讲义石油化工加热炉的种类用途和主要指标分解讲解学习.ppt

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1、讲义讲义石油化工加石油化工加热热炉的种炉的种类类用途和主用途和主要指要指标标分解分解第一章第一章 石油化工加热炉的种类、用途和主要指标石油化工加热炉的种类、用途和主要指标 一个设备，具有用耐火材料包围的燃烧室，利用燃料燃烧一个设备，具有用耐火材料包围的燃烧室，利用燃料燃烧产生的热量将物质产生的热量将物质(固体或流体固体或流体)加热，这样的设备叫做加热，这样的设备叫做“炉子炉子”。工业上有各种各样的炉子，如冶金炉、热处理炉、窑炉、。工业上有各种各样的炉子，如冶金炉、热处理炉、窑炉、焚烧炉和蒸汽锅炉等。石油化工加热炉是其生产过程中的高温焚烧炉和蒸汽锅炉等。石油化工加热炉是其生产过程中的高温反应设备

2、和高温加热设备。反应设备和高温加热设备。1.1 1.1 概述概述2第一章第一章 石油化工加热炉的种类、用途和主要指标石油化工加热炉的种类、用途和主要指标 管式加热炉的特征：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。）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。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。）加热方式为直接受火式，加热温度高，传热能力大。（3）

3、只烧气体或液体燃料。）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。）长周期连续运转，不间断操作，便于管理。3 一般石油化工加热炉的设计，主要有一般石油化工加热炉的设计，主要有工艺计算工艺计算和和结构设计结构设计两部分工作。两部分工作。工艺计算部分工艺计算部分的内容和目的是根据工艺要求，确的内容和目的是根据工艺要求，确定合适的炉型方案，进行燃料燃烧计算；炉子系统热平衡计算定合适的炉型方案，进行燃料燃烧计算；炉子系统热平衡计算以确定燃料消耗量，进行辐射室传热计算，以布置与确定辐射以确定燃料消耗量，进行辐射室传热计算，以布置与确定辐射传热面积；炉子系统烟气侧的流动阻力和烟囱计算以

4、确定烟气传热面积；炉子系统烟气侧的流动阻力和烟囱计算以确定烟气抽引装置。必要时亦须对工艺物料的阻力进行核算。抽引装置。必要时亦须对工艺物料的阻力进行核算。结构设计结构设计的主要内容是根据炉型方案进行总体布置，并确定炉子燃烧装的主要内容是根据炉型方案进行总体布置，并确定炉子燃烧装置、炉用附件等结构。置、炉用附件等结构。第一章第一章 石油化工加热炉的种类、用途和主要指标石油化工加热炉的种类、用途和主要指标4 按外形大致上分为以下四类：箱式炉、立式炉按外形大致上分为以下四类：箱式炉、立式炉、圆筒炉、圆筒炉、大型方炉、大型方炉。这种划分法系按辐射室的外观形状，而与对流。这种划分法系按辐射室的外观形状，

5、而与对流室无关。所谓箱式炉，顾名思义其辐射室为一室无关。所谓箱式炉，顾名思义其辐射室为一“箱子状箱子状”的的六面体。与它相比，立式炉的辐射室宽度要窄一些，其两侧六面体。与它相比，立式炉的辐射室宽度要窄一些，其两侧墙的间距与炉膛高度之比约为墙的间距与炉膛高度之比约为1：2。圆筒炉、大型方炉的称。圆筒炉、大型方炉的称呼也按同理而来。呼也按同理而来。第一章第一章 石油化工加热炉的种类、用途和主要指标石油化工加热炉的种类、用途和主要指标5 1.2加热炉分类（按外形和按用途分）加热炉分类（按外形和按用途分）1.2.1 按外形分类按外形分类 在这种炉子的辐射室内，燃烧器和炉管交错排在这种炉子的辐射室内，燃

6、烧器和炉管交错排列，单排管双面辐射，管子沿整个圆周上的热分布列，单排管双面辐射，管子沿整个圆周上的热分布要比单面辐射均匀得多，燃烧器顶烧，对流室和烟要比单面辐射均匀得多，燃烧器顶烧，对流室和烟囱放在地面上。它的缺点是炉子体积大，造价很高，囱放在地面上。它的缺点是炉子体积大，造价很高，用于单纯加热不经济。目前在合成氨厂常用它作为用于单纯加热不经济。目前在合成氨厂常用它作为大型烃蒸汽转化炉的炉型，运转良好。大型烃蒸汽转化炉的炉型，运转良好。第一章第一章 石油化工加热炉的种类、用途和主要指标石油化工加热炉的种类、用途和主要指标6(1)箱式炉箱式炉:顶烧式顶烧式(图图l一一5)第一章第一章 石油化工加

7、热炉的种类、用途和主要指标石油化工加热炉的种类、用途和主要指标7图图1-4 图图1-5 图图1-6图图1-4 图图1-5 图图1-6 (2)立式炉立式炉 底烧横管式底烧横管式(图图l-7)传热机理同箱式炉差不多，只是造型上采用了立式传热机理同箱式炉差不多，只是造型上采用了立式炉的特点。炉管布置在两侧壁，中央是一列底烧的燃烧炉的特点。炉管布置在两侧壁，中央是一列底烧的燃烧器。烟气由辐射室、对流室经烟囱一直上行。燃烧器能器。烟气由辐射室、对流室经烟囱一直上行。燃烧器能量较小，数目较多，间距较小，从而在炉子中央形成一量较小，数目较多，间距较小，从而在炉子中央形成一道火焰道火焰“膜膜”，提高了辐射传热

