第三采油厂加热炉学习讲义.doc

第一部分 基础知识一、加热炉的定义及用途 通常所说的加热炉有油田和长输管线加热炉、石油炼制和石油化工加热炉，这里仅介绍油田和长输管线加热炉。油田和长输管线加热炉指油气田和长输管道用火焰加热原油、天然气、水及其混合物等介质的专用设备。在油、气田的集油站、集气站、联合站等站库内，加热炉对原油、井产物、生产用水和天然气等介质进行加热，以满足油气集输处理工艺的要求。在原油和天然气长输管道中，经加热炉对原油和天然气进行加热，以满足长距离输送的要求。油田和长输管线加热炉对介质进行加热所要求的温度都不高，一般不超过100，介质无化学变化，这与石油炼制和石油化工加热炉不同。二、国内外加热炉的现状 目前国外发达国家在加热炉的设计方面主要向高效率、低耗能、重环保及精密化、智能化方向发展。技术优势主要在于燃烧器、炉体结构、绝热材料、自动控制与监测系统等方面。 进入21世纪以来，国内加热炉技术有了很大发展，与国外差距逐步缩小，特别是在新型高效加热炉方面设计方面已经基本跟上国际发展潮流。但是，跟上潮流不等于达到国际先进水平，工业基础、国民素质等各种因素决定了，国内加热炉设计、制造、使用等方面与发达国家还有一定差距。主要表现在：1.设计上，对新技术的使用还处于摸索阶段，产品成熟度不够，给使用中带来了一些问题。2.制造上，由于制造工艺和材料技术的限制，带来加热炉的使用寿命较短、单位耗钢量大、热损失大等缺陷。3.燃烧器技术上还有差距，目前新型燃烧器主要靠进口，进口燃烧器不能适应国内现状等。4.加热炉监控技术还不够完善。在线监控技术很少、难以实现无人值守运行、加热炉难以达到最佳经济运行状态。三、采油三厂加热炉现状本表统计截止2011年底。 四、加热炉主要技术经济指标1.热负荷：单位时间内向炉管内被加热介质传递热量的能力称为热负荷，一般用MW表示。它表示加热炉生产能力的大小。2.炉膛体积发热强度：燃料燃烧的总发热量除以炉膛体积，称之为炉膛体积发热强度，简称为体积热强度，它表示单位体积的炉膛在单位时间内燃料燃烧所发出的热量，一般用KW/m3为单位。炉膛大小对燃料燃烧的稳定性有较大影响，如果炉膛体积过小，则燃烧的空间不够，火焰容易舔烧炉管，炉膛温度也高，不利于长周期安全运行。因此，炉膛体积热强度不允许过大，一般控制在燃油时小于125 KW/m3，燃气时小于165KW/m3。3.辐射表面热强度：辐射炉管（火筒）每单位表面积在单位时间内所传递的热量称之为炉管的辐射表面热强度，单位常为W/m2。它表示辐射传热强度的大小，与被加热介质的特性、流速、炉管（火筒）材质、炉管（火筒）尺寸、炉管的排列方式等因素有关。4.对流表面热强度：含义同辐射热强度一样，单位也为W/m2，但它是对对流部分而言。对流表面热强度是根据管内和管外的各种数据计算出来的，与对流传热系数的关系较大。管外：烟气流速越大，外膜传热系数越高；对流平均烟气温度越高，外膜传热系数也越高；对流管外径越小，外膜传热系数也越高。管内：介质的流速越大，内膜传热系数越高；介质的粘度越小，内膜传热系数也越高。当管内为液体，控制总传热系数的主要因素还是管外条件，管内条件影响不大。4.热效率：它表示向炉子提供的能量被有效利用的程度，可用公式表示为=被加热介质吸收的有效能量/ 供给炉子的能量。它是衡量燃料消耗、评价加热炉设计和操作水平的重要指标。5.炉膛温度：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，是加热炉操作中的重要指标。炉膛温度高，说明辐射室传热强度大。但炉膛温度过高，则意味着火焰太猛烈，容易烧坏炉管、管板等。此外，进入对流室的烟气温度也会越高，对流炉管也容易烧坏。从保证加热炉长周期安全运转考虑，一般加热炉将这个温度控制在850以下。6.排烟温度：烟气经过辐射和对流换热后，排入烟囱时的温度。排烟温度的高低决定着排烟热损失的大小，是影响热效率的重要指标。7.炉体表面温度：即炉体表面与外界空气接触部分的即时温度，它是反映炉体保温情况和炉体热损失大小的重要指标。8.过剩空气系数：实际供入炉膛的空气量与理论完全燃烧所需空气量的比值。过剩空气系数小于1，说明存在较大的不完全燃烧；大于1较多，说明供入的空气过多，排烟损失就越大。过剩空气系数在1.1左右为宜。五、油田加热炉涉及的标准SY/T0540-2006 石油工业用加热炉型式与基本参数SY 6381-1998 加热炉热工测定SY/0031-2004 石油工业用加热炉安全规程SY/T0538-2004 管式加热炉规范GB/T21435-2008 相变加热炉SY/T5262-2009 火筒式加热炉规范GB 3087-2008 低中压锅炉用无缝钢管GB 9948-2006 石油裂化用无缝钢管GB50250-2001 钢结构工程施工质量验收规范GB13271-2001 锅炉大气污染物排放标准GB/T19839-2005 工业燃油燃气燃烧器通用技术条件第二部分 加热炉的分类、结构及其特点一、加热炉的分类油田和长输管线用的加热炉型式主要按基本结构、被加热介质种类和燃料种类进行分类：1.