1、中国石化九江分公司,加热炉培训教材,中国石化九江分公司,加热炉培训教材加热炉类型,1.1 概述,工业上有各种各样的炉子，如冶金炉、热处理炉、窑炉、焚烧炉、蒸汽锅炉和裂解炉。一般在化学工业中使用的加热炉，是一个在钢板外壳里面砌筑耐火绝热材料的燃烧室，燃料在燃烧室内燃烧，产生的热量用以加热排列在燃烧室内的钢管里的原料，通常称这种形式的加热装置为管式加热炉。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材加热炉类型,中国石化九江分公司,加热炉培训教材加热炉类型,中国石化九江分公司,加热炉培训教材加热炉类型,中国石化九江分公司,加热炉培训教材加热炉类型,中国石化九江分公司,加热炉培训教材加热炉类型,石油化工加热炉
2、特点：,（1）被加热物质在管内流动，故仅限于加热气体或液体。而且，这些气体或液体通常都是易燃易爆的烃类物质，同锅炉加热水或蒸汽相比，危险性大，操作条件要苛刻得多。 （2）加热方式为直接受火式。 （3）只烧液体或气体燃料。 （4）长周期连续运转，不间断操作。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材加热炉类型,1.2 加热炉分类,目前加热炉的分类在国内外尚无统一的划分方法，习惯上最常用的有两种，一种是从炉子的外形来分，另一种是从工艺用途来分。按外形分类按外形大致上分为以下四类：箱式炉、立式炉、圆筒炉、大型方炉。 按用途分类按用途管式热加炉大致分为以下几类：炉管内进行化学反应的炉子、加热液体的炉子、加热
3、气体的炉子和加热气、液混相流体的炉子。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材加热炉类型,箱式炉:顶烧式,中国石化九江分公司,加热炉培训教材加热炉类型,立式炉,中国石化九江分公司,加热炉培训教材加热炉类型,立式炉,中国石化九江分公司,加热炉培训教材加热炉类型,立式圆筒炉,中国石化九江分公司,加热炉培训教材加热炉基本结构,炉膛与炉墙,炉膛是由炉墙、炉顶和炉底围成的空间，是对物质进行加热的地方。炉墙、炉顶和炉底通称为炉衬，炉衬是加热炉的关键技术条件之一。 管式炉的炉墙结构主要有耐火砖结构、耐火混凝土结构和耐火纤维结构。其中耐火砖结构又分为砌砖炉墙、挂砖炉墙和拉砖炉墙。拉砖炉墙是目前应用比较广泛的炉墙，
4、尤其是温度较高的管式加热炉，如裂解炉和转化炉。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材加热炉基本结构,中国石化九江分公司,加热炉培训教材加热炉基本结构,中国石化九江分公司,加热炉培训教材加热炉基本结构,中国石化九江分公司,加热炉培训教材加热炉基本结构,炉管,管式炉炉管是物料摄取热量的媒介。按受热方式不同可分为辐射炉管和对流炉管，前者设置于辐射室内，后者设置于对流室内。为强化传热，对流管往往采用翅片管或钉头管，其安装方式多采用水平安装。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材加热炉基本结构,中国石化九江分公司,加热炉培训教材加热炉基本结构,中国石化九江分公司,加热炉培训教材加热炉基本结构,中国石化九江分
5、公司,加热炉培训教材加热炉基本结构,钢结构,钢结构是管式炉的承载骨架。管式炉的其它构件依附于钢结构，其基本元件是各种型钢，通过焊接或螺栓连接构成管式炉的骨架。老式管式炉，如方箱炉、斜顶炉等，其钢结构占整个管式炉投资的比重较小，近代管式炉其钢结构的投资比例越来越大。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材加热炉基本结构,其它部件,管式炉配件较多，主要有看火孔、点火孔、测试孔、炉用人孔、防爆门、吹灰器、烟囱挡板等。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材加热炉基本结构,辐射室,辐射室是加热炉进行热交换的主要场所，其热负荷约占全炉的70-80。烃类蒸汽转化炉、乙烯裂解炉的反应和裂解过程全部由辐射室来完成。辐
6、射室内的炉管，通过火焰或高温烟气进行传热，以辐射热为主，故称之为辐射管。它直接受火焰辐射冲刷，温度高，其材料要具有足够的高温强度和高温化学稳定性。辐射室既是加热室又是燃烧室。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材加热炉基本结构,对流室,对流室是靠辐射室排出的高温烟气进行对流传热来加热物料。烟气以较高的速度冲刷炉管管壁，进行有效的对流传热，其热负荷约占全炉的20-30。对流室一般布置在辐射室之上，有的单独放在地面。为了提高传热效果，炉管多采用钉头管或翅片管。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材加热炉基本结构,余热回收系统,余热回收系统用以回收加热炉的排烟余热。回收方法有两类：一类是靠预热燃烧空气来
