1加热炉工艺计算软件FRNC5使用入门

通用加热炉工艺计算软件FRNC-5使用入门

FRNC-5软件的引进与使用概况

中石化集团公司下属的若干设计院（石化工程公司）从1997年开始引进了多套美国PFR公司的通用加热炉工艺计算软件FRNC-5。此软件在加热炉工艺计算中得到很好的应用，发挥了重大作用。

美国PFR公司全称为PFR工程系统公司（PFR Engineering System，Inc ）。公司设在美国洛杉矶，创建于1972年1月，从事热力学系统设计分析和人员培训。该公司的软件产品拥有六十多个用户，遍布六大洲的十五个以上的国家。其中FRNC-5PC软件有二十年以上的使用经验。

本软件可以优化加热炉设计，并可对现有加热炉进行操作分析、加强管理，是一个较为优秀的软件。

FRNC-5软件功能与特点

2．1 软件应用范围

本程序可用于炼油、石油化工及热电联合等装置中大多数火焰加热炉及水管锅炉的性能模拟及效率预测。程序采用经过证明了的技术，通过综合迭代，将工艺物流模拟、传热和压力降计算等过程组合在一起。

程序沿物流及烟气流程，逐个管组逐个炉段严格迭代求解，能精确确定加热炉的工艺参数。计算中还指明不利操作状态，如发出炉膛正压、管壁和扩面元件超温、超临界流动以及酸露点腐蚀等警告信息。

程序会算出与显示加热炉的以下工艺参数或不利操作状态：

（1）加热炉总热负荷、总热效率，辐射室热负荷

（2）辐射室出口温度（桥墙温度）与烟囱入口处温度

（3）辐射和对流热强度的均值和峰值

（4）辐射段遮蔽段和对流段中所有管组的管壁金属温度和翅片尖端温度的峰值和均值（5）两相流流型及沸腾状态的确定

（6）管内两相流的传热和压降

（7）管外传热和阻力

（8）“阻塞”、“干锅”或“冷端”腐蚀的可能性

2．2 适用的加热炉类型

（1）常减压装置加热炉

（2）铂重整、铂铼重整和强化重整等装置加热炉

（3）重沸炉和过热炉

（4）一氧化碳加热炉和锅炉

（5）脱硫装置原料预热炉

（6）焦化炉和减粘加热炉

（7）润滑油蒸馏和蜡油加热炉

（8）煤炭液化加热炉

（9）螺旋管加热炉

（10）蒸汽发生器

（11）余热锅炉

本软件不适用于制氢、合成氨、甲醇等工艺装置的转化炉。

2．3 本软件的主要用途

（1）进行新、旧加热炉的模拟设计计算（实际是核算，即需先输入加热炉结构数据，才可运行）

（2）评价设计方案（可进行多种工况计算结果的比较）

（3）评价操作数据，改进工艺操作

（4）对现有加热炉存在问题进行分析，以消除瓶颈

（5）对诸如加热炉的“串联”、增加空气预热器或增加热回收管组等节能方案进行分析。（6）预测改变进料组分、注汽或改变燃料类型的影响

（7）对工程师及操作人员进行火焰加热炉基础知识培训

（8）建立过程控制的模拟模型

（9）连续监测工艺流程，确定结垢或结焦程度

本软件非常适合于研究调整工艺方案的可行性并确定这些调整是怎样影响加热炉系统的各个方面的。

2．4 本软件的特点

（1）本软件由于其通用的建模体系，几乎可以模拟任何燃烧加热系统。比如，系统可以包括1到5个辐射室（炉膛），多达20个串联或并联的对流室或烟道（在6.5版，仅限于5个），多达89个单独的管组（在6.5版，仅限于35个），可引进或引出一部分烟气，等等。

本软件采用模块化方法来描述加热炉的工艺过程。软件将加热炉分成炉段模块、管组模块、炉管模块、物流模块、燃烧模块、燃料模块等。

炉段（加热段）模块

炉段模块指容纳烟气的空间，包括辐射室、对流室、烟囱等。在辐射室和对流室模块中，通过按一定次序对特定管组模块的引用，可描述各种复杂的排管形式。

管组模块

管组模块表示一组具有相同特点的管束。它被炉段模块所引用，同时，它引用炉管模块与物流模块。

炉管模块

炉管模块指具有特定材质、扩面形式和几何尺寸的单根炉管。同一个炉管模块可以被不同的管组模块所引用。

物流模块

物流模块被管组模块所引用。

燃烧模块

燃烧模块与辐射室相对应。燃烧模块定义了燃烧发热量、燃料种类等。

燃料模块

燃料模块被燃烧模块所引用。

正因为采用了这种模块化的组合，才能简化数据的输入，才能适应各种复杂的炉型。软件采用自由或固定格式输入均可。一般情况下，通过多级屏幕菜单的形式，在（英文）文字或图象提示下，输入原始数据。当希望更改某些输入数据时，在屏幕菜单下，或在数据文件中修改，均十分方便。

一个加热炉的数据输入后将其保存，文件后缀为fn5 。在此文件中，所有重要的结构、工艺及燃烧数据均用“关键词”格式来储存。比如，用关键词PROCESS来引导一组工艺条件数据，用关键词FIREBOX来引导一组辐射室结构参数。

当希望更改某些输入数据时，在屏幕菜单下，或在数据文件中修改，均十分方便。

本软件实际上是一个加热炉工艺核算软件。它需要预先输入加热炉结构数据，才可运行。

3 计算的输入与输出

3．1 计算数据输入

在准备好原始条件后，先要预先规划本加热炉的炉段设置、各炉段内管组设置与结构尺寸、炉管尺寸等，并画出计算简图。

要对加热炉进行全面模拟，需输入下列数据：

辐射室结构数据

对流室结构数据

烟囱尺寸

管组描述

炉管尺寸

工艺物流条件

燃烧条件

燃料组分

工艺物流物性数据

其它数据（可根据需要加以选择）

3．2 计算过程的若干问题

（1）工艺物流进出口条件（温度、压力等）一般均需输入，但固定哪一端，可有下列几种情况：

物流进出口条件仅固定一端（注意，必须固定一端，且对于大多数情况而言，宜固定辐射室工艺物流出口端条件），同时输入此物流的热负荷，则程序将算出另一端的参数；

当工艺物性采用本软件所包含的“BPASE”自动生成物性网格时，尽管采用固定一端的计算方式，但非固定端的条件也是必须输入的。这关系到物性网格生成范围的大小。

物流进出口条件均固定，未输入此物流的热负荷，则程序自动算出热负荷；

物流进出口条件均固定，又输入了此物流的热负荷，则程序将算出的热负荷与输入的物流热负荷比较，误差大于1%时，程序将报告。

上述情况下，热负荷是确定的。另外还有一种模拟计算方法，即给出燃料量（或燃料总发热量），则程序计算吸热量、每个工艺物流的出入口与中间条件以及加热炉内各部位的状态参数。

对于多种工艺物流加热的炉子，只能对一种主要工艺物流固定热负荷。

建立一个加热炉模型所需要的时间取决于加热炉的复杂程度和计算者的经验。从基本数据开始，建立一个加热炉模型大约需要8—24小时，而求解可在几分钟之内完成。

欲将输入完毕（或修改过）的某加热炉数据进行模拟计算运行，先要存盘，再点“RUN”键。程序会要求操作者键入（或确认与上次相同的）输出文件名，后缀为out。运行开始时，一般情况下会询问是否将自动生成的物性网格存至某个文件。

如果数据输入不完全，或有错，程序将在输出文件中空缺计算结果，或者显示不正确的结果。此时，可检查输入数据，或根据输出文件中的错误分析信息，查找错误。

计算中，对已有的数据平台进行更改是非常迅速的。比如，如欲改变热负荷，只需要相应地对“PROCESS”输入数据中的热负荷修改一下即可。又如，工艺物流组成发生变化，只需改变“STREAM”中的数据即可。其它有关结构数据的改变亦然。

