2024年岗位知识竞赛-加热炉知识笔试考试历年典型考题及考点含含答案

2024年岗位知识竞赛-加热炉知识笔试考试历年典型考题及考点含含答案第1卷一.参考题库(共75题)1.专业负责人职责是什么？2.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？3.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？4.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？5.什么叫焊接工艺评定？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”）6.一个好的程序（设计或CAD程序）应具备哪些条件？7.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？8.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？9.横管立式炉水平炉管支撑间距如何考虑？10.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？11.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？12.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？13.什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？14.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。15.在加热操作时为什么要保持辐射顶微负压？16.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？17.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？18.从理论上分析加热炉对盘管采用扩面管的目的和意义。19.管输原油加热炉有何特点？20.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）21.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？22.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？23.试述加氢进料炉的炉管的选材原则。24.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？25.举例说明如何选用现存炉子？26.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？27.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？28.从工艺计算和材料选择上如何确定辐射炉管的金属温度？29.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？30.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？31.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）。32.试述烘炉的目的、过程及注意事项。33.什么叫湿度型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？34.试说明计算机所处理的信息的种类，并举例。35.减压炉出口转油线管径的大小对减压炉有何影响？36.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？37.简述锅筒内部装置的任务。38.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？39.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？40.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？41.加热炉设计中应如何选用燃烧器？42.试述重整反应加热炉、炉管系统设计特点。43.不允许代用钢材的范围是什么？44.提高加热炉热效率的途径有哪些？45.在加氢裂化和加氢精制装置加热炉设计中，当采用奥氏体不锈钢炉管（TP321、TP247H）时，为何倾向于采用单排双面辐射的排管形式？试用有关公式和数据加以说明。46.双面辐射加热炉的特点？试举一二个实际应用例子？47.试说明减压炉炉管程设计的特点。48.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？49.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？50.长输管道原油间接加热的闭路循环定义是什么？这种间接加热的循环方法有何种主要缺点？回收年限是多少？是否符合总公司的定？如何计算节省的燃料油？51.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？52.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？53.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。 54.介质易结焦的加热炉设计中应采取哪些措施？55.设计热管时，对热管要考虑到哪些基本参数？56.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？57.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？58.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。