按基本结构分类：管式加热炉（立式圆筒、卧式圆筒、卧式异形）、火筒式加热炉（火筒式直接加热炉、火筒式间接加热炉）两大类。2.按被加热介质的种类分为：原油加热炉、井产物加热炉、生产用水加热炉、天然气加热炉。3.按燃料种类分为：燃气加热炉、燃油加热炉、燃油燃气加热炉。4.按照加热炉中被加热介质的加热方式可分为：直接加热炉（含管式直接加热炉、火筒直接加热炉）和间接加热炉（热媒间接加热炉、水套加热炉、真空加热炉、相变加热炉等）。第2、3分类方式通常在加热炉统计中直接列出介质种类和燃料种类加以区分，加热炉的型式通常一第1、4分类表示。具体见图一：图一 常用加热炉分类归属图方箱炉加热炉间接式加热炉直接式加热炉卧式管式炉再生气炉立式管式炉卧式管式炉直接式火筒炉间接式火筒炉火筒炉相变炉水套炉真空炉导热油炉直接式管式炉间接式管式炉二、油田加热炉的型号及表示油田加热炉产品型号由三部分组成，各部分之间用短横线相连。型号的第一部分表示加热炉的基本结构型式和额定热负荷，共分两段：第一段用汉语拼音字母代表加热炉的基本结构型式，见表2；第二段用阿拉伯数字表示加热炉的额定热负荷为若干KW。两段连续书写，相互衔接。表2 加热炉的基本结构形式代号型号的第二部分分为两段，其间以斜线相隔。第一段用汉语拼音字母代表被加热介质的种类，见表2；第二段用阿拉伯数字表示盘管或炉管设计压力为若干MPa；火筒式直接加热炉第二段不表示。表2被加热介质代号型号的第三部分由两段组成：第一段用汉语拼音字母代表燃料种类，见表3；第二段用阿拉伯数字表示设计次序，第一次设计不表示。两段连续书写，相互衔接。表3燃料种类代号型号举例：HJ2000-YS/4.0-YQ , GW2500-S/6.4-Q三、卧式管式加热炉此处以中油管道卧式管式加热炉为例进行介绍。管式直接加热炉采用直接受火加热的方式，被加热介质在炉管内流动，燃料在加热炉炉膛内燃烧，产生高温烟气。高温烟气在辐射室炉膛内通过辐射传热将热量传给辐射段炉管内的被加热介质，在对流室通过对流传热将烟气中的热量传递给对流段炉管内的被加热介质，最后通过烟囱排入大气中。被加热介质在炉管内长周期连续运行，不间断操作，可实现仪表监测、人工控制或自动化仪表监控运行。1.管式加热炉技术性能特点：结构合理紧凑，传热效率高，露天布置，全天候运行。使用操作简单，运行费用低。热效率相对较高：热负荷小于4MW，热效率85%；热负荷大于4MW，热效率90%。结构布置与热工参数确定合理，传热均匀，确保管内介质物性不受损伤，炉管使用寿命长。具有成熟的抗低温露点腐蚀，延长加热炉尾部受热面的使用寿命。2.管式直接加热炉结构形式及特点管式加热炉作为方箱炉、火筒炉的替代产品，已被广泛应用在油气集输和长输管道上。其主要特点是高效、快装和自动化程度高。目前公司在用多为为卧式炉型，其明显特点是辐射室为卧式布置，有圆筒形和八角形两种；对流室为立式方形结构；若辐射室为圆筒形，则对流室独立坐落在基础上，与辐射室以烟道相连；若辐射室为八角形，为其配备的对流室则坐落在辐射室后部钢结构上。管式加热炉具有实现加热炉全自动运行功能的控制系统和安全附属设备。具备自动点火、火焰监测、炉膛吹扫、炉管吹灰、负荷自动调节、炉膛灭火、运行参数监控和与站控系统通讯等功能。主要由直接管式加热炉、吹灰供气系统、燃烧系统和仪表控制系统组成。加热炉结构形式及特点：管式加热炉为轻型快装卧管式结构，由辐射室、对流室、烟囱、烟囱挡板操纵机构、梯子平台、转油线、燃烧器等组成。八角型管式直接加热炉结构形式如图二。 图二 八角型管式直接加热炉结构形式 1.燃烧器 2.辐射室 3.对流室 4.梯子平台5. 烟囱 6.烟囱挡板操作机构 7.转油线辐射室为八角形，辐射炉管沿轴向水平蛇形布置，并沿圆周均匀排列，形成燃烧场所，被称为炉膛，燃料在此燃烧，产生高温烟气，与辐射炉管内的原油进行以辐射为主的换热过程。辐射炉管由辐射室前后墙穿出，用无缝弯头连成一体。辐射室外的炉管和弯头位于辐射室前后弯头箱内，辐射室前、后墙弯头箱采用法兰式连接，便于检修和更换弯头和炉管。对流室为立式矩形结构，座落于辐射室后部，通过法兰连接与辐射室形成一体。对流炉管采用钉头管强化传热，烟气垂直冲刷错列的对流炉管，实现管内原油与烟气对流换热。由于采用钉头管作为对流炉管，强化了对流传热，因而减小了对流室结构尺寸。为便于检修对流室，对流室侧墙为活动式，可开启。弯头箱也采用法兰式连接，便于检修。烟囱座落在对流室上部，通过“天园地方”过渡短节与对流室出口相连。烟囱内设置了烟囱挡板及操纵机构，可通过调节烟囱挡板的开度来调节炉膛的内压力，控制烟气流速，操作方便可靠。为便于对加热炉进行日常维护和检修，在辐射室后墙和“天园地方”上设有人孔，检修人员可进入炉内对炉管进行检查和维护。除此以外，对流炉管和辐射炉管上的弯头均位于炉外的弯头箱内，与高温烟气不接触，一方面避免烟气对弯头和焊缝的腐蚀，另一方面弯头位于炉外便于检修和更换炉管。为了避免弯头箱结露现象，在弯头箱法兰间采用浸石墨的石棉编织带密封垫片。