8、的效果。现在使用的立，提高了辐射传热的效果。现在使用的立式炉多数采用这一型式。式炉多数采用这一型式。第一章第一章 石油化工加热炉的种类、用途和主要指标石油化工加热炉的种类、用途和主要指标8第一章第一章 石油化工加热炉的种类、用途和主要指标石油化工加热炉的种类、用途和主要指标9图图1-7 图图1-8 图图1-9 附墙火焰式附墙火焰式(图图l-8)这种立式炉炉膛当中为一排横管，火焰附墙这种立式炉炉膛当中为一排横管，火焰附墙而上，把两面侧墙的墙壁烧红，使火墙成为良而上，把两面侧墙的墙壁烧红，使火墙成为良好的热辐射体，以提高辐射传热的效果，它比好的热辐射体，以提高辐射传热的效果，它比图图l7型炉传热均

9、匀得多，目前已成为高压加型炉传热均匀得多，目前已成为高压加氢、焦化等装置的主流炉型。氢、焦化等装置的主流炉型。第一章第一章 石油化工加热炉的种类、用途和主要指标石油化工加热炉的种类、用途和主要指标10 图图1-7 1-7 图图1-8 1-8 图图1-91-9第一章第一章 石油化工加热炉的种类、用途和主要指标石油化工加热炉的种类、用途和主要指标11 立管立式炉立管立式炉(图图l-11)这是我国首创的炉型。图这是我国首创的炉型。图l-7、图、图1-8型立式炉型立式炉都为横管，要用大批高铬镍钢的管架。而这种炉型都为横管，要用大批高铬镍钢的管架。而这种炉型改用立管，节省了这批合金钢，同时又保留了立式改

10、用立管，节省了这批合金钢，同时又保留了立式炉的优点，常用作大型加热炉的炉型。炉的优点，常用作大型加热炉的炉型。第一章第一章 石油化工加热炉的种类、用途和主要指标石油化工加热炉的种类、用途和主要指标12图图1-10 图图1-11 图图1-12第一章第一章 石油化工加热炉的种类、用途和主要指标石油化工加热炉的种类、用途和主要指标13 这种炉子都是单排管双面辐射炉型。图这种炉子都是单排管双面辐射炉型。图l-12型炉在侧壁上安有许多小型的气体无焰燃烧器，型炉在侧壁上安有许多小型的气体无焰燃烧器，使整个侧壁成为均匀的辐射墙面，有优越的加热使整个侧壁成为均匀的辐射墙面，有优越的加热均匀性，可分区调节各区温

11、度，均匀性，可分区调节各区温度，是乙烯裂解和烃是乙烯裂解和烃类蒸汽转化最合适的炉型之一。类蒸汽转化最合适的炉型之一。但造价昂贵，用但造价昂贵，用于纯加热非常不合算。还有一个缺点是只能烧气于纯加热非常不合算。还有一个缺点是只能烧气体燃料。体燃料。第一章第一章 石油化工加热炉的种类、用途和主要指标石油化工加热炉的种类、用途和主要指标14无焰燃烧炉无焰燃烧炉(图图l-12)阶梯炉阶梯炉(图图1-13)(3)立式圆筒炉立式圆筒炉 当炉子热负荷非常小，而且对热效率无要求时，采当炉子热负荷非常小，而且对热效率无要求时，采用这两种炉型。它们是最简单、最便宜的炉子。图用这两种炉型。它们是最简单、最便宜的炉子。

12、图1-14型炉内，炉管是一段盘绕成螺旋状的小管，虽然它属于型炉内，炉管是一段盘绕成螺旋状的小管，虽然它属于立管式炉型，但其管内特性更接近于水平管，能完全排立管式炉型，但其管内特性更接近于水平管，能完全排空，管内压降小。这种炉子的主要缺点是为了便于盘旋，空，管内压降小。这种炉子的主要缺点是为了便于盘旋，易于制造，被加热介质通常只有一管程。易于制造，被加热介质通常只有一管程。第一章第一章 石油化工加热炉的种类、用途和主要指标石油化工加热炉的种类、用途和主要指标15螺旋管式螺旋管式(图图1-14)纯辐射式纯辐射式(图图l-15)第一章第一章 石油化工加热炉的种类、用途和主要指标石油化工加热炉的种类、

13、用途和主要指标16图图1-14 图图1-15 无反射锥的辐射无反射锥的辐射-对流型对流型(图图1-17)这种圆筒炉取代上述型式，已成为现代这种圆筒炉取代上述型式，已成为现代立式圆筒炉的主流。它取消了反射锥，立式圆筒炉的主流。它取消了反射锥，能够建造较大的炉子。它的对流室水平能够建造较大的炉子。它的对流室水平布置若干排管子，并尽量使用钉头管和布置若干排管子，并尽量使用钉头管和翅片管，热效率较高。它的制造及施工翅片管，热效率较高。它的制造及施工简单，造价低，是管式加热炉中应用最简单，造价低，是管式加热炉中应用最广泛的炉型。但是，这种炉子放大以后，广泛的炉型。但是，这种炉子放大以后，炉膛内显得太空，

