加热炉技术现状

2024-04-12

加热炉技术现状（精选6篇）

篇1：加热炉技术现状

国内外加热炉和热处理炉的现状和节能技术

戎宗义

摘要综述了热轧步进梁式炉、薄板坯连铸与连轧之间的加热设备、辊底式炉、连续作业线中的热处理炉和强对流全氢罩式退火炉的现状和节能技术；介绍了蓄热式烧嘴和计算机在轧钢加热炉上的应用。

关键词加热炉热处理炉节能

Present Status and Energy Saving Technology of Reheating Furnace

and Heat Treating Furnace at Home and Abroad

Rong Zongyi(Beijing Central Iron and Steel Design Institute, Beijing 100053)

Abstract The status and energy saving technology of the walking beam furnace and heating equipment for connecting the bar strip continuous caster and continuous rolling mill, the roller hearth furnace, the heat treating furnace for continuous annealing line and the bell type annealing furnace with the forced convection of full hydrogen atmosphere has been summarized in this paper.And the regenerative burner and the application of computer on the reheating furnace are reviewed.Material Index Reheating Furnace, Heat Treating Furnace, Energy Saving

自第1次石油冲击以来，轧钢加热炉和热处理炉的炉型改变、设备改造，是围绕着提高产品质量、节能、环保、自动化操作进行的。80年代前期，高温无缺陷连铸坯的生产技术和管理系统开发成功，连铸坯热态装炉的热装轧制(HCR)已成为现实。以后直接热装轧制(DHCR)和直接轧制(DR或CC-HDR)先后实现了大幅度节能。例如，冷坯方式加热炉的单耗为1 170 kJ/kg，HCR方式300～400 ℃装炉时为960 kJ/kg，800～900 ℃装炉时为335 kJ/kg。随着连铸-轧钢工艺的发展，推进了加热炉的进步。80年代后期，薄板坯连铸连轧工艺的产生，也出现了一些新炉型或新结构。

热处理炉方面，其技术内容集中在3E热处理(Efficiency, Environment, Energy)，即追求高效率、保护环境、低能耗的热处理设备。热轧步进梁式炉的现状和节能技术

1967年第1座步进梁式加热炉投产。步进梁式炉比推钢炉具有许多优点，因而成为新建轧钢厂的首选炉型。

热轧宽带钢厂的规模正向大型化发展，步进梁式炉的特点之一是炉长不受推钢长度限制，因而能适应轧机的小时产量增长的形势。

北京钢铁设计研究总院近20年设计投产的40余座步进炉，已遍及热连轧、型钢、棒线材、带钢、无缝管、开坯、锻压等钢厂以及钢带厂，1994年相继投产的太钢、梅山热连轧厂的步进梁式炉，额定产量分别为180 t/h和280 t/h，重庆钢铁设计研究院为攀钢1450热连轧厂设计的步进梁式炉，额定产量为150 t/h，也在1992年投产。

步进梁式炉在提高坯料加热质量、减少温度差方面的措施有：(1)下加热由初期的侧面供热改成端部供热；(2)均热段和加热段纵向支承梁在炉宽方向错开一段距离以减少水管黑印；(3)增大纵向支承梁上垫块(或骑卡件)高度以减少水管对坯料的遮蔽作用，减少垫块宽度以减少水管对坯料的冷却作用，从而减少水管黑印。金属陶瓷垫块已开始应用；(4)步进梁对坯料实现轻抬轻放；(5)细长的方坯侧出料时，配置带4～5挑杆的托出机，在激光装置监视下将方坯托到悬臂辊上。

节能设备上的主要措施：(1)钢坯热装及直接轧制。(2)提高换热器的温度效率，同时保持换热器前烟气热量和空气煤气预热后的显热。例如：和歌山热轧厂新1、2号步进梁式炉空气预热到630 ℃，温度效率达78%；日本钢管福山第二热轧厂空气预热到630 ℃，温度效率达87%；神户制钢加古川厚板厂空气换热器温度效率达90%，同时预热煤气。(3)加强炉膛的严密性。例如：炉体向装料辊道方向延长，步进梁全在炉内，炉门和炉门框间有倾斜的金属接触面，密闭性大为提高。又如步进梁立柱穿过炉底处的开孔内侧设置遮热盖板，以减少辐射热损失与改善炉压控制，日本钢管福山第二大型厂在设置前后的辐射热损失由67.49kJ/kg降到45.1 kJ/kg。(4)除炉底、直接受喷出火焰影响的烧嘴前立柱管外其余各段的炉顶、侧墙、炉底管以及炉顶烧嘴通道都采用陶瓷纤维制品。(5)适当延长预热段长度或在炉尾设置以陶瓷纤维为内衬的热回收段(梅山的步进炉)，利用烟气热量预热入炉坯料。(6)提高辐射和对流传热能力：炉衬内表面涂辐射率大的涂料，低温段采用喷流加热或设传热转换体。(7)热工控制合理分段，各段由微机控制以保证坯料加热质量、节能和操作的灵活性。(8)采用汽化冷却代替水冷却。

连铸坯热装轧制(HCR)时加热炉上需要考虑：(1)有可能加热冷坯。步进炉可以根据生产需要控制坯料在炉内的间距、可以出空炉底上的坯料，为了使热坯和冷坯在炉内以不同速度运行，把步进炉底或步进梁沿炉长分成2～3段：既可分别动作，又可同时动作。周期时间在30 s和45 s间切换。(2)加热炉的装料节奏和轧制节奏不匹配时要求加热炉仍能正常操作，为此炉子上要有一段炉长作缓冲用(例如某炉有7 m长的缓冲区，放7块板坯)同时配置行程长、平移速度快的装料机(例如行程3 420 mm，速度750 mm/s)，托出机要求的速度更高。(3)热坯表面较软，运送中不能出现缺陷。(4)供热能力的调节范围扩大，但要求火焰长度变化不大。例如燃料流量降到额定流量的10%时仍可稳定燃烧。(5)采用低惰性的陶瓷纤维制品作炉衬，以期加快升温降温速度并能及时调整各段温度。武钢从1985年正式实现HDR工艺以来热送量、热装率、热装温度逐年提高，宝钢1995年已取得平均热装温度550 ℃的好成绩。

直接热装轧制(DHCR)时连铸坯生产的序列和装入加热炉的序列相同，经济效益更好，炉子燃料用量和烟气量只有冷坯的三分之一左右。此外，产品组成将由原先的少品种大批量转向多品种小批量生产。

直接轧制(CC-HDR)是指连铸坯在中心温度～1 150 ℃的条件下不经过加热炉，在输送过程中通过边部加热保证坯料有足够高的温度进行直接轧制。新日铁土界厂的直接轧制称“近距离CC-HDR”、连铸机端部到立式除鳞机VBS的距离是130 m，用辊道输送热坯；新日铁八幡厂1987年投产的则称“远距离CC-HDR”，距离是580 m,采用高速保温车输送热坯(长15.7 m×宽6.5 m×高3.8 m，重128 t，最大速度275 m/min)。日本钢管福山厂的铸坯加热设备的主要规格：长32 m，生产能力250 t/h，坯料规格220 mm×700～1 650 mm×5 900～14 500 mm，燃料是焦炉煤气，配136个烧嘴，每个能力233 kW。输送速度0.4～60 m/min(一般2.6 m/min)。这类加热设备实际上就是辊底式炉。薄板坯连铸与连轧之间的加热设备