在对流室上部设置了操作平台，为加热炉操作和维护提供方便。为了确保管式加热炉的安全运行、延长其使用寿命，在加热炉的设计与制造方面着重考虑了加热炉炉体结构尺寸、炉管选型、保温形式等因素。关于炉体结构尺寸。如果炉膛体积过小，则燃烧的空间不够，火焰容易舔烧炉管，炉膛温度也高，炉膛体积发热强度也高，如果管壁温度大于介质结焦的临界温度，或大于炉管材质的最高使用温度，管内介质易结焦，安全性能差，不利于加热炉长周期安全运行。关于炉管的选用。炉管材质应根据管壁温度、设计压力和工作介质合理选用，炉管采用20#无缝钢管，GB9948，炉管最小壁厚必须符合管式加热炉规范中的要求。如果炉管直径过小，则流速高，造成压降过大。如果炉管直径过大，则流速低，造成炉管过热，介质易结焦，且炉管因结焦后管壁膜温升高，而易损坏。关于对流室中钉头管的制造，必须保证钉头底部有85%以上的面积与炉管金属熔合在一起，否则会影响钉头的使用寿命以及加热炉的热效率。在保温结构设计中，加热炉一般采用复合型保温结构，在不同位置，根据需要采用适用的保温结构和保温材料。在全炉保温中基本上是采用轻质保温材料，为硅酸铝耐火纤维针刺平铺毯、硅酸铝耐火纤维针刺折叠毯或硅酸铝耐火纤维毡。而燃烧道则采用耐火浇筑料或耐火成型砖。针对加热炉人孔或看火视镜过热问题，采用了含锆纤维异形件，其特点是质地坚硬，抗风蚀强；低蓄热，热损失小，抗热震性强；可直接接触火焰用于耐热面。全炉除烟囱和梯子平台外均采用内保温，可有效阻止炉体散热。采用这种保温结构处理的加热炉，除炉体上各开口处外，其余部位表面温度在环境温度为25和无风条件下，炉体和热烟风道的外表面设计温度均不高于80，炉体上的人孔及看火孔等处采用异型模块，其几何尺寸准确、耐压强度高、使用寿命长、热损失少、具有优良的抗震性能等特点。而对于外保温的加热炉，由于炉体直接受高温烟气的冲刷，炉体表面本身的温度高，容易发生高温氧化，严重影响加热炉的使用寿命，因此，对于外保温结构的加热炉不推荐使用。为了防止对流炉管积灰，影响加热炉运行热效率，需定期对对流炉管吹灰。吹灰周期为每4小时吹灰1次。吹灰器正常工作压力为0.9Mpa左右。正常工作时，吹灰管线上的球阀应打开。空气压缩机通过压力开关的启停自动对空气储罐供气，使空气储罐内的压力维持在0.9Mpa左右。定期启动吹灰器时，将空气储罐内的空气吸入，经吹灰器上的吹灰管将空气排出，对对流炉管吹灰。四、火筒式加热炉火筒式加热炉可分为火筒式直接加热炉和火筒式间接加热炉。火筒式直接加热炉：火筒式直接加热炉是一种通过火筒直接加热原油、水及其混合物等介质的加热炉。它的特点是结构简单、耗钢量少、运行时压力降特别小。但由于在运行时被加热介质直接与火筒接触，因而运行一段时间后火筒结焦结垢的可能性很大，因而使用时对介质要求较为苛刻。火筒式直接加热炉经常与其它功能联合，制作成合一设备，如：具有加热、分离、沉降的“三合一”。合一设备在国外使用较多，称为乳化液处理器，国内大庆油田使用最多。其它油田由于油品性质复杂，现在应用较少。目前在单井拉油中使用的“多功能罐”的加热部分，也是采用火筒式直接加热方式。火筒式间接加热炉：通过火筒加热中间载热介质，从而间接加热盘管内的原油、天然气、水及其混合物等介质的火筒式加热炉。1.水套加热炉中间载热介质为水的火筒式间接加热炉称为水套炉。它的工作原理是气体或液体燃料通过燃烧器在浸没在炉体下部的火筒内燃烧，燃料燃烧产生的火焰和热烟气通过火筒壁传递到炉内的浴液中去，然后浴液把设置在炉体上部的加热盘管内的被加热介质加热。由于要增加换热温差，以便减少换热面积，目前国内使用的加热炉壳体大部分为带压式，设计压力0.2-0.4MPa，其设计、制造及管理均属于压力容器的范围。水套炉是国内外油气田使用最多的一种炉型。它的特点是配套设备数量少，结构紧凑，占地少；氧腐蚀小，炉体内无杂质积聚；钢材用量少，投资成本低；运行维护简单，操作方便,因此在油气集输系统中获得广泛的应用。水套加热炉主要由加热炉本体、安全附件、燃烧器、控制系统组成。1.1加热炉本体：水套炉是由加热炉（壳程）和热交换管（管程）两部分构成，壳程承压较低，管程承压高，其基本结构是卧式内燃两回程的火筒烟管结构形式，火筒布置在壳体的下部空间，烟管布置在火筒的另一侧，火筒与烟管形成U形布置；加热盘管布置在壳体的上部空间；膨胀槽则安装在壳体的上部，烟囱布置在燃烧前墙的侧面。 水套加热炉常为卧式圆筒形结构，由火筒、烟管、前烟箱、后烟箱、筒体、膨胀水槽、防爆门、烟囱、燃烧器、仪表自控系统等组成。水套炉的结构设计便于检修、维护和更换，结构各部分在运行过程中都能自由膨胀。在火筒中设置热膨胀节，保证了火筒由于热胀冷缩而产生的轴向自由膨胀，烟管与火管以弯头相联接，中间设有可靠的固定装置，以保证火筒不产生非轴向位移。加热盘管采用蛇形管、花板支承，以保证盘管的挠度变形量满足要求。加热炉壳体封头采用椭圆形封头；支座采用两个鞍式支座，其中一个设置为滑动支座。为便于加热炉日常维护和检修，分别在筒体和膨胀罐上设有人孔，检修人员可进入炉内对加热盘管、火筒和烟管进行检查和维护，同时为了操作简便，在加热炉筒体上设在操作平台。