14、炉膛体积发热强度将炉膛内显得太空，炉膛体积发热强度将急剧下降，结构上和经济性上都开始不急剧下降，结构上和经济性上都开始不利。为了克服这一缺点，可以在大型圆利。为了克服这一缺点，可以在大型圆筒炉的炉膛内增添炉管，如图筒炉的炉膛内增添炉管，如图l-18型炉型炉所示。所示。第一章第一章 石油化工加热炉的种类、用途和主要指标石油化工加热炉的种类、用途和主要指标17图图1-17 图图l-18(4)大型方炉大型方炉第一章第一章 石油化工加热炉的种类、用途和主要指标石油化工加热炉的种类、用途和主要指标18 如图如图l-19所示，这种炉子用两排炉管把炉膛分成若干小间，所示，这种炉子用两排炉管把炉膛分成若干小间

15、，每间设置一或二个大容量高强燃烧器。分隔可以沿两个方向进行，每间设置一或二个大容量高强燃烧器。分隔可以沿两个方向进行，称之为称之为“十字交叉十字交叉”分隔法。它通常把对流室单独放到地面上。分隔法。它通常把对流室单独放到地面上。还有把几台炉子的烟气用烟道汇集拢来，送进一个公用的对流室还有把几台炉子的烟气用烟道汇集拢来，送进一个公用的对流室或废热锅炉。这种炉子结构简单，节省占地，便于回收余热，容或废热锅炉。这种炉子结构简单，节省占地，便于回收余热，容易实现炉群集中排烟，减轻大气污染。它是专为超大型加热炉而易实现炉群集中排烟，减轻大气污染。它是专为超大型加热炉而开发的。开发的。图图1-19第一章第一

16、章 石油化工加热炉的种类、用途和主要指标石油化工加热炉的种类、用途和主要指标19 1.2.2 按用途分类按用途分类 按用途管式热加炉大致分为以下几类：按用途管式热加炉大致分为以下几类：炉管内进行化学反炉管内进行化学反应的炉子、加热液体的炉子、加热气体的炉子和加热气、液混应的炉子、加热液体的炉子、加热气体的炉子和加热气、液混相流体的炉子。相流体的炉子。第一章第一章 石油化工加热炉的种类、用途和主要指标石油化工加热炉的种类、用途和主要指标20(1)炉管内进行化学反应的炉子炉管内进行化学反应的炉子 这种炉子管内发生吸热化学反应。按复杂程度来说，它代这种炉子管内发生吸热化学反应。按复杂程度来说，它代表

17、了加热炉技术的最高水平。它分为两种：表了加热炉技术的最高水平。它分为两种：第一章 石油化工加热炉的种类、用途和主要指标 炉管内装催化剂的，如烃类水蒸气转化炉。炉管内装催化剂的，如烃类水蒸气转化炉。炉管内不装催化剂的，如乙烯裂解炉。炉管内不装催化剂的，如乙烯裂解炉。无论其中哪一种，不光要求从炉子吸热，而且要无论其中哪一种，不光要求从炉子吸热，而且要满足管路中各段在化学反应方面的各种条件，如温度满足管路中各段在化学反应方面的各种条件，如温度和热输入量要求等。和热输入量要求等。21(2)加热液体的炉子加热液体的炉子第一章第一章 石油化工加热炉的种类、用途和主要指标石油化工加热炉的种类、用途和主要指标

18、22这类炉子可分为三种：这类炉子可分为三种：管内无相变化、单纯的液体加热炉管内无相变化、单纯的液体加热炉 这是把工艺液体预热到其沸点以下这是把工艺液体预热到其沸点以下(如温水加热、液相如温水加热、液相热载体加热等热载体加热等)使用的炉子。它加热的终温低，管内结焦和使用的炉子。它加热的终温低，管内结焦和腐蚀也小，操作上的问题较少。腐蚀也小，操作上的问题较少。管内进口为液相、出口为气液混相的炉子管内进口为液相、出口为气液混相的炉子 在生产过程中，往往要求被加工的流体在气液混相状态下在生产过程中，往往要求被加工的流体在气液混相状态下进入蒸馏塔等，此时使用这种加热炉。在全部工艺加热炉中它进入蒸馏塔等，

19、此时使用这种加热炉。在全部工艺加热炉中它的数量最大。对于这种炉子，最重要的是把握住吸热量、气化的数量最大。对于这种炉子，最重要的是把握住吸热量、气化率、压力降、温度之间的关系。率、压力降、温度之间的关系。第一章第一章 石油化工加热炉的种类、用途和主要指标石油化工加热炉的种类、用途和主要指标23 进口为液相、出口全部汽化的炉子进口为液相、出口全部汽化的炉子 这种炉子是反应器的进料加热炉，它把液体完全汽化，加这种炉子是反应器的进料加热炉，它把液体完全汽化，加热到一定温度，然后送入工艺反应器。由于反应器的操作条件热到一定温度，然后送入工艺反应器。由于反应器的操作条件(如催化剂活性等如催化剂活性等)在

