管式加热

第三章 管式加热炉操作 学习目标 能力目标 1、 能进行管式加热炉的开车、正常运行、停车操作 2、 具有操作过程中对工艺参数及复杂的控制系统的调节； 3、 具有事故判断与处理的技能 4、 能对生产艺流程图进行读取和绘制 学习标准

学习任务 对管式加热炉的初步认识 管式加热炉的开车 能力标准 能指出加热炉的构造与作用 能说出加热炉的传热方式 能掌握管式加热炉的开车前的准备工作 能进行管式加热炉的开车操作 能进行管式加热炉的正常维护 管式加热炉的停车 能掌握生产装置停车过程 能进行管式加热炉的开车操作 管式加热炉的故障分析及处理 加热炉操作综合训练 考试 产操作过程产生的事故及处理方法 能分析生管式加热炉的产生的原因并排除 能对模糊概念进行分析与澄清 能进行开停工及事故的操作 能学会分析理理论知识

知识目标 1、 掌握传热过程所遵循的原理 2、 加热炉的结构、特点、类型、应用及操作要 3、 熟悉管式加热炉的工作原理、工作流程和主要设备 1

任务一 管式加热炉概述

一、理论知识准备

管式加热炉是炼油厂和石油化工厂的重要设备之一。它利用燃料在炉膛内燃烧时产生的高温火焰与烟气作为热源，来加热炉管中流动的油品，使其达到工艺规定的温度，以供给原油或油品在进行分馏、裂解或反应等加工过程中所需要的热量，保证生产正常进行。管式加热炉与换热相比其主要特点是：加热温度高（可达1000℃左右），传热能力大和便于操作管理。

第一节 管式加热炉概述

加热炉对炼油厂的基建费用和操作费用影响很大，生产中往往由于炉子的操作不好或工艺指标超出了适宜范围，影响了整个装置的生产能力的提高，或因为加热炉的严重结焦、炉管烧穿等事故使生产被迫停工。所以，装置能否长周期、低消耗、高质量、高处理能力，管式加热沪的操作好坏往往是关键之一。各种管式加热炉通常按外形和用途分类。化工生产过程中常用典型加热炉各种类型的结构、特点及使用场合见下表：

管式加热炉各种类型的结构、特点及使用场合 管式加热炉的形式 箱式炉 按外立式炉 形分类 圆筒炉 大型方炉 结构与特点 由辐射室、对流式、烟囱式组成；优点是热负荷大，缺点是体积大、造价高。 有许多形式，传热机理同箱式炉；比较常见的是立管立式炉等。 炉子热负荷小、简单、造价低。对流型是主流。 适用场合 适合于热负荷大的大型炉。 用于大型的高压加氢、焦化、催化重整。 适用于小型炉。 结构简单，节省占地，便于回收余热，适用于大型加 2

管式加热炉的形式 结构与特点 容易实现炉群集中排烟，减少大气污染。 适用场合 热炉。 用于烃类水蒸气转化炉和乙烯裂解炉等。 用于液体的加热 用于水蒸气的过热、工艺气体的预热等。 用于加氢精制、加氢裂化等。 炉管内进这种炉子管内发生吸热化学反应，结行化学反构复杂，分为炉管内装催化剂的和炉应的炉 管内不装催化剂的 按用途分类 分为管内无相变化、管内进口为液加热液体相、出口为气液混相的炉子，进口为的炉子 液相、出口全部汽化的炉子。 加热气体在较高温度下操作，要保证各路均的炉子 匀，防止偏流。 加热气、液混相流操作较困难，要保持各路均匀 体的炉子

一、加热炉的构造与作用(如图)