连铸与连轧之间采用的加热设备，除了将连铸坯升温和均温到轧制温度外，另一作用是待轧时或事故时储存3～4块连铸坯，确保连铸机连续运行。

为了适应两台连铸机两流板坯向同一轧机输送的要求，粗轧机前与两流连铸机对应的两座辊底炉之间要设置过渡段，目前有水平横移式和旋转摆动式。过渡段的结构与常规炉子不同：既需要在电动机驱动下运动，运动完毕后要求定位准确，还需要锁定。运动前后要保持密封，各种能源介质管道和排烟管的连接不能受影响。粗轧和精轧之间CSP线设辊底炉或保温罩，ISP线设置有5个带卷位置的卷取和储存用炉。热处理炉的发展与节能

国外热处理炉的发展趋势：(1)以电能为热源的炉子增多，油和煤气为热源的热处理炉比例逐渐减少。(2)对产品表面质量的要求更为严格，可控气氛热处理炉仍占重要地位。(3)炉衬趋向使用轻质材料，在电阻炉上应用非金属炉用耐热构件和发热元件的比例逐渐增加。(4)微机和可编程序控制器的发展加速了热处理自动化，并有与其它工序组成全自动热处理线的趋势。1986年9月冶金部特钢热处理协调组对15个重点特钢厂的热处理炉进行过调查：台车式炉214台，罩式炉405台，井式炉53台，辊底式炉23台，连续式炉49台，其它炉型43台，可控气氛热处理炉占的比例不多。近10多年来由于从国外引进了许多可控气氛热处理炉，如：带钢连续式光亮退火生产线、气垫式铝材退火生产线、多用炉联合机组、连续渗碳炉、辊底式炉、网带式炉、罩式炉等等。3.1 辊底式热处理炉

轧钢厂中辊底式热处理炉的用途很广，既可用于棒线材、管材，也可用于板材。国内多数是明火加热，现代化轧钢厂生产的成品在热处理过程中不允许氧化和脱碳，必须在可控气氛下进行，采用辐射管间接加热或电加热。1986年以后北京钢铁设计研究总院设计投产的辊底式炉有15台，80年代后期大连钢厂引进的总长约98 m的电热辊底式炉，内宽2 000 mm,用于高速钢和轴承钢棒材的退火，用净化氮作可控气氛，露点≤-40 ℃，最高温度950 ℃，产量2 000 kg/h。国外有1台组成相同的盘卷均匀化及光亮退火辊底式炉，炉子总长95 m,炉膛截面1.7 m×2.2 m，2 t重的盘卷放在托盘上通过炉子，出炉卸料后，这些托盘又回到入口处。炉顶装有17个再循环风机。垂直安装的辐射管以通-断控制，加热段分14个控制区，最高退火温度850 ℃。在冷却段，可控气氛被抽出，送入外冷却器，然后喷吹到盘卷上。

这类炉子的特点：(1)真空锁气室。炉料进入后，抽真空到50～100 Pa，再引入可控气氛，将压力提高到约100 kPa，将出口门打开，炉料送到加热段。减少了炉气和热能的消耗，缩短了净化时间。(2)托盘返回的连续式炉，将托盘的导轨设计成上下两层，上层作为加热，下层作为返回。3.2 冷轧宽带钢连续退火作业线

1972年10月新日铁君津厂的连续退火精整加工线(CAPL)投产，可处理的最大钢卷重45 t，生产品种为CQ板、DQ板、DDQ板，带厚0.4～2 mm，带宽750～1 240 mm。带钢通过炉子的最高线速度为250 m/min，入口与出口段的最高线速度330 m/min，炉子的最大加热能力128 t/h，用含2% H2的N2基可控气氛喷吹冷却。炉子长度137 m,作业线全长294 m。这是世界上第一条连续退火作业线。1971年和1976年日本钢管在福山厂投产了两条连续退火作业线，称为CAL法。川崎制铁千叶厂1980年建成多功能KM-CAL作业线。处理的最大钢卷重21 t，生产品种除前面所提到的外，还有硬镀锡原板和软镀锡原板、电工钢板、双相钢板等。连续退火作业线，1990年世界上已投产32套，每年处理带钢超过2 000 万t；到1995年底世界上已建和正在建设的连续退火作业线约54条，每年处理的带钢已超过3 300万t，其中80年代末以后建设的连续退火作业线，年产量90万t以上的有10余条。上海宝钢引进了新日铁的CAPL技术，于1988年投产了一条连续退火作业线，可处理的最大钢卷重45 t，生产品种为CQ板(带厚0.5～2.0 mm)，DQ板、DDQ板(带厚0.5～1.6 mm)，带宽900～1 550 mm。带钢通过炉子的最高线速度为250 m/min，入口与出口段的最高线速度320 m/min，炉子的最大加热能力120 t/h,平均89 t/h,用含5% H2的N2基可控气氛喷吹冷却。3.3 连续热镀锌作业线

70年代武钢冷轧厂引进的连续热镀锌作业线，原料是冷轧低碳钢带，机组头尾最大速度180 m/min，炉子段最大速度150 m/min，带钢厚度0.25～2.5 mm,宽度700～1 530 mm,入口带卷最大为45 t，出口卷重15 t。镀层厚度150～600 g/m2，还可以处理酸洗后的热轧带钢。作业线年产量15万t，其中80%产品在850 ℃退火，30%在920 ℃退火，20%在710 ℃退火，炉子能力分别为28.5/23/34.5 t/h。用含20%～30% H2的N2基可控气氛，消耗量约300 m3/h。卧式炉内宽1 880 mm，总长146 200 mm，包括无氧化预热炉(有的称MOF，即微氧化炉)长度20 175 mm、还原炉长度62 000 mm,空气冷却-电加热补偿段长度60 300 mm；炉子区设备宽度为8 m,设备高度约9.6 m,以混合煤气为燃料，总耗量10 000 m3/h，无氧化预热炉的作用是除去轧制乳化剂，并使带钢表面微弱氧化，同时把带钢预热到550 ℃，炉温为1 150～1 250 ℃。带钢在还原炉退火，将钢表面氧化层还原成纯铁层为镀锌作准备。还原炉以辐射管加热。冷却补偿段内带钢温度冷却到镀前温度460 ℃，配置98根风冷管；燃料单耗是1 610～2 200 kJ/kg。

日本在这类卧式炉上采用了如下节能措施：(1)带钢进入无氧化预热炉前先进入对流型废气预热段(Convection type Waste-gas Preheating section)。再进入后燃段(After Buring section)和辐射型废气预热段(RWP)；无氧化预热炉出来的烟气以相反方向流动并在后燃段完全燃烧，再经过1台换热器后排放，预热后的空气分别送往后燃段和预热炉助燃。(2)加强入口的密封。(3)改进炉压控制和空燃比控制。(4)尽量减少水冷辊数量。(5)炉衬轻量化。(6)采用高动量烧嘴。(7)辐射管上采用高性能烧嘴、配置换热器、单耗最低可降到585 kJ/kg。

新日铁君津厂3号镀锌线首次使用立式炉。立式炉的优点：(1)节省了大量空间。(2)减少了炉辊用量和消耗。(3)提高了锌层粘着力。(4)改善钢带平整度和表面质量。(5)可控气氛中H2含量可降低到原先的30%，带钢对炉气的搅拌作用使炉气成分均一，有效促进了还原反应。(6)能耗降低15%。缺点是炉内检修困难，断带处理费事。德国克虏伯.赫施钢铁公司博切姆厂1992年5月投产的热镀锌线，总长度280 m,带钢厚度0.5～2.0 mm,宽度800～1 600 mm，炉子段最大速度200 m/min,750 ℃时最大能力为90 t/h。该立式退火炉的特点是：加热段和冷却段之间设有带钢张力松弛段；采用喷气快速冷却系统；快速冷却段后面设立过时效段；采用精密的气刀系统和3辊式带钢运行稳定系统，能沿带钢宽度范围内生产出镀层厚度5μm的锌层；气刀后面是镀层厚度测量系统。