3．3 计算结果输出

以下列出了计算结果的主要输出项目。

应先在屏幕上检查第（1）（2）项的数据，以确保输入数据的正确性。在屏幕上确认计算数据基本正确后，再行打印。

输入数据影象输出原封不动的地输出输入数据，各部分以关键词开头

输入数据编排输出分块输出并解释各部分数据

物性网格输出输出若干压力下各温度点的物性

最终的总体结果输出加热炉总体状态参数，包括：

总热负荷，总燃烧发热量，辐射段热负荷占总热负荷的百分率，炉热效率，烟囱入口处温度，各辐射室燃烧发热量与桥墙温度，各工艺物流热负荷，出入口状态和压力降

烟气侧数据包括：

流过各加热段的烟气流量温度、负压和压力降，对流段和烟囱的烟气质量流速，各加热段的热负荷与散热损失

管组内数据各管组内物流的工艺数据，包括：

各管组的热负荷，出入口端管内介质的温度、压力、热焓、汽化率、流速、临界流速、雷诺数、流型和沸型，出入口端的内外膜和总传热系数，管内外焦垢热阻，辐射对流和总传热系数的平均值和峰值，出入口端的油膜、管内壁管外壁管壁平均管外垢层外表面和扩面材料末端的温度平均值和峰值

管组几何信息（结构数据）管组及炉管结构数据的汇总，包括：

根据API RP530计算的最小管壁平均厚度，按API 560考虑的最小腐蚀余量、最小推荐壁厚、尺寸与表面积

在输出本组数据前，有一段文字，其中文意思是：

“需要厚度（REQ.THK）为API530定义的平均壁厚，指无缝管且没有考虑重量应力或压力/温度的交变荷载。设计寿命100000小时。REQ.THK包括API560推荐采用的最小腐蚀裕量在内。如果计算的REQ.THK低于API530的下限，则打印此下限值。转油线、非钢管以及材料代号没有输入的钢管打印0值。设计时不要采用此厚度，因为程序中使用的许用应力可能仅仅是外推后的近似值。此厚度仅供参考。”

炉管内数据沿每种物流的流程，依次表示(一个管程)每根炉管内的重要工艺数据（一个流程最多表示前50根炉管，在6.5版，仅为20根），包括：

每根炉管管内介质的温度、压力、汽化率和线速，每根炉管内膜传热系数，油膜、管壁平均和管壁外表面峰值温度，平均和峰值热强度，管内介质流型、沸型和相对结焦速率

（9）燃料数据输出各种燃料的低热值，燃料用量等

（10）燃烧数据输出各个炉膛（辐射段）的燃烧发热量，空气用

量，烟气量，烟气温度，烟气组分，平均分子量，水露点，酸露点等

（11）炉膛正压、管壁和扩面元件超温、超临界流动以及露点腐蚀等重要警告

信息

4 软件评价

4．1 本软件具有很强的炉型适应性，便于比较与选择

软件适用于单一或多个辐射室、对流室、烟道和烟囱的各种布置形式，可以有一系列并联或串联的对流室；辐射室与对流室之间、对流室与对流室之间可以通过一系列并联或串联的烟道连接；对流室和烟囱可以顶置或底置。这种灵活性，在国内软件中还是不多见的。这主要因为本软件通过对加热炉各部分的功能进行模块化分解，然后通过模块的组合实现加热炉各部分功能的组合。

以往国内软件大多直接从炉型出发对加热炉的功能进行分解，一旦炉型考虑不周或出现新炉型则难以适应。

软件对于各种复杂炉型计算的灵活性，为加热炉设计中的炉型选择、炉型综合甚至炉型创新提供了更大的想象空间，可以设计出更加经济合理和安全适用的炉型。这一点在大型加热炉的设计中尤其显得重要。

4．2 本软件具有很强的排管适应性，使管排设计更为合理先进

软件适用于单一或多种介质在加热炉内的各种流程。

加热炉设计的传统做法是，根据管内介质流速经验数据，确定管程数和炉管外径与壁厚；根据平均热强度经验数据确定管排面积；最后根据管内介质压降限制和炉管壁厚要求进行调整。其结果比较粗糙，不够经济。本软件可计算出每根炉管的内外工艺参数以及根据API RP530计算的各管组所需最小管壁平均厚度等结构参数。设计者可据此合理选择各加热段的管程和排管面积以及每根炉管的材质、外径与壁厚，采用合理的排烟温度以避免低温腐蚀等。4．3 本软件采用了较为先进的计算方法

本软件对传统的辐射段Lobe-Evans 方法进行了改进，将原方法中烟气对整个冷平面的辐射传热计算细化为对每个管单元的辐射传热计算；并假设了一个烟气辐射温度用于辐射传热计算，而桥墙温度用于辐射热平衡计算。此方法的桥墙温度更接近于现场标定值。

软件在内膜传热、管内压降、流型判别等方面所做的工作，无论从深度还是从广度上，都是国内大多数软件难以相比的。

4．4 本软件具有较完善的物性库

物性库中包括70种常用标准组份、用沸点和比重表示的拟组份以及用蒸馏数据表示的未定义碳氢混合物等，基本上能满足石油化工管式炉的要求。本软件还可直接输入试验数据物性网格。

4．5 本软件具有十分全面的输出信息

软件除全面提供加热炉总体和局部的设计指标、炉中各部位烟气状态、管内各部位介质状态以及传热元件工作状态等信息外，还提供炉膛正压、管壁和扩面元件超温、超临界流动以及露点腐蚀等警告信息。

4．6本软件具有十分友好的用户界面

软件通过图象屏幕界面，采用多级屏幕菜单的形式输入原始数据。所有数据项都

有图形提示或在线帮助。输出文件中包括全面的错误分析信息，便于用户查找输入数据中的错误。

5．软件的应用案例

（1）南京炼油厂30万吨/年汽油加氢装置炉前混氢加热炉F-201，辐射-对流型圆筒炉，热负荷3.49 MW (300 ×10 4 kcal / h)。加热介质: 氢气与焦化汽油（体积比500：1 ）。

以燃料气作为燃料。

1995年设计时，曾用手工进行了工艺计算。后使用本软件计算时，工艺物流中的氢气性质采用软件所含物性库数据（仅标明序号与流量即可）；而焦化汽油需输入平衡蒸发数据。

与手工计算数据进行比较，这次计算所得数据与原手算的结果基本一致。得到的大量状态数据是手算望尘莫及的。

（2）金桐化学工业有限公司7．5万吨/年烷基苯装置脱氢进料加热炉F-302，纯辐射型圆筒炉，热负荷1.74 MW (150 ×10 4 kcal / h)。工艺物流为含氢的多组份气体。以渣油为燃料。计算时输入工艺物流的多种组份，均可与物性库内组份相对应（仅标明各组份的对应序号与流量即可）。

（3）金桐化学工业有限公司7．5万吨/年烷基苯装置再沸器油加热炉F-501，双辐射室卧管立式炉（辐射-对流管均为卧管），热负荷33.06 MW (2840×10 4 kcal / h)。加热介质: 道生油A 。以渣油为燃料。

本炉对流段设15排炉管还是17排炉管，计算中作了比较。结果显示，设15排炉管时的排烟温度比设17排炉管时要高15℃左右。最后考虑下游的蒸汽发生器需要保证一定的产汽量，故设15排炉管为好。

工艺物流原始数据输入的准确性很重要。它关系到炉子有效热负荷的准确，继而影响到其它所有计算结果数据的差异。当热负荷相差较大时，就会使计算结果不正确。

本炉计算输入工艺物流原始数据时，采用了三种方法：

①采用烷基苯厂对实际操作采样的道生油A进行恩氏蒸馏数据。

②考虑到现场的恩氏蒸馏数据可能有一定误差，换用输入道生油A的若干性质（常规沸点、比重与分子量），这就是软件中设置的输入“拟组份”性质的方式。

③因为道生油A是由73．5 ％（重量）联苯醚和26．5 ％（重量）的联苯组成，所以输入两种“拟组份”物料各自的性质和流量。

采用这三种方法的计算结果一致，误差极小。

（4）南京炼油厂500万吨/年常减压蒸馏装置常压炉F-101，双辐射室立管立式炉，设计热负荷46 ．5MW (4000×10 4 kcal / h)。加热介质: 常压塔进料以及少量蒸汽。以渣油为主要燃料。

这个计算是为炼油厂第三套常减压车间提出的一个课题而进行的。常压炉开工以后，由于进料量经常增大以及温升的增大，也由于炉管积灰日益加重，炉膛温度和出对流烟气温度上升。车间管理人员提出，炉膛温度由原设计的790℃提高到850℃，从工艺参数到材料、结构方面考虑，是否允许？