1、辐射室

辐射室也称炉膛，这是燃料燃烧和辐射放热的地方。

2、对流室

对流室也称对流段，是高温烟气对流放热（或油品吸热）的地方，对流室在辐射室的顶上，有炉管、过热

蒸汽、注水预热管。对流室比辐射室的体积小的多，目的：强化对流传热，降低烟气温度，提高加热炉的热效率。

3、燃烧器

燃烧器也称火嘴，是加热炉提供热量的部件。各种气体（或液体）通过各式火嘴来燃烧发热的。

4、烟道及烟囱

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是加热炉烟气集合和排放的地方。一般放在对流室的上面。

5、弯头及弯头箱

每要炉管之间是靠弯头连结的。目的是为了换管或检修方便。

弯头箱是弯头集中的长方箱，目的是检修拆卸弯头方便。

6、炉墙和钢架

炉墙是用耐火保温材料（砖）砌

挂在钢架上的，它是保温封密的作用。加热炉热量损失大小与炉墙的砌筑质量关系较大。一般要求炉墙严密保湿性能好，热损失不大于5%左右为佳。

7、辅助设备

防爆门、看火孔、人孔门、平台、烟道档板、调节手柄等。 A、防爆门：负压自重式防爆门，平时靠自重关闭，当炉内压力增高时，防爆门即被打开。

B、看火孔：观看炉膛内所有火嘴的整个火焰；观看辐射管、 底排遮蔽管的受热状况，管壁被氧化的情况，炉管的弯曲程度等。

C、烟道档板：调节烟囱内挡板开度可以控制一定的抽力，保证炉膛内最合适的负压。一般要求炉膛内具有-19.6～-39.2Pa的负压，在打开看火门观察炉膛时，火焰不会外扑，确保操作安全。

D、人孔门：进行安装及检修等工作。

二、管式加热炉的特征

（1）被加热物质在管内流动，故仅限于加热气体和液体。而且，这些气体或液体通常都是易燃易爆的烃类物质，同锅炉加热水和蒸汽相比，危险性大，操作条件要苛刻得多。

（2）加热方式为直接受火式，加热温度高，传热能力大。 （3）只烧气体或液体燃料。

（4）长周期连续运转，不间断操作，便于管理。

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三、加热炉的作用

1） 热传递速度快；

2） 高的原料油流速或油品在炉管内停留时间短； 3） 压力降小；

4） 炉膛的热分配合理，表面热强度均匀等。

四、管式加热炉的主要技术指标

1)热负荷——指每台炉子单位时间内管内介质传递的总热量负荷. 单位为KJ/h或W Q=WF[eIv+(1-e) Il -Ii ]+Qo

其中：Q—加热炉计算的热负荷，KJ/h； WF—管内介质流量，Kg/h；

e —管内介质在炉出口的汽化率，%； Iv—出炉温度下介质气相的焓，KJ/ Kg； Il—出炉温度下介质液相的焓，KJ/ Kg； Ii—入炉温度下介质液相的焓，KJ/ Kg； Qo ------其它热负荷,KJ/h

2)炉膛热强度——指单位时间内单位炉膛体积所传递的热量，单位为KJ/(m3·h) 或W/m3

3)炉管表面热强度——指单位时间内单位炉管外表面积所传递的热量。KJ/(m2·h) 或W/m2

4)全炉热效率——指向炉子提供的能量被有效利用的程度。其定义为被加热介质的有效热量与供给炉子的能量之比值。

5)炉膛温度——（又称火墙温度）指烟气离开辐射室进入对流室时的温度，它表征炉膛内烟气温度的高低，是炉子操作中重要的控制指标。

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五、加热炉的热量传递(参照图讲解)

火 焰 辐 射 燃料燃烧 对流 高温烟气 炉 墙 辐射 炉管表面 管 壁 对流 油品 加热炉的热量传递

燃料在燃烧中生成的高温烟气，先经辐射室和对流室由烟囱排入大气，沿途不断放出热量；油品或其它介质在炉管中流动，沿途不断吸收热量，最终被加热到工艺上所需要的温度，油品或其它介质在对流室吸收的热量约占总吸收量的10%～30%左右，在辐射室吸收的热量则约占70%～90%左右。