为了防止加热炉爆燃而出现安全事故，在加热炉容易爆炸的部位设有可靠的防爆门，并具有良好的密封性。当在点火或运行不正常时，炉内可能发生瞬时压力过高，此时防爆门将自行开启泄压，避免炉内高压对炉体的破坏。在膨胀罐上设有安全阀。全炉除烟囱和梯子平台外均采用外保温，可有效阻止炉体散热，采用这种保温结构处理的水套炉表面温度均不高于50，而燃烧道则采用耐火浇筑料或耐火成型砖。水套加热炉本体由炉体、火筒烟管、盘管、烟囱等主要部分组成。1.2安全附件：包括安全阀、液位计、压力表等组成。1.3燃烧器：燃烧器将燃料燃烧成为火焰和高温烟气，作为加热炉的热源。1.4控制系统：该系统是燃料供给和加热炉功率调节的控制核心，它将工艺管道的燃料调节为燃烧器燃烧所需的燃料压力，并通过温度控制器控制和调节燃料流量，以达到调节燃烧器热负荷的目的。一般井口等小型加热炉由于环境条件和资金所限不设控制系统，而采用人工控制。图三 水套加热炉结构示意图1、燃烧器 2、前烟箱 3、筒体 4、防爆门 5、火筒6、后烟箱 7、烟管 8、盘管 9、膨胀水槽 10、液位计11、梯子平台 12、烟囱图四 水套加热炉内部结构图2.真空加热炉2.1工作原理:真空加热炉以相变换热方式工作。在一个无不凝结气体的密闭容器中，中间介质(如水、有机液体)吸收燃料燃烧产生的热量后汽化成气态并进入气相空间，在气相空间将汽化潜热传递给冷凝换热器盘管内的工质(如水、原油或天然气等)后，冷凝成液体回落到液相空间，再次被燃料燃烧加热蒸发、放热冷凝。工质不断带走中间介质传递的气化潜热，燃料燃烧后不断供给中间介质燃烧热量，从而形成动态热平衡。由于蒸汽的冷凝，炉体的内部就形成了真空状态，出现负压，这样，炉体内部压力就始终低于外界的大气压力。由于水在不同的压力状态时沸点是不同的，因而真空加热炉在负压状态下可以使水沸腾，因而使盘管的传热变为蒸汽凝结放热。因而较水浴传热效果增加。但真空加热炉不能适应出口温度要求较高的介质。2.2性能特点：正常工作时，壳体承受低于大气压的负压，彻底免除了加热炉主体的爆炸危险，即使在非正常状态下，特殊设计的安全保障系统也能确保加热炉安全使用，具有安全可靠特点。不发生氧腐蚀，消除了传统加热炉存在的裂纹、鼓包、爆管、结焦、结垢、过热烧损；配有独特的燃烧室防爆装置，在燃烧室产生爆炸后可以自动打开，确保燃烧室无爆炸的危险；设计热效率高，不低于85%；可全自动运行，也可通过控制室及炉前的手动按钮操作，简单方便；体积小、重量轻、整装程度高，运输安装快捷简便； 一炉多用，根据用户需要可设计多路盘管；燃料适应性广，工质适应性强；2.3结构型式真空加热炉常见有基本型、一体型与分体型三种。基本型的真空加热炉其外形为规则的锅炉形状，内置13套加热盘管，用于加热不同的工质。燃烧器、控制柜、炉前燃料管炉附件置于专门的操作间中。一体型的真空加热炉在炉体结构设计时，燃烧器受热部分相对于盘管加热器收缩一段，用于安装燃烧器、控制柜、炉前燃料管炉附件，并以彩钢复合保温板与炉体制成一体。分体型的真空加热炉则将蒸发器（燃烧受热部分）和冷凝器（盘管加热部分）分别设计成单体设备，现场进行组装。基本型的真空加热炉的结构形式：该类型的真空加热炉基本结构可分为燃烧受热系统、冷凝换热系统和安全保障系统三部分。燃烧受热系统由燃烧器、前烟箱、炉胆、回燃室、烟管、烟道和烟囱等组成；冷凝换热系统由主、副工质盘管等组成；安全保障系统由电控系统、真空控制器、仪表阀门及防爆燃装置等组成。加热炉设置低（高）液位报警，液位与燃烧器联锁，程控燃烧器设置点火程序、熄火保护装置和负荷及配风自动调节功能，配备专用真空控制器，加热炉后部下方装设排水管，加热炉中部下方装设防爆门等。图五 真空加热炉主体结构图1.真空压力表 2.冷凝换热器 3.真空压力控制器 4.工质出口5.工质进口 6.烟囱接口 7.观火孔 8.回燃室9.烟管 10.炉胆 11.防爆门 12.燃烧机3.相变加热炉真空加热炉把水加热汽化利用汽化潜热进行换热，气相空间一直处于微负压状态。相变加热炉也是通过水相变为蒸汽进行换热，与真空加热炉和水套加热炉不同，相变炉通过蒸汽给被加热工质换热。其结构形式与水套炉基本相同，功率较大的相变炉往往把换热盘管移出炉体外，形成一个近乎独立的换热器。相变加热炉具有水套炉基本相同的特点，但由于带压运行（设计压力一般为0.4MPa-0.8MPa,在饱和温度下工作），蒸汽温度随压力升高而升高，加热能力更强、被加热工质的温度可以提的更高。4.超导介质加热炉超导介质是一种复合化学物质，可以在较低的温度时汽化，汽化潜热较水高，传热速度快。超导介质加热炉就是采用复合化学物质制成的传热元件或浴液的加热炉。传热元件一般采用超导介质热管，它是由超导介质注入到金属管内经密封成型后，形成具有传热特性的热管，在一定温度条件下，可将热量由一端向另一端快速传递，超导介质热管是类似于热管的高效传热技术，不仅具有热管技术的优良特点，而且解决了热管技术温度使用范围窄、工作压力高和传热工质与元件壳体材料不相容等问题。