现场管理人员主要考虑炉子的材料、结构是否耐受得住较高温度。

介入这个加热炉操作管理的课题后，我们认为：炉子的结构主要服从于工艺的需要；炉子的选材依赖于工艺参数。对于炉体尺寸与排管结构已经定型了的常压炉，第一步可以通过FRNC-5工艺计算软件进行炉子运行状况的模拟计算，以确定：

①在多大的进料量以及其它因素的影响下，炉膛温度上升至850℃。确定这些影响因素后，再去考虑高温区材料的耐受度问题；

②炉管（主要是辐射炉管）表面热强度，应使其不超过常规的控制值；

③炉管壁温，炉管最高壁温不应超过炉管金属允许的长期操作温度；

④出对流的排烟温度，此温度决定进入下游的热管式预热器的烟温。

在进行模拟计算之前，收集了现场操作数据。

根据2000年10月23日操作数据，整理成当日原料油品的TBP（实沸点蒸馏）数据（计算中作为一种物料的原始数据）；又将当日的其它操作数据（如流量、物料温度等）代入，并代入不同的炉管结垢热阻数值进行试算，当火墙温度（即辐射转对流烟气温度）以及排烟温度与当日记录数据相同时，即可认定这是操作了一年半后的炉管结垢热阻数值。

因为炉管外侧结垢热阻数值对于炉膛温度与排烟温度的计算影响很大，所以确定了它才能进行后面的模拟计算。

接着，输入不同的油品、流量、过剩空气系数、管内管外结垢热阻等数据，进行了若干种油品、多种工况（包括相同工况下考虑个别数据的微小差别）的模拟计算。

因为有一种主物流（油品）和两种副物流（蒸汽），所以将主物流出入口端条件固定，让软件计算出油品的热负荷，而副物流仅固定入口条件。

计算得出的结果表明：

①当时常压炉的辐射管管外结垢热阻约为0.004 m2·K/W，对流管管外结垢热阻约为

0.02~0.022 m2·K/W。对流管管外结垢较为严重，这与车间人员实际观察是一致的；

②原设计油品流量520t/h，热负荷46.5MW。对于现在这种混炼油品，进料量达到600t/h，加热幅度也比原设计增大，过剩空气系数1.35，那么，热负荷达55.5MW，即比原设计增加20%，火墙温度达840℃。如果管外结垢热阻进一步增加，火墙温度还会进一步上升；

③火墙温度上升达到840~850℃时，辐射段炉管平均表面热强度不会超过最大允许值；

④火墙温度上升达到840~850℃时，炉管最高壁温不会超过炉管金属允许的长期操作温度；

⑤由于处理量的加大以及结垢较重，在进料量达到600t/h或热负荷达到56 MW时，常压炉排烟温度会比原设计增加约90~100℃。这就使得常压炉与减压炉排烟混合后进入热管空气

预热器的温度不符合要求，必须采取相应措施。

通过这个软件的计算，对常压炉的操作现状进行了定性、定量分析，再考虑到工艺和结构方面的诸多因素，认为此常压炉提温操作是可能的，但要注意若干问题，采取一定的防范对策。这个课题的研究为一线生产的决策提供了有力的依据。

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.......................................... ............ 冶金加热炉设计工作手册 第一篇冶金工厂加热炉的设计方法和原则 第一章加热炉的初步设计 第一节设计前的原始资料 第二节加热炉炉型的确定 第三节加热炉燃料的确定 第四节加热炉燃烧装置的确定 第五节预热装置的选择及安装 第六节鼓风系统和排烟系统 第七节炉子水冷系统的确定 第八节加热炉钢结构 第九节加热炉机械和自动调节 第一节绘制加热炉炉型示意简图 第二章加热炉的工艺计算和设计 第一节燃料燃烧计算

第二节加热炉的热制度 第三节钢坯加热温度和时间的计算 第四节炉子数量和基本尺寸的确定 第五节炉体筑炉材料确定 第六节力口热炉炉衬的设计 第七节钢架结构的设计 第八节炉子热平衡和燃料消耗量的计算 第九节燃烧装置的计算 第十节预热装置的计算 第十一节煤气(空气)管道和烟道的设计 第二篇钢铁厂加热炉设计实例 第三章120t／h步邂釉肋口热炉设计实例 第一节步进梁5勒口热炉设计基本情况 第二节步进梁5肋口热炉设计说明 第三节步进梁式加热炉及其附属设备的工艺性能 第四节步进梁式加热炉各结构说明 第六节图例 第四章15t／h推钢式连续加热炉设计实例 第—节加热炉炉型的选择 第二节燃料燃烧计算 第三节卿劾燃时间的计算 第四节炉子卸》Rl寸的决定及有关的J计嘴标 第五节热平衡计算及燃料消耗量的确定 第六节燃烧系统的设计 第七节烟道的设计

(完整版)加热炉计算

4.加热炉的计算 管式加热炉是一种火力加热设备，它利用燃料在炉膛内燃烧时产生的高温火焰和烟气作为热源，加热在管道中高速流动的介质，使其达到工艺规定的温度，保证生产的进行。在预加氢中需要对原料进行加热，以达到反应温度。预加氢的量较小，因此采用圆筒炉。主要的参数如下： 原料：高辛烷值石脑油； 相对密度： 20 40.7351 d = 进料量：62500/kg h 入炉温度：I τ=350C o ； 出炉温度：o τ=490C o ； 出炉压强：2 15/kg cm 气化率： e=100%； 过剩空气系：α：辐射：1.35 对流段：1.40 燃料油组成： 87%,11.5%,0.5%,1%C H O W ==== 加热炉基本参数的确定 4.1加热炉的总热负荷 查《石油炼制工程（上）》图Ⅰ-2-34可知，在入炉温度t1=350℃,进炉压力约15.0㎏/㎝2条件下，油料已完全汽化，混合油气完全汽化温度是167℃。 原料在入炉温度350C o ，查热焓图得232/i I kJ kcal = 原料的出炉温度为490C o ，查热焓图得377/v I kcal kg =。 将上述的数值代入得到加热炉的总热负荷 Q = m[eIV+(1-e)IL-Ii]

=[1377232]62500 4.184?-?? 37917500/kJ h = 4.2燃料燃烧的计算 燃料完全燃烧所生成的水为气态时计算出的热值称为低热值，以Ql 表示。在加热炉正常操作中，水都是以气相存在，所以多用低热值计算。 (1) 燃料的低发热值 1Q =[81C+246H+26(S-O)-6W] 4.184? =[8187+24611.5+26(0-0.5)-61] 4.184????? 41241.7/(kJ kg =燃料) (2) 燃烧所需的理论空气量 0 2.67823.2C H S O L ++-= 2.6787811.500.52 3.2?+?+-= 13.96kg =空气/kg 燃料 (3) 热效率η 设离开对流室的烟气温度 s T 比原料的入炉温度高100C o ，则 350100450s T C =+=o 由下面的式子可以得到 , 100L I q q η=--， 取炉墙散热损失 , 1 0.05L L q q Q = =并根据α和s T 查相关表，得烟气出对流室时 带走的热量123% L q Q =， 所以 1(523)%72%η=-+= (4) 燃料的用量 1379175001277/0.7241241.7 Q B kg h Q η= ==?;

