1、工業爐在石油化工領域的使用及發展情況工業爐是石油化工裝置中常見的生產工藝過程中的關鍵設備。如煉油及石油化工裝置管式加熱爐、轉化爐、裂解爐；合成氨裝置高溫加熱、高溫反應的以煤為原料的氣化爐或以燃氣為原料的一段轉化爐、二段轉化爐等。這些工業爐類設備的特點是：結構較為復雜，施工工期長，工藝條件要求嚴格，工程質量標準高。工業爐的類型很多，而且結構多樣。本調研報告簡要敘述石油化工常見幾種工業爐工作原理、結構型式、所用材料及初步設計概算的編制。一、工業爐知識簡介工業爐是在工業生產中，利用燃料燃燒或電能轉化的熱量，將物料或工件加熱的熱工設備。(一) 工業爐在生產工藝過程中的作用在石油化工生產工藝過程中，介質

2、(物料)的化學反應較為復雜，如石油烴類的裂解過程，除裂解反應外，還伴隨著脫氫、異構化、環化、縮合、迭合等反應的發生。按其不同的工藝性能要求，工業爐在石油化工生產過程中的作用可歸納如下：1加熱介質，使其達到所需要的溫度后以滿足下一工藝過程的需要，發生物理變化和相態轉變（由液態變為氣態）。一般稱為純加熱用加熱爐。2加熱某種介質，使其達到化學反應所需的溫度，或者在觸媒的作用下進行化學反應。一般稱為加熱反應用加熱爐。(二) 工業爐的分類石油化工行業工業爐的類型較多，按其外型結構特征及加熱工藝過程不同可劃分為五大類：1管式加熱爐按形狀分為圓筒爐、立式爐、箱型爐。管式爐爐體一般由鋼架及筒體（或箱體）組成，

3、爐內襯有耐火材料和隔熱材料，還有爐管系統、爐配件和煙囪等部分。根據其受熱形式有純輻射式和輻射-對流式。管式加熱爐是石油化工行業最常用的爐型，以后各節主要圍繞管式加熱爐展開介紹。2立式反應爐這類爐的爐體基本上是受壓容器，如甲烷化爐、中（低）溫變換爐、氣化爐、二段轉化爐等；另一部分類似平頂(底)或錐形頂(底)的常壓容器，如沸騰爐、蓄熱爐、煤氣發生爐等，爐體多數均有復雜的內件和襯耐火材料，催化劑填料等。3臥式旋轉反應爐爐體呈臥式旋轉筒體，內部裝有螺旋輸運器或加熱爐管，外部有傳動及減速裝置，如HF旋轉反應爐等。4帶傳動、升降投料裝置的反應爐這類爐設備類似容器，但外部有投料提升裝置，爐內有內襯或砌筑耐火

4、和隔熱材料，如電熱爐等。5其他工業爐焚燒爐： 用于廢氣、廢液、廢渣的焚燒。將其中有害物質經焚燒轉化為無害物質排出。如污泥焚燒爐、硫磺回收裝置焚燒爐。干燥爐：用于干燥工藝物料。熱載體爐：塑料廠用的較多。(三) 工業爐常用材料工業爐通常都是由金屬和非金屬材料制造、安裝、砌筑而成。對于由金屬殼體或鋼架、爐管、各種配件組合的爐體結構，要求能承受相當高的溫度、各種介質的腐蝕以及承受一定的壓力和荷載，其中，尤以爐管為著。工業爐使用的金屬材料種類很多，常用的有普通碳鋼、各種耐高溫合金鋼及不銹鋼。此外，對構成工業爐實體的內襯耐火材料、隔熱保溫材料種類也很多。有耐火磚、不定型耐火材料、耐火纖維、纖維可塑料、巖棉

5、板、微孔硅酸鈣制品等。二、石油化工裝置常用工業爐(一) 管式加熱爐管式加熱爐是屬于提供熱源的火焰加熱設備，作用是將通過爐管中的介質加熱到所需溫度，然后進入下一段工藝過程，又稱之為管式爐。1管式加熱爐的工作原理管式加熱爐由輻射室、對流室和煙囪組成，輻射室和對流室內均裝有爐管，煙囪內裝有擋板。燃料經過噴嘴在輻射室燃燒，產生的高溫火焰以輻射傳熱方式，將大部分熱量傳給輻射室爐管內流動著的介質，溫度降低后的高溫煙氣再進入對流室，以對流方式繼續將部分熱量傳給對流室爐管內流動著的介質，降溫后的煙氣最終進入煙道，通過煙囪排入大氣。介質的流向一般是先經過對流室爐管，再經過輻射室的爐管。其介質在流動過程中不斷吸入