燃料燃烧的结果，生成由CO2、H2O、SO2等组成的高温烟气。在刚刚产生的时候，悬浮着许多从燃料中分解出来的游离碳，形成了火焰，在火焰形成的同时便向周围空间辐射出热能。辐射线的一部分投射到向火面一侧的炉管外表面，另一部分通过炉管与炉管之间的间隙投射到炉墙上。由于管内有温度较低的流动的油品或其他介质起了冷却作用，所以炉管表面的温度远远低于炉墙温度。这样，炉墙再将接受辐射热以直接反射的方式投射到向炉墙一侧的炉管外表面的附近的烟气。

因此，可以把炉管外表面接受辐射热分为两部分。一是直接接受烟气的辐射热；二是通过炉墙反射所吸收的热量。

当炉管之间的距离和炉管的管径变化时，这两部分的热量显然也要

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变化。炉管之间的距离越大，直接接受烟气的辐射热就越小，炉管吸收的总热量也越少。炉管的管径越大，直接接受烟气的辐射热就越大，炉管吸收的总热量就越多。

在辐射室内，由于烟气的激烈搅动并不断地扫过炉子辐射管，同时还以对流的方式把自己的一小部分热量传给炉管表面，所以在辐射室内，燃料燃烧生成的热量是通过辐射和对流两种方式传给炉管表面的。在炉内，火焰主要起辐射传热作用，而高温烟气，除了起辐射传热作用外，还进行对流传热。

想一想

1、加热炉的热量是如何传递的？ 2、你在生产实习过程中看见了哪些类型的加热炉？知道他们的特点吗？

思考与作业

1．加热炉的结构及作用是什么?

2．管式加热炉的主要指标有哪些，这些指标是如何影响加热炉热效率的?

3. 烟道档板、防爆门起什么作用？

教学过程 （一）复习导入

复习：加热炉概论

要点：1、加热炉的构造

2、加热炉的传热过程

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3、作业讲解

（二）讲授新课

第二节 管式加热炉冷态开车仿真实训

一、工艺流程简介

FIC101工艺物料B01FV101D01FI104PIC101TI134TI104COMPGPI107D08TIC106B02AR101TI105MI102FIC102B12FV102B13D13H2OH2O工艺物料HS101燃料油燃料气PV101F-101LI101TI135V-108LI115D12D02D03D10D05D09S01B03TV106B04PIC109D06S03B08PV109B09PDIC112S02TI108V-105D04PCV01P101AB14PV112B15D07P101B雾化蒸汽 1、工艺物料系统

某烃类化工原料在流量调节器FIC101的控制下先进入加热炉F-101的对流段，经对流的加热升温后，再进入F-101的辐射段，被加热至420℃后，送至下一工序，其炉出口温度由调节器TIC106通过调节燃料气流量或燃料油压力来控制。

为了回收烟气能量，采暖水在调节器FIC102控制下，经与F-101的烟气换热，回收余热后，返回采暖水系统。

2、燃料系统

燃料气由燃料气管网来，经压力调节器PIC101的控制下进入燃料气

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罐V-105，燃料气在V-105中脱油脱水后，分两路送入加热炉，一路在PCV01控制下送入常明线；一路在TV106调节阀控制下送入油—气联合燃烧器。

来自燃料油罐V-108的燃料油经P101A/B升压后，在PIC109控制压送至燃烧器火嘴前，用于维持火咀前的油压，多余燃料油返回V-108。来自管网的雾化蒸汽在PDIC112的控制压与燃料油保持一定压差情况下送入燃料器。来自管网的热蒸汽直接进入炉膛底部。