列管式换热器的设计计算

列管式换热器的设计计算 晨怡热管2008-9-49:49:33 1．流体流径的选择 哪一种流体流经换热器的管程，哪一种流体流经壳程，下列各点可供选择时参考(以固定管板式换热器为例) (1)不洁净和易结垢的流体宜走管内，以便于清洗管子。 (2)腐蚀性的流体宜走管内，以免壳体和管子同时受腐蚀，而且管子也便于清洗和检修。 (3)压强高的流体宜走管内，以免壳体受压。 (4)饱和蒸气宜走管间，以便于及时排除冷凝液，且蒸气较洁净，冷凝传热系数与流速关系不大。 (5)被冷却的流体宜走管间，可利用外壳向外的散热作用，以增强冷却效果。 (6)需要提高流速以增大其对流传热系数的流体宜走管内，因管程流通面积常小于壳程，且可采用多管程以增大流速。 (7)粘度大的液体或流量较小的流体，宜走管间，因流体在有折流挡板的壳程流动时，由于流速和流向的不断改变，在低Re(Re>100)下即可达到湍流，以提高对流传热系数。在选择流体流径时，上述各点常不能同时兼顾，应视具体情况抓住主要矛盾，例如首先考虑流体的压强、防腐蚀及清洗等要求，然后再校核对流传热系数和压强降，以便作出较恰当的选择。 2.流体流速的选择 增加流体在换热器中的流速，将加大对流传热系数，减少污垢在管子表面上沉积的可能性，即降低了污垢热阻，使总传热系数增大，从而可减小换热器的传热面积。但是流速增加，又使流体阻力增大，动力消耗就增多。所以适宜的流速要通过经济衡算才能定出。 此外，在选择流速时，还需考虑结构上的要求。例如，选择高的流速，使管子的数目减少，对一定的传热面积，不得不采用较长的管子或增加程数。管子太长不易清洗，且一般管长都有一定的标准；单程变为多程使平均温度差下降。这些也是选择流速时应予考虑的问题。 3.流体两端温度的确定 若换热器中冷、热流体的温度都由工艺条件所规定，就不存在确定流体两端温度的问题。若其中一个流体仅已知进口温度，则出口温度应由设计者来确定。例如用冷水冷却某热流体，冷水的进口温度可以根据当地的气温条件作出估计，而换热器出口的冷水温度，便需要根据经济衡算来决定。为了节省水量，可使水的出口温度提高些，但传热面积就需要加大；为了减小传热面积，则要增加水量。两者是相互矛盾的。一般来说，设计时可采取冷却水两端温差为5～10℃。缺水地区选用较大的温度差，水源丰富地区选用较小的温度差。 4.管子的规格和排列方法 选择管径时，应尽可能使流速高些，但一般不应超过前面介绍的流速范围。易结垢、粘度较大的液体宜采用较大的管径。我国目前试用的列管式换热器系列标准中仅有 φ25×2.5mm及φ19×mm两种规格的管子。 管长的选择是以清洗方便及合理使用管材为原则。长管不便于清洗，且易弯曲。一般出厂的标准钢管长为6m，则合理的换热器管长应为1.5、2、3或6m。系列标准中也采用这四种管长。此外，管长和壳径应相适应，一般取L/D为4～6(对直径小的换热器可大些)。 如前所述，管子在管板上的排列方法有等边三角形、正方形直列和正方形错列等，如第

加热炉热工检测方案

井口加热炉热工检测方案 一、项目来源 根据胜利油田采油工程处部署，对胜利油田在用的各厂家的各种类型井口加热炉进行热效率测试。本次测试工作由胜利油田技术检测中心能源监测站承担。 二、检测目的： 检测加热炉在实际运行工况下的加热炉的热效率。 三、依据标准： SY/T6381-1998 加热炉热工测定 SY/T6275-1997 石油企业节能检测综合评价方法 四、测试基本检测方法及测试数量 4.1 测试方法 测试方法采用正平衡法与反平衡法相结合的测试方法。当现场不满足正平衡测试条件时，则以反平衡测试方法进行测试。 正平衡法：通过直接测量加热炉输入热量和输出热量而计算出效率的方法。 反平衡法：通过测定加热炉各项热损失而计算出效率的方法。 4.2测试数量 因本次需测试的加热炉数量众多，故采取抽样测试的方式进行，抽测比例不低于30%。具体按各厂家加热炉（包括各种型号的加热炉）数量的30%进行。 五、测试工况要求： 1 、时间要求： （1）、测试应在加热炉热工况稳定和燃烧调整到测试工况1h后开始进行。 （2）、测试的持续时间不少于1h，烟气成分和排烟温度每隔15min读数记录数据一次。 2 、燃料要求：测试时加热炉所用燃料应符合加热炉设计要求。 3 、加热炉液位要求：测试结束时，加热炉液位应与测试开始时保持一致。 4 、加热炉负荷应在符合工艺要求（被加热介质出口温度达到外输要求）的工况。 七、测试项目 主要测试项目如下： 1)液体燃料元素分析、低位发热量、密度、含水量； 2)燃料消耗量； 3)燃烧器前燃油（气）压力； 4)燃烧器前燃油（气）温度； 5)被加热介质流量； 6)被加热介质密度； 7)被加热介质含水量； 8)加热炉进口、出口介质温度； 9)加热炉进口、出口介质压力； 10)排烟温度； 11)排烟处烟气成分分析； 12)入炉空气温度； 13)炉体外表面温度； 14)当地大气压力； 15)环境温度；

换热器计算步骤

第2章工艺计算 2.1设计原始数据 表2—1 2.2管壳式换热器传热设计基本步骤 （1）了解换热流体的物理化学性质和腐蚀性能 （2）由热平衡计算的传热量的大小，并确定第二种换热流体的用量。 （3）确定流体进入的空间 （4）计算流体的定性温度，确定流体的物性数据 （5）计算有效平均温度差，一般先按逆流计算，然后再校核 （6）选取管径和管内流速 （7）计算传热系数，包括管程和壳程的对流传热系数，由于壳程对流传热系数与壳径、管束等结构有关，因此，一般先假定一个壳程传热系数，以计算K，然后再校核 （8）初估传热面积，考虑安全因素和初估性质，常采用实际传热面积为计算传热面积值的1.15~1.25倍 l （9）选取管长 （10）计算管数 N T （11）校核管内流速，确定管程数 （12）画出排管图，确定壳径 D和壳程挡板形式及数量等 i （13）校核壳程对流传热系数 （14）校核平均温度差 （15）校核传热面积 （16）计算流体流动阻力。若阻力超过允许值，则需调整设计。 2.3 确定物性数据 2.3.1定性温度 由《饱和水蒸气表》可知，蒸汽和水在p=7.22MPa、t>295℃情况下为蒸汽，所以在不考虑开工温度、压力不稳定的情况下，壳程物料应为蒸汽，故壳程不存在相变。

对于壳程不存在相变，其定性温度可取流体进出口温度的平均值。其壳程混合气体的平均温度为： t=420295 357.5 2 + =℃（2-1） 管程流体的定性温度： T=310330 320 2 + =℃ 根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。 2.3.2 物性参数 管程水在320℃下的有关物性数据如下：【参考物性数据无机表1.10.1】 表2—2 壳程蒸气在357.5下的物性数据[1]：【锅炉手册饱和水蒸气表】 表2—3 2.4估算传热面积 2.4.1热流量

(完整版)加热炉功率计算.doc

加热功率计算公式 Q 总 =（ Q 有效 +Q 热损失） xa Q 有效 :工件加热吸收的有效热 Q 热损失 :包括炉墙、炉门、风扇等处热辐射损失 a:系数，加热炉一般取 1.2 预氧化炉、回火炉一般取 1.1 1.按实际产量计算 : Q 有效 =Jm (kw) J: 金属的比能(查表 AJW (kw/Kg) 奥地利经验值表格) m:每小时最大装炉量(kg) Q 热损失 =Q1+Q2+Q3+ Q4+Q5+Q6 Q1=2kw x N1(N1: 炉门个数 ) Q2=1kw x N2(N2: 炉顶风扇个数 ) Q3=0.5kw x N3(N3: 电辐射管个数，燃气管 散热损失取1kw) Q4=1.5kw x N4 Q5=2kw Q6=Kxa (N4: 横向推料装置) (观察窗、热电偶、气氛消耗 (K: 炉体表面积 , a:炉墙外表面热损失 炉外表温度65oC 炉外表温度60oC 炉外表温度55oC ) 时取 时取 时取 0.5 kw /m2 0.45 kw /m2 0.4 kw /m2 举例 某预氧化炉，炉内 4 盘料，料盘600x600，每盘装料 温度 <60℃， 炉体尺寸： 3200x1800x1700则炉体表面积30m2 周期时间为15 分钟则每小时装料1200kg 加热采用9 支辐射管 300kg，炉内温度450℃，要求炉外墙 1.计算 Q 有效 查表 AJW,450 ℃比能 J=0.07kw/kg Q 有效 =Jm=0.07x1200=84 kw 2.计算Q 热损失 Q1=2kw x 2=4kw (N1: 炉门个数) Q2=1kw x 1=2kw (N2: 炉顶风扇个数) Q3=0.5kw x9 =4.5kw Q5=2kw (N3: 电辐射管个数) (观察窗、热电偶、后限位) Q6=Kxa=0.45x30=13.5kw (K: 炉体表面积30m2, a:炉外表 60oC 时取 0.45 kw /m2) Q热损失 =Q1+Q2+Q3+Q5+Q6= 26kw 3.Q 总=（ Q 有效 +Q 热损失） xa=(84+26)x1.1=121kw