近年来，普通热镀锌线还用于锌铝合金镀层(其中约含50%铝的称为Galfan,约含55%铝的称Galvalume)和锌-铁合金。后者在热镀后立即进行在线再退火，称热镀退火工艺。

3.4 不锈带钢连续热处理作业线

不锈带钢连续退火酸洗线使用辊底式牵引炉和悬索式炉；由太钢引进的悬索式炉没有炉内辊，带钢在炉内呈悬垂状态通过炉子，进料和出料门外侧各有石棉辊支托带钢，日新制钢周南厂生产SUS300、400系列的不锈带钢，厚度3～9 mm,宽度510～1 300 mm，炉内宽1 760 mm,在悬索式炉上的节能措施：(1)将原先各长13 m的3个炉段联成整体，增加了预热段并调整各段比例，有效炉长由39 000 mm增加到42 750 mm。(2)由4个排气口改成烟气集中在预热段末排除，增设换热器以预热助燃空气。(3)炉外辊成为炉内辊后，辊子用陶瓷纤维制作，炉辊下方设水冷挡板保护，挡板上敷设陶瓷纤维。炉子热效率由41.5%提高到59.1%。近年来带钢运行速度从80 m/s以下发展到≥100 m/s；要求带钢表面不能有缺陷，冷却时不能氧化；要适应多品种小批量生产等等。

1992年10月，日本金属工业衣浦制造工厂投产的2号连续退火酸洗线，生产SUS200、300、400、600系列的不锈带钢，带钢厚度0.2～2.0 mm,宽度600～1 300 mm，机组头尾速度5～150 m/min，炉子段速度5～100 m/min，带卷最大为30 t。为了防止炉辊带来的表面缺陷，退火炉的冷却段和盐槽都采用了气垫技术。

3.5 不锈带钢光亮退火作业线

光亮退火炉以立式炉为主，即带钢在一个垂直行程中完成加热和冷却过程；在此过程中带钢不与炉辊接触因而避免了表面划伤。为了得到光亮表面，必须采用纯度高的氢或分解氨气氛(含氧量≤5×10-6，露点≤-50～-70 ℃)；现代立式炉可以处理带钢厚度0.05～3.0 mm，宽度1 550 mm，机组头尾速度5～100 m/min，炉子段速度5～70 m/min。带卷最大为28 t。北京钢铁设计研究总院工业炉试验室1985年完成了一套立式炉的试验机组，1987年通过冶金部技术鉴定。处理带钢厚度0.05～0.5 mm，带钢宽度≤80 mm，运行速度0.5～5.0 m/min。为长城钢厂设计的厚度0.1～1.0 mm,宽度515 mm的立式炉也早已建成。3.6 强对流全氢罩式退火炉

近年来从国外引进了许多强对流全氢罩式退火炉，如本钢、鞍钢、攀钢、海南鹏达公司从LOI公司引进的HPH型罩式炉已有48个外罩、92个炉台。而大连钢厂、鞍钢、上海益昌薄板公司从Ebner公司引进的Hicon/H2型罩式炉约40座。

强对流全氢罩式退火炉的特点：(1)使用100%的氢和炉台上使用强对流循环通风机，防止带钢表面变色、脱碳和渗氮。(2)采用真空排气装置，缩短了放散时间并降低了残留氧的浓度。(3)炉台风机有2～3种速度，冷态启动用低速，100～150 ℃用中速，150～700 ℃用高速，700～750 ℃用中速，≥750 ℃用低速，可以减少电耗。(4)强制冷却罩，用水-空气冷却或仅用空气冷却。(5)采用计算机控制系统。

目前LOI公司和Ebner公司都已建立了全氢罩式炉的定型系列尺寸，料垛外径≤4 000 mm,料垛高度≤5 200 mm,料垛重量≤180 t。热耗≤550～630 kJ/kg，3耗氢量≤1.5～3.0 m/t,，电耗≤5.5～6.0 kWh/t。炉台通风机的额定能力已由55 000 m3/h提高到90 000 m3/h。长城特钢在90年代初引进了法国强对流罩式退火炉，以净化氮加2%～5% H2为可控气氛，用于热轧和冷轧盘卷的光亮退火。线径5～22 mm，盘卷外径1 300 mm，高250 mm。料垛外径4 000 mm，高3 900 mm，总装入量约30 t。燃料是天然气，用双层内罩。炉台风机的风量100 000 m3/h。大连钢厂引进了Ebner技术的强对流电热罩式退火炉，以净化氮加丙烷为可控气氛，用于热轧盘卷的光亮退火。线径8～26 mm，盘卷外径1 200 mm。料垛外径3 800 mm,高2 300 mm，总装入量约30 t。用双层内罩，炉台风机的转速1 000-750-500 r/min，功率70-35-16 kW。这两座炉子在国内都是首例。蓄热式烧嘴

蓄热式烧嘴是80年代初英国的Hot Work公司和英国煤气公司合作开发的，称为RCB型烧嘴(Regenerative Ceramic Burner)。1996年10月已有约1 000套烧嘴在使用，1984年Avesta Sheffild公司用于不锈带钢退火炉加热段的一侧炉墙上，装了9对，单耗为1.05 GJ/t。虽然是单侧供热，带钢温度差是±5 ℃。1988年Rotherham Engineering Steels公司在产量175 t/h的大方坯步进梁式炉上装了32对RCB烧嘴，600 ℃热装时单耗0.7 GJ/t，炉内温度差±3 ℃。其

-6缺点是NOX值高达500×10。日本中外炉公司1993年引进此项技术后，将蓄热器和烧嘴组成一体并采用两阶段燃烧以期降低NOX值。上述型式的烧嘴其原理与炼钢平炉相同，需要成对安装与交替使用；也需要换向设备(切换阀和控制阀以及定时器)，即每隔20～30 s切换一次。另一家炉子公司开发了RRX型(Rotary Regenerative Combustion System,即回转蓄热式燃烧法)烧嘴，烧嘴本身配置高效率热交换器，可以连续燃烧。蓄热式热交换器有蓄热体固定式和蓄热体运动式两大类，前者是烟气和空气(煤气)交替流过静止不动的蓄热体，如RCB型、FDI型；后者是烟气和空气的流动状态都固定不变而蓄热体在其间转动或移动，如RRX型。

北科大和常熟市喷嘴厂合作在室式锻造炉上使用重油蓄热式烧嘴已获得成功。1.3 m2的炉子装了一对蓄热式烧嘴，冷炉升温到1 200 ℃需20～25 min，烟气温度1 100～1 200 ℃，排烟温度100～150 ℃，空气预热温度～1 000 ℃，金属加热热效率42.06%。从冷炉点火至1 250 ℃每吨锻件单耗88.4 kg油，而一般锻造炉是350～450 kg/t。天津机械部五院开发的烧嘴以氧化铝陶瓷体为蓄热介质，也是成对使用，这两种烧嘴都已取得国家专利。北岛公司的侯长连等开发的蓄热式燃烧系统，在管路上串接五通切换阀，可以实现空气煤气同时预热。该系统已在包头、韶关、抚顺等地的加热炉上应用，也取得了国家专利。计算机在轧钢加热炉上的应用

随着控制计算机的出现，产生了拟定并保持最佳热工制度的想法，既对单座炉子进行自动化控制(即所谓基础自动化)，也对整条生产线进行控制(即过程自动化)。基础自动化的主要项目：(1)坯料的炉内跟踪、自动输送控制；(2)各种生产工艺操作所必须的热工参数检测；(3)各种经济核算、生产技术管理所必须的计量仪表；(4)燃烧控制；(5)烟气残氧控制；(6)炉膛压力控制；(7)生产过程的各种顺序控制。过程自动化的主要项目(1)过程监控、数据采集、报表打印等；(2)满足生产操作要求的工艺控制数学模型；(3)钢坯温度预报、加热节奏和调度控制等；(4)与车间生产管理系统通信和联网。