20、运转期中是变化的，这种炉子的操作温度在运转期中是变化的，这种炉子的操作温度和压力等往往变化很大。较之上述和压力等往往变化很大。较之上述、两种，有必要掌握它两种，有必要掌握它的变动范围，以防止裂解和结炭发生。的变动范围，以防止裂解和结炭发生。第一章第一章 石油化工加热炉的种类、用途和主要指标石油化工加热炉的种类、用途和主要指标24 (3)气体加热炉气体加热炉 如水蒸气的过热、工艺气体的预热就使用这种炉子。它多如水蒸气的过热、工艺气体的预热就使用这种炉子。它多在较高温度下操作，但因为是纯气相，结焦的可能性不大。应在较高温度下操作，但因为是纯气相，结焦的可能性不大。应该注意的是当气体量很大时，炉管的

21、路数很多，必须从结构上该注意的是当气体量很大时，炉管的路数很多，必须从结构上保证各路均匀，防止偏流。保证各路均匀，防止偏流。第一章第一章 石油化工加热炉的种类、用途和主要指标石油化工加热炉的种类、用途和主要指标25 (4)加热混相流体的炉子加热混相流体的炉子 这种炉子常用于加氢精制、加氢裂化等装置的反应器进料这种炉子常用于加氢精制、加氢裂化等装置的反应器进料加热。由于管内流体从炉子入口起就是气、液混相，较上述纯加热。由于管内流体从炉子入口起就是气、液混相，较上述纯气体加热炉更难保证各路流量的均匀，设计上要更重视管径、气体加热炉更难保证各路流量的均匀，设计上要更重视管径、管内重量流速、盘管路数的

22、选取，以及管内流动状态的判断和管内重量流速、盘管路数的选取，以及管内流动状态的判断和分叉管的配管设计等。分叉管的配管设计等。第一章第一章 石油化工加热炉的种类、用途和主要指标石油化工加热炉的种类、用途和主要指标26 1.2.3 炉型选择的基本原则炉型选择的基本原则 如何正确选择上述各种炉型没有绝对不变的标准，对具体如何正确选择上述各种炉型没有绝对不变的标准，对具体情况要作具体分析。对于圆筒炉、横管立式炉和立管箱式炉等情况要作具体分析。对于圆筒炉、横管立式炉和立管箱式炉等三种基本炉型，其技术指标的对比如表三种基本炉型，其技术指标的对比如表l一一1所示。所示。第一章第一章 石油化工加热炉的种类、用

23、途和主要指标石油化工加热炉的种类、用途和主要指标27表表l一一1 基本炉型对比表基本炉型对比表 第一章第一章 石油化工加热炉的种类、用途和主要指标石油化工加热炉的种类、用途和主要指标28:包括水平抽管场地面积。包括水平抽管场地面积。项项 目目圆筒炉圆筒炉(中问不排管中问不排管)横管立式炉横管立式炉立管箱式炉立管箱式炉(中问排管中问排管)炉体占地面积炉体占地面积(m2MW)金属材料用量金属材料用量(t/MW)高铬镍合金钢管架用量高铬镍合金钢管架用量(kgMW)投资对比投资对比适用热负荷范围适用热负荷范围Mw辐射室炉管表面平均热强度辐射室炉管表面平均热强度(Wm2)3.5-4.58-2130-17

24、01003024000-37000以下原则可供选型时参考：以下原则可供选型时参考：第一章第一章 石油化工加热炉的种类、用途和主要指标石油化工加热炉的种类、用途和主要指标29 辐射室用立管有很多优点：炉管的支承结构简单，辐射管架合辐射室用立管有很多优点：炉管的支承结构简单，辐射管架合金钢用量少；管子不承受由自重而引起的弯曲应力；管系的热膨胀金钢用量少；管子不承受由自重而引起的弯曲应力；管系的热膨胀易于处理；炉子旁边不需要预留抽炉管所需的空地等易于处理；炉子旁边不需要预留抽炉管所需的空地等.横管仅在下列横管仅在下列特殊情况下才有优点：被加热介质容易结焦或堵塞，炉管要求用带特殊情况下才有优点：被加热

25、介质容易结焦或堵塞，炉管要求用带堵头的回弯头连接，以便除焦或清洗；要求管系能完全排空；管内堵头的回弯头连接，以便除焦或清洗；要求管系能完全排空；管内为混相状态，要求流动平稳、可靠等。为混相状态，要求流动平稳、可靠等。(1)从结构、制造、投资费用方面考虑，应优先选择辐射室用立从结构、制造、投资费用方面考虑，应优先选择辐射室用立管的加热炉。管的加热炉。(2)对一般用途的中小负荷炉子，宜优先考虑立式圆筒炉。对一般用途的中小负荷炉子，宜优先考虑立式圆筒炉。(3)中国石油化工集团公司中国石油化工集团公司石油化工管式炉设计规范石油化工管式炉设计规范(SHJ 36-91)在第在第2.0.2条中提出了下列意见

26、：条中提出了下列意见：a设计热负荷小于设计热负荷小于1MW时，宜采用纯辐射圆筒炉；时，宜采用纯辐射圆筒炉；b设计热负荷为设计热负荷为l30MW时，应优先选用辐射一对流型圆筒炉；时，应优先选用辐射一对流型圆筒炉；c设计热负荷大于设计热负荷大于30MW时，应通过对比选用炉膛中间排管的圆筒炉、立式时，应通过对比选用炉膛中间排管的圆筒炉、立式 炉、箱式或其他炉型；炉、箱式或其他炉型；d被加热介质易结焦时，宜采用横管立式炉；被加热介质易结焦时，宜采用横管立式炉；第一章第一章 石油化工加热炉的种类、用途和主要指标石油化工加热炉的种类、用途和主要指标30e被加热介质流量小且要求压降小时，宜采用螺旋管圆筒炉；