锅炉热效率的计算与分析

薛正举 (河北金牛旭阳热电车间) 摘要：锅炉的热效率表明锅炉设备的完善程度和运行管理的水平。通过计算公司1#锅炉“煤改气”后的热效率，来分析了影响其热效率的主要因素，并讨论了提高锅炉热效率的方法。 关键词：燃气锅炉、热效率 锅炉的热效率是指燃料送入的热量中锅炉有效利用的热量所占的百分数。它是锅炉的重要技术经济指标，它表明锅炉设备的完善程度和运行管理的水平。通过计算本公司1#锅炉的热效率，来分析了影响其热效率的主要因素，并讨论了提高锅炉热效率的方法，同时，也简单论述了其他减少热损失的措施。 一、燃气锅炉热效率的计算 在燃气锅炉相对燃煤锅炉，燃料燃烧程度要高很多，热损失相对比较少，燃气锅炉比燃煤锅炉的热效率要高。以下取公司1#燃气锅炉（煤改气锅炉）在2011年9月15日至17日的运行数据。通过正平衡法来计算1#锅炉的热效率。 正平衡法用被锅炉利用的热量与燃料所能放出的全部热量之比来计算热效率的方法叫正平衡法，又叫直接测量法。正平衡热效率的计算公式可用下式表示：热效率 = 锅炉蒸发量X（蒸汽焓-给水焓） 燃料消耗量X燃料低位发热量 吨蒸汽耗气量 33 注明：煤气量是由生产部提供，蒸汽产量是锅炉统计。 煤气热值计算

注明：煤气成分明细是由质管部气象色谱仪分析得出，每天分析6次，取平均值。焦炉煤气热值计算公式如下： Qd(KJ/m3) = (Q 1×A 1 + Q 2 ×A 2 + Q 3 ×A 3 + Q 4 ×A 4 )/100 式中： Q 1、Q 2 、Q 3 、Q 4 ——各可燃成份的发热值，千焦/米3。 即，H 2 = 12797， CH 4 = 36533， CO = 12640， CmHn = 71180 A 1、A 2 、A 3 、A 4 ——各可燃成分在煤气中的百分数。 过热蒸汽热值计算 过热蒸汽热值从熵焓图上查出。 锅炉给水的热值 现在锅炉用除盐水水温平均44℃，是由锅炉自备蒸汽加热除氧。自备蒸汽未统计在锅炉产气量内。 水44℃时的热值是 kJ/kg 锅炉效率 锅炉效率={蒸汽热值（kJ/kg）-给水的热值（kJ/kg）}X1000 煤气热值(kJ/m3)X吨蒸汽耗气量（m3/t）

管式加热炉温度控制与分析

管式加热炉温度－温度串级控制系统 1设计意义及要求 1.1设计意义 管式加热炉是石油工业中重要装置之一，加热炉控制的主要任务就是保证工艺介质最终温度达到并维持在工艺要求范围内，由于其具有强耦合、大滞后等特性，控制起来非常复杂。同时，近年来能源的节约、回收和合理利用日益受到关注。加热炉是冶金、炼油等生产部门的典型热工设备，能耗很大。因此，在设计加热炉控制系统时，在满足工艺要求的前提下，节能也是一个重要质量指标，要保证加热炉的热效率最高，经济效益最大。另外，为了更好地保护环境，在设计加热炉控制系统时，还要保证燃料充分燃烧，使燃烧产生的有害气体最少，达到减排的目的。 1.2设计要求 1）本课程设计题目为加热炉温度－温度串级控制系统设计，课程设计时间为2周；学生对选定的设计题目所涉及的生产工艺和控制原理进行介绍，针对具体设计选择相应的控制参数、被控参数以及过程检测控制仪表，并画出控制流程图及控制系统方框图。 2）课程设计说明书按学校“课程设计工作规范”中的“统一书写格式”撰写，具体包括： ① 目录； ② 摘要； ③ 生产工艺和控制原理介绍； ④ 控制参数和被控参数选择； ⑤ 控制仪表及技术参数； ⑥ 控制流程图及控制系统方框图； ⑦ 总结与展望；（设计过程的总结，还有没有改进和完善的地方）； ⑧ 课程设计的心得体会（至少500字）； ⑨ 参考文献（不少于5篇）； ⑩ 其它必要内容等。 2方案论证 2.1方案选择 管式加热炉加热炉的工作原理如图1所示。要加热的冷物料从左端的管口流入管式加热炉，而燃料从右端的管口流入管式加热炉的燃烧部分，以供热。经加热的物料从右上端的管口流出，物料出口温度1()t θ为被控参数。 图1 管式加热炉工作原理图 分析管式加热炉的工作过程可知，物料出口温度1()t θ受进入管式加热炉的物料初始温度，物料进入的流量（即物料入口的压强），进入管式加热炉的燃料的流量（也即燃料入口压强），燃料的燃烧值等因素的影响。其中物料进入的流量（即物料入口的压强）和进入管式加热炉的燃料的流量（也即燃料入口压强）是影响物料出口温度1()t θ的主要因素。如果采用单回路控制系统，根据操作量的选取原则，我们可以在物料入口处装上一个调节阀，以控制物料进入的流量；对于进入管式加热炉的燃料的流量，可以使它保持某一恒定值。或在燃料的入口处安装一个调节阀，以控制进入管式加热炉的燃料的流量；对于进入管式加热炉的物料的流量，则可以使它保持某一恒定值。而调节阀的开度大小由安装在物料出口处的温度传感器输出的大小间接控制。它虽然结构简单，实现方便；但不符合生产工艺的要求。因为如果将物料的进入流量进行限定后，则日生产总量也被限定。这显然不符合实际的工业生产情况。在此基础上进行一点改进——不对另一个量进行限制。基于对燃料进入量进行控制的管式加热炉单回路温度控制系统原理图如图2 所示。 图2 管式加热炉单回路温度控制系统原理图 如图2所示的单回路温度控制系统初看起来是可行的。而且它的结构简单，所需的器材少，投入小。也符合工业设 物料出口温度1 ()t θ 1T C 物料入口 燃料 物料出口温度1()t θ

列管式换热器的设计

化工原理课程设计 学院: 化学化工学院 班级： | 姓名学号： 指导教师： $

目录§一.列管式换热器 ！ .列管式换热器简介 设计任务 .列管式换热器设计内容 .操作条件 .主要设备结构图 §二.概述及设计要求 .换热器概述 .设计要求 ~ §三.设计条件及主要物理参数 . 初选换热器的类型 . 确定物性参数 .计算热流量及平均温差 壳程结构与相关计算公式 管程安排(流动空间的选择)及流速确定 计算传热系数k 计算传热面积 ^ §四.工艺设计计算 §五.换热器核算 §六.设计结果汇总 §七.设计评述 §八.工艺流程图 §九.主要符号说明 §十.参考资料