为了保证加热炉内燃料和燃料气的正常燃烧，应注意调节烟道档板和风门的适当开度，维持正常的炉膛负压和烟道内氧含量。在保证燃烧

完全的前提下，使炉子在低而稳定的过剩空气系数下操作是有利的。过剩空气系数过小会造成燃烧不完全而浪费燃料；过剩空气系数过大，进入炉膛的空气量大，炉膛温度下降，影响传热效率，同时，也增加了烟气量。此外，烟气中的氧气较多，会使炉管表面氧化加剧，缩短炉管寿命。过剩空气系数通常取1.1~1.5左右。

二、主要设备

本单元主要设备位号和名称见表5-3

设备位号 V-105 V-105 F101 名称 燃料气分液罐 燃料油储罐 管式加热炉 设备位号 P101A P101B 名称 燃料油A 燃料油备用泵B 三、冷态开车操作

1、开工操作前的准备工作

1）烘炉(如图)

加热炉在新建或大修后要进行烘炉。目的是缓慢除去砌墙过程中所积存的水分，并使耐火胶泥得到充分的烧结，以免在开工时因炉膛内急

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剧升温，水分大量汽化，体积膨胀而造成炉体衬里产生裂纹，炉墙裂开或倒塌。

烘炉操作需注意两点：

1、烘炉前，要按照从对流管到辐射管的流程通入蒸汽，并从辐射管放空排出。目的是保护炉管，防上炉管干烧。

2、升温必须按升温曲线进行，防上温度突升、突降。

600 500 400 300 200 100 0 2）点火

①准备工作：调节好烟道档板、风门；炉管通汽吹扫；引瓦斯赶走空气，采样分析0.1%.

②点瓦斯火嘴

用柴油浸透棉纱缠成点火棒点着，送入点火孔，稍开二次风门，缓慢开火嘴瓦斯的小阀门，点着后，再开大瓦斯阀，调节瓦、风门及配汽量。

③点油火嘴

销开二次风门，少许开油阀、蒸汽阀，使火嘴油雾化喷出，调节。 ④点火应注意的安全

人不能对火嘴；要侧着身子，以免回火伤人。 ⑤点火的顺序

先点两头，后中间，对称交叉点火为宜。

0 通蒸汽暖炉1～2天 500℃恒温烧结 320℃恒温除去结晶130℃恒温除去自然水 烘炉升温曲线 150 200 250 300 350 50 100 2、 开工操作步骤

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1）开车前的准备

(1). 确认公用工程具备条件（现场图上按下“公用工程”按钮） (2). 摘除联锁（现场图上按下“联锁不投用”按钮） (3). 联锁复位（现场图上按下“联锁复位”按钮） 2）点火准备工作

(1). 全开加热炉的烟道挡板。

(2). 打开吹扫蒸汽阀，吹扫炉膛内的可燃气体。 (3). 待可燃气体的含量低于0.5%后，关闭吹扫蒸汽。

(4). 打开并保持风门和挡板在一定的开度（30%左右），使炉膛正常通风。 3）燃料气准备

(1). 打开PIC101的调节阀，向V-105充燃料气。 (2). 控制V-101的压力不超过2atm。 4）点火操作

(1). 当V-105压力大于0.5atm后，启动点火棒，开常明线上的根部阀门。 (2). 确认点火成功（火焰显示） 5）升温操作

(1). 确认点火成功后，先进燃料气线上的调节阀的前后阀，再稍开调节阀（<10%），再全开根部阀，引燃料气入加热炉火嘴。 (2). 用调节阀控制燃料气量，来控制生温温度。 (3). 当炉膛温度升至100℃时恒温30秒。 6）引工艺物料

当炉膛温度升至180℃时，引工艺物料：

(1). 先开进料调节阀的前后阀，再稍开调节阀（<10%)。引进工艺物料进加热炉。

(2). 先开采暖水线上调节阀的前后阀，再稍开调节阀（<10%)，引采暖水进加热炉。 7）启动燃料油系统

待进料达到正常时（3070），开启燃料油系统：

(1). 开雾化蒸汽调节阀的前后阀，再微开调节阀PDIC112（<10%) (2). 全开雾化蒸汽的根部阀、开燃料油压力调节阀的前后阀

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(3). 开燃料油返回V-108管线阀、启动燃料油泵 (4). 微开燃料油调节阀（<10%)，建立燃料油循环。 (5). 全开燃料油根部阀，引燃料油入火嘴。