27、被加热介质流量小且要求压降小时，宜采用螺旋管圆筒炉；f被加热介质流量大，要求压降小时被加热介质流量大，要求压降小时(如重整炉如重整炉)，宜采用，宜采用U形管形管(或或环形管环形管)加热炉；加热炉；g使用材料价格昂贵的炉管，应优先选用双面辐射管排的炉型。使用材料价格昂贵的炉管，应优先选用双面辐射管排的炉型。第一章第一章 石油化工加热炉的种类、用途和主要指标石油化工加热炉的种类、用途和主要指标311.3 化工几种常用炉介绍化工几种常用炉介绍第一章第一章 石油化工加热炉的种类、用途和主要指标石油化工加热炉的种类、用途和主要指标321.3.1 裂解炉裂解炉 管式炉裂解的工艺流程包括原料供给和预热、对流

28、段、辐管式炉裂解的工艺流程包括原料供给和预热、对流段、辐射段、高温裂解气急冷和热量回收等几部分。不同裂解原料和不射段、高温裂解气急冷和热量回收等几部分。不同裂解原料和不同热量回收，形成各种不同的工艺流程。图同热量回收，形成各种不同的工艺流程。图120是管式炉裂解是管式炉裂解的流程示意图。的流程示意图。(1)工艺流程工艺流程 去预分馏系统去预分馏系统 图图1-20 鲁姆斯裂解工艺流程举例鲁姆斯裂解工艺流程举例BFW-锅炉给水锅炉给水 DS-稀释蒸气稀释蒸气 SHPS-超高压蒸气超高压蒸气 QO-急冷油急冷油 QW-急冷水急冷水 FG-燃料气燃料气第一章第一章 石油化工加热炉的种类、用途和主要指标

29、石油化工加热炉的种类、用途和主要指标33第一章第一章 石油化工加热炉的种类、用途和主要指标石油化工加热炉的种类、用途和主要指标(2)典型管式裂解炉炉型简介典型管式裂解炉炉型简介 目前，世界乙烯裂解炉技术主要有：美国鲁姆斯公司目前，世界乙烯裂解炉技术主要有：美国鲁姆斯公司SRT(SRT(短停留时问短停留时问)技术，美国斯通技术，美国斯通-韦伯斯特公司的韦伯斯特公司的USC(USC(超超选择性裂解选择性裂解)技术，荷兰动力技术国际公司技术，荷兰动力技术国际公司(简称简称KTI)KTI)的的GKGK技术，美国凯洛格公司的毫秒炉技术，德国林德公司的技术，美国凯洛格公司的毫秒炉技术，德国林德公司的LSC

30、CLSCC技术，以及美国布朗路特公司的技术，以及美国布朗路特公司的HSLRHSLR技术等。这些技技术等。这些技术的共同之处是满足乙烯生产所需的高温、短停留时间及术的共同之处是满足乙烯生产所需的高温、短停留时间及低烃分压，不同之处在于炉管构型、急冷锅炉的配置、燃低烃分压，不同之处在于炉管构型、急冷锅炉的配置、燃烧器的选择、稀释蒸汽的注入方式等方面。烧器的选择、稀释蒸汽的注入方式等方面。34第一章第一章 石油化工加热炉的种类、用途和主要指标石油化工加热炉的种类、用途和主要指标35 SRT型裂解炉的对流段设置在辐射室上部的一侧，对流段顶部型裂解炉的对流段设置在辐射室上部的一侧，对流段顶部设置烟道和引

31、风机。对流段内设置进料、稀释蒸汽和锅炉给水的预设置烟道和引风机。对流段内设置进料、稀释蒸汽和锅炉给水的预热。热。从从SRT-SRT-型炉开始，对流段还设置高压蒸汽过热，由此取消了型炉开始，对流段还设置高压蒸汽过热，由此取消了高压蒸汽过热炉。高压蒸汽过热炉。在对流段预热原料和稀释蒸汽过程中，一般采用在对流段预热原料和稀释蒸汽过程中，一般采用一次注入蒸汽的方式，当裂解重质原料时，也采用二次注汽。一次注入蒸汽的方式，当裂解重质原料时，也采用二次注汽。鲁姆斯公司的鲁姆斯公司的SRT型裂解炉型裂解炉 鲁姆斯公司的鲁姆斯公司的SRT型裂解炉型裂解炉(短停留时间裂解炉短停留时间裂解炉)为单排双辐射为单排双辐

32、射立管式裂解炉，已从早期的立管式裂解炉，已从早期的SRT-I型发展为近期的型发展为近期的SRT-型。型。早期早期SRT型裂解炉多采用侧壁无焰烧嘴烧燃料气，为型裂解炉多采用侧壁无焰烧嘴烧燃料气，为适应裂解炉烧油的需要，目前多采用侧壁烧嘴和底部烧嘴适应裂解炉烧油的需要，目前多采用侧壁烧嘴和底部烧嘴联合的布置方案。底部烧嘴最大供热量可占总热负荷的联合的布置方案。底部烧嘴最大供热量可占总热负荷的70。SRT-型炉的热效率达型炉的热效率达93.5。图。图121为为SRT型裂型裂解炉结构示意图。解炉结构示意图。第一章第一章 石油化工加热炉的种类、用途和主要指标石油化工加热炉的种类、用途和主要指标36图图1