： §一 .列管式换热器 . 列管式换热器简介 列管式换热器又称为管壳式换热器，是最典型的间壁式换热器，历史悠久，占据主导作用，主要有壳体、管束、管板、折流挡板和封头等组成。一种流体在关内流动，其行程称为管程；另一种流体在管外流动，其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。 其主要优点是单位体积所具有的传热面积大，传热效果好，结构坚固，可选用的结构材料范围宽广，操作弹性大，因此在高温、高压和大型装置上多采用列管式换热器。为提高壳程流体流速，往往在壳体内安装一定数目与管束相互垂直的折流挡板。折流挡板不仅可防止流体短路、增加流体流速，还迫使流体按规定路径多次错流通过管束，使湍流程度大为增加。 列管式换热器中，由于两流体的温度不同，使管束和壳体的温度也不相同，因此它们的热膨胀程度也有差别。若两流体温差较大（50℃以上）时，就可能由于热应力而引起设备的变形，甚至弯曲或破裂，因此必须考虑这种热膨胀的影响。 设计任务 ￥ 1.任务 处理能力：3×105t/年煤油（每年按300天计算，每天24小时运行） 设备形式：列管式换热器 2．操作条件 (1)煤油：入口温度150℃，出口温度50℃ (2)冷却介质：循环水，入口温度20℃，出口温度30℃ (3)允许压强降：不大于一个大气压。 备注：此设计任务书（包括纸板和电子版）1月15日前由学委统一收齐上交，两人一组，自由组合。延迟上交的同学将没有成绩。 [ .列管式换热器设计内容 1.3.1、确定设计方案 （1）选择换热器的类型；（2）流程安排 1.3.2、确定物性参数 （1）定性温度；（2）定性温度下的物性参数 1.3.3、估算传热面积 （1）热负荷；（2）平均传热温度差；（3）传热面积；（4）冷却水用量 % 1.3.4、工艺结构尺寸 （1）管径和管内流速；（2）管程数；（3）平均传热温度差校正及壳程数；（4）

1.加热炉工艺计算软件FRNC5使用入门剖析

1.F RNC-5软件的引进与使用概况 中石化集团公司下属的若干设计院（石化工程公司）从1997年开始引进了多套美国PFR公司的通用加热炉工艺计算软件FRNC-5。此软件在加热炉工艺计算中得到很好的应用，发挥了重大作用。 美国PFR公司全称为PFR工程系统公司（PFR Engineering System，Inc ）。公司设在美国洛杉矶，创建于1972年1月，从事热力学系统设计分析和人员培训。该公司的软件产品拥有六十多个用户，遍布六大洲的十五个以上的国家。其中FRNC-5PC软件有二十年以上的使用经验。 本软件可以优化加热炉设计，并可对现有加热炉进行操作分析、加强管理，是一个较为优秀的软件。 2.F RNC-5软件功能与特点 2．1 软件应用范围 本程序可用于炼油、石油化工及热电联合等装置中大多数火焰加热炉及水管锅炉的性能模拟及效率预测。程序采用经过证明了的技术，通过综合迭代，将工艺物流模拟、传热和压力降计算等过程组合在一起。 程序沿物流及烟气流程，逐个管组逐个炉段严格迭代求解，能精确确定加热炉的工艺参数。计算中还指明不利操作状态，如发出炉膛正压、管壁和扩面元件超温、超临界流动以及酸露点腐蚀等警告信息。 程序会算出与显示加热炉的以下工艺参数或不利操作状态： （1）加热炉总热负荷、总热效率，辐射室热负荷 （2）辐射室出口温度（桥墙温度）与烟囱入口处温度 （3）辐射和对流热强度的均值和峰值 （4）辐射段遮蔽段和对流段中所有管组的管壁金属温度和翅片尖端温度的峰值和均值（5）两相流流型及沸腾状态的确定 （6）管内两相流的传热和压降 （7）管外传热和阻力 （8）“阻塞”、“干锅”或“冷端”腐蚀的可能性 2．2 适用的加热炉类型 （1）常减压装置加热炉 （2）铂重整、铂铼重整和强化重整等装置加热炉 （3）重沸炉和过热炉 （4）一氧化碳加热炉和锅炉 （5）脱硫装置原料预热炉 （6）焦化炉和减粘加热炉 （7）润滑油蒸馏和蜡油加热炉

石油化工管式工艺加热炉简介

本文由ahutony贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 石油化工管式工艺加热炉简介 郑战利 管式加热炉 在一个有衬里的密闭体内设置有大量的相互连接的优质或合金无缝钢管，被加热介质在一连串的无缝钢管内以很高流速通过，燃料在密闭体内燃烧产生高温烟气，高温烟气通过辐射、对流和传导把热量传给被加热介质，把被加热介质加热到生产工艺规定的温度或完成一定的化学反应深度；这类设备统称为管式加热炉。管式加热炉的范畴包含热水和蒸汽锅炉、热载体加热炉、油田水套炉、输油管道加热炉、炼油和石化生产装置的工艺加热炉等。今天我们所讲的管式加热炉是炼油和石油化工生产装置的工艺加热炉，简称为石化工艺加热炉。 石化工艺加热炉的主要特点是 1.被加热介质为易燃、易爆的液体或气体，且温度和压力较高。操作条件苛刻。安全运行要求高。 2. 加热方式为明火加热。 3. 长周期连续生产。 4. 所用燃料为液体或气体燃料。 管式加热炉应满足的要求 1. 完成一定的传热任务，燃料耗量少、需要的传热面积小。 2. 被加热介质不受局部过热。 3. 在纯加热型管式加热炉中，被加热介质无分解或仅有极少量分解。 4. 在加热—反应型管式加热炉中，保证被加热介质的反应深度达到生产工艺要求，且炉管中结焦量最少。 5. 安全、稳定、连续运行周期在3~5年。 6. 排烟中的有害物含量和噪声必须符合国家标准规定。 管式加热炉的主要操作参数 1、有效热负荷：为各种被加热介质从体系入口状态到出口状态所吸收的能量之和，它等于供给能量与损失能量之差， Kw 2、排烟损失热量：排出体系的烟气带走的热量。Kw 3、燃料不完全燃烧损失热量：由于燃烧设备及燃烧工况等原因造成燃料没有完全燃烧而未能释放出的反应热。 Kw 4、散热损失热量：体系内所有设备及管线表面向周围环境中散失的热量。Kw 5、附属设备能耗：鼓风机、引风机、吹灰器、热载体循环泵等辅助设备所耗掉的能量，按供给这些设备的能量计算。 Kw 6、燃料效率：有效吸能量占供给燃料燃烧放出热量的百分数，其数值可能大于l00％。% 7、全炉热效率：有效吸能量占供给炉子总热量（不含附属设备损失）的百分数。% 8、综合效率：是体系供给能量利用的有效程度在数量上的表示，它等于有效能量对供给能量的百分数。 % 9、炉膛热强度：指单位时间内单位炉膛体积所传递的热量，单位为kw/m3。 10、炉管平均表面热强度：指单位时间内单位炉管表面积所传递的热量，单位为kw/m2。 11、排烟温度：烟气离开被加热介质加热段的最终温度。℃ 12、排烟氧含量：烟气最终离开被加热介质加热段时中的氧含量。V% 13、炉膛Tp温度：烟气出辐射室时的温度。℃ 14、燃烧过剩空气系数：燃料燃烧理论空气量与供风量的比值。 15、燃料耗量：单位时间内，加热炉消耗燃料总和（Kg/h或Nm3/h）。 16、质量流量：单位时间内，流过单位炉管内截面积的加热介质的质量（Kg/m2.h）。 17、全炉压力降：被加热介质流过炉管系统的压力损失。MPa 管式加热炉的结构简介 石油化工工艺管式加热炉由辐射室、对流室、余热回收装置、燃烧器、供风系统和排烟系统等部分所组成（由炉管系统、钢结构、衬里、余热回收装置、燃烧器、供风系统和排烟系统等部分所组成）。 辐射室 辐射室是加热炉辐射传热起支配作用的部分。由于是火焰直接所在的场所，所以它是加