(6). 按升温需要逐步开大燃料油调节阀，通过控制燃料油升压来控制进入火嘴的燃料油量，同时控制PdIC112在4atm左右。 8）调整至正常。将联锁系统（B30）投用。

想一想

1、你认为加热炉流程分几个部分？ 2、流程中主要的控制点是哪些？

思考与作业

1．加热炉为什么要烘炉，如何烘炉?

2．点火前应做哪些准备工作，点火为什么要对称点?

3. 在操作过程中你认为比较难控制参数有哪些？如何控制好MI101、MI102？

4、雾化蒸汽对燃料油点火操作有什么影响？如何控制油/雾比例？5、烟道气出口氧气含量为什么要保持在一定范围？过高或过低意味着什么？

6、负压是如何形成的？它的的作用是什么？

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教学过程 （一）复习导入

复习：开工操作过程（穿插提问） 要点：1、开工步骤及注意事项 2、习题讲解。

（二）讲授新课

第三节 管式加热炉正常停车仿真实训

1、停车准备

摘除联锁系统（现场图上按下“联锁不投用”） 2、降量

（1）通过FIC101逐步降低工艺物料进料量至正常的70%。

（2）在FIC101降量过程中，逐步通过减少燃料油压力或燃料气流量，来维持炉出口温度TIC106稳定在420℃左右。

（3）在FIC101降量过程中，逐步降低采暖水FIC102的流量。 （4）在降量过程中，适当调节风门和档板，维持烟气氧含量和炉膛负压。 3、降温及停燃料油系统

（1）当FIC101降至正常量的70%后，逐步开大燃料油的V-108返回阀来降低燃料油压力，降温。

（2）待V-108返回阀全开后，可逐步关闭燃料油调节阀，再停燃料油泵（P101A/B）。

（3）在降低燃料油压力的同时，降低雾化蒸汽流量，最终关闭雾化蒸汽调节阀。

（4）在以上降温过程中，可适当降低工艺物料进料量，但不可以使炉出口温度高于420℃。 4、停燃料气及工艺物料

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（1）待燃料油系统停完后，关闭V-105燃料气入口调节阀（PIC101调节阀），停止向V-105供燃料气。

（2）待V-105压力下降至0.5atm时，关燃料气调节阀TV106。 （3）待V-105压力降至0.0atm时，关长明灯根部阀，灭火。

（4）待炉膛温度低于150℃时，关FIC101调节阀停工艺进料，关FIC102调节阀停采暖水。 5、炉膛吹扫

（1）灭火后，开吹扫蒸汽，吹扫炉膛5秒（实际10分钟）。 （2）停吹扫蒸汽后，保持风门、档板一定开度，使炉膛正常通风。

想一想

1、加热炉正常停车与紧急停车有何区别？ 2、停车中主要控制指标有哪些？

思考与作业

1．加热炉正常停车的主要步骤有哪些? 2．蒸汽吹扫为什么最后进行?

