使承重的钢架不受膨胀力，有利于钢架设计。19.参考答案： 20.参考答案： ⑴型式： ①安全阀（弹簧式、重锤式两种） ②防爆膜 ⑵特点： ①安全阀：按所需的最大工作压力来决定其限定压力值。当压力大于定压值时开启泄压，泄压后仍保持正常操作压力，恢复原状，可多次使用。但泄压较慢，结构较复杂，适用于需连续生产的加热炉。重锤式安全阀加设水封，密封性好，但需连续供水，结构复杂，操作较麻烦，需每年检查一次。 ②防爆膜：膜片用铝板，18-8板等塑性材料制作，结构简单，密封性较好，爆破后泄压面积大，泄压速度快，炉子不能继续生产，制造时膜片试压较麻烦，需每年定期更换一次膜片。 ⑶对设计的要求及应注意的问题，设计压力的选取 ①安全阀及爆破片的排放能力，必须大于正压炉的安全泄放量 ②安全阀的开启压力和爆破片标定爆破压力不得超过炉体外壳的设计压力 ③炉体外壳设计时如采用最大允许工作压力作安全阀爆破片的调整依据，应在设计图（和炉体的压力容器铭牌）上注明 ④设计中采用防爆膜后，炉子的设计压力一般应取为≥设计爆破压力，较炉子的设计压力比工作压力要高得多 ⑤采用防爆膜的炉子设计压力比采用安全阀的压力高，应尽量不用防爆膜 ⑥安装位置：应设在易憋压及操作人员碰不到处 ⑦安全阀应安设在炉子的最高点，防爆膜安设在炉顶或侧面均可 ⑧防爆膜应根据设计起爆压力作膜片的爆破试验，检验其是否合格 ⑷平板型爆破片用塑性金属制成者，受载后引起拉伸破坏 平板型爆破片用脆性材料制成者，受载后引起剪切破坏21.参考答案： 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。22.参考答案： 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。23.参考答案： 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