7、回收，使回收的热量再次返回炉中；另一类是采用另外的回收系统回收热量。前者称为空气预热方式，后者通常用水回收称为废热锅炉方式。空气预热方式有直接安装在对流室上面的固定管式空气预热器，还有单独放在地面上的管式空气预热器等型式。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材加热炉基本结构,燃烧器,燃烧器的作用是完成燃料的燃烧，为热交换提供热量。燃烧器由燃料喷嘴、配风器、燃烧道三部分组成。燃烧器按所用燃料的不同可分为燃油燃烧器、燃气燃烧器和油-气联合燃烧器。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材加热炉基本结构,中国石化九江分公司,加热炉培训教材加热炉基本结构,中国石化九江分公司,加热炉培训教材加热炉基本结构,通风
8、系统,通风系统的作用是把燃烧用空气导入燃烧器，将废烟气引出炉子。它分为自然通风和强制通风两种方式。前者依靠烟囱本身的抽力，后者使用风机。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材,中国石化九江分公司,加热炉培训教材加热炉基本结构,中国石化九江分公司,加热炉培训教材加热炉基本结构,中国石化九江分公司,加热炉培训教材加热炉基本结构,中国石化九江分公司,加热炉培训教材加热炉基本结构,中国石化九江分公司,加热炉培训教材加热炉基本结构,中国石化九江分公司,加热炉培训教材加热炉基本结构,中国石化九江分公司,加热炉培训教材加热炉基本结构,中国石化九江分公司,加热炉培训教材加热炉基本结构,中国石化九江分公司,加热炉
9、培训教材加热炉基本结构,中国石化九江分公司,加热炉培训教材加热炉基本结构,中国石化九江分公司,加热炉培训教材加热炉基本结构,中国石化九江分公司,加热炉培训教材加热炉基本结构,中国石化九江分公司,加热炉培训教材加热炉基本结构,炉墙板模块化就是在工厂内做到最大程度的钢结构预制，其优点是不仅可以有效控制尺寸偏差，而且防腐工程可达到更好的效果。由于喷砂、油漆等工作在条件完备的工厂内进行，产品的工艺要求可以得到严格遵守，产品的质量得到了充分保证。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材加热炉基本结构,乙烯裂解炉辐射段炉墙板示意图,中国石化九江分公司,加热炉培训教材加热炉基本结构,炉墙板在车间内进行预组装,中
10、国石化九江分公司,加热炉培训教材加热炉基本结构,炉墙板现场安装,中国石化九江分公司,加热炉培训教材加热炉基本结构,炉墙板现场安装,中国石化九江分公司,加热炉培训教材主要技术指标,热负荷,每台管式加热炉单位时间内管内介质吸收的热量称为有效热负荷，简称热负荷。管内介质所吸收的热量用于升温、汽化或化学反应。热负荷的理论值，可根据介质在管内的工艺过程(加热、化学反应)进行计算。加热炉的设计热负荷(Q)通常取计算热负荷(Q)的1.15-1.2倍。热负荷的大小表示炉子生产能力的大小。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材主要技术指标,炉膛体积热强度,炉膛单位体积在单位时间内燃料燃烧的放热量，称为炉膛体积热强
11、度。gv值越大炉膛温度越高，不利于长周期安全运行，因此炉膛体积热强度不允许过大，燃气时一般控制在165 kWm3以下。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材主要技术指标,辐射表面热强度,辐射炉管单位表面积(一般按炉管外径计算表面积)、单位时间内所传递的热量qR称为炉管的辐射表面热强度,也称为辐射热通量或热流率。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材主要技术指标,对流表面热强度,对流炉管单位面积在单位时间内所传递的热量称为对流表面热强度。目前，加热炉对流室多以钉头管或翅片管代替过去的光管，以强化传热。钉头管或翅片管的热强度一般为光管的两倍以上。也就是说，一根钉头管或翅片管相当于两根以上光管的传热能力
12、。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材主要技术指标,热效率,加热炉有效利用的热量与燃料燃烧时所放出的总热量之比叫热效率。 热效率是衡量燃料利用情况，评价炉子设计和操作水平，标定炉子性能的主要指标。热效率越高，燃料的有效利用率越高，燃料耗量越少，运行越经济。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材主要技术指标,火墙温度,火墙温度又称炉膛温度，是指烟气离开辐射室进入对流室时的温度。它代表炉膛内烟气温度的高低，是炉子操作中的重要控制指标。火墙温度高，说明辐射室传热强度高。火墙温度过高时，炉管易结焦，甚至烧坏炉管和管板等。所以火墙温度一般控制在约850以下(烃类蒸汽转化炉、乙烯裂解炉，炉温可达900以上)
13、。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材主要技术指标,管内流速,流体在管内的流速越低，则边界层越厚，传热系数越小，管壁温度越高，介质在管内的停留时间越长。其结果，介质越容易结焦，炉管越容易损坏。但流速过高又增加管内压力降，增加了管路系统的动力消耗。设计炉子时，应在经济合理的范围内力求提高流速。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材燃烧及传热,燃烧的形态,燃烧的形态主要有表面燃烧、扩散燃烧、预混合燃烧等。 有氧气参与的固体表面上的燃烧称为表面燃烧。焦炭表面不出现火焰的燃烧便是这样的好例子。 分别通入气体燃料和空气，在它们的交界面上互相混合并燃烧，这称为扩散燃烧。 气体燃料和空气混合好以后，再使混合气