超导介质一般用在火筒式加热炉上，焊接在火筒上部传热。根据不同要求，可以制作成光管、翅片管或钉头管。在水套炉中填充超导介质就是将水套炉作为一个特大的“热管”。当炉内火筒烟管所在的壳体下部空间填充超导介质，通过加热排气使盘管所在的壳体上部上部空间形成一定的真空度，此时加热炉就变成一个特大的“热管”。炉内火筒烟管即为热管吸热端，盘管即为热管放热端。当燃烧器燃烧燃料加热时，超导介质被加热，由于超导介质的作用加快了换热速度，而加热炉上部又采用负压换热，充分利用了汽、液相变潜热，从而提高了加热炉的换热能力。由于热量的快速交换，使加热炉的传热速率和效率提高。五、热载体加热炉也称导热油炉。1.工艺原理：有机热载体加热炉提供燃料燃烧室，燃料燃烧产生热量，在热媒加热炉内以辐射和对流的形式将热量传递给炉管中的中间热载体(以下简称热媒)导热油，由热媒循环泵建立热媒间接加热系统循环，被加热的高温热媒在用户换热设备中与用热工质进行换热，从而将燃烧产生的热量间接传给用热工质，实现加热的目的。换热后的热媒再返回到加热炉里进行二次加热，如此循环往复工作，实现连续加热工质。2.应用范围：燃油燃气热载体加热炉功率范围从350KW14500KW，广泛应用于长输管道原油加热、原油稳定、轻烃回收、聚脂生产以及化工热源等生产过程，产品遍及石油、石化、化纤、轻工等行业。3.整套导热油系统由有机热载体加热炉（含空气预热器、烟囱、供风系统、燃烧器、燃烧系统）、有机热载体（俗称导热油、热媒）、热油循环泵、膨胀罐、储油罐、氮封系统、膨胀罐操作平台、自动装卸油系统、热媒管网、用热设备（换热器）、PLC自动控制系统等部分组成。4.有机热载体加热系统具有以下主要特性：可为热用户提供压力及流量稳定的高温热源。以导热油为传热中间媒体，实现用热工质的加热。热媒循环流程合理，安全性高，可保持整个热系统稳定运行，实现不间断连续运行。循环回路中配有备用泵，当其中一台泵故障时，备用泵可手动切换为加热炉供油，维持热媒循环。具有热负荷自动调节能力。根据系统负载情况，以热媒出炉温度为主控参数，以热媒流量、压力、差压等为辅助控制参数，通过可编程控制器编程运算，集中调控、调节燃烧器负荷，保证热媒炉的出力与需求的热负荷协调，控制精度为1。具有多种安全保护措施，如超温报警停炉，各种运行故障报警停炉，安全监护等自动保护系统。热效率高，中大型加热炉热效率90%。具有炉膛内氮气灭火和膨胀罐内氮气覆盖系统功能。系统无人值守功能。5.热载体加热炉的结构形式热载体加热炉从结构形式上可分为两大类：螺旋盘管式加热炉与卧置蛇形管式加热炉。螺旋盘管式加热炉的外形为圆筒形，有卧式和立式两种。采用单层或多层密排螺旋盘管作炉管和换热面，烟气走两回程或三回程。优点是结构紧凑、占地小、管内压降低，结构简单、便于操作，维修量小，耗能低，成本较低。该炉型也可根据燃料的状况在易积灰的部位设清灰装置，热效率可高达90%以上。第三部分 加热炉安全运行管理加热炉安全运行管理的主要依据是石油天然气行业标准SY0031-2004石油工业用加热炉安全规程。规程对加热炉的设计、制造、安装、使用、检验、修理和改造做出了明确规定。1设计加热炉的设计，应由取得国家质量监督检验检疫总局(简称国家质检总局)和省级质量技术监督部门颁发的“中华人民共和国特种设备设计许可证”压力容器D2级以上(含D2级)的单位承担。加热炉的设计人员应具有相应的从业资格。加热炉的设计应符合安全可靠、技术先进、结构合理、经济效益好等要求。2制造加热炉的制造，应由取得国家质检总局和省级质量技术监督部门颁发的“中华人民共和国特种设备制造许可证”压力容器D2级以上(含D2级)的单位承担；管式加热炉和常压水套炉的制造，也可由具有锅炉C级以上(含C级)制造资质的单位承担。加热炉应在明显位置装设金属铭牌，铭牌上应标明下列内容:a)加热炉的型号、名称;b)制造厂名称和制造许可证号;c)产品编号;d)额定热负荷，kW;e)加热介质;f)设计热效率，%;g)工作压力(壳程，管程)，MPa;h)工作温度，;I)设备总质量，kg;j)设备外形尺寸，mm;k)制造年月;1)出厂检验单位及检验标志。3安装加热炉的安装，应由取得国家质检总局和省级质量技术监督部门颁发的“中华人民共和国特种设备制造许可证”相应制造资质的单位或经安装单位所在地的省级特种设备安全监督管理部门批准的安装单位承担。加热炉安装前，安装单位应对加热炉进行质量检查，如发现有质量不合格或不能保证安装质量的，有权拒绝安装，并报告安全主管部门。加热炉安装前，安装单位应根据加热炉基础的施工验收规范，对加热炉的基础(包括其他预制构件)进行交接验收。基础施工单位应将质量检查结果、测量记录及其他施工技术资料移交安装单位。加热炉安装后应进行下列工作，并做好记录。a)检查加热炉安装是否符合设计文件要求;b)全面检查加热炉的安装质量;c)按规定检查全部安全附件;d)按规定进行系统试压，并对各连接部位进行渗漏检查;e)进行试运行和加热炉的烘炉。加热炉安装结束，使用单位应组织有关部门对安装质量进行全面验收。