燃气加热炉热效率计算方法的改进及应用

燃气加热炉热效率计算方法的改进及应用 发表时间：2019-06-24T16:02:44.060Z 来源：《基层建设》2019年第7期作者：王志春 [导读] 摘要：目前，加热炉热效率计算通常采用正平衡方法，通过直接测量加热炉输入热量和输出热量计算得到热效率。 中国石油化工股份有限公司天津分公司天津 300270 摘要：目前，加热炉热效率计算通常采用正平衡方法，通过直接测量加热炉输入热量和输出热量计算得到热效率。而对于反平衡计算方法，则是通过测试和计算加热炉各项热损失（包括化学不完全燃烧热损失、排烟热损失、机械不完全燃烧热损失、散热损失）以求得热效率，有利于对加热炉进行全面分析，得到影响热效率的各种因素，找出提高加热炉热效率的有效途径。 关键词：加热炉；热效率；反平衡；计算软件；现场应用； 加热炉热效率计算普遍采用正平衡计算方法，该方法通过直接测量加热炉输入热量和输出热量而计算得到。为了研究燃气加热炉热效率与燃气气质参数、排烟温度、过量空气系数等可控参数的关系，对热效率的正平衡计算方法进行改进，采用反平衡热效率计算方法，通过对加热炉排烟损失、散热损失、气体未完全燃烧热损失的计算从而求得热效率。根据热效率计算方法编制计算软件，并在软件计算界面保留过程参数，可以为分析热效率影响因素、制定节能措施、评估节能效果提供基础数据。 一、概述 燃气加热炉作为石油化工企业最常见的设备之一，主要设置于井口、计量站、接转站等处，用以提高被输送介质温度至其工艺要求的温度，以便于进行运输、分离、粗加工等工艺。燃气加热炉通过喷嘴将燃气与空气充分混合，使得燃烧更加彻底，降低了不完全燃烧所带来的热损失和对环境的污染。并且在操作方面比燃油容易控制，其节能效果也比固体和液体燃料更加理想。通过对燃气加热炉的热平衡效率进行测试，可以找出燃气加热炉在设计、操作等方面的不合理之处，从而提出可行的改造方案，为燃气加热炉的节能降耗指明方向。 二、天然气加热炉工作原理 天然气加热炉主要用于井口、计量站及接转站等处，其作用是作为天然气的升温防冻设备将天然气加热至工艺所要求的温度，以便于进行运输、分离及粗加工等工艺。天然气加热炉的结构.火筒是火管和烟管的总称，一般火管布置在壳体的下部空间，烟管布置在火管的另一侧，火管与烟管相连通，加热盘管布置在壳体的上部空间，壳体内充满中间传热介质。天然气加热炉工作时燃料在炉体内下部的火管内燃烧，热量通过火管和烟管壁面传递给中间传热介质，传热介质再加热在盘管内流动的被加热介质天然气。火管具有燃烧室的功能，主要传递辐射热；烟管主要传递对流热。中间介质以自然对流的方式将热量从火筒传递至加热盘管。根据加热介质温度的不同，中间传热介质可以采用水、蒸汽、乙二醇一水溶液等进行传热，但通常采用常压水浴传热方式。 三、热效率计算方法对比 加热炉热效率的正平衡计算法是用燃气加热炉有效利用热量与外界供给加热炉的热量之比来计算加热炉热效率1的方法，其计算式为： 式中：D为被加热介质流量，kg/h；h out、h in分别为被加热介质出、入口质量焓，kJ/kg；B为加热炉燃料消耗量，kg/h；Qin为输入热量，kJ/kg；QYDW为燃料低位发热值，kJ/kg；Q Win为用外来热量加热燃料或空气时，相应于每千克或每立方米燃料所给的热量（该计算方法无外来热源加热空气和燃料气，因此为零），kJ/kg；Hrx为燃料的物理显热，kJ/kg；QY DWi为i组分燃料低位发热值，kJ/kg；yi为i组分的质量分数，％；Cpi为燃料中i组分定压比热容，kJ/（kg·K）；ΔT为燃料温度与计算参考温度之差，K。对于燃气加热炉而言，燃烧天然气实现能量转换，其大部分能量提供给被加热介质，还有一部分能量在各环节中损失。燃气加热炉热损耗包括排烟损失、气体不完全燃烧热损失及散热损失。排烟损失是由于加热炉排烟带走了一部分热量造成的热损失，其大小与烟气量、排烟温度、基准温度及烟气中蒸汽的显热有关；气体不完全燃烧热损失是由于烟气中含有未燃尽的CO和烷烃等可燃气体未燃烧所造成的热损失，主要受到燃料气性质、过量空气系数及炉内温度等影响；散热损失是指在加热炉范围内炉墙和管道向四周环境散失的热量占总输入热量的百分比。一般情况下，排烟热损失最大，其次为散热损失，而不完全燃烧热损失最小。根据上述燃气加热炉热损耗组成，建立反平衡计算方法，得到燃气加热炉反平衡效率2计算式： 式中：q 2为排烟损失，％；q 3为燃料化学不完全燃烧损失，％；q 5为散热损失，％；Kq 4为固体未完全燃烧热损失修正系数，Kq 4=1；Hpy为排烟处烟气焓，kJ/kg；Hlk为入炉冷空气焓，kJ/kg；Vgy为排烟处干气体积，m3/kg；126.3为CO容积发热量，kJ/m3；358.18为CmHn容积发热量，kJ/m3；CO、CmHn为烟气中各组分百分数，％；q5为理论散热损失（表1），％；Tb为炉面温度，℃；T为入炉冷空气温度，℃。由上述正、反平衡方法对比可知，正平衡方法通过实测参数进行计算，被测参数的测试难度大；在反平衡方法计算中，关于排烟损失、散热损失、气体未完全燃烧热损失的计算包含更多与加热炉运行性能相关的参数，如排烟温度、空燃比等。因此，相对于正平衡方法而言，反平衡计算方法能更直观地反映影响加热炉热效率的各种因素。 三、现场应用及结果分析 新编制计算软件已在某油田现场进行了大量应用，完成了不同型号燃气加热炉热效率的计算。下面以3个计转站的6台加热炉为例，分别运用正、反平衡方法进行计算，结果表明两种方法的相对差值小于5％。现场应用结果表明，利用反平衡方法进行燃气加热炉热效率计算，所需计算参数现场测试的可操作性强。相对于正平衡计算方法中通过焓值计算热效率而言，反平衡方法可通过热损耗组成关系，直接利用测试参数计算各环节的热损耗，并最终得到加热炉的热效率。在对生产现场的加热炉进行操作时，为了保证燃料的完全燃烧和操作的安全性，进入加热炉的空气量要比理论所需的空气量多。当空气量不足时，废气中的CO含量便会急剧上升，同时，原料气为油田伴生气时

步进式加热炉设计计算模板

2 10 步进式加热炉设计计算 2.1 热工计算原始数据 （1） 炉子生产率：p=245t/h （2） 被加热金属： 1） 种类：优质碳素结构钢（20#钢） 2） 尺寸：250 >2200 >3600 （mm ）（板坯） 3） 金属开始加热（入炉）温度：t 始=20r 4） 金属加热终了（出炉）表面温度：t 终=1200C 5） 金属加热终了（出炉）断面温差：t < 15C （3） 燃料 1） 种类：焦炉煤气 2） 焦炉煤气低发热值：Q 低温=17000kJ/标m 3 3） 煤气不预热：t 煤气=20 °C 表1-1焦炉煤气干成分（％） ⑷ 出炉膛烟气温度：t 废膛=800C ⑸空气预热温度（烧嘴前）：t 空 =350 C 2.2燃烧计算 2.2.3 计算理论空气需要量L c 1 1 m L o 4.76 —CO -H 2 (n —)C n H m 2 2 4 把表2-1中焦炉煤气湿成分代入 1 1 3 3 3 -H 2S O 2 2 2 3 3) 10 (m /m )

L0 4.76 8.7939 険5741 2 24?8184 3 2?8336。碍 2 10 =4.3045m3/m3

V n V CO 2 V H 2O V N 2 V O 2 224计算实际空气需要量Ln 查《燃料及燃烧》，取n=1.1代入 L n nL o 1.1 4.3045 4.7317 标 m 3/标 m 3 实际湿空气消耗量 L n 湿(1 0.00124g) nL o =(1 0.00124 18.9) 4.7317 =6.0999 标 m 3/标 m 3 2.2.5计算燃烧产物成分及生成量 V c°2 (CO nC n H m CO 2) 100 1 79 1.2702 丄 79 4.7317 100 100 =3.7507 标m 3/标m 3 V 02 (L n L 0)标 m /标 m 100 21 4.7317 4.3045 100 =0.0897 标 m 3/标 m 3 燃烧产物生成总量 (56.5741 2 1 24.8184 2 2.8336 2.2899) 100 0.00124 18.9 4.7317 标m 3/标m 3 标m 3/标m 3 (24.8184 8.7939 2 2.8336 3.0290) 1 100 =0.4231 标 m 3/标 m 3 V H 2O (H 2 m C H n m 2 H 2S H 2O) 1 100 0.00124gL n 标 m 3/标 m 3 V N 2 N 2 100 100 Ln 标说标 m =1.2526