14、体燃烧的这种方法称为预混合燃烧。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材燃烧及传热,火焰传播,决定火焰传播速度C的主要因素是化学反应速度和导温系数。火焰传播速度C与化学反应速度的平方根，以及与导温系数的平方根都成正比，化学反应速度快、导温系数大则火焰传播速度就大。例如，氢是导温系数最大的气体，含氢的气体燃料和空气混合后火焰传播速度就很大。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材燃烧及传热,火焰的稳定性,对于预混式燃料气喷嘴，燃料气和空气的混合物从火孔喷出并被点燃后，不一定都能形成稳定的火焰。当流速很低时，火焰可能逆流传播进火孔，使燃烧在喷嘴内进行。这种现象称为回火。当流速很高或a1很大时，火焰将被吹离
15、喷头，后面随之而流出的燃料气和空气混合物根本不能着火。这种现象称为脱火或吹熄。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材燃烧及传热,燃烧排放物,加热炉燃烧排放物主要有：煤烟（包括气相的析出物和残碳两类、氮的氧化物（一氧化氮、二氧化氮）、一氧化碳、二氧化碳、硫化物、水汽等。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材燃烧及传热,热传递方式,热辐射、热传导和对流传热是热传递的三种基本方法。在加热炉炉膛内，热辐射是重要的传热方式。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材燃烧及传热,燃料种类,燃料种类按形态分：固体燃料、液体燃料、气体燃料。石油化工加热炉主要以液体燃料、气体燃料为主。如燃料油、天然气、装置尾气等。,中国
16、石化九江分公司,加热炉培训教材燃烧及传热,燃烧器（烧嘴）,烧嘴的定义：工业炉用的油喷嘴和煤气烧嘴室将油和煤气当作燃料来燃烧所使用的设备的总称。 不论是用液体燃料还是气体燃料，燃烧器必须具备两种机构：为了连续向炉内供给与控制燃料而需要的燃料供应与控制机构；为了供给与控制助燃空气并使之与燃料混合而需要的空气供应与控制机构。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材燃烧及传热,工业炉喷嘴的分类,按使用燃料分类：燃油烧嘴、燃气烧嘴、油气两用烧嘴。油喷嘴一般以雾化方式进行分类，分成油压雾化（机械雾化式）、低压空气雾化式、高压气流雾化式、杯转式等。燃气烧嘴一般按燃料气与空气的混合方式为基准进行分类，有内部混合、
17、半混合、外部混合三种。油气两用烧嘴有两类，一种是两种燃料同时混烧，另一种是交替地只烧其中的一种燃料。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材燃烧及传热,燃气烧嘴的优点,采用燃料气烧嘴的优点是：燃料气容易与空气混合；使用不同的混合方法能随心所欲地得到长地辉焰、无色火焰或中间的半火焰；只要混合比例调节适当，就能使炉内气氛成为氧化性或成为还原性气氛。燃烧量的调节范围相当宽，不论对什么形式的炉子都能按要求温度进行精确的加热。,中国石化茂名分公司,加热炉培训教材钢的基本知识,钢与生铁的区别,理论上生铁是含碳量大于2的铁碳合金。工业上实际应用的生铁一般含碳量小于4.5。实用中把铁碳合金中含碳量在1.7以上的称
18、为生铁，含碳量在1.7以下的称为钢。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材钢的基本知识,钢材的分类,分类方法：按照钢的冶炼方法分类；按照钢的化学成分分类；按照钢的品质分类；按照钢的用途分类；按照钢的交货状态分类。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材钢的基本知识,钢的机械性能,弹性极限：材料受外力作用发生了变形，外力去掉后，能完全恢复原来的形状，这种变形称为弹性变形。材料能保持弹性变形的最大应力称为弹性极限。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材钢的基本知识,钢的机械性能,屈服点：材料受外力作用时，当外力不再增加而仍发生塑性变形的现象叫”屈服“。材料开始发生屈服现象的应力叫屈服点。,中国石化九江分公
19、司,加热炉培训教材钢的基本知识,钢的机械性能,屈服强度：多数材料不能明确确定屈服点。在工程上规定，促使试样发生0.2塑性变形时的应力作为规定屈服强度。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材钢的基本知识,钢的机械性能,抗拉强度：试样拉伸时，在拉断前所承受的最大载荷除以原横断面积所得的应力，称为抗拉强度。它表示材料在拉力作用下抵抗破坏的最大能力。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材钢的基本知识,钢的机械性能,抗压强度：试样受压缩时，在压坏前所承受的最大应力，称为抗压强度。它表示材料在压缩作用下，抵抗破坏的最大能力。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材钢的基本知识,钢的机械性能,抗弯强度：试样受弯曲时