验收合格的加热炉方可投入使用。加热炉的基础施工和安装技术资料，在验收合格后应移交使用单位，由使用单位存入加热炉技术档案。4修理和改造加热炉的修理和改造，应由具有相应制造资质的单位或是经省级特种设备安全监督管理部门审查批准的单位承担，并按规定取得批准文件。加热炉的重大修理和改造的设计，应由使用单位委托原设计单位或具有相应资质的设计单位承担。加热炉的重大修理是指主要受压元件的更换、矫形、挖补及承压壳体、火筒、盘管、炉管的所有对接接头的焊接；加热炉的重大改造是指改变主要受压元件的结构或改变加热炉运行参数、盛装介质、用途或燃料种类等。加热炉的重大修理和改造应有设计图纸、材质质量证明文件、施工质量证明文件等技术资料。竣工验收合格后，使用单位应将上述资料存入加热炉技术档案。加热炉修理和改造前后，应按本标准有关条款进行检验，检验工作应由具有相应资质的单位承担。修理和改造后的加热炉，经检验合格后方可投入使用。5结构加热炉的结构应方便操作、维护、清理和检查，并保证无损检测的实施。应按规定设置必要的检查孔(包括人孔、手孔和洗炉孔等)。未采用全自动燃烧装置的加热炉应设置泄爆装置。泄爆装置排泄口不应正对着操作人员的操作方位和通道，且不应危及其他设备安全。当炉膛分为几个隔室时，每个隔室均应设置泄爆装置。加热炉受热、主要受压元件在运行时应能自由膨胀。加热炉应有具体的安全保障措施，且燃烧器应与炉型相匹配。加热炉烟囱挡板的设置应方便调节，挡板的操作位置宜设在地面。火筒式加热炉壳程应设置可靠的安全泄放装置。6焊接、检验和试验加热炉的焊接应由考试合格的焊工担任。焊工考试应按锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则进行，取得资格证书的焊工方可承担考试合格范围内的焊接工作，并在主要受压元件焊接接头附近打上焊工代号钢印。加热炉的无损检测应由考试合格的无损检测人员担任。无损检测人员考试应按锅炉压力容器无损检测人员资格考核规则进行，取得资格证书的无损检测人员，方可承担与考试合格的种类和技术等级相应的无损检测工作。加热炉受压元件焊接接头的质量应从以下方面检查和试验：a)外观检查;b)无损检测;c)力学性能试验;d)金相试验;e)水压试验。7安全附件加热炉应设置安全附件。安全附件应包括安全阀、压力表、液面计、测量仪表、报警装置、燃烧系统安全设施等。安全附件应实行定期校(检)验制度。安全附件的定期检验应遵循本标准，同时还应符合在用压力容器检验规程的规定。8使用管理加热炉的使用单位及其主管部门，应指定专人负责加热炉的安全管理，并搞好加热炉的运行、维护保养、定期检修等工作。加热炉的使用单位，应建立加热炉的安全技术档案，制定有关的加热炉管理制度，并由管理部门统一管理。加热炉的使用单位，应对加热炉的操作人员进行定期培训和安全教育，并经安全部门考试合格后才能独立上岗操作。加热炉的使用单位，应根据生产工艺要求和加热炉的技术性能制定加热炉的安全操作规程，并严格执行。加热炉使用过程中不应超温、超压运行，不应频繁突然升温、降温。加热炉运行时，操作人员应严格遵守安全操作规程和岗位职责，定时、定点、定线进行巡回检查，并做好操作运行记录。对备用或停用的加热炉应采取保护措施，做好保养工作。9定期检验加热炉的定期检验应包括在线外部检查、停炉内外部检验和水压试验。后两项定期检验的年度计划应由使用单位报送主管部门和相应安全部门。安全部门应对检验计划的执行情况和检验质量进行监督检查。加热炉的定期检验应由有资质的检验单位承担。检验人员应有从业资格。检验单位应对出具的检验报告负责。加热炉的在线外部检查每年应进行一次。内外部检验、投入使用后首次检验周期不应超过三年；以后的内外部检验周期，由检验单位根据前次内外部检验情况与使用单位协商确定。9.1加热炉的在线外部检查应包括下列内容:a)加热炉的保温层及设备铭牌是否完好;b)加热炉的外表面有无裂纹、变形、局部过热等现象;c)加热炉的受压元件有无渗漏;d)安全附件是否齐全、灵敏、可靠;e)自动点火和熄火保护装置是否灵敏、可靠;f)紧固螺栓有无松动;g)基础有无不均匀下沉、倾斜等现象;h)炉膛内部和燃烧道耐火衬里有无裂缝、松动或脱落;i)火管、炉管有无凹陷变形等。9.2加热炉的停炉内外部检验应包括下列内容:a)外部检查的全部项目;b)加热炉内外表面、开孔接管、弯头有无受介质腐蚀或冲刷磨损等现象;c)加热炉主要受压元件的全部焊接接头、封头过渡区和其他有应力集中的部位有无断裂或裂纹;d)管式加热炉的炉管和火筒式加热炉的壳体、火筒、盘管等通过检验发现较重腐蚀时，应对有怀疑的部位进行多处壁厚测量;e)检查、检测炉内主要部件的结垢情况。9.3凡属于下列情况之一的加热炉，在投入使用前，应进行内外部检验和水压试验:a)用焊接方法对加热炉进行重大修理改造，更换主要受压元件的;b)改变使用条件，且超过原设计参数，经工艺计算和强度校核合格的;c)停止使用两年后重新恢复运行的;d)使用单位从外单位拆来新装或本单位内部移装的;e)使用单位对加热炉的安全性能有怀疑的。