33、-21鲁姆斯鲁姆斯SRT-型裂解炉结构示意图型裂解炉结构示意图第一章第一章 石油化工加热炉的种类、用途和主要指标石油化工加热炉的种类、用途和主要指标37 斯通斯通-伟伯斯特伟伯斯特(S.W)公司的公司的USC型裂解炉型裂解炉 S.W的的USC裂解炉裂解炉(超选择性裂解炉超选择性裂解炉)为单排双辐射立管式裂为单排双辐射立管式裂解炉，辐射盘管为解炉，辐射盘管为W型或型或U型盘管。由于采用的炉管管径较小，型盘管。由于采用的炉管管径较小，因而单台裂解炉盘管组数较多因而单台裂解炉盘管组数较多(16-48组组)。每。每2组或组或4组辐射盘管组辐射盘管配一台配一台USX型型(套管式套管式)一级废热锅炉，多台

34、一级废热锅炉，多台USX废热锅炉出口裂废热锅炉出口裂解气再汇总送入一台二级废热锅炉。近期开始采用双程套管式废解气再汇总送入一台二级废热锅炉。近期开始采用双程套管式废热锅炉热锅炉(SLE)，将两级废热锅炉合并为一级。，将两级废热锅炉合并为一级。第一章第一章 石油化工加热炉的种类、用途和主要指标石油化工加热炉的种类、用途和主要指标38 USC型裂解炉对流段设置在辐射室上部一侧，对型裂解炉对流段设置在辐射室上部一侧，对流段顶部设置烟道和引风机。对流段内设有原料和稀释流段顶部设置烟道和引风机。对流段内设有原料和稀释蒸汽预热、锅炉给水预热及高压蒸汽过热等热量回收段。蒸汽预热、锅炉给水预热及高压蒸汽过热等

35、热量回收段。大多数大多数USC型裂解炉为一个对流段对应一个辐射室，型裂解炉为一个对流段对应一个辐射室，也有两个辐射室共用一个对流段的情况。也有两个辐射室共用一个对流段的情况。第一章第一章 石油化工加热炉的种类、用途和主要指标石油化工加热炉的种类、用途和主要指标39图图1-22 USC型裂解炉结构示意图型裂解炉结构示意图第一章第一章 石油化工加热炉的种类、用途和主要指标石油化工加热炉的种类、用途和主要指标40 当装置燃料全部为气体燃料时，当装置燃料全部为气体燃料时，USC型裂解型裂解炉多采用侧壁无焰烧嘴；如装置需要使用部分液炉多采用侧壁无焰烧嘴；如装置需要使用部分液体燃料时，则采用侧壁烧嘴和底部

36、烧嘴联合布置体燃料时，则采用侧壁烧嘴和底部烧嘴联合布置的方案。底部烧嘴可烧气也可烧油，其供热量可的方案。底部烧嘴可烧气也可烧油，其供热量可占总热负荷的占总热负荷的60-70。第一章第一章 石油化工加热炉的种类、用途和主要指标石油化工加热炉的种类、用途和主要指标41 由于由于USC型裂解炉辐射盘管为小管径型裂解炉辐射盘管为小管径短管长炉管，单管处理能力低，每台裂解短管长炉管，单管处理能力低，每台裂解炉盘管数较多。为保证对流段进料能均匀炉盘管数较多。为保证对流段进料能均匀地分配到每根辐射盘管，在辐射盘管入口地分配到每根辐射盘管，在辐射盘管入口设置了文丘里喷管。图设置了文丘里喷管。图1-22是是US

37、C型裂解型裂解炉结构示意图。炉结构示意图。第一章第一章 石油化工加热炉的种类、用途和主要指标石油化工加热炉的种类、用途和主要指标42 凯洛格凯洛格(Kellogg)公司的毫秒炉公司的毫秒炉 凯洛格公司的毫秒炉为立管式裂解炉，其辐射盘管为单程凯洛格公司的毫秒炉为立管式裂解炉，其辐射盘管为单程直管。对流段在辐射室上侧，原料和稀释蒸汽在对流段预热至直管。对流段在辐射室上侧，原料和稀释蒸汽在对流段预热至横跨温度后，通过横跨管和猪尾管由裂解炉底部送入辐射管，横跨温度后，通过横跨管和猪尾管由裂解炉底部送入辐射管，物料由下向上流动，由辐射室顶部出辐射管而进入第一废热锅物料由下向上流动，由辐射室顶部出辐射管而

38、进入第一废热锅炉。裂解轻烃时，常设三级废热锅炉；裂解馏分油时，只设两炉。裂解轻烃时，常设三级废热锅炉；裂解馏分油时，只设两级废热锅炉。对流段还预热锅炉给水并过热高压蒸汽。热效率级废热锅炉。对流段还预热锅炉给水并过热高压蒸汽。热效率为为93。第一章第一章 石油化工加热炉的种类、用途和主要指标石油化工加热炉的种类、用途和主要指标43 毫秒炉采用底部大烧嘴，可烧气也可烧油。毫秒炉采用底部大烧嘴，可烧气也可烧油。由于毫秒炉管径小，单台炉炉管数量大，为由于毫秒炉管径小，单台炉炉管数量大，为保证辐射管流量均匀，在辐射管入口设置猪尾管保证辐射管流量均匀，在辐射管入口设置猪尾管控制流量分配。图控制流量分配。图