20、，在破坏前所承受的最大应力，称为抗弯强度。它表示材料在弯曲作用下，抵抗破坏的最大能力。,中国石化茂名分公司,加热炉培训教材钢的基本知识,钢的高温强度特性,钢在高温下的强度，有以下两种不同情况： 1、当超过某一温度时，随着温度升高，钢的强度开始明显降低。 2、钢在高温下的强度，不仅随温度而变，而且超过某一温度以后，随着作用时间的增长，强度也会下降。这就是说在高温下，即使应力不大，由于作用时间的增长，钢材也会断裂。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材钢的基本知识,金属的蠕变,金属在长时间恒温和恒应力作用下（即使所加应力小于该温度下的弹性极限），逐渐产生塑性变形的现象叫蠕变。 一般认为：（1）蠕变产
21、生必须有高温条件，超过金属的再结晶温度，蠕变现象就更为明显。（2）所加的应力低于金属再该温度下的弹性极限，就能发生蠕变，如超过该温度的弹性极限，就能发生明显的蠕变。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材钢的基本知识,中国石化九江分公司,加热炉培训教材钢的基本知识,钢铁的金相组织,钢铁的金相组织有：铁素体（F）、奥氏体（A）、渗碳体（C）、珠光体（P）、莱氏体（L）、淬火马氏体（M）、回火马氏体、索氏体（S）、屈氏体（T）、下贝氏体（B）、低碳马氏体。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材钢的基本知识,钢的热处理方法,钢的热处理方法主要有：退火、正火、淬火、回火、调质、时效处理等。,中国石化九江分公
22、司,加热炉培训教材炉管材料的选择,炉管的优化选择,中国石化九江分公司,加热炉培训教材炉管材料的选择,炉管材质的选择依据,管式炉炉管一般都在高温、高压和腐蚀性介质中长期工作。炉管材质如果选择不当，就可能在使用过程中发生严重事故。选择炉管材质的主要依据是设计温度、设计压力和管内外介质腐蚀等。也就是说，管材金属的使用温度、高温性能和耐腐蚀能力等是选择炉管材质时必须考虑的因素。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材炉管材料的选择,管材的使用温度,管材的使用温度有最高使用温度、极限设计金属温度、抗氧化极限温度和临介下限温度等。一般炉管按最高管壁金属温度加温度裕量计算的设计温度应不高于最高使用温度。这个温度
23、是综合考虑高温强度、石墨化、氧化和渗碳等因素而确定的。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材炉管材料的选择,蠕变极限,金属在高温和应力作用下逐渐产生塑性变形的现象称为蠕变。蠕变极限的定义有两种。管式炉常用的是在一定工作温度下，在规定的使用时间内，使试件发生一定量的总变开的应力值。例如1/100000代表经10万小时总形变为1%的条件蠕变极限。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材炉管材料的选择,持久极限,金属的持久极限是在给定的温度下，试件经过一定时间不发生断裂的最大应力。它表示在一定温度和应力下材料抵抗断裂的能力。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材炉管材料的选择,管材的时效,冷加工产生了塑性变
24、形的钢材，在常温下长时间（几个月甚至几年）停留，或在下经不长时间（0.52小时）使用后，其强度上升，塑性下降，尤其是冲击韧带大大下降。这种现象称为金属的“时效”。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材炉管材料的选择,金属的回火脆性,有些金属需在550650下进行回火，回火后若缓慢冷却，发现在常温下变脆，虽然延伸率和断面收缩率并无多大变化，但冲击韧性ak变得很小，这种现象称为“回火脆性”。铬钢、铬镍钢、锰钢，甚至碳钢都可能出现回火脆性。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材炉管材料的选择,金属的热脆性,钢材长期（约小时以上）处在温度区间，冷却至常温后冲击韧性变得很小，这种现象称为“热脆性”。影响热脆
25、性的因素有化学成分、热处理条件和零件形状等。几乎所有钢材都有热脆性的趋势。低合金铬镍钢、锰钢和含铜钢等较易产生热脆性。在蠕变条件下工作的碳钢，如工作温度在400500范围，冷却后不可避免地要出现热脆性。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材炉管的高温损伤,炉管损坏的主要形式,石墨化 ：在高温长时间作用下，金属中的碳化铁将分解成铁和碳（石墨）： Fe3C 3Fe+C 金属析出石墨的现象称为“石墨化”。金属出现石墨化后，常温及高温下的强度和塑性均下降，冲击韧性下降得尤为严重。石墨如呈链状出现则更加危险。石墨化一般需几万小时，且只有在较高温度下才出现。碳钢约在450以上出现石墨化，这就是碳钢的最高使用