经过定期检验的加热炉，检验单位应出具检验报告。检验报告应说明加热炉是否需要修理，修理后是否需要降低操作条件使用，是否需要采取特殊监护措施等。检验报告应存入加热炉技术档案。加热炉存在严重缺陷，难以保证安全运行时，操作人员应及时向上级主管部门报告。若主管部门不及时采取安全措施，操作人员或主管加热炉的安全技术人员有权越级上报，上级安全部门应责成该单位采取安全措施，限期解决或停止其运行。10.维护与保养10.1加热炉最好采用符合GB1576低压锅炉水质的软化水。10.2平时应定期检查液位是否工作正常，阀门仪表是否灵活；安全阀每年至少进行一次整定和校验，压力表每半年至少鉴定一次，并记录并存入加热炉技术档案10.3排污：通常不需要进行排污，如用户认为有必要，可适当进行一次排污；10.4检修加热炉时，还应着重检查燃烧系统是否正常，各阀门是否泄漏；10.5检修加热炉时，应从加热炉上拆下燃烧器，对其进行单独检修。10.6对因燃烧而损坏了的耐火层应予及时修补。10.7检修时应对炉体进行化学除垢，并及时清理烟室内的积垢。10.8水套内水不得放出作他用，补充水应为自来水或不含机械杂质的洁净水。10.9当加热炉进出口压力变化较大，介质温度难以提高时，应切断盘管内介质以大排量介质（热水、水、污水等）冲洗或清洗盘管，清除管内积沙及污物。10.10加热炉如有计划地长期停运时应进行保养，非冰冻季节宜采用湿法保养，冰冻季节宜采用干法保养。湿法保养：停炉后打开放空阀后排尽炉水，重新上满水后，点火将壳内水加热到100让水内气体排出炉外，熄火并关闭所有阀门。干法保养：停炉后排尽炉水，点火用微火烘510分钟，熄火后将壳体所有连接阀及炉门全关。第四部分 全自动燃烧器简介一 燃烧器种类燃烧器按使用的燃料可分为：1、单燃料型有轻油燃烧器、重油燃烧器、燃气燃烧器三种。2、油、气两烧型有天然气、轻油和天然气、重油两种。3、油、气混烧型有油、气两种燃料各自单烧和混烧三种燃烧方式。燃烧器按控制方式可分为：1、开关量式这种控制方式多应用小型的燃烧器上，它适合于对输出热量控制要求不太严格的场合，结构简单，成本低廉是它的优点。2、两段火式分大火和小火两种热量输出状态，能自动调整热量输出，适合于一般的要求，应用比较广泛。3、滑动双级式是两段火型的改进形式。在大小火转换时，不是突然改变，而是通过蝶阀的调节，平衡地过渡，使火焰燃烧平稳，锅炉出口温度波动减小。4、比例调节式是一种高性能的燃烧器。控制机构可以根据被加热体反馈的信息，精确调整燃料的供给量和鼓风机的进风量，控制火焰的大小，保证燃料充分的燃烧，保持火焰平稳，适应负荷的变化。二、全自动燃烧器构成 燃烧头：是燃烧器的关键部件。能使燃料和空气很好混合充分燃烧。鼓风机：为燃烧器提供燃烧所需要的空气。调节风门：控制进入燃烧器的空气流量。风门伺服机构：在程控器的控制下可以调节风门的开启度，控制进风量。风压开关：检测鼓风机是否工作正常，保证安全。过滤器：滤除燃气（油）中杂质的装置。调压器：降低和稳定燃气压力的装置。燃气电磁阀：控制燃气流量，保证正常燃烧。油泵：为燃油增加压力的装置。电加热器：为燃油提升温度的装置。燃油电磁阀：控制燃油流量，保证正常燃烧。油温检测：有不同的结构形式，用来检测燃油温度的装置。点火装置：由高压电流在打火电极上产生火花，点燃火焰的装置。自动燃烧程序控制器：是全自动燃烧器的控制核心，能根据反馈的信号，按预定的程序，指挥执行机构，完成全部燃烧程序。火焰检测器：检测燃烧是否正常，保证安全。三、全自动燃烧运行程序1、安全预检程序燃烧器起动键按下后，并不立即起动燃烧程序，而是程序控制器首先进行系统参数的自检，如：系统的供电电压，燃油温度以及被加热介质的温度或压力等，阀门检漏，炉膛内是否有火焰存在。2、预吹扫程序如果自检结果正常，首先进行通风吹扫，风门开度在最大位置以排尽炉膛内滞留的可燃气体。吹扫时间的长短为适应不同炉型的要求可以调节。3、鼓风确认程序风机启动前进行装置的安全预检，确定在静止工况下才继续燃烧控制程序，启动风机，待风机稳定运转后，起动鼓风确认程序。此时如检测不到风压，即停机报警，确保安全。4、自动点火程序待自动吹扫结束后，风门自动关至点火配风位置，程控器可控制点火变压器，输出高压电流至打火电极自动打火；开启点火阀门，点燃初始火焰几秒钟，之后建立小火火焰，燃烧平稳后建立大火火焰，进行自控燃烧。5、自控燃烧程序燃烧器配备有可调节空气输入量的风门机构，由风门伺服机构控制，保证各种运行状态下的合理的空气燃料比例。设有燃料流量调节装置，其中燃烧器燃油量由喷嘴号数和燃油压力设定。燃烧器燃气量由调整阀门开度和供气压力设定。发热量的调整（大、小火转换）由程控器按介质温度（压力）的反馈信号，自动进行。6、火焰监测程序点火程序结束后，启动火焰监测程序，以后燃烧的全过程，均由火焰监测器全程监测。如果一旦出现熄火或火焰未点燃，将发出报警信号，同时关闭燃料供应，保证安全。四、全自动燃烧器对燃料的要求为保证全自动燃烧器能稳定、充分的燃烧，和手动燃烧相比，对燃料的要求就要更高，所以要增加燃料过滤和调压、稳压装置，分述如下：1、燃气燃气的品种很多，性质差别也很大。