59.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？60.设计中怎样确定余热回收方案？61.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？62.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？63.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。64.什么叫氢鼓泡和氢脆？65.什么是耐火材料？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？66.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？67.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？68.怎样防止连多硫酸对炉管的腐蚀？69.对易结焦的加热炉在设计中可采取哪些措施？70.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？71.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？72.你知道的两相流压降计算有几种？各种方法计算的适用范围及其准确程度如何？73.为什么要控制钢中的S、P含量？74.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？75.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？第2卷一.参考题库(共75题)1.什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。2.两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？3.重整反应加热炉提高热效率的途径是？4.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？ 5.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）？6.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？7.从反平衡入手分析影响加热炉燃烧效率的因素。8.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。 9.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？10.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）11.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？12.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？13.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？14.对管式炉辐射炉管选用有何要求？15.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？16.试分析加氢精制进料炉（两相流）辐射炉管引起振动的原因。17.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？18.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？19.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？20.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？21.空气预热器加热炉常用的有几种，各在何种场合下应用。22.在设计加热炉时，通常应考虑哪些安全措施？23.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。24.翅片或钉头的材质怎样选用？25.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？ 26.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？27.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？28.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？29.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？30.假定如图所示圆炉排管，你如何确定辐射筒的外径？ 31.弹簧管加热炉应用范围？特点？加热炉的管架计算如何考虑？32.加热炉负荷变化大的燃烧器设计应考虑什么？33.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。34.试述加热炉的组成部分，并简要说明各个部分决定的根据。35.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）36.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？37.试对下列三种预热器（管束式、扰流式、热管式）进行比较？38.1Cr5Mo、9Cr-1Mo热处理温度是多少？在什么情况下铬钼钢炉管焊后必须重新进行热处理？39.在工业设备抗震方面加热炉单体设备一般的震害是什么？40.烟风道的结构设计应符合什么要求？41.炉子设计时，从布置炉本体、燃烧 说明应注意哪些安全措施？42.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？