对整条生产线进行控制(即所谓过程自动化)时，步进式加热炉的过程控制计算机从上位计算机接受各项坯料的信息并对炉子的电控系统和仪表控制系统发送各种指令。其功能包括坯料炉内跟踪、坯料运行控制、燃烧过程控制、操作监控和收集生产实况记录等。从装料开始到出料止的坯料运行过程由过程控制计算机控制。坯料跟踪功能中要重点防止不合格坯料的混入。燃烧过程控制已经几乎完全自动化；操作管理和质量管理方面，由过程计算机收集各项实际数据，和上位计算机的综合技术管理系统联系起来；目前加热炉的最佳控制还处在发展阶段，实践中有许多问题需要进一步研究解决。

作者简介：戎宗义，男，66岁，教授。1952年毕业于东北工学院压力加工系。从事工业炉设计。

作者单位：(北京钢铁设计研究总院工业炉室，北京 100053)

篇2：加热炉技术现状

柳钢1450热轧板带工程1#加热炉工程，由北京凤凰工业炉有限公司设计、施工总承包，北京凤凰工业炉公司武汉分公司负责完成炉体机械设备、电气设备、自动化设备及仪表、电缆管线、各类介质管道等全部安装调试；钢结构制作安装；筑炉（含管道绝热）及烘炉等施工。该炉体长度49.20m，炉体宽度12.74m，设备安装量近1000吨，钢结构及管道制作安装量500多吨，炉子耐火材料砌筑量近2000吨。

该加热炉采用带有汽化冷却系统和高效预热装置以及具有大调节量的低氧化氮烧嘴上下加热的大型步进式加热炉。加热炉自动化程度较高，专业面广，涉及炉底驱动机械(液压传动)、炉底钢结构、炉顶空煤气管道、烟道、汽化冷却系统、烟道、炉体耐火材料砌筑、电气、仪器仪表及计算机控制专业等。本工程从2009年8月5日正式开始安装，至2009年12月28日点火烘炉，历时145天。

步进梁式加热炉总的施工程序为从下至上，从本体到外围的顺序进行。按图纸分类分别为：炉底机械安装、水封槽安装、下部钢结构安装、上部钢结构安装、炉内水梁立柱安装、炉顶大梁安装、各类设备安装、各种工艺管道安装、炉体其它附件安装和耐火材料砌筑。

加热炉安装的所有结构件、设备件、工艺管道的定位，都以炉子中心线和装、出料辊道中心线为依据确定，标高采用上道工序交付指定的高程点。

加热炉的关键机械设备的安装是炉底驱动机械，炉底机械工作的好坏，直接关系到钢坯在炉内的运行是否正常步进，也关系到活动水梁升降，平移整个循环连续动作的平稳性。因而炉底机械从最底层的斜轨座开始，就用精心精确的安装调整好，为了达到安装斜轨座的精确度，厂家隋设备一起制造了一台安装模具，方便调整位移和标高，斜轨座的垫板可采用斜垫板和平垫板配套使用，保证调整后的斜轨座标高控制在0.2㎜以内。

炉底机械中的升降框架和与之相配的定位轮安装，也非常重要，升降框架上下都没有滚轮，安装后下滚轮座落在斜轨座上，起框架升降作用，上滚轮放置在平移框架上，使之能前后移动，安装过程中要把握好几个关键控制点：

1、2、升降框架上的所有滚轮与炉子中心线要保证平行。上下两层框架与炉子中心线要保证平行。

3、第一个滚轮的圆心与出料端（或进料端）辊道中心线的距离严格按设计尺寸控制。（这时整个炉底机械的位置处于零位位置上）

4.保证升降框架上滚轮标高的绝对水平（以图纸设计标高为准）。

定位轮主要控制框架在前后运动时，始终保持直线状态，定位轮分上下两层，安装在平移、升降框架的两侧。安装时滚轮边与框架的滑板间隙控制在0.2mm即可，缝隙不可过紧，也不可过大。

加热炉钢结构是一个骨架式有机整体，分上部和下部，下部钢结构主要构件有：柱、纵梁、铺梁。柱的根部和铺梁的两端与砼基础连接，安装时可先将柱、纵梁粗略按设计位置放到位，然后立即安装铺梁，铺梁的位移、中心标高严格控制，再将纵梁和柱由下往上紧紧地与铺梁中部顶撑住，再复查一遍铺梁上表面的标高，每根铺梁复查三个点（中部和两端），标准在0～+2mm之内，个别铺梁由于制作平整度超差，可根据实际情况，增减铺梁两端的基础垫板加以调整。

上部钢结构主要由上下圈梁、墙板和顶部大梁组成。安装时控制好墙板的垂直度及对称墙板间的尺寸，以保证炉膛砌筑宽度。为了炉侧烧嘴安装的准确，墙板上的烧嘴孔，在上部钢结构全部安装固定后再开孔。顶部大梁安装需待炉内的梁水梁立柱全部吊装就位后，再开始安装。

炉底机械和下部钢结构安装检验合格后，开始安装水梁立柱。位于炉内的水梁立柱其功能是支承和运送加热后的钢坯出炉。水梁立柱分固定和活动两种，固定与炉底铺梁连接，活动的安装在炉底机械的平移框架上。水梁立柱安装的要点为：关键在柱的垂直和预拉伸的掌握上，单根的柱子垂直度校正且施焊后，在一组（每组六根柱子）中的第一根柱与纵梁三通焊接，然后再接6、2、5、3、4的顺序逐根与纵梁三通连接，除第一根柱子是在垂直的情况下与纵梁焊接外，其余均要按设计要求，采用拉伸的方法与纵梁三通对口焊接，（按设计要求拉伸的水梁立柱，待炉内温度达到工作温度时，因热胀恢复垂直状态）柱与纵梁连接的焊缝，坡口要磨光，先用氩弧焊打底，再用电焊盖面，全部焊接完成后，焊缝进行100%超志波，10%射线探伤检验，达到Ⅱ级焊缝检验标准为合格。

水梁立柱的纵梁上部为耐磨高温的不锈钢滑块，校正水梁立柱时，以该滑块顶部高度为准，通过水梁立柱与纵梁三通处的焊口精调标高，这样同时也消除了炉底铺梁和炉底平移框架安装时所产生的高差，在调整滑块标高的过程中始终用水平仪配合施工。

加热炉的工艺管道按介质分类主要有液压管道、汽化冷却管道、空煤气管道、水冷管道等，原则上在系统设备安装就位后开始施工，在这些管道中液压管道和汽化冷却施工程度、质量尤其重要。

炉子液压系统是保证炉子安全平衡运行，满足工艺条件的重要环节，液压管道在安装现场切管、弯管和配管，管子用机械切割，用弯管机冷弯，管子最小弯曲半径不小管子外径的3倍，软弯的最小弯曲半径应不小于软管外径的9倍。本加热炉液压管采用不锈钢管不用酸洗，用压缩空气吹扫干净即可。进行管路压力试验，在试验压力稳压10分钟，然后降至工作压力进行全面检查，所有焊缝和有关接口无渗漏，管路无永久变形为合格。