6、高溫煙氣經爐管壁傳來的熱量，逐步升高到所需要的溫度成為高溫介質流出。管式加熱爐的流程見圖1。為了綜合利用能源常在對流室和煙道與爐體部分增設余熱回收系統，或加熱空氣或加熱水、水蒸汽，生成蒸汽或過熱蒸汽，供生產使用。圖1 加熱流程圖2管式加熱爐的類型常見的管式爐中，有圓筒加熱爐和立式加熱爐。爐體外形分為立式圓筒形和立式長方形、箱型，而老式斜頂形加熱爐在煉油裝置中已很少采用。圓筒式加熱爐又稱圓筒立式加熱爐，其爐型見圖2。圖中（a）型是一種純輻射型圓筒加熱爐，只有輻射室，沒有對流室，噴嘴設在底部向上安裝，爐管直立沿爐墻布置。這種加熱爐結構簡單、重量輕，其熱效較低。圖中（b）型是輻射對流型圓筒加熱爐，在

7、爐體上部設有水平方向布置的對流室，底部為輻射室，結構較復雜。圖2 圓筒式加熱爐圖立式加熱爐分為臥管立式加熱爐和立管立式加熱爐，這兩種加熱爐的示意見圖3（a）、圖3（b）。立式加熱爐高度通常為寬度的23倍，爐內呈長方形，又稱立方式型爐，由型鋼組成的立柱支撐。立式加熱爐的結構分上、中、下三部分，上部分為煙囪，內設擋板調節氣流和風量，中部為對流室，下部為輻射室。 圖3 立式加熱爐 噴嘴在爐底向上放置或側壁水平放置，輻射爐管沿爐墻呈臥式或立式排列，對流段爐管均為臥式安裝，用管板支撐。3特殊類型加熱爐由于采用技術不同，有些裝置的立式方型爐爐管及燃燒器的位置與常見爐型不同。如重整裝置四合一爐，管系為正U型

8、上面2個集合管，或倒U型下面2個集合管。集合管材質1 1/4Cr1/2Mo, 15CrMo,Cr5Mo,形狀為直管,爐管材質Cr9Mo。燃燒器有設置在爐墻側面，或設置在爐底部。加氫裂化裝置設計的爐型有爐管放在中間，采用雙面輻射方式，支撐架為HK-40的離心澆注管。以下介紹幾種不同于一般管式加熱爐結構的爐型。(1)重整裝置四合一爐：該四個重整進料加熱爐的輻射室是四個完全獨立的在一個箱體鋼結構內的立式爐，用來分別加熱重整進料介質。介質出爐溫度為500C左右，爐內煙氣溫度為800900C，見圖4。圖4催化重整爐圖(2)制氫裝置轉化爐與其他加熱爐不同之處是爐管里裝有催化劑，制氫反應過程在爐管內完成。爐

9、內溫度較高，達到1000C，反應介質出口溫度為800C左右，此爐有兩種型式：一種是立式長方形爐，燃燒器側面安裝；另一種是大型的立式箱型爐，燃燒器頂置，對流室另設一個系統，爐型見圖5。圖5制氫轉化爐圖(3) 裂解爐，主要以石油餾分為原料，進行熱裂解生產烯烴，其結構特征為：立管加熱裂解爐。管式裂解爐為立式鋼架結構爐體，爐墻砌筑耐火材料和隔熱材料，爐管為立式懸掛變徑管，幾種不同管徑組合成一組，爐底有油氣聯合噴嘴；對流室在頂部，為臥式盤管，預熱原料或燃料等。裂解爐是乙烯裝置中的關鍵設備之一，結構龐大（30萬t/a乙烯十一臺裂解爐總重4100t）。過去我國乙烯裝置中的裂解爐大部分是從國外引進，其結構與國內管式裂解爐相類似，工藝流程及各種技術指標與國內同類爐子水平相近或略高，見圖6。(二) 化學反應爐由于石油化工生產面較廣，專業眾多，除上述常用爐類設備外，尚有一些加熱、化學反應爐設備，如合成氨裝置中的二段轉化爐、蓄熱爐、開工加熱爐、甲烷化爐，氣化爐等。這些爐類設備主要用于石油化工裝置中原料氣的進一步加熱、轉化、變換分離及固體焚燒等一系列化學反應。它們的共同特征是