43.304、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？44.简述运行中锅筒水位状况。45.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？46.加热炉炉衬采用浇注衬里时，设计应符合什么规定？47.金属材料的机械性能指标和单位是什么？48.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。49.加热炉主要管材的最高使用温度是多少？50.什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？51.影响对流对流传热的因素主要有哪些？52.什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？53.GB150-89规定在什么情况下压力容器壁上开孔可不另行补强？54.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。55.糠醛加热炉特点是什么？如何根据其特点设计糠醛加热炉？56.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？57.加氢精制（炉前混氢）进料炉，炉管设计中应注意甚么？58.沥青炉怎样排管才算合理？59.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？60.试述加热炉的主要工艺计算步骤。61.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？62.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？63.简述在设计中避免露点腐蚀的措施。64.减压炉辐射排管出口为什么要扩径？扩径的注意事项。65.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。66.影响露点腐蚀的因素是什么？在设计中怎样避免露点腐蚀？67.影响辐射传热的因素是什么，并简要分析。68.无缝钢管和裂化用钢管有什么区别？能互相代用吗？69.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）70.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？71.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？72.加热炉燃烧器选型一般应怎样考虑？73.一条原输送流量为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）。74.怎样设计重整加热炉倒U形辐射排管（单排单面辐射）？75.施工交底应注意什么问题？第1卷参考答案一.参考题库1.参考答案： ⑴负责本*装置（本专业）的设计进度、设计质量、统一和衔接工作  ⑵贯彻执行项目和本专业有关的统一规定  ⑶负责对外联系，向有关专业提出、接受设计委托资料及协调工作，按规定对有关设计文件会签  ⑷组织编制汇总设备表、材料表、专业概算、说明书、分目录等设计文件  ⑸根据需要，参加设计交底、现场施工、处理现场出现的问题、竣工验收、试运开汽等工作，负责组织本专业人员做好设计总结。2.参考答案： 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。3.参考答案： ①根据加热炉的特点或燃料供应情况，选用燃烧器（油、气、或油气联合燃烧器）。 ②根据供风方式采用自然通风或强制通风。 ③根据炉型选用燃烧器（如箱式炉、圆筒炉、立式炉，炉膛大选用长火焰燃烧器，无焰炉用侧壁烧咀火焰附墙，形成温度较均匀的辐射墙，阶梯炉常采用扁平火咀等）。 ④根据加热炉所需的总热量，确定燃烧器的总发热量。（SHJ1035-84规定燃烧器设计总发热量至少应为计算总发热量的1.1倍）。 ⑤根据燃烧器提供的技术性能，炉内热量分布要求，来确定燃烧器的个数。 ⑥其它（雾化剂耗量少，结构简单易控制，噪音小等）。 对工艺提供的燃料油要求： ①燃料油压力在0.5～0.7MPa（5～7kgf/cm2） ②燃料油粘度4～6°E （LB燃烧器要求粘度≤34mm2/s） ③雾化剂压力0.65～0.85MPa（6.5～8.5 kgf/cm2）4.参考答案： 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。5.参考答案： 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。6.参考答案： 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。7.参考答案： 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。8.参考答案： 9.参考答案： 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。10.参考答案： ⑴当过剩空气系数过大而负压不足时，应关小风门。 ⑵当过剩空气系数不足而负压过大时，应开大风门。 ⑶当过剩空气系数和负压都不足时，应开大挡板。 ⑷当过剩空气系数和负压都太大时，应首先关小风门，再关小挡板。 ⑸当过剩空气系数正好而负压不足时，应先关小风门，再开大挡板。 ⑹当过剩空气系数不足而负压正好时，应先开大风门，再开大挡板。 ⑺当过剩空气系数正好而负压过大时，应先开大风门，再关小挡板。 ⑻当过剩空气系数过大而负压正好时，应先关小风门，再关小挡板。 ⑼在风门与挡板联调时，由于风门灵敏度大，应微调，而且不可能一次就达到要求，必须反复多次进行。11.参考答案： 炉管的腐蚀分两部分： ⑴管内腐蚀，包括 ①氢蚀 ②硫及硫化物腐蚀 ③晶间腐蚀 ④酚冲蚀和碱腐蚀 ⑵管外腐蚀： ①低温腐蚀（硫酸和亚硫酸）和结灰 ②高温腐蚀（钒和硫酸钠）和结渣 ③高温氧化 举例如下： ⑴常减压炉处理高硫原油或含环烷酸的原油时腐蚀和冲蚀厉害。