加热炉汽化冷却系统施工战线较长，从给水泵房开始，到汽包间到循环泵，直至炉内的水梁立柱，本加热炉汽化冷却系统设备和阀门有104吨，管道近60吨，支座支架20吨。汽化冷却系统主要作用是确保炉内的水梁立柱在高温的环境中正常运行。整个系统的焊接质量是关键，所有焊口均采用氩弧焊打底，电焊盖面，焊口不得有裂纹，夹渣，气孔，未溶透缺陷，所有管材需有材质合格证书，管道组对前仔细检查管口尺寸，偏差，施焊前焊条按说明书规定严格进行烘干，所有操作焊工必须有焊工合格证，焊后的焊缝应保持缓冷，焊缝按图纸要求进行探伤检验。

耐火材料施工是加热炉又一道关键的工序，耐火材料自身的质量和施工的质量，直接影响到炉子的使用寿命。加热炉耐火材料施工必须抓住两个关键、特殊工序，一是水梁包扎施工，二是炉顶的可塑料捣打施工。

加热炉的耐火材料品种较多，有浇注料、可塑料、锚固砖、粘土砖、轻质砖、还有发挥绝热作用的耐火纤维制品，光是浇注料就有致密高强浇注料、高铝低水泥浇注料、低水泥浇注料、轻质浇注料、纤维浇注料等好几种；各种耐火纤维制品按厚度、材质分类，多达十几个品种，再加上砖、可塑料又分不同的型号，因此在开工前，必须按各种耐火材料的使用部位、型号分类堆放，避免在施工过程中混淆。同时注意材料进场后，必须进行送检，待送检合格后方可使用。泥浆的配合比严格按生产厂家提供的产品说明书进行搅拌。

炉内支撑梁主要由固定梁和活动梁组成，其包扎质量将有直接影响炉内支撑梁的绝热效果，进而影响加热炉的使用寿命。首先将剪裁好的纤维毯沿立柱和水梁上的锚固钉螺施线包扎紧密，接缝处压紧、压平，水梁钢管面不得从纤维毯接缝处漏出；纤维毯包扎完毕后，将剪裁好的塑料薄膜沿立柱和水梁上的锚固钉螺施线包扎紧密，接缝处压紧、压平，纤维毯不得从薄膜中漏出；然后用准备好的塑料绳将包扎好的立柱和水梁缠绕紧密，避免纤维毯将浇注料中的水分吸走，造成浇注料水分不足，形成蜂窝、麻面。振捣采用ф30的棒头，振动棒操作人员必须仔细振捣，振捣时应尽量保护好模具和支撑梁上的锚固钉不受损伤。振捣点应选择在径板与木条的交接处，严禁直接振动棒直接接触镀锌铁皮。振捣至浇注料中无气泡冒出为止。浇注完成24小时后拆除模具。

炉顶压下处可塑料捣打采用支撑模，其安装模板的标高，应比设计炉顶的高度低5㎜左右，以保持炉顶内表面有适当的拉毛、修正余量。拆模后立即刮毛、修砖面、切胀缝、扎透气孔。炉顶浇注料采用钢管支模，模板支设采用满堂架支撑于炉底，脚手架站杆在纵横向间距为1m×1m，横杆竖向间距为1.2m，炉顶模板采用1500×300×50mm的钢模板，辅以木模板，模板支设标高应略高于设计标高3mm。待模板支设好后，挂上吊挂砖，用事先准备好的木楔将锚固砖塞紧，炉顶膨胀缝留设按炉长方向每7块挂硅留设一条胀缝，炉宽方向按6块挂砖留设一条胀缝，材料采用PVC板填充。

提起加热炉耐火材料施工，不得不说模具制作，加热炉的主要模具有：炉墙上所有门，孔洞，炉顶压下部位，两端水冷梁，炉内的水梁立柱，围提提等，由于浇注占到了加热炉的整个耐火材料总量的2/3，坚实牢固，尺寸规范的模具，才能为浇注质量提供基本保证，由于加热炉炉型复杂，模具制作的工作量大，模具制作必须提前开始，模具制作及支模质量好坏，直接影响到浇注料施工质量，因此模具制作的管理和监督不容忽视。

另外本工程炉墙浇注料支模形式由传统的“满天红”支模形式改为单排工字钢立柱支模（见炉墙浇注料支模示意图），从而减少大量的人力、物力，改善了施工现场作业环境，也大大加快了加热炉耐火材料施工的施工进度。

耐火材料施工工作量大、工期紧；加上作业环境差。只有科学地安排，合理地组织人力、物力，加上好的外界条件（如行车、上道工序的交出时间），才能保证工期和质量的实现。在加热炉结构、机械等专业施工的同时，电气、仪表安装工作也必须同时进行，形成一个多层交叉作业的局面，才能保证整个网络工期实现。电气、仪表安装进度总体上应满足总网络计划要求，安排上要突出重点，以点带面。如：配电系统的安装应最先完成；与试车有关的能源介质传动系统其次，但必须调试和试车创造条件。

在加热炉工程中，电力传动设备主要有助燃风机、稀释风机、液压站电机、装、出钢机、炉门升降装置、排污泵、各类电动阀门等。主要电气设备有配电柜、逆变器柜、变频控制柜、整流器柜、PLC柜、UPS柜、操作台、现场操作箱和各类编码器、检测器、接近开关等。各类动力、控制电缆主要通过电缆桥架或局部穿管敷设。在炉区设有工作和保护接地网。

加热炉工程中，电气专业主要有盘柜安装、电气保护管安装、电缆桥架安装、电缆敷设接线、硬母线安装、照明安装、接地装置安装等工作。仪表专业的主要内容是加热炉各个温度控制段的温度控制、助燃风压力控制、炉膛压力控制、燃气压力控制及相关的自动保护控制。主要设备有各类热电阻（热电偶）、各类温度计、测温仪、压力变送器、压差变送器、各类压力表、调节阀（含切断阀）、仪表控制柜、仪表保护箱、保温箱、显示表、液位控制装置等。在这里因篇幅有限，我就不一一向大家述说，下面就本加热炉电器仪表施工中的特殊、关键工序：炉体仪控设备和变送器安装向大家简单介绍一下：

1.炉体仪控设备安装：

a、就地仪表的安装位置应考虑操作和维护方便，不宜安装在振动、潮湿、易受机械损伤、有强磁场干扰或温度变化剧烈的地方，仪表的安装高度应便于操作和观察，一般为仪表中心距地面1.2～1.5m。

b、直接安装在工艺管道的仪表，应在工艺管道吹扫后压力实验前安装，并随工艺管道一起试压。必须与管道同时安装时，在管道吹扫前将仪表拆下。

c、仪表上接线盒的引入口不应朝上，以免灰尘、水或其它物品进入盒内，接线完毕，接线引入口应及时封堵。

d、对仪表和仪表电源设备进行绝缘电阻测量时，应有防止弱电设备及电子元件被损坏的措施。2.变送器安装：

a、变送器一般应安装在距测量点较近之外，周围环境应无大的温度变化及较大的振动，温度和湿度条件适合该仪表的使用条件。

b、露天安装的变送器应有防雨板并根据情况采取防冻措施，当安装保温伴热时按照保温伴热要求执行。

C、安装变送器时用设备所带的卡板及螺栓固定φ40㎜的管支座上并找平找正。并列安装多台变送器时水平高度应一致，误差应不大于3㎜。

d、测量液体或时，一般应将变送器安装在与取出点同一高度位置上，以免附加静压产生的误差对仪表产生影响。

e、使用φ12㎜的紫铜管，采用与接头螺纹相符合德卡式套接手连接，每台变送器均应有三通或五通阀组，测量管与变送器连接时应做成“S”型。

f、变送器安装后应可靠接地。

本加热炉工艺设备技术先进，自动化程度高，施工队伍要有相应的技术技能和精良的技术装备，方能保证工程的实体质量，电气安装涉及转动，计算机、仪表等方面需要各类人员的介入。加热炉仪表工作量相对较大，且受前道工序制约较多，这些都要求项目在整体安排加以平衡。