39、1-23是毫秒炉结构示意图。是毫秒炉结构示意图。第一章第一章 石油化工加热炉的种类、用途和主要指标石油化工加热炉的种类、用途和主要指标44 图图1-23 毫秒裂解炉结构示意图毫秒裂解炉结构示意图第一章第一章 石油化工加热炉的种类、用途和主要指标石油化工加热炉的种类、用途和主要指标45 早期的早期的GKI型裂解炉为双排立管式裂解炉，型裂解炉为双排立管式裂解炉，20世世纪纪70年代开发的年代开发的GK一一型裂解炉为混排型裂解炉为混排(入口段为双排入口段为双排，出口段为单排，出口段为单排)分支变径管。在此基础上，相继开发分支变径管。在此基础上，相继开发了了GK一一型、型、GK一一型和型和GKV型裂解

40、炉。型裂解炉。GKV型裂解炉为双程分支变径管，由于管程减少，管长缩型裂解炉为双程分支变径管，由于管程减少，管长缩短，停留时间可控制在短，停留时间可控制在O.2秒以内。秒以内。GK型裂解炉一般型裂解炉一般采用一级废热锅炉。采用一级废热锅炉。第一章第一章 石油化工加热炉的种类、用途和主要指标石油化工加热炉的种类、用途和主要指标46 KTI公司的公司的GK型裂解炉型裂解炉图图1-24 GK型裂解炉结构示意图型裂解炉结构示意图第一章第一章 石油化工加热炉的种类、用途和主要指标石油化工加热炉的种类、用途和主要指标47 对流段设置在辐射室上侧。对流段除预热原料、稀释蒸对流段设置在辐射室上侧。对流段除预热原

41、料、稀释蒸汽、锅炉给水外，还进行高压蒸汽的过热。汽、锅炉给水外，还进行高压蒸汽的过热。第一章第一章 石油化工加热炉的种类、用途和主要指标石油化工加热炉的种类、用途和主要指标48 GK型裂解炉采用侧壁烧嘴和底部烧嘴联合布置的方案。型裂解炉采用侧壁烧嘴和底部烧嘴联合布置的方案。底部烧嘴可烧油也可烧气，其最大供热量可占总热负荷的底部烧嘴可烧油也可烧气，其最大供热量可占总热负荷的70。侧壁烧嘴为烧气的无焰烧嘴。图侧壁烧嘴为烧气的无焰烧嘴。图1-24为为GK型裂解炉结构示意型裂解炉结构示意图。图。CBL型裂解炉型裂解炉 由我国自行设计、开发的由我国自行设计、开发的CBL型裂解炉，即北方炉已从型裂解炉，即

42、北方炉已从I型发展型发展到到IV型，单炉生产能力从型，单炉生产能力从20kta发展到发展到100kta。CBL裂解炉的对流段设置在辐射室上部的一侧，对流段顶部设裂解炉的对流段设置在辐射室上部的一侧，对流段顶部设置烟道和引风机。对流段内设置原料、稀释蒸汽、锅炉给水预热、置烟道和引风机。对流段内设置原料、稀释蒸汽、锅炉给水预热、原料过热、稀释蒸汽过热、高压蒸汽过热段。稀释蒸汽的注入：二原料过热、稀释蒸汽过热、高压蒸汽过热段。稀释蒸汽的注入：二次注汽的为次注汽的为I、型，一次注汽的为型，一次注汽的为型。型。第一章第一章 石油化工加热炉的种类、用途和主要指标石油化工加热炉的种类、用途和主要指标49 主

43、要特点是将对流段中稀释蒸汽与烃类传统方式的一次混主要特点是将对流段中稀释蒸汽与烃类传统方式的一次混合改为二次混合新工艺。一次蒸汽与二次蒸汽比例应控制在适合改为二次混合新工艺。一次蒸汽与二次蒸汽比例应控制在适当范围内。采用二次混合新工艺后，物料进入辐射段的温度可当范围内。采用二次混合新工艺后，物料进入辐射段的温度可提高提高50以上。这样，当裂解深度不变时，裂解温度可降低以上。这样，当裂解深度不变时，裂解温度可降低5-6，辐射段烟气温度可相应降低，辐射段烟气温度可相应降低20-25，最高管壁温度，最高管壁温度下降下降 14-20，全炉供热量可降低约，全炉供热量可降低约10。第一章第一章 石油化工加

44、热炉的种类、用途和主要指标石油化工加热炉的种类、用途和主要指标50 供热采用侧壁烧嘴与底部烧嘴联合布置方案供热采用侧壁烧嘴与底部烧嘴联合布置方案,侧壁烧嘴为无侧壁烧嘴为无焰烧嘴，底部烧嘴为油气联合烧嘴。焰烧嘴，底部烧嘴为油气联合烧嘴。第一章第一章 石油化工加热炉的种类、用途和主要指标石油化工加热炉的种类、用途和主要指标51 1.3.2 热媒炉热媒炉 热媒炉具有低压高温的工作特性，其工作压力一般低于热媒炉具有低压高温的工作特性，其工作压力一般低于lMPa，供热温度可达液相，供热温度可达液相350或汽相或汽相400。凡是需要均匀。凡是需要均匀稳定地加热，且不允许火焰直接加热，而工艺加热温度在稳定地