可通过腐蚀速率的计算采用合金钢炉管和高铬镍不锈钢管。如防环烷酸时采用TP316，速度高处有时采用贵金属如（18-12-2M）. ⑵热裂化，焦化炉硫化物在高温下裂化分解产生H2S等腐蚀，这些炉出口处汽液混相流速大，腐蚀率较大，可根据腐蚀速率及温度选用合适的材质。 ⑶重整炉（循环氢中含H2S）、加氢精制、加氢裂化炉，H2+H2S的腐蚀，形成氢脆，氢腐蚀和表面脱碳，奥氏体不锈钢的晶间腐蚀等。铬钼钢可很据美国石油学会提出的“Nelson曲线”来确定钢材使用条件进行选择；奥氏体不锈钢可根据“Couper曲线”给出的不同材质、不同温度和H2S浓度的年腐蚀速率。根据加热炉10万小时使用年限选用合适的钢材。奥氏体不锈钢如必须在晶间腐蚀敏感区使用，则应采用低碳奥氏体和含钛、铌等稳定元素的不锈钢。采用的奥氏体不锈钢必须经固溶处理和稳定化处理。 ⑷管外腐蚀中低温腐蚀大部在烟气温度低的部位，须进行计算使金属壁温高于露点腐蚀温度（一般在10℃以上）。预热器可采用热风循环；NO钢管。 ⑸炉管的高温氧化：如焦化炉除渗碳破坏炉管外还有局部过热，管壁超过抗氧化极限，晶粒粗大而破坏，应注意防局部过热，注意操作，减少炉内过剩空气，选用抗氧化好的炉管。12.参考答案： 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。13.参考答案： 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。14.参考答案： 1）NOx是氮的各种氧化物的统称，氮的氧化物有NO，NO2，N2O，N2O3，N2O4， N2O5等。但构成大气污染的光化学烟雾的主要是NO和NO2。通常把这两种氮的氧化物统称为NOx。 2）NOx本不是毒品，但它很容易和烃类混合在阳光紫外线照射下生成一种有毒气体，叫光化学烟雾。它能使眼睛红肿、视力减弱、呼吸紧张、头疼、全身麻痹、肺水肿甚至死亡。 3）控制NOx生成的途径： A.改变运行条件既操作条件，实现全面的燃烧管理，以降低NOx含量。如采用低空燃比燃烧、降低燃烧室热负荷及降低空气预热温度。其特点是除了增设一部分燃烧控制本身之外，并不需要进行设备改造，因而设备投资少。但比改进燃烧方法以控制NOx生成的方法效果差。 B.改进燃烧方法。通常是通过改进空气和燃料的进口方式，延迟空气和燃料的混合，减少氧的用量和降低火焰高度等。如采用二段燃烧、烟气再循环以及采用各种低NOx燃烧器。 C.采用脱氮技术。 D.燃料转变为低氮燃料。15.参考答案：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。16.参考答案： 17.参考答案： 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。18.参考答案： 19.参考答案： 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。20.参考答案： 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21.参考答案： 22.参考答案： 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23.参考答案： 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。24.参考答案： 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。25.参考答案： 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）26.参考答案： 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。27.参考答案： 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。28.参考答案： 29.参考答案：在辐射顶设置氧化锆测定氧含量，主要测定辐射室过剩空气系数，如果过剩空气系数过大，可关小燃烧器进风口风门从而确保合理的过剩空气系数下燃烧器完全燃烧。在对流顶设置氧化锆测定含氧量，从而确定全炉的过剩空气系数，以计算加热炉热效率。30.参考答案： 根据国家标准《碳素结构钢》（GB700-88）规定Q235-A、Q235- A.F的含碳量不作交货条件，而由于焊接结构钢对钢材的含碳量要求严格，炉架结构多为焊接结构，所以Q235-A、Q235- A.F钢材就不宜在焊接结构中使用。Q235-B、Q235-B.F钢材，既能保证其机械性能的前五项，又能保证合格的化学成分，所以此种钢材为炉架结构钢材。31.参考答案： 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。32.参考答案： 烘炉的目的是通过加热除去炉衬中所含的水分（包括所含的表面水和结晶水），避免开工生产时因快速升温至所需工作温度，使衬里中所含水分快速汽化，将炉衬胀裂破坏。 用途不同的炉子的炉衬，因其工作温度不同，所以炉衬的材料和厚度不同，所需烘炉的温度和时间也不同，烘炉时间约七天至半个月不等。经通风干燥后的炉衬，在烘炉开始点火后，逐渐升温，按烘炉曲线的温度进行控制。 注意事项： ⑴烘炉前应有至少5天或更多时间的自然通风，干燥 ⑵对炉体全面检查，清除炉内杂物，法兰连接应紧固 ⑶所需仪表的准备 ⑷考虑烘炉时如何排气、排水，留排出口 ⑸加热炉系统饿管线应吹扫干净 ⑹如为管式炉，则应在炉管内通入蒸汽，碳钢炉管的蒸汽排出温度≤350℃，Cr5Mo炉管的蒸汽排出温度≤450℃ ⑺尽量用燃料气为燃料烘炉，便于调节 ⑻烘炉后对炉体及炉衬全面检查，有无裂缝，支座及保温等有无变形，如有损坏，应分析原因，及时修补。33.参考答案： 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。34.参考答案： 1.数值信息—科学计算 2.文字信息—ASCI码 3.图形信息—ACAD图形数据库*.DWG 4.图象信息—激光影碟 5.声音信息—激光唱碟35.参考答案： 1）转油线管径设计过小，其压力损失大，则加热炉出口压力就要增大，汽化点向出口移动。