篇3：加热炉技术现状

加热炉是加氢裂化等典型石化装置中的一个重要设备,是各反应器内反应所需能量的重要来源。一般加热炉工作条件苛刻,温度高达550℃、压力可至17MPa,炉管和附属管道的失效将导致严重事故并引起巨额的停产损失[8]。近年来,因加热炉( 包括附属管道) 失效导致的严重事故频发。2008年,某石化公司加氢裂化装置炉区管道因腐蚀减薄引起泄漏并引发大火。2009年,某石化公司加氢裂化装置氢气加热炉因炉管局部超温,引起高温塑性破坏并引发大火。为确保加热炉的安全,生产和使用单位为其设置了一系列安全保护措施。但是目前加热炉安全联锁系统的设置主要依据以往的经验,采用定性分析来确定,无法确定其安全完整性等级是否合适。但随着石油化工产业的发展,仅靠经验和定性分析已不能满足工程实际的需求,对加热炉安全联锁系统进行定量评估,从而合理、有效地设置安全联锁系统, 在确保安全的前提下,尽可能地降低误跳车概率, 使加热炉安全稳定运行,已成为当前迫切需要解决的问题。

从2004年开始,合肥通用机械研究院开始开展联锁系统安全完整性评估理论和工程应用研究[9~11],已累计对数个石化工厂二十多套装置进行了安全完整性等级评估,同时形成了加热炉联锁系统安全完整性等级评估技术,运用该技术累计对5台典型加热炉安全联锁功能( SIF) 进行了详细的功能安全完整性评估,实现了典型石化装置加热炉联锁系统安全完整性等级的定量计算, 有效地指导了加热炉联锁系统的设计与改进。

1 加热炉安全完整性等级评估

针对加氢裂化装置等典型石化装置加热炉, 攻克了加热炉联锁系统的充分必要性、联锁的完整性要求与可靠性水平分析技术,误跳车定量计算方法等技术难题,形成了加热炉联锁系统安全完整性等级评估方法,其流程如图1所示。

1. 1 风险标准的确定

将Shell的风险标准确定方法引入到国内,建立了基于我国国情的、考虑安全完整性要求的风险控制矩阵RAM定量分析方法,采用该方法可分析确定出各加热炉的风险控制矩阵RAM。

1. 2 加热炉联锁的充分必要性

1. 2. 1加热炉的危险情况分析

加热炉炉膛闪爆。一直以来,加热炉炉膛闪爆事故屡有发生。加热炉闪爆的主要原因有: 加热炉在开工点火时,炉膛内泄漏有燃料气,未吹扫干净; 点炉时在未点燃长明灯的情况下,先送入燃料气; 在生产过程中加热炉因故障突然熄火( 燃料气压力过低等) ,导致燃料气在炉膛内积聚,当浓度达到爆炸极限或遇明火时发生爆炸。加热炉闪爆事故往往造成人员伤亡和巨大的经济损失, 故需合理配置相应的联锁以防止此类事故的发生。

加热炉出口温度过高导致反应异常。加热炉一般是各装置中反应器反应所需能量的重要来源,若加热炉出口温度过高,会引起反应异常。以加氢裂化装置为例,裂化反应为链式反应,总效应是大量放热的反应过程,反应温度增加又进一步加快了反应速度,释放的反应热量也相应增加,温度的变化对床层温升的变化非常明显,故温度是加氢裂化过程必须严格控制的操作参数。反应器进口温度( 加热炉出口温度) 过高,有可能导致反应器飞温。反应器发生飞温时,可在极短时间内使反应器温度超过425℃,甚至超过880℃,反应器飞温轻则造成催化剂烧结失去活性或者损坏反应器内构件,重则可导致器壁损坏、高压换热器泄漏、甚至引发着火爆炸等恶性事故,故合理有效地设置加热炉出口温度高高联锁是非常有必要的。

加热炉炉管失效导致事故后果扩大。加氢裂化装置加热炉炉管失效事故时有发生,如联锁系统设置不当,将导致事故后果的扩大,如某石化厂加氢裂化装置氢气加热炉出口配管上未设置单向阀,当炉管因局部超温导致开裂时,反应器内物料 ( 油、油气及氢气等) 反串,引发大火,加重了事故后果。该事故使装置停产将近一个月,造成了巨大的经济损失。故合理有效地设置联锁系统,将会使加热炉炉管失效后的损失降到最低。

1. 2. 2 联锁的充分必要性分析

目前常见的加氢裂化等典型石化装置加热炉联锁主要包括以下三大类: 反应器入口( 加热炉出口) 温度高于联锁值时,停炉; 加热炉燃料气压力低于联锁值时,停炉; 加热炉入口物料流量低于联锁值时,停炉。

当反应器入口温度过高时,以加氢裂化装置为例,如无相应的联锁,则极有可能导致反应器飞温。如通过联锁停炉,则可使进入反应器内的物料温度下降,除引起部分产品品质下降外,不会导致装置停车,故极有必要设置该联锁。

当燃料气压力过低时,有可能导致炉内燃料气供应中断,炉膛熄火,若燃料气中断后重新供应,将在炉膛内积聚,此时遇明火或浓度达到爆炸极限将导致闪爆,往往引起人员伤亡,并造成装置停车,引发巨额经济损失,故合理有效地设置燃料气压力低低联锁,是非常必要的。

当加热炉入口物料流量过低时,会导致加热炉炉管干烧,进而引起炉管破裂甚至引发大火,极有可能导致人员伤亡,同时造成装置停车,引发巨额经济损失。如加热炉入口物料流量过低时通过联锁及时停炉,则只会导致部分产品品质下降,不会导致装置停车,因此该联锁也是不可或缺的。

当加热炉炉管破裂引发大火时,如联锁设置不当,将导致反应器内物料反串,从而引发灾难性事故。故应合理设置炉管失效后果控制联锁,使炉管破裂失效后后果可控,将损失降低到最小程度,使装置尽快恢复生产。

1. 3 安全联锁功能识别和所需安全完整性等级的确定

依据IEC61511中对安全联锁功能的定义[5], 遵循充分性与必要性原则可识别出各加热炉的安全联锁功能。同时通过定量分析加热炉的失效模式,定量计算安全联锁功能的失效后果,依据安全联锁功能的需求率,对照风险控制标准,即可确定出加热炉各安全联锁功能所需的安全完整性等级。

1. 4 联锁系统安全完整性等级分析计算

1. 4. 1 安全保护层分析

在安全完整性等级的研究和工程应用中,提出了考虑安全完整性要求的保护层分析技术,依据该技术分析得出了加热炉常见的安全保护层及其安全保护能力,见表1。

1. 4. 2 安全联锁系统安全完整性等级分析计算

操作模式的确定。在IEC61508中,定义了两种操作模式: 指令操作模式和连续操作模式[4]。在过程工业中,联锁系统在BPCS常规控制失效, 人工操作失误及工艺异常等工况下均会出现操作要求。对于常见的加热炉,其所有联锁系统的操作模式均为指令式操作模式。

元件失效概率数据的确定。通过对多个石化工厂二十多套装置的功能安全完整性等级评估, 分析、验证了元件的可靠性数据,建立了适合我国国情的失效概率数据库[11],该数据库基本上涵盖了目前典型石化装置加热炉所采用的传感器、逻辑求解器及切断阀等元件。

硬件冗余的确定。要达到一定的安全完整性等级要求,就必须在结构上达到一定的硬件故障裕度( Hardware Fault Tolerance,HFT) ,IEC61508对此有明确的规定[4]。通过评估发现,所评估的5台加热炉中所有联锁系统采用的硬件结构 ( 裕度、安全故障份额) 均满足标准要求。