燃气压力稳定是非常重要的，因为气压的波动会影响空燃比，会造成冒黑烟和空气过剩系数大。气质的纯净主要有三个方面：第一是杂质不能太多，否则会阻塞调压器和电磁阀的阀口，影响正常功能，影响燃烧效果。第二是燃气中的轻烃成份不能太多，特别是气温低时，轻质油的成分析出，燃气中有液态成份直接影响调压器的工作稳定性，严重的可能造成调压器不工作、不通气。另外，轻质油的热值高，燃烧时还要有气化的过程，这就会造成燃烧不稳定或转火时熄火，严重时会损坏燃烧头，所以，有轻质油时，一定要提前处理掉或在过滤器处定时排放，不能让轻质油进入燃烧器。第三是燃气的含硫量。含硫量过高，可以破坏电磁阀和调压阀的橡胶部件。如燃料杂质过多，可增设分离装置。2、燃油烧轻油的燃烧器，对油质的要求很简单，达到纯净就可以。重油燃烧器要对燃油要求有一定的压力、温度和纯净度。温度越低，重油的粘度越大。当然燃油的温度也不能太高，会造成燃油的气化或碳化也会影响燃烧和油泵的正常工作。五、全自动燃烧器的日常保养燃烧器保养工作很重要。只有作好日常的检查维护保养工作，才能延长燃烧器的寿命，保持燃烧器正常工作。燃烧器的保养工作，应该做到制度化、经常化。保养工作主要有以下几个方面：1、日常巡查每天都要按规定对燃烧器，包括供气、供油系统、电气系统进行仔细巡查，发现不正常的苗头，及时排除。2、定期清除积碳重油燃烧时，在喷油嘴或燃烧室等，会产生积碳，产生积碳后会影响燃烧效果，造成点火成功率降低，火焰不稳等，应根据情况，定期清理。3、定期清洗过滤器过滤器在使用过程中，滤芯上污物的不断聚集，使燃料阻力加大，对燃烧造成不良影响，严重时还能损坏过滤器，应根据燃料含杂质情况，定期清洗过滤器或更换滤芯。4、压力表定期校验应根据计量器具管理规定，定期校验各个压力表(如有流量计也应定期校验)，明显标识。5、电器设施定期检查应按安全工作的要求，对电气设施定期检查，看电线有无破损。护套有无损坏。螺丝有无松动，触点是否良好，电机运行有无异响等。六、全自动燃烧器故障分析正确的分析和判断，是排除燃烧器故障的关键。下面按运行的程序对常见故障进行一些简单的分析1、按下启动按钮，燃烧器不动作（指包括检漏程控器都不动作）应该在保证系统供电正常的前提下，来分析燃烧器的故障，有二种情况：一种情况是，按下启动按钮后，程序控制器不动作，报警。故障原因：A、上次报警后，没有复位。B、炉膛内有火焰存在。另一种情况是按下启动按钮后，程序控制器不动作，不报警。故障原因：A、风压开关没有回初始位。B、温度（压力）超高，处于保护状态。C、燃气时，燃气压力异常，处于保护状态。D、燃油时，燃油温度低。E、风门没有回零。F、风机电机处于热保护状态。G、火焰监测用离子棒时，离子棒可能接地。以上任何一种情况的出现，都会导致燃烧程序控制器（燃气时包括检漏控制器）无法启动。2、风机起动，风门挡板不动作首先检查风门伺服机构的设定是否正确，再检查确定机械部分有无卡死。可以直接把220V的控制电源直接给风门伺服机构开风门和关风门的端子，看伺服机构是否动作，确定是否为风门伺服机构的故障，正常后可进一步检查程控器的输出和有关的中间的继电器、接线有无故障。3、风机起动后，几秒钟停机报警这种情况，原因比较明确，是风压检测的压力开关没有动作，可以查几下四个方面：首先检查风压开关的设定是否正确；风机系统是否已形成风压；风压开关的气路是否畅通；风压开关是否损坏。4、设定吹扫时间完成后，长时间继续吹扫这种情况发生在LFL或FAL系列程控器的燃器器，是因为风门开到最大位置后，没有向程控器8#端子送回反馈信号，或是风门关到点火位置后，没有向程控器8#端子送回反馈信号。如果是采用40003C型伺服机构，多是伺服机构内的计时电路故障。5、过了点火程序，报警停机这种情况比较复杂，首先应分清火焰是否建立，如已建立，是火检部分的故障，如未见火焰是点火系统的故障，如燃烧不稳，是燃料供应或配风不当所致。通过观察，如果是火焰建立良好，而报警停机，应是火检的故障，如是电眼可以清洁以后再试，确定电眼损坏的办法是把电眼拆出来实验：燃烧程序控制器通电后，不起动的情况下，电眼见火光应报警，否则电眼损坏或正负极反接。如火检采用的是离子棒，则可以用微安表，串在测量回路，电流变化少于80A，是离子棒已坏。通过观察，未见初始火焰，就应该区分是没有电打火，还是电磁阀未开启，方法是把220V控制电源直接给电，可以用手摸电磁阀或听打火的声音，看电火火花等办法区分。如果是烧油，还应该注意油温、油压和喷油嘴是否堵塞。6、大火、小火不转换或超温（压）不停机这种情况多为智能控制器出现问题，可以从信号源开始，一步步检查，找出原因对症解决。7、大、小火转换时熄火这种情况只会发生在开关量两段火机型中因第二段气阀、油阀的开启速度和风门伺服机构不同，气、油阀是延迟于风门一个时间差开启的，这个延时的长短，可以引起转火失败或燃烧不良，冒黑烟等。8、冒黑烟、白烟、黄烟原因的分析燃烧器充分燃烧时排出的烟应该是无色的。在寒冷地区，冬天冒白烟也是正常