当需要一定的汽化率时，其蒸发过程需要更高的温度，可能会引起重质馏份的热分解，也会影响加热炉的寿命和压降。 2）转油线管径设计过大，则出口压力就会显著下降。在该处就有出现“临界流速”的危险。当达到临界流速（物性极限点）时引起管子振劫和疲劳破城对安全操作不利。此时加热炉的处理能力达到极限，不可能再提高。36.参考答案： 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）。37.参考答案： 锅炉内部装置是布置在锅筒内部，用以净化蒸汽，分配给水、排污和加药等装置的总称，锅筒起着储存水量进行汽水分离和排除一部分盐分以保持合理的锅水浓度的作用，为了保证这些任务的顺利完成，需要在锅筒里面加装内部装置。由于锅水的循环流动，从上升管进入锅筒的汽水混合物的流速很大，一般为4～5m/s，最大可达7～10m/s，并带有大量的水分，因此要采用一些分离元件来消除其动能，使水分与蒸汽分离时，水流不致被打碎成小水滴。此外，由于受热面的结构情况和燃烧工况等因素的影响，锅筒内的蒸汽量分布是很不均匀的，锅内装置能使蒸汽负荷沿锅筒的长度和宽度均匀分布，避免局部蒸汽流速过高，以充分发挥重力分离的作用。分离装置有一次分离元件和二次分离元件。一次分离元件的作用是消除汽水混合物的动能并初步把蒸汽和循环水分开，带有少量湿分的蒸汽还要有足够的空间高度进行重力分离，然后进入二次分离（也称为细分离）元件，进行机械分离，使蒸汽进一步“干燥”，最后由锅筒引出送入过热器。给水带入锅筒的盐分大于蒸汽带出的盐分，随着锅炉工作时间的增长，锅水中的盐分将不断浓缩，因此需要通过排污引出一定量的盐分，使锅水含盐量保持稳定，并控制在允许范围之内。38.参考答案： 应满足工艺及环保要求。烟囱的直径及高度确定后，一般要进行以下计算： 1）对烟囱进行强度、稳定和侧移核算（如果有梯子应该把直梯风荷载考虑进去），以确定烟囱的计算壁厚。 2）根据荷载情况核算烟囱底座板、筋板的厚度，以及地脚螺栓的规格和数量。 3）如果烟囱筒壁有较大的接口和人孔门，则要进行烟囱补强计算。 4）如果烟囱下部为天圆地方锥段时，在圆筒与天圆地方锥段衔接处要进行加强圈核算，如果天圆地方平板部分过大，尚应对该平板进行稳定性核算。在必要时可加厚壁板或加筋以提高稳定临界应力，使其大于实际应力。39.参考答案： 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。40.参考答案： 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。41.参考答案： 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42.参考答案： 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 43.参考答案： ⑴无标准的钢材不得作为代用钢材。 ⑵沸腾钢、半镇静钢不得代用镇静钢。 ⑶高合金钢、低合金钢、普通低合金钢和普通碳素钢不得超级代用。44.参考答案： ㈠降低过剩空气系数：消除漏风，搞好“三门一板”操作，选用性能好的燃烧器 ㈡降低排烟温度：当α=1.2时，烟气温度每降低17℃，热效率可提高1%。 措施： ①设置余热回收系统，采用空气预热器或废热锅炉； ②设置吹灰器； ③对流排管采用翅片管或钉头管。 ㈢采用高效燃烧器，既能降低过剩空气系数，又能保证燃料完全燃烧，强化炉内传热。 ㈣减少炉壁散热损失 ①采用新型隔热材料，以求降低炉壁温度 ②搞好炉子的维修，保证炉墙没有大的裂纹和孔洞，可避免炉壁出现局部过热㈤改进加热炉的自动控制，使炉子经常处在最佳状态下操作，从而保证加热炉有较高的热效率。 ㈥加强加热炉的技术管理，不断提高操作工的技术水平也是提高加热炉热效率的重要条件之一。45.参考答案： ⑴为了提高炉管的有效吸收因素α的值 如单排管双面辐射α=1.316 单排管单面辐射α=0.883 46.参考答案： 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。47.参考答案： 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： 48.参考答案： 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。49.参考答案： 焦化炉设计的关键是应根据原料特性，在满足工艺要求的前提下，所选设计参数应尽可能防止炉管结焦，高正装置的长周期运行。 在焦化炉设计中： ⑴焦化炉一般采用横排管，使炉管沿圆周方向传热均匀，防止局部过热。应尽可能避免介质的先期临界分解段位于管壁温度最高和热强度分布最不均匀的管段。 ⑵宜选用小管径 原因： ①小管径比表面积大，加热同样多的流体，获得的传热外表面积多，故可降低炉管平均热强度。（即降低焦垢生成速度）。 ②小管径可提高内膜传热系数（即提高焦垢脱离速度）。 ③采用小管径增加流路，减少介质停留时间。 ⑶管心距选取时采用大管心距，尽可能使炉管表面热强度趋于均匀。（一般对上进下出的加热炉，上部取C=2.2，中部取C=2.5，下部取C=2.7）。 ⑷管内流速的选取：高流速可提高焦垢脱离速度，缓和焦垢生成速度， ⑸管子选取时应注意管壁热强度不宜过高，太高会加快生焦速度，过去传统推荐31.56kw/m2（实际国内焦化加热炉一般在31～33kw/m2）凯洛格选用的热强度一般为31.56～34.66 kw/m2；当前国外推荐28.39 kw/m2 ⑹为保长周期运行和利于烧且满足管材高温强度要求，过去规定一般介质含硫小于2%选用1Cr5Mo管材，含硫大于2%选用1Cr9Mo管材。现国外采用在线清焦，长周期运行，炉管材质取得较好，一般用1Cr9Mo。50.参考答案： 51.参考答案： 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。52.参考答案： 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53.参考答案： 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： 54.