安全联锁系统安全完整性等级计算。通过自主研发的《通用过程工业功能安全完整性评估系统》[10]即可计算得到加热炉各安全联锁功能可达到的安全完整性等级及平均无安全故障工作时间 ( 两次误跳车的平均间隔时间,MTTFS) 等参数。

1. 5 安全联锁功能系统优化和改进

根据可接受的风险标准,评估典型石化装置加热炉的安全联锁功能是否满足装置长周期安全生产的要求,是否有联锁过度或者不足。针对达不到最低安全要求或者误跳车概率过高的安全联锁功能,提出了合理可行的改进建议,并重新计算改进后联锁功能的可靠性,确保其满足安全完整性要求。

2 加热炉联锁系统安全完整性现状

2. 1 加热炉联锁系统安全完整性等级评估结果

5套加热炉,二十多个安全联锁功能( SIF) 的安全完整性评估结果如图2所示。由图可见,除了加热炉B外,其余均存在误跳车过高的问题, 特别是加热炉A与加热炉E。究其原因,加热炉A与E的安全完整性评估是在装置的设计制造阶段进行,加热炉生产厂家为了在异常工况下确保加热炉的安全,给加热炉设置了大量的联锁,导致加热炉的部分联锁过保护,由此将引发误跳,并导致装置非计划停车,从而影响装置的长周期安全运行; 而对于已经投入使用的加热炉,部分使用厂家依据现场经验对加热炉的部分联锁进行了改进优化,大大降低了误跳车概率,但同时也带来了部分的安全隐患。

通过评估还发现,对于加热炉生产单位,在设置安全联锁系统时主要依据以往的经验,采用定性分析来确定,随着设备的高参数化、大型化、介质的苛刻化,仅靠经验和定性分析已不能满足工程实际的需求,由此设置的安全联锁系统无法满足安全完整性要求,导致部分联锁功能安全不足或误跳车概率过高( 加热炉A) 。通过安全联锁系统安全完整性等级定量评估,可实现安全联锁系统的合理、有效设置,从而确保加热炉安全稳定运行。

2. 2 加热炉联锁系统典型问题和改进建议

所评估的加热炉联锁系统中安全联锁功能安全与误跳车分布状况如图3所示。

由图3可知,加热炉中普遍存在着安全不足 ( 13% ) 和误跳过高( 35% ) 的联锁,导致联锁无法满足完整性要求的典型问题和相应的改进建议如下。

部分联锁功能误跳车概率过高。在评估中发现,大量传感器采用1oo1的结构形式,若出现元器件抖动及电磁干扰等异常工况均会引起信号的瞬间晃动,从而引起联锁的误动作。针对该种状况,若条件允许,建议增加两只同类型的传感器, 并设置为2oo3结构。如无法在传感器结构形式上进行改进,则建议对传感器发出的联锁信号进行延时以避免因元器件抖动等产生误跳车。对于一般的联锁信号,建议延时200 ~ 300ms。对于由DCS实现的联锁,其扫描周期一般为0. 5 ~ 2. 0s, 建议延时3s左右。但应确保在延时时间内,加热炉能安全稳定运行。

部分联锁功能安全完整性等级不足。造成部分联锁功能安全完整性等级不足的主要原因为关键保护层或关键联锁的缺失,具体分析如下:

a. 关键保护层缺失。在评估中发现,部分加热炉出口配管上未设置单向阀,存在严重的安全隐患。以加氢裂化装置原料加热炉为例,对于炉前混氢结构的原料加热炉,若其介质为含硫高酸原油,极易引起炉管的腐蚀减薄,最终将引起管线爆裂,此时若未设置单向阀则可导致反应器内物料( 油、油气及氢气等) 反串,扩大事故后果。对于炉后混氢的加热炉,设置单向阀可有效防止在非正常工况下( 如压缩机停车、加氢进料泵停车或炉管破裂时) 回流导致炉管结焦损坏等后果, 同样可减轻由于炉管破裂可能引起反应器内物料反串导致的事故后果。

b. 关键联锁缺失。部分加热炉未设置必要的联锁系统( 如加热炉入口原料流量低低联锁等) ,关键联锁的缺失将导致严重事故并引起巨额的停产损失。故极有必要通过加热炉联锁系统安全完整性等级评估,实现联锁系统的合理配置, 从而确保加热炉安全稳定运行。

3 结束语

依据IEC61511标准开发了加热炉联锁系统安全完整性等级评估技术,分析了典型石化装置加热炉联锁的充分必要性,给出了5台套典型石化装置加热炉中安全完整性等级不足的、误跳车过高的及合理的安全联锁功能的分布情况,得到了加热炉联锁系统的安全完整性现状。针对安全完整性等级不足的、误跳车过高的安全联锁功能, 总结归纳了典型问题并给出了相应的改进建议。研究结果对指导典型石化装置加热炉联锁系统的设置和安全完整性等级评估,解决长周期运行过程中加热炉的安全和误跳车问题具有指导作用。

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篇4：加热炉应用现状及发展方向

【关键词】加热炉；技术应用；发展方向

1.加热炉的结构形式与技术分析

1.1管式加热炉

管式加热炉的火焰直接加热炉管中的生产介质，加热温差大，温升快，允许介质压力高，单台功率可以很大，能以较小的换热面积获得较大的加热功率；但在加热原油和易结垢介质时，管壁结垢快，严重影响换热，且结垢不均匀，会导致管壁局部过热、失效等，这样可能引起爆炸事故。

1.2火筒式加热炉

燃烧的热量直接通过火筒加热炉壳内的生产介质。与管式加热炉相比，火筒结垢的敏感性低、对换热影响不太显著。但是被加热的生产介质在炉壳内流速缓慢，结构件上仍然容易结垢。因此，火筒式加热炉一般不用于加热易结垢生产介质，如稠油、三次采油污水等。

上述加热炉结构简单，耗材少、一次性投资成本低，最大的隐患就是燃烧筒与生产介质直接接触。

1.3水套加热炉

水套加热炉与火筒式加热炉的不同之处在于炉壳内与火筒接触的介质不是生产介质而是水，火筒加热水，炉壳内增加了盘管，通过盘管的生产介质由水加热。其优点就是避免或减轻了火筒的结垢和腐蚀，更主要的是火筒不直接与生产介质接触，安全性好。近年来，水套加热炉被广泛应用于油田生产。但水套加热炉传热效率偏低、结构复杂、炉体钢耗量大，另外运行中易失水，需要经常补水。

1.4相变加热炉

相变加热炉是近年来研制的一种新型加热炉，主体结构包括火筒、炉体（蒸汽发生器）和换热盘管。按蒸汽运行的压力不同，可分为真空相变和承压相变加热炉，按换热盘管结构的不同，分为一体式和分体式相变加热炉。其基本原理是：燃烧产生的热量使得炉体内（蒸汽发生器内）的水沸腾汽化，水蒸气与盘管接触加热盘管内的生产介质，水蒸气接触盘管冷凝成液体再次在炉体内被加热，由水变成水蒸气，再由水蒸气变成水的相变过程中产生热交换，使得生产介质被加热。相变加热炉利用相变传热原理，具有很高的管外传热系数，约为4000W/（m2·℃）。

2.加热炉技术与分析

加热炉的核心部件和核心技术是燃烧器，加热炉的燃烧效率、环保排放等很大程度上取决于燃烧器。过去无论是加热炉生产厂家还是使用单位在加热炉的技术改造和升级方面都不太重视燃烧器技术。当前国内生产加热炉的厂家很多，但是生产燃烧器的厂家却很少，关于燃烧器技术研究的单位就更少。油田加热炉配套的燃烧器多为简易的正压鼓风燃烧器，其它形式的燃烧器较少，要么就是进口国外燃烧器。近年来，冀东石油机械有限责任公司研制的转杯雾化燃烧器取得了较好的效果。燃烧器的关键技术在于空气与燃料的混合，也就是燃烧器的燃油雾化方法。下面介绍儿种燃油雾化方法。