26、温度限制。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材炉管的高温损伤,炉管损坏的主要形式,相脆化 ：含铬16.5%以上的铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢，在590930温度区间长期工作，会生成Fe-Cr化合物。这种化合物又硬又脆，无磁性，称这为相。因相的存在而使材料脆化的现象称之为“脆性”。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材炉管的高温损伤,炉管损坏的主要形式,晶界氧化 ：多数发生在管外焊缝的热影响区。特别是异形管件接头处，由于热应力大，易使表面氧化膜破裂，促进晶界氧化。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材炉管的高温损伤,炉管损坏的主要形式,渗碳 ：是因为在高温长期使用过程中，铬的氧化膜逐步长大，由于氧化膜
27、的膨胀系数与基体金属有很大差别，氧化膜将随温度的波动而产生裂纹，最后鼓起、剥落。随着渗碳量的增加，引起Cr7C3析出，导致氧化膜下面基体金属贫铬，氧化膜再生困难，从而又加速渗碳。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材炉管的高温损伤,金属的腐蚀类型,金属的腐蚀类型很多，常见的有电化学腐蚀、非电化学腐蚀、大气腐蚀、均匀腐蚀、局部（抗点，裂纹，沟槽）腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、腐蚀疲劳、应力腐蚀、氢脆、氢鼓泡、氢蚀和脱碳等等。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材炉管的高温损伤,中国石化九江分公司,加热炉培训教材炉管的高温损伤,中国石化九江分公司,加热炉培训教材炉管的高温损伤,中国石化九江分公司,加
28、热炉培训教材炉管的高温损伤,中国石化九江分公司,加热炉培训教材炉管的高温损伤,中国石化九江分公司,加热炉培训教材耐火与绝热材料,加热炉耐火绝热材料的定义,所谓耐火材料，从字面上讲是承受得住火焰烧灼的东西，应用的是在难熔、不可燃性等方面的含义。这里并不是建筑上所说的火焰温度（10001200）下不会燃烧的那种防火材料（Fire pro-of），而是指相当于英语的“Refractory”、即高温下难熔的东西。因此，耐火材料就是指高温工业炉的筑炉材料，即在高温下难熔的非金属材料、无机材料。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材耐火与绝热材料,耐火材料的分类,耐火材料有各种各样的分类方法，一般根据化学组
29、成分类或按制品形状分类；后者又分成具有一定形状的定型制品（即耐火砖）和不具备一定形状的非定型耐火材料两类。通常区分了定型和非定型以后还要按化学组成来分类。非定型耐火材料还要根据施工方法（捣打、浇注、喷涂、投射施工等）进一步细分。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材耐火与绝热材料,加热炉常用耐火材料,轻质高铝砖大体上有两大类，一类是用氧化铝空心球制成的砖，一类是用电熔氧化铝或烧结氧化铝、或合成莫来石及其他高铝质原料制成的砖。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材耐火与绝热材料,加热炉常用耐火材料,加热炉使用的陶瓷纤维棉主要有高纯、高铝、含锆三种，高纯陶瓷纤维甩丝棉是通过电熔氧化铝与二氧化硅混合料，
30、甩丝成纤工艺生产而成。高铝陶瓷纤维喷吹棉是通过电熔氧化铝与二氧化硅混合料，喷吹成纤工艺生产而成。含锆陶瓷纤维甩丝棉是通过电熔氧化铝、二氧化硅与氧化锆混合料，甩丝成纤工艺生产而成。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材耐火与绝热材料,加热炉常用耐火材料,陶瓷纤维毯，采用连续化生产，经针刺后纤维交织均匀、抗拉强度高，不含任何结合剂。陶瓷纤维毯具用良好的抗化学侵蚀能力（氢氟酸、磷酸和强碱NaOH、KOH除外）。陶瓷纤维毯的性能不受油蚀的影响，经过烘干即可恢复其热性能和物理特性。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材耐火与绝热材料,加热炉常用耐火材料,陶瓷纤维板是采用全自动控制、连续化生产、工艺技术水平先
31、进的流水化生产线制成。具有低热容量、低热导率、耐压强度高、非脆性材质，韧性好、尺寸精确，平整度好、均质的结构，可任意切割、易于安装、连续化生产，纤维分布均匀，性能稳定、优良的热稳定性及抗热震性等性能特点。可广泛应用于加热炉炉背衬及低温窑炉的热面，是加热炉节能降耗、优质高产的重要保证因素之一。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材耐火与绝热材料,加热炉常用耐火材料,各种陶纤折叠模块，是用对应材质的陶瓷纤维针刺毯，按纤维组件结构、尺寸，在专用机械上加工而成。在加工过程中，均保持一定比例的压缩量，以保证陶纤折叠模块壁衬砌筑完毕后，由于每块陶纤折叠模块在不同方向的膨胀，使陶纤折叠模块之间相互挤成一个无缝
