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二、特殊性和重要性
2.1特殊性 与石油化工装置中的其它设备相比，管式炉的特殊
性在于直接火焰加热，即是直接见火设备；与一 般工业炉相比，管式炉的盘管要承受高温、高压 和介质腐蚀；与锅炉相比，管式炉盘管内的介质 不是水和蒸汽，而是易燃、易爆、易裂解、易结 焦和腐蚀性较强的油和气。这些就是石油化工管 式炉的特殊性。
103.7
293
58.1
加热炉与其他设备联合回收余热
例：将空冷出装置的油料引入热油式空气预热器，将空 气预热到60~80℃，再进烟气-空气预热器，既降低能 耗，又解决露点腐蚀问题。
提高加热炉热效率
常减压炉热效率已从1970年代以前的60~75%，提高到 现在的85~93%
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7.2提高热效率的措施
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2.2重要性
管式炉在石油化工装置中的地位之所以重要，在于它是 主要的热能供应设备，同时也是节能的关键设备；其 基建投资占有相当高的比例；它是主要的污染源，也 就是解决环保问题的主要对象。
管式炉的燃料消耗占装置能耗的比例，管式炉投资占装 置投资的比例如下：
常减压 焦 化 连续重整 柴油加氢 制 氢 能耗比例 % 82～92 ~90 ~80 ~30 工程费 % 10～17 10～12 12～16 6～8 20～25
示辐射室传热的激烈程度。它也是管式炉操作中的重 要控制指标。
对流室烟气流速—烟气通过对流室管束流动的
快慢。它影响到对流传热系数的大小和烟囱的 高低。
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四、盘管系统
盘管系统包括炉管及其连接件、支承件。 炉管及其连接件材料选择—温度、压力、介质
腐蚀性 炉管支承件材料选择—烟气温度及其腐蚀性 炉管壁厚计算—SH/T3037 炉管支承件强度计算 炉管支承方式和支承间距 -9-
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辐射管平均热强度—表示单位时间通过炉管单位外
表面积的热量，w/m2。它也是管式炉先进性的重要 指标。标准称呼是“热流密度”。
管内介质流速—表示介质在管内流动的快慢，有质
量流速（kg/m2.s）和线速（m/s）两种表达方式， 还有经济流速和品质流速之分。
火墙温度—烟气出辐射室温度，也称桥墙温度。它表
管式炉概述
一、发展简史及其分类 二、特殊性和重要性 三、重要工艺设计参数 四、盘管系统 五、炉衬及耐火隔热材料 六、钢结构 七、降低能耗、提高效率及余热回收系统
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一、发展简史及其分类
1.1发展简史
古老的炼油工艺是釜式蒸馏，下面是一个加热釜（一口大锅）， 上面是分馏塔（笼屉）。由于加热式釜仅底部受热，传热强度大， 而釜内介质又几乎不流动，因此釜底特别容易结焦。整个操作是 间隙式的。大约在1911年出现了连续蒸馏，管式加热炉才取代了 “加热釜”，独立的蒸馏塔代替了蒸锅上的“笼屉”。 这在炼 油工业史上是一个划时代的事件。经过大约一个世纪的发展，管 式炉已经有了翻天覆地的变化 ：从最初的“管式釜”“堆形炉” 到纯对流炉、辐射-对流炉；从单面辐射到双面辐射；从纯加热 型到加热-反应型；从几兆瓦的小型炉到几十几百兆瓦的大型炉； 这就是管式炉的发展简史。
三、重要工艺设计参数
管式炉的重要工艺设计参数有：热负荷、热效率、 辐射管热强度、管内介质流速、火墙温度、对 流室烟气流速等。
热负荷—被加热介质吸收的热量，注意不是燃料的放
热量，也不是加热炉的供给热量。它表示管式炉规模 的大小，MW。
热效率—表示供给管式炉的热量被有效利用的程度，
%。它是管式炉先进性的重化工管式炉按其功能可分为加热型和加热反应型两大类。
1).加热型管式炉仅对其被加热介质进行加热。 被加热介质在管式炉内吸收足够的热量后到后 续设备中进行传热、传质、分馏和化学反应等。
2).加热-反应型管式炉的炉管内介质一边吸热， 一边进行着复杂的化学反应。在这类管式炉内， 炉管不仅是传热的媒体，同时也是直接火焰加 热的反应器。
材料—Q235-BF、Q235-B、Q345-D等 结构计算 结构设计
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七、降低能耗、提高效率
及余热回收系统
管式炉的燃料消耗是炼油厂的能耗大户，见第 5页，下面以常减压装置为例进行讨论。
常减压装置的能耗一般占全厂能耗9.5~11%。 例如一座包括18套装置，加工中东含硫原油 800万吨/年的炼油厂，全厂能耗88.10kg标油/ 吨原油，常减压装置能耗9.85kg标油/吨原油， 占全厂的11.18%
简化的热效率反平衡表达式 ： η＝(1-q1-q2-q3)×100%
η-加热炉热效率 q1 –排烟损失占总供热的比值，是排烟温度和过剩空气系
数的函数 q2 –不完全燃烧损失占总供热的比值 q3 –散热损失占总供热的比值
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7.2.1降低排烟温度以减少排烟损失
⑴ 减小末端温差 ⑵ 将需要加热的低温介质引入对流室末端。 ⑶采用各种空气预热器以预热空气 ⑷采用烟气余热锅炉以发生蒸汽 ⑸除灰除垢，保证管式炉长期高热效率运转 7.2.2降低过剩空气系数以减少排烟损失 7.2.3减少不完全燃烧损失 7.2.4减少散热损失 -15-
常减压炉燃料消耗约占常减压装置能耗的 80~90%。新设计的1000万吨/年常减压装置 总能耗9.5万千卡/吨原油，常减压炉燃料消耗 8.2万千卡/吨原油，占全装置的86.35%。
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7.1降低能耗的措施
优化换热流程，降低炉子热负荷
例：800万吨/年常压炉 入炉温度 ℃ 热负荷 MW
220
五、炉衬及耐火隔热材料
●炉衬结构—砖结构、衬里（浇注料、可塑料）、 陶瓷纤维结构、复合结构
●炉衬材料选择—热面温度、温度裕量、耐火隔热 材料的分类温度或等级温度、烟气的腐蚀性
●炉衬厚度计算
●炉墙外壁温度—SH/T3036规定：环境温度27℃， 无风条件下，外壁温度不高于80℃。
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六、钢结构
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加热炉简介
人孔门；2—炉顶；3—尾部 烟道；4—桥墙；5—燃烧器； 6—壳体；7—对流段；8—折 流砖；9—转油线；
10—炉管；11—扩面管； 12—回弯头；13—弯头箱； 14—辐射段；15—遮蔽段； 16—看火门；17—管架；
18—耐火衬里；19—管板； 20—柱墩；21—烟囱；22— 平台