2.1压力喷气雾化器

压力喷气雾化器就是在带压气流作用下，使燃料被分散成为细小的小滴并与气流充分混合雾化，达到良好燃烧结果。

2.2外混合雾化器

辅助的压力喷气机将空气高速喷入雾化器，在雾化器端口经过涡旋发生器，产生涡使之与燃料油充分混合雾化，这种雾化器可保证空气和燃料油在通道内不混合，所以空气压力波动对燃料油无影响。

2.3内混合雾化器

蒸汽雾化器包括有一定数量的喷管，喷油孔和喷气孔对应。油和空气在内部混合，形成油和空气的高压乳化液，经混合的油气混合物从最后的管口喷出被雾化后进入燃烧腔。

德国的扎克系列燃烧器采用的就是外混合雾化器或内混合雾化器，单枪式结构。适合于轻油、重油和天然气等燃料。燃烧效果好，达到低氮排放要求，燃烧轻油时，低氮排放低于250mg/m3，燃烧天然气时，低氮排放低于200mg/m3。

2.4转杯雾化器

转杯高速（大约5000r/min）旋转，燃料油低压进入转杯，均匀分布于转杯内表面并从转杯的圆锥形外缘抛出。带压空气从转杯中心进入在被外触及抛出的薄膜状燃油使之雾化。转杯的转速可调。

意大利的白得燃烧器、德国的威索燃烧器主要采用转杯雾化器，适应于轻油、重油、天然气和油气混合型燃料。

2.5蓝色火焰燃烧器

蓝色火焰燃烧器是一种节能、降低氮排放的环保型燃烧器。其主要特点是：在燃烧过程中，热气体从火焰口部分返回到入口参与混合，二次燃烧。这一过程使得燃烧完全，只产生蓝色火焰，不见烟雾。意大利的意高节能燃烧器就是采用的蓝色火焰燃烧器，具有安全、高效、宁静的优点。

3.加热炉技术发展方向

（1）高效的相变热传导技术的应用。相变热传导以水蒸气作为传热介质，换热效率高。水在封闭的炉壳内受热蒸发、冷凝，水损失小，密闭炉壳内不易结垢，热传导系数稳定，使得加热炉维持在较高换热效率（大于90%），而且运行安全可靠。

（2）加速国产化高效燃烧器研究，重点创新发展转杯雾化和内部混合雾化、外部混合雾化技术。这些先进的雾化技术不仅雾化效果好、燃烧完全、火筒清洁，而且能适应各种轻油、重油和天然气燃料。为了使燃烧器处于良好的工作状态，建议增设燃料油处理系统，清除燃料油中的固体杂质。

（3）换热盘管结构形式和材料研究。换热盘管是非常关键的部件之一，盘管设计必须考虑适应不同的生产介质，包括油类、气类和污水类介质，考虑各种介质的腐蚀性和管体结垢。同时，在结构上要考虑方便清理、维护和更换。

（4）自动化控制与监测技术的应用。自动化控制是流程设备的发展方向，加热炉也不例外。实践证明，自动化控制实现自动吹扫、供空气、自动点火、燃烧、自动停机和启动，自动控制运行参数，可使燃料利用率达99.5%以上，加热炉效率达88%～91%，方便操作，生产介质温度可以精确控制。

篇5：加热炉技术现状

1.负责加热炉区操作人员技术培训、操作指导。

2.热炉区生产过程中出现的技术问题。

3.负责加热炉区设备技术管理。

篇6：电加热炉技术协议

（甲方）与——————————有限公司(乙方)经过友好协商，甲方决定委托乙方设计制造《RT2-80-8型台车式电阻炉》壹台，并达成如下协议：用途

金属热处理。

二、主要技术参数

1.额定加热功率：

80KW 2.额定工作温度：

800℃

3.工作电压、频率：

380V±5

50HZ 4.控制电压：

220V±5 5.控温精度：±2℃ 6.温度均匀性：±10℃

7.控温区：

2区 8.工作区尺寸（长×宽×高）：

1800×1200×1000mm 9.最大装炉量：≤2000kg 10.空炉升温时间：≤2h（室温20℃-800℃）11.炉壳表面温升：≤40℃

12.设备质量：

4500 kg 结构简介设备组成

该设备由炉壳、炉衬、台车及其驱动机构、加热元件、炉底板、炉门及其升降机构、电气控制系统等组成。炉壳

采用Q235A、6mm钢板与型钢焊接成形，面板选用16mm钢板制作，面板上设有收缩缝，可防止面板受热变形，整个炉壳具有结构坚固耐用而且美观的效果。炉衬

采用高铝耐火砖与硅酸铝陶瓷纤维材料组成的复合结构，炉底、炉门口、采用耐火材料砌筑，其余部位用高铝陶瓷纤维板和折叠块制作，高铝耐火砖的砌筑浆料采用生熟料+粘结剂。可提高砖缝强度，从而提高整体炉衬高温机械强度和使用寿命，能够承受炉子荷重和热应力，在高温状态下保持体积稳定和适应温度急变的热振稳定性能，根据筑炉规范，砖缝厚度≤1~2mm，并合理预留膨胀缝。砌好的炉墙具备表面平整，砖缝整齐，所有砖缝相互对错砌筑，墙体颜色一致。整体结构具有质量轻、保温性能好、热效率高等优点，炉壳外表温度≤40℃。炉衬的砌筑完全按照筑炉规范及相应的标准执行，炉衬使用寿命≥2年。电热元件

采用牌号为OCr25AL5高电阻合金丝绕制成罗圈状电阻丝并用电桥检测其电阻，精确到1/1000Ω。

加热元件分布在两侧墙和炉底。

引出帮与电阻丝的连接采用钻孔套入焊接法，减小连接电阻，提高加热元件使用寿命。电热元件的布置按照炉底密、两侧墙较疏的原则分布，有利于提高温度均匀度。加热元件绕制后经退火处理，去除绕制产生的应力。电阻丝寿命≥1年。炉底板

炉底板采用牌号为CrMnN的耐热钢铸件，热强度高抗撞击。炉门及其升降机构

炉门外壳用Q235A的钢板焊接而成；

炉门内衬用高铝陶瓷纤维板和折叠块制作；

炉门与炉口密封采用斜锲轮压紧机构自动密封，即炉门两侧分别装有大、小导轮各一对，炉体的炉口两侧各有一根带斜锲的导轨，炉门两侧的导轮沿导轨上下运行，当炉门关闭到位时，导轮进入导轨斜锲内将炉门与炉口自动压紧密闭。

炉门升降驱动机构由带电磁制动器电动机和摆线针轮减速器组成，通过链传动驱动炉门上下运行，炉门运行设有上下限位开关。台车及其驱动机构

台车壳体用Q235A钢板和型钢焊接而成

台车内衬的面砖和电阻丝搁砖用高铝耐火砖砌筑，底部用轻质耐火砖和硅藻土保温砖砌筑，筑炉规范与炉体内衬相同。

采用专用密封机构使台车与炉体保持密封，阻止炉内热量外溢。台车驱动机构由带电磁制动器电动机和蜗轮减速器组成，通过三角皮带传动和链传动驱动台车进出炉膛运行，台车运行设有进出限位开关。电气控制

8.1电控柜采用2mm厚的冷轧钢板制作，内外表面喷电脑漆，其面板装有电流表、电压表、温控表、温度记录仪、定时器及控制开关和指示灯。