锅炉效率计算

单位时间内锅炉有效利用热量占锅炉输入热量的百分比，或相应于每千克燃料(固体和液体燃料)，或每标准立方米(气体燃料)所对应的输入热量中有效利用热量所占百分比为锅炉热效率，是锅炉的重要技术经济指标，它表明锅炉设备的完善程度和运行管理水平。锅炉的热效率的测定和计算通常有以下两种方法： 1．正平衡法 用被锅炉利用的热量与燃料所能放出的全部热量之比来计算热效率的方法叫正平衡法，又叫直接测量法。正平衡热效率的计算公式可用下式表示： 热效率＝有效利用热量/燃料所能放出的全部热量*100％ ＝锅炉蒸发量*（蒸汽焓－给水焓）/燃料消耗量*燃料低位发热量*100％ 式中锅炉蒸发量——实际测定，kg/h； 蒸汽焓——由表焓熵图查得，kJ／kg； 给水焓——由焓熵图查得，kJ／kg； 燃料消耗量——实际测出，kg/h； 燃料低位发热量——实际测出，kJ／kg。 上述热效率公式没有考虑蒸汽湿度、排污量及耗汽量的影响，适用于小型蒸汽锅炉热效率的粗略计算。 从上述热效率计算公式可以看出，正平衡试验只能求出锅炉的热效率，而不能得出各项热损失。因此，通过正平衡试验只能了解锅炉的蒸发量大小和热效率的高低，不能找出原因，无法提出改进的措施。 2．反平衡法 通过测定和计算锅炉各项热量损失，以求得热效率的方法叫反平衡法，又叫间接测量法。此法有利于对锅炉进行全面的分析，找出影响热效率的各种因素，提出提高热效率的途径。反平衡热效率可用下列公式计算。 热效率＝100％－各项热损失的百分比之和 ＝100％－q2－q3－q4－q5－q6 式中q2——排烟热损失，％； q3——气体未完全燃烧热损失，％； q4——固体未完全燃烧热损失，％； q5——散热损失，％； q6——灰渣物理热损失，％。 大多时候采用反平衡计算，找出影响热效率的主因，予以解决。

步进式加热炉设计计算模板

步进式加热炉设计计算 2.1 热工计算原始数据 (1)炉子生产率：p=245t/h (2)被加热金属： 1)种类：优质碳素结构钢(20#钢) 2)尺寸：250×2200×3600 (mm)(板坯) 3)金属开始加热(入炉)温度：t 始=20℃ 4)金属加热终了(出炉)表面温度：t 终=1200℃ 5)金属加热终了(出炉)断面温差：t ≤15℃ (3)燃料 1)种类：焦炉煤气 2)焦炉煤气低发热值：Q 低温=17000kJ/标m 3 3)煤气不预热：t 煤气=20℃ 表1-1 焦炉煤气干成分(%) 废膛(5)空气预热温度(烧嘴前)：t 空=350℃ 2.2 燃烧计算 2.2.3 计算理论空气需要量L 0 )3322220/(1023)4(212176.4m m O S H H C m n H CO L m n -??? ? ???-++++=∑ 把表2-1中焦炉煤气湿成分代入 2 0103909.08336.238184.2425741.56217939.82176.4-??? ????-?+?+?+?=L =33/3045.4m m

2.2.4 计算实际空气需要量Ln 查《燃料及燃烧》，取n=1.1代入 7317.43045.41.10=?==nL L n 标m 3/标m 3 实际湿空气消耗量 0)00124.01nL g L n ?+=（湿 =7317.4)9.1800124.01(??+ =6.0999 标m 3/标m 3 2.2.5 计算燃烧产物成分及生成量 100 1 )(22? ++=∑CO H nC CO V m n CO 标m 3/标m 3 100 1)0290.38336.227939.88184.24(?+?++= =0.4231 标m 3/标m 3 n m n O H gL O H S H H C m H V 00124.0100 1 )2(2222+? +++=∑ 标m 3/标m 3 7317 .49.1800124.01001)2899.28336.228184.2425741.56(??+?+?+?+= = 1.2526 标m 3/标m 3 n N L N V 100 79100122+? = 标m 3/标m 3 7317.4100 7910012702.1?+? = =3.7507 标m 3/标m 3 )(100 21 02L L V n O -= 标m 3/标m 3 ()3045.47317.4100 21 -= =0.0897标m 3/标m 3 燃烧产物生成总量 2222O N O H CO n V V V V V +++=

管式加热炉安全管理规定范本

工作行为规范系列 管式加热炉安全管理规定（标准、完整、实用、可修改）

编号：FS-QG-51147管式加热炉安全管理规定Regulations on safety management of tubular heating furnaces 说明：为规范化、制度化和统一化作业行为，使人员管理工作有章可循，提高工作效率和责任感、归属感，特此编写。 一、管式加热炉安全技术措施 1.燃料气分液罐 (1)燃料气进炉区必须设置燃料气分液罐，一个装置有多个炉子可以共用一个分液罐。 (2)燃料气分液罐上应设置压力、液位等显示仪表。 (3)燃料气分液罐上应设置有安全阀、放火炬线。 (4)燃料气分液罐上应设置加热盘管和脱液设施;加热器盘管材质选用时要考虑介质的腐蚀。 2.盲板与切断阀 (1)燃料油、燃料气进装置、进炉区和火嘴前等部位应设置相应的"8"字盲板。 (2)燃料油、燃料气系统应设置有吹扫、试压和置换流程。燃料气吹扫、试压、气密所用蒸汽、氮气给汽(气)点应设双

阀间加排凝的三阀组结构，并设相应的"8"字盲板，燃料油吹扫、试压所用蒸汽给汽点应设双阀间加排凝的三阀组结构，并设相应的"8"字盲板。 (3)燃料油、燃料气入火嘴前必须设置两道阀门。 (4)燃料油、燃料气吹扫系统中给汽(气)点三阀组与燃料气入火嘴前的双阀必须采用法兰连接的阀门。原来采用非法兰连接的阀门在检修或技改中应改为法兰连接的阀门。 (5)燃料油入火嘴前必须设置两道阀门，同时应设置燃料油循环线。 3、控制回路 (1)加热炉应设置燃料油、燃料气压控阀、工艺介质和炉膛温度温控阀等必要的控制回路。 (2)安全联锁自保阀的设置根据装置工艺对加热炉具体要求确定。 4.阻火器 燃料气入炉前应并联设置双阻火器，生产中可以切换和检修。 5.控制阀选型

列管式换热器的设计计算

2.4 列管换热器设计示例 某生产过程中，需将6000 kg/h的油从140℃冷却至40℃，压力为0.3MPa；冷却介质采用循环水，循环冷却水的压力为0.4MPa，循环水入口温度30℃，出口温度为40℃。试设计一台列管式换热器，完成该生产任务。 1．确定设计方案 （1）选择换热器的类型 两流体温度变化情况：热流体进口温度140℃，出口温度40℃冷流体(循环水)进口温度30℃，出口温度40℃。该换热器用循环冷却水冷却，冬季操作时进口温度会降低，考虑到这一因素，估计该换热器的管壁温和壳体壁温之差较大，因此初步确定选用带膨胀节的固定管板式式换热器。 （2）流动空间及流速的确定 由于循环冷却水较易结垢，为便于水垢清洗，应使循环水走管程，油品走壳程。选用ф25×2.5的碳钢管，管内流速取u i=0.5m/ｓ。 2．确定物性数据 定性温度：可取流体进口温度的平均值。 壳程油的定性温度为(℃) 管程流体的定性温度为(℃) 根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。 油在90℃下的有关物性数据如下： 密度ρo=825 kg/m3 定压比热容c po=2.22 kJ/(kg·℃) 导热系数λo=0.140 W/(m·℃) 粘度μo=0.000715 Pa·s 循环冷却水在35℃下的物性数据： 密度ρi=994 kg/m3 定压比热容c pi=4.08 kJ/(kg·℃) 导热系数λi=0.626 W/(m·℃) 粘度μi=0.000725 Pa·s 3．计算总传热系数 （1）热流量 Q o=W o c poΔt o=6000×2.22×(140-40)=1.32×106kJ/h=366.7(kW) （2）平均传热温差 (℃) （3）冷却水用量 (kg/h)