3. 为什么加热炉的炉膛温度≤150℃时才能停进料？ 4、加热炉的三个电磁阀起什么作用？

5、什么情况下，MI101、MI102全开，全开的作用是什么？

6、设置V101罐目的是什么？

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教学过程 （一）复习导入

复习：加热炉停车操作

要点：1、加热炉的停车步骤及注意事项

2、习题讲解

（二）讲授新课

第四节 管式加热炉事故分析与处理

一、生产上的事故处理

事 故 回 弯 头 漏 进料中 断 燃料油中断 燃料气中断 炉 管 破 裂

现 象 回变头箱冒烟或窜火 原 因 1、炉温忽高忽低，炉管胀口急剧收缩 2、炉出口压力波动或超过允许压力 3、检修质量不好 4、材质不好，受腐蚀冲刷。 进料泵抽空 1、 油缸液面过低 2、 燃料油带水 3、 燃料油泵故障 4、 仪表或浮球失灵 1、 稳定吸收操作变化 2、 回收器堵塞 1、炉管局部过热，结焦，结焦严重处鼓泡变形。 2、高温氧化剥皮 3、炉管材质不好受腐蚀。 处 理 1、不严重时，用蒸汽熄火，掩护。 2、严重时紧急停工并通知消防队。 3、停工后不能立即扫管线，以免油喷出，扩大事故。 1、 熄火 2、 加大注汽或注水量 1、 切换燃料油缸 2、 切换燃料油泵 3、 检查仪表或用副线阀调节 1、 联系稳定吸收岗位 2、 切换回火器 1、 熄火 2、 切断进料 3、 向炉内大量冲蒸汽 4、 扫线。 炉温上升 1、 炉温下降 2、 熄火 1、 炉温下降 2、、熄火 1、不严重时，炉膛温度，烟气温度均上升，炉管局部过热破裂，喷出燃料油燃烧。 2、严重时，油大量从炉管喷出燃烧，烟气15

从回弯头箱花板、人孔等冒出，烟囱冒黑烟，炉膛温度突然急剧上升。 二、 仿真操作事故处理 事 故 现 象 处 理 1、燃料油泵P101A出口压力忽紧急停车 大忽小 2、燃料气流量急剧增大 3、TIC106炉出口温度下降 4、PIC101压力降低 1、TI104炉膛温度下降 切换燃料油。 2、TIC106炉出口温度下降 1、 油70%，雾：90% 3、PIC101压力降低 2、 2、FIC101 45% 4、瓦斯流量FRIQ104缓慢下降 5、氧含量增加。 1、炉膛温度TI104急剧升高 紧急停车。 2、炉出口温度TIC106升高 该操作TI104不到达到3）燃料气TIC106控制阀关闭 150℃，无法进行操作。 1、炉出口温度TIC106下降 调节TIC106阀的旁路阀60% 2、PIC101压力降低 3、瓦斯流量FRIQ104迅速下降 1、炉膛和炉出口温度下降 1、打开泄液阀D02,使2、燃料气流量增加 V-105罐泄液。 3、燃料气分液罐液位升高 2、增大燃料气入炉量，TIC106 70% 3、FIC101 45% 1、燃料气流量增加 1、关燃料油根部阀D02和P101A 2、炉膛和炉出口温度下降 2、关雾化蒸汽PDIC112 3、燃料气流量增加 3、开大燃料气TIC106 4、氧含量下降 70~80%； 1、当PDIC112降到1.0ATM时，1、关雾化蒸汽D09。 产生联锁 2、关燃料油D12和P101A 2、PIC109控制失灵； 3、开大TIC106 80% 3、TI104、TIC106下降。 1、PIC109下降、PDIC112上升 1、启动备用泵P101B； 2、燃料气控制阀TIC106开度增2、调节燃料油PIC109 加。FRIQ104上升 40%，雾化蒸汽PDIC112 50% 3、TI104、TIC106下降 4、氧含量上升 16

燃料油火嘴堵 燃料气压力低 炉管破裂 燃料气调节阀卡 燃料气带液 燃料油带水 雾化蒸汽压力低 燃料油泵A停

想一想

1、加热炉为什么不能停电？

2、加热炉的取热装置有哪些，你根据自己的观察，能否设置一个合理节能装置？

思考与作业

1、提高加热炉热效率的主要途径有哪些? 2、燃料气带液的原因、现象及处理方法? 3、FIC101中断会出现哪些现象、如何处理？ 4、炉管会破裂的原因、现象是什么？如何处理？

5、雾化蒸汽压力过低是什么原因造成？蒸汽压力过高又如何处理？

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/p3cw.html