32、隙的整体，陶纤折叠模块均能通过各种形式的锚固件直接固定于工业窑炉炉壳钢板锚固钉上。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材耐火与绝热材料,加热炉常用耐火材料,陶瓷纤维浇注料，是一种胶泥状不定性耐火材料，以低渣球含量的喷吹纤维棉为骨料，配以一定比例的结合剂、耐火填料和添加剂等制成。具有低体积密度、低热容量、低导热、高强度、气密性好等特点，广泛应用于中、低温热工设备衬里和活动炉盖，同时也可作为高温窑炉和隔热材料，是一种良好的隔热材料。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材耐火与绝热材料,耐火材料常用施工方法,砖结构有砌砖、挂砖、吊砖和拉砖等四种。目前石油化工管式炉仅在圆筒炉侧墙、火焰直接冲刷的墙面、乙烯
33、裂解炉炉墙、制氢炉炉墙和烟道花隔墙以及火墙等仍用砖结构，而且仅用砌砖和拉砖结构，不再用挂砖和吊砖结构。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材耐火与绝热材料,耐火材料常用施工方法,衬里（浇注料）结构：由粘结剂、骨料和掺和料组成的浇注料经搅拌加水再搅拌后，通过喷涂、捣制或涂抹成的炉墙叫衬里。衬里的施工方法有机械喷涂和手工捣制两种，手工捣制又可分为预制块手工捣制和滑模手工捣制两种。各种施工方法各有其优缺点，应根据施工现场情况来选择施工方法。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材耐火与绝热材料,耐火材料常用施工方法,耐火陶瓷纤维结构在国内是二十世纪七十年代研制和发展起来的。它有质地轻，可减轻钢结构荷载，导
34、热系数小，可使炉衬薄而保温效果好，结构简单，施工方便等优点。耐火陶瓷纤维炉衬有平铺小块毡、连续毯、折叠块（模块）、喷涂纤维和纤维可塑性等结构形式。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材耐火与绝热材料,耐火材料常用施工方法,纤维喷涂炉衬是在传统陶瓷纤维应用技术的基础上，借鉴耐火材料粉料、粒料喷射工艺发展起来的一种陶瓷纤维应用技术，时陶瓷纤维经专用喷涂设备处理，用高压空气将处理后的纤维送至喷头，并与喷头周围喷嘴喷出的雾状粘结剂均匀混合后喷于工作面，形成陶瓷纤维喷涂壁衬。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材热效率及检测技术,加热炉监测的意义,通过对加热炉的效率、炉管温度、衬里、烟气露点温度等的监测，可
35、以了解运行中烟气参数是否正常，炉管的表面热负荷是否均匀，炉管是否结焦，衬里是否完好，预热器是否存在露点腐蚀等状况。它对于节能降耗，提高加热炉的热效率，特别是对延长生产周期，降低加热炉的故障，具有重大的意义。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材热效率及检测技术,测试、检查执行的标准,中国石化九江分公司,加热炉培训教材热效率及检测技术,加热炉测定方法,管式炉热效率的测定有标定测定和操作测定两种。 标定测定时应对正、反平衡计算式所涉及的各参数都进行准确的测量，由于工作量大又比较麻烦，因此一般只在评价某台管式炉或为获得设计数据时才采用。 操作测定则比较简单，它只测量反平衡计算式中涉及的各参数，一般只对
36、烟气离开体系时的组成和温度进行分析和测量，用反平衡法计算出热效率或用连续测定仪直接显示出热效率，以作为调节操作参数的依据。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材热效率及检测技术,离线测试内容介绍,在石油化工生产过程中，我们总希望加热炉一直处于最佳的工作状态，而靠人工来实现这一目标往往是不可能的。因此，一般都采用仪表将加热炉的工作参数显示出来并对其进行一些检测，从而达到满足生产，提高质量，降低热耗的目的。检测及调节的热工参数，主要为温度、压力、流量等几个基本物理量以及燃烧产物成分的分析等几个方面。对温度、压力、流量等可采用单独的专门仪表进行检测或调节，对燃烧产物成分可用专门的气体分析器进行检测或调
37、节。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材热效率及检测技术,离线测试内容介绍,但是，单靠在线仪表很难做到，经济上也是不合算的，因此必须使用离线测试仪器仪表和在线仪表相结合，对加热炉进行检测，以此来指导人们的操作和实现自动调节，保证加热炉的最佳运行。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材热效率及检测技术,离线测试内容介绍,在辐射室顶部，通过离线测试的氧含量数值，可用来与在线氧化锆所测数据进行对比，作为控制燃烧的依据，判别辐射室处的看火孔、防爆门、燃烧器等处漏风情况，判断燃烧器的燃烧状况。 对流室处，通过离线测试的氧含量数值，对比对流室上下氧含量之差，判断对流室处的漏风情况；若没有余热回收系统，所测数