参考答案： 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。55.参考答案： 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。56.参考答案： 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。57.参考答案： ①设计温度低于材料蠕变断裂温度下限时采用弹性设计 设计温度高于材料蠕变断裂温度下限时采用断裂设计 设计温度处于材料蠕变断裂温度下限附近时采用两种设计方法设计，取计算结果的较大值作为设计值。 ②采用的设计参数 不同参数弹性设计：弹性设计压力、弹性许用应力 断裂设计：断裂设计压力、断裂许用应力、腐蚀系数 相同参数：管径、偏差、腐蚀裕量58.参考答案： 59.参考答案： 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。60.参考答案：为节省能耗，提高加热炉热效率，首先应在加热炉现有设备的基础上进行考虑，如利用低温工艺介质，降低排烟温度和利用对流室空间采用扩面管，增加对流室传热面积，强化对流传热，其次再考虑增加附属设备和采用各种预热器来回收烟气余热。对增加设施的费用应进行经济比较，增加投资回收年限，一般不超过三年。61.参考答案： 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62.参考答案： 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63.参考答案： 64.参考答案： 钢在H2S-H2O溶液中，不只是由阳极反应生成FeS引起一般腐蚀，而且在阴极反应生成的氨，还向钢中渗入并扩散，由HS—的作用加速10～20倍，当H原子向钢中渗透扩散时，遇到裂缝、空隙、晶格层间错断，夹杂或其它缺陷时，氢原子在这些地方结合成氢分子，体积膨胀20倍，由于体积膨胀而钢材内产生极大应力（可达190kg/cm2）致使碳钢发生氢鼓泡。由于氢鼓泡使钢材内部发生微裂纹，以致使钢材变脆，即为氢脆。65.参考答案： 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。66.参考答案： ⑴它主要是利用沸腾吸热和凝结放热的传热原理。 ⑵热管在设计与操作时应注意的安全问题是： A.制作热管的钢管强度要很好地核算和试验。 B.热管的外壳应是一个较厚的箱体，防止爆破后伤人。 C.切忌干烧，保证工况不超出制造规定的温度极限。67.参考答案： 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。68.参考答案： 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。69.参考答案： 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。70.参考答案： 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）。71.参考答案： 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。72.参考答案： 1） A.均相法； B.德克勒法（Dukler）； C.洛克哈特一马蒂内里法（Lockhart-Martinell ）； D.马蒂内里一纳尔逊法。 2）德克勒法和洛克哈特一马蒂内里法不适用于计算水一蒸汽系统两相流的阻力降。 3）马蒂内里一纳尔逊法只适用于计算水一蒸汽系统两相流的阻力降。 4）均相法对于高气速雾状流和高液速的分散气泡流误差较小。其它流型可用此法作为初步估算。 5）洛克哈特一马蒂内里法误差较大，最大可达50%，适用于水平管计算。 6）德克勒法准确性较高，目前工程上普遍采用。73.参考答案： 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。74.参考答案： 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。75.参考答案： 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第2卷参考答案一.参考题库1.参考答案： 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。2.参考答案： ①组焊两端管板上的每个管孔，相应焊上套管，套管内径应比炉管外径或翅片管、钉头管的外径至少大8m/m，主要考虑弯管组装误差与钢结构安装误差。 ②管板上两相邻管孔间距偏差应小于2m/m ③膨胀问题： A.上下框板与端面钢结构横梁（通常为工字钢）连接的螺栓孔为椭圆孔 B.左右两侧角钢连接的螺栓为大孔 C.管板与钢架安装时应留有膨胀间隙3.参考答案： 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。4.参考答案： 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。5.参考答案： 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℃。6.参考答案： 1）10号、20号钢炉管通常不做热处理。铬钼钢炉管及管件的焊接，若因施工条件限制难以进行热处理，且炉管壁温低于425℃时，经设计单位同意，可选用高铬镍（25%Cr-13%Ni以上）奥氏体焊材进行焊接，焊后可不做热处理。 2）ICr5Mo、9Cr1Mo热处理温度均为750℃～780℃。 3）铬钼钢炉管焊接后，焊缝、热影响区及其附近母材表面硬度值达不到要求时，必须重新进行热处理，并做硬度测试。7.参考答案：燃烧效率=100+空气带入显热+燃料带入显热-不完全燃烧热损失-排烟热损失-炉壁散热损失8.参考答案： 9.参考答案： 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。10.参考答案： 11.参考答案： 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