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常减压加热炉及优化 中国石油吉林石化公司炼油厂 常减压车间 翟成钢 2009年10月 1 加热炉结构和主要指标 1.1概述 管式加热炉是炼油厂和石油化工厂的重要设备之一，它是利用燃料在炉膛内燃烧产生高温火焰与烟气作为热源，来加热炉管中流动的油品，使其达到工艺操作规定的温度，以供给原油或油品进行分馏、裂解或反应等加工过程中所需要的热量，保证生产的正常进行。常减压蒸馏装置中常压炉就是将原油加热到一定温度，使之气化从而达到分馏的目的。 管式加热炉消耗着大量的能量，常减压装置加热炉能耗占装置总能耗的82~92%。炼油装置中加热炉的特殊性在于直接火焰加热，不同于一般工业炉，它的盘管要承受高温高压和介质腐蚀，内部介质是易燃易爆易裂解、易结焦和腐蚀性较强的油和气，其能耗、基建投资和污染问题在炼油装置中占有很重要的地位。因此，学习并掌握加热炉的基本原理和知识，正确操作，并对加热炉加强研究、管理和总结操作经验，对于装置的长周期、高效运行有着十分重要的意义。 1.2 加热炉的种类 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。管式炉的炉型应根据热负荷大小、被加热介质的性质和运转周期等工艺操作要求、满足长周期运转、便于安装和检修、投资少的原则。热负荷小于1MW时，宜采用纯辐射圆筒炉；热负荷在1MW~30MW时，一般选用辐射对流型圆筒炉；热负荷大于30MW时，一般选用立式炉或箱式炉。 1.3 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组成。 辐射室也称为炉膛，包括燃烧器和风道，炉管和炉管支撑，耐火衬里等，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。 对流室包括遮蔽管，对流管，耐火衬里，管线支撑和挂钩，主要传热方式是对流，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。 燃烧器是产生热量部件，是炉子的重要组成部分。要保证火焰不冲刷炉管并实现低氧完全燃烧。 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。回收方法分为两类，一类采用空气预热方式回收热量；另一类是采用余热锅炉回收热量。 通风系统的任务是将燃烧用空气导入燃烧器，并将废烟气引出炉子，它分为自然通风方式和强制通风方式两种。 1.4加热炉的其它附件 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。 1.4.1炉管 炉管是加热炉形成传热表面的最重要的组成部分，另外炉管系统还包括炉管之间连接用的回弯头和支持炉管的管架。 由于炉管长期处于高温、高压和腐蚀性介质中运行，因此炉管选用时必须要考虑管材金属的使用温度、耐温性能和耐腐蚀能力等几点因素。耐热性是指材料耐高温氧化和高温脆化性能。炉管的耐腐蚀性能主要受原油性质和脱盐深度影响。 常减压装置炉管材质主要依据原油的含硫量进行选择。当加热介质含硫量﹤0.5%时，常压炉一般选用碳钢炉管。当含硫量＞ 0.5%时，对流段选用碳钢炉管，辐射段选用Cr5Mo炉管，或全部选用Cr5Mo炉管。减压炉一般全部选用Cr5Mo炉管。当加热介质含环烷酸，且酸值＞ 0.5mgKOH/g油时，炉出口气化段炉管材质选用316L。 1.4.2热管式空气预热器 空气预热器是利用烟气的余热来加热加热炉燃烧所需的空气，从而降低排烟温度，减小排烟热损失，是提高加热炉热效率的重要设备。同时因为空气预热器需要强制供风，因此容易实现风量的自动控制，使加热炉在合适的空气过剩系数范围内运行，相应的减少排烟热损失。常用的空气预热器形式有热油预热空气式、管束式、热管式、水热媒式等。目前常减压装置应用最为广泛的是热管式空气预热器。 (1)、热管式空气预热器的结构 热管式空气预热器是由热管管束、中间隔板 、外壳三部分组成。三者组成空气和烟气通道。隔板将热管的蒸发段和冷凝段隔开，同时也将烟气通道和空气通道隔开。由于空气侧为正压，烟气侧为负压，所以隔板与热管之间的密封必须严密，防止空气漏人烟气导致加热炉热效率下降。常减压装置加热炉空气预热器使用的热管传热介质回流方式几乎都是依靠重力回流的重力式热管，因此烟气通道位于空气通道的下方，且一般采用纯逆流操作。 (2)、热管的