38、值可用于对加热炉热效率进行计算。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材热效率及检测技术,离线测试内容介绍,余热回收系统处或排烟道处（即烟气离开最后传热面处），通过离线测试的氧含量数值，对比余热回收系统上下氧含量之差，判断余热回收系统处的漏风情况；所测数值用于对加热炉热效率进行计算。 烟气温度、组分一般只在余热回收系统处或排烟道处（即烟气离开最后传热面处）测试。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材热效率及检测技术,离线测试内容介绍,炉管和炉壁温度主要用红外热像仪测试。红外热成像技术其原理是利用红外探测器、光学成像物镜和光机扫描系统接受被测目标的红外辐射能量，能量分布图形反映到红外探测器的光敏元上，
39、再由分光探测器将红外辐射能转换成电信号，经放大处理、转换或标准视频信号通过电视屏或监测器显示红外热像图。热像图与物体表面的热分布场相对应，使人眼不能直接看到目标的表面温度分布，变成人眼可以看到的代表目标表面温度分布的图像，从而实现对目标进行实时观测，并可以通过其行踪轨迹 的“热痕迹”进行动态分析。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材热效率及检测技术,离线测试内容介绍,中国石化九江分公司,加热炉培训教材热效率及检测技术,离线测试内容介绍,红外热成像技术可以无损、快速、非接触地探测出温度场分布，从而推导生产设备材料的工作状况。它是一种全场的、灵敏的检测方法，可用于石化系统的重要热力设备维护性监测和
40、故障诊断、保温隔热材料的破损诊断、加热炉管的温度分布测定等。其主要用途如下： 热设备衬里的红外检测、保温评估； 对高温炉管表面进行分析，诊断； 其它影响设备表面温度变化的设备故障的监测与诊断。判断设备衬里是否正常，判断管道、容器有无结焦、堵塞、严重腐蚀等，检修前的状况综合分析，炉膛温度场调整，燃烧火焰温度调整，合理更换炉管。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材热效率及检测技术,离线测试内容介绍,露点温度：随着节能工作的不断发展，要求管式炉的排烟温度越来越低。而这又往往使空气预热器、余热锅炉等余热回收设备的换热面上产生强烈的低温露点腐蚀，甚至在不到一年的运转时间内，换热元件就因严重腐蚀而穿孔，使
41、管式炉不能正常运行。可以说，低温露点腐蚀已成为降低管式炉排烟温度、提高热效率的主要障碍。 由于影响烟气露点温度的因素很多，而且各因素又与实际操作条件有关，所以用理论方法进行准确计算是困难的，故一般均用经验方法确定。对已投入运转的加热炉，则应使用露点温度仪来进行实际测定。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材热效率及检测技术,提高热效率的主要途径,降低排烟温度以减少排烟损失。排烟损失在加热炉的热损失中占有极大的比例，当炉子热效率较高（例如90）时，排烟损失占总损失的7080；当炉子热效率较低（例如70）时，排烟损失占总损失的90以上。因此，降低排烟温度以减少排烟损失是提高热效率的主要途径。,中国石
42、化九江分公司,加热炉培训教材热效率及检测技术,提高热效率的主要途径,降低过剩空气系数以减少排烟热损失。在工业炉中，燃料不可能在化学平衡的空气量（理论空气量）下完全燃烧，总是要在有一定过剩空气量的条件下才能完全燃烧。在实际操作中，如果过剩空气量增加，排烟时大量的过剩空气将热量带走排入大气，使排烟热损失增加，热效率降低。由于过剩空气是在排烟温度下排入大气的，所以排烟温度越高，过剩空气带走的热量就越多，对热效率的影响就越大。由此可见，降低过剩空气系数可以有效减少排烟热损失，提高热效率。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材热效率及检测技术,提高热效率的主要途径,减少不完全燃烧损失。减少不完全燃烧损失的
43、措施首先是选用性能良好的燃烧器，并及时和定期的维护，使燃烧器长期保持在良好状态下运行，以保证在正常操作范围内能完全燃烧。其次是在操作中精心调整“三门一板”，以保证过剩空气量既不太多，也不太少。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材热效率及检测技术,提高热效率的主要途径,减少散热损失。加热炉外壁以辐射和对流两种方式向大气散热。对加热炉来说，及时修理炉衬，保持炉衬完好，降低炉外壁温度可以有效减少散热损失。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材加热炉的检修,加热炉检修的主要内容,加热炉的检修主要内容有炉衬修复、炉管补焊更换、炉管检测、急冷锅炉水力清焦、支吊架检查调整、燃烧器清理更换、“三门一板”检查调整