45、加热，且不允许火焰直接加热，而工艺加热温度在150-380之间的各种生产场合，均可采用热媒炉供热。某之间的各种生产场合，均可采用热媒炉供热。某些生活用热也可由热媒炉供给。些生活用热也可由热媒炉供给。其工作原理为：燃料通过燃烧器在炉膛内燃烧其工作原理为：燃料通过燃烧器在炉膛内燃烧产生热量，热量通过炉管以对流和辐射的形式传热给产生热量，热量通过炉管以对流和辐射的形式传热给导热油，导热油在循环泵的驱动下通过加热炉出口进导热油，导热油在循环泵的驱动下通过加热炉出口进入换热器管程内将走壳程的原油加热后回到循环泵，入换热器管程内将走壳程的原油加热后回到循环泵，通过加热炉再吸收热量，如此周而复始，以导热油为

46、通过加热炉再吸收热量，如此周而复始，以导热油为热载体热载体(或称热媒或称热媒)实现热量的连续传递。实现热量的连续传递。第一章第一章 石油化工加热炉的种类、用途和主要指标石油化工加热炉的种类、用途和主要指标52热媒炉工艺流程如图热媒炉工艺流程如图1-25所示。所示。第一章第一章 石油化工加热炉的种类、用途和主要指标石油化工加热炉的种类、用途和主要指标53 图图1-25 1.3.3 烃类蒸气转化炉烃类蒸气转化炉 以烃类为原料，用蒸汽转化法生产合成氨原料气和以烃类为原料，用蒸汽转化法生产合成氨原料气和氢气，在合成氨、炼油、石油化工、冶金等工业部门具氢气，在合成氨、炼油、石油化工、冶金等工业部门具有特

47、定的地位。炼油厂的制氢炉、甲醇厂的制氢转化炉有特定的地位。炼油厂的制氢炉、甲醇厂的制氢转化炉和合成氨厂的一段转化炉等都属于烃类蒸汽转化炉。和合成氨厂的一段转化炉等都属于烃类蒸汽转化炉。第一章第一章 石油化工加热炉的种类、用途和主要指标石油化工加热炉的种类、用途和主要指标54 烃类蒸汽转化炉的工作条件比较苛刻，使用的都烃类蒸汽转化炉的工作条件比较苛刻，使用的都是耐高温的含高镍铬的合金材料，因此在炉子设计时是耐高温的含高镍铬的合金材料，因此在炉子设计时要求合理使用炉管及尽量降低对炉管的要求，防止局要求合理使用炉管及尽量降低对炉管的要求，防止局部过热，使周向和轴向温度分布均匀。注意设计时所部过热，使

48、周向和轴向温度分布均匀。注意设计时所选用的炉型、原料、催化剂和操作条件是一个整体。选用的炉型、原料、催化剂和操作条件是一个整体。第一章第一章 石油化工加热炉的种类、用途和主要指标石油化工加热炉的种类、用途和主要指标55 1-出口总管出口总管 2-保温箱保温箱 3-出口猪尾管出口猪尾管 4-悬吊炉顶悬吊炉顶 5-悬挂炉墙悬挂炉墙 6-绝热耐火墙绝热耐火墙 7-烟道烟道 8-烧嘴烧嘴 9-天然气预热器天然气预热器 10-废热锅炉废热锅炉 11-蒸汽过热器蒸汽过热器 12-天然气蒸汽加热器天然气蒸汽加热器 13-工工艺空气加热器艺空气加热器 14-废热锅炉保护管废热锅炉保护管第一章第一章 石油化工加

49、热炉的种类、用途和主要指标石油化工加热炉的种类、用途和主要指标56 图图1-26 转化炉结构示意图转化炉结构示意图第一章第一章 石油化工加热炉的种类、用途和主要指标石油化工加热炉的种类、用途和主要指标57 烃类蒸汽转化是伴有传热、传质、动量传递和复杂化烃类蒸汽转化是伴有传热、传质、动量传递和复杂化学反应的综合过程，要求传热与反应必须相适应，对于学反应的综合过程，要求传热与反应必须相适应，对于并行的复杂反应，能够控制其反应的进程。并行的复杂反应，能够控制其反应的进程。1.4 管式加热炉的基本构成与组成管式加热炉的基本构成与组成 管式加热炉一般由辐射室、对流室、余热回收管式加热炉一般由辐射室、对流

50、室、余热回收系统、燃烧器和通风系统等五部分组成，如图系统、燃烧器和通风系统等五部分组成，如图1-27所示。其结构通常包括：钢结构、炉管、炉墙（内所示。其结构通常包括：钢结构、炉管、炉墙（内衬）、燃烧器、孔类配件等。衬）、燃烧器、孔类配件等。第一章第一章 石油化工加热炉的种类、用途和主要指标石油化工加热炉的种类、用途和主要指标58图图1-27 管式加热炉的一般结构管式加热炉的一般结构第一章第一章 石油化工加热炉的种类、用途和主要指标石油化工加热炉的种类、用途和主要指标591.4.1 基本结构、炉膛与部件基本结构、炉膛与部件1.4.1.1 炉膛与炉墙（炉衬）炉膛与炉墙（炉衬）炉膛是由炉墙、炉顶和炉