44、、风机检查保养、现场及控制室仪表指示检查调校等。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材加热炉的检修,焊接方法简述,定义：金属焊接是指通过适当的手段，使两个分离的金属物体（同种金属或异种金属）产生原子（分子）间结合而连接成一体的连接方法。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材加热炉的检修,常用焊接方法表示符号,S埋弧焊；G气体保护电弧焊；F药芯电弧焊 SMAW药皮焊条电弧焊； GMAW气体保护电弧焊； FCAW药芯焊丝电弧焊； SAW埋弧焊； TIG钨极惰性气体保护焊； MIG熔化极惰性气体保护电弧焊； MAG熔化极氧化性混合气体保护电弧焊,中国石化九江分公司,加热炉培训教材加热炉的检修,碳钢炉管的
45、焊接,碳素钢的可焊性随含碳量的不同而不同。低碳钢很容易焊接，焊后出现缺陷的可能性也较少。随着含碳量的增高，钢材的强度增加，淬火倾向变大。焊接时的困难在于既要保证焊缝与母材的等强度，又要避免焊缝和近缝区出现裂缝，此外，随着含碳量的增加，焊缝里还容易产生气孔。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材加热炉的检修,碳钢炉管的焊接,防止冷裂缝的措施是：正确控制焊接工艺参数；采用预热和缓冷的办法，减少淬火组织的产生；必要时焊后要进行热处理；尽量用多层焊；避免采用过大焊接电流进行焊接，这样可以减少过热区的宽度。 防止气孔产生的措施是：尽量减少焊缝中含碳量；同时又要减少焊缝中的含氧量。为此在焊接时要尽量减少母材
46、的熔化。因此需要开坡口；选用细焊条，小电流；用直流反接电源；尽量采用多层焊等办法。同时还要注意对熔池的保护；在焊接材料中加入足够的脱氧剂。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材加热炉的检修,铬钼耐热钢炉管的焊接,含铬量小于10%，含钼量小1.5%的Cr-Mo钢大部均属珠光体耐热钢。其中Cr5Mo和Cr9Mo在炼油厂管式炉中用得最普遍。 在化工加热炉对流段常用P11或P22的炉管，这种材质极易在空气中淬硬，所以焊后硬度很高，这是它的最大弱点，所以在焊接中采用焊前预热，焊后热处理的方法。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材加热炉的检修,奥氏体不锈钢炉管的焊接,管式炉常用的奥氏体不锈钢炉管材质有16C
47、r-12Ni-2Mo（TP-316），18Cr-10Ni-Ti（TP-321），18Cr-10Ni-Nb（TP-347），25Cr-20Ni（TP-310），Ni-Fe-Cr（Alloy800H），25Cr-20Ni（HK-40），25Cr-35Ni（HP-40Nb）等。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材加热炉的检修,奥氏体不锈钢炉管的焊接,热裂这是高铬镍奥氏体钢焊接过程中存在的主要问题，这种裂纹经常是晶粒间的，并且还是在焊接过程中温度不低于1000条件下形成的。容易产生热裂的主要原因是奥氏体柱状晶具有明显的方向性，因而易于导致杂质的偏析（如易于生成低溶点共晶的杂质Nb、S、P等的偏析）及晶
48、格缺陷的聚集。同时，奥氏体钢的导热系数大，因而冷却时收缩应力大，故易出现热裂纹。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材加热炉的检修,奥氏体不锈钢炉管的焊接,冷裂焊缝完全凝固后，即晶粒间的液层也已经凝固后所形成的裂纹为冷裂纹。冷裂隙的出现是由于焊缝强度和塑性不够，也与焊缝中出现脆性的相有关。如果热裂纹成为应力过度集中的起点，冷裂也可能在塑性高的焊缝中出现，奥氏体钢一般易产生热裂。因此应该把注意力集中在防止热裂发生上。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材加热炉的检修,奥氏体不锈钢炉管的焊接,防止热裂的几点措施：采用碱性低氢性焊条 ；在自动焊时应减少焊丝的伸出长度，一般伸出长度应比碳钢小1/31/2；
49、采用小电流焊接；采用减少熔合比（溶合比=母材熔化截面/焊缝金属总截面）的办法，如采用小直径焊条，小电流、快速、多层多道焊接法，并在焊接过程中保持短弧稳速，以获得较狭的焊缝和较小的热影响区，把焊缝的焊接应力控制在最小范围内。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材加热炉的检修,炉管焊接材料的选用应遵守下列原则：,1）同种材质的焊接应选用化学成分的力学性能与母材相当的焊接材料。 2）不同强度级别的铁素体钢（低碳钢、碳锰低合金钢铬相耐热钢）之间的异种钢焊接宜选用与合金含量较低一侧的母材相匹配的焊接材料，并保证焊接接头的力学性能应不低于两种母材标准规定的较低者。焊前预热温度应按淬硬倾向大的母材要求确定。焊后热处理温度应按合金含量较高的母材确定，且不得高于合金成分较低一侧母材的下临界点。焊接有淬火倾向的不同铬钼时，焊后应立即热处理。,中国石化九江分公司,加热炉培训教材加热炉的检修,炉管焊接材料的选用应遵守下列原则：,3）不同奥氏体钢的焊接，宜选用保证熔敷金属中合金含量不低于合金含量较低一侧母材标准规定的下限值的焊材，焊后一般不进行热处理。 4）奥氏体钢与铁素体钢焊接，当使用温度在450550，且焊接接头承受高应力水平时，应选用高铬镍奥氏体焊条（如A502、A507）；当使用温度高于550，且焊接接头承受较高应力水平时，应选用镍基焊接材料。焊后一般不进行热处理。,
