石油化工加热炉的检测技术培训讲义

中国石化加热炉检测评定中心长岭中心站中国石化加热炉检测评定中心长岭中心站岳阳长岭设备研究所有限公司岳阳长岭设备研究所有限公司2 石油化工加热炉的检测技术石油化工加热炉的检测技术 通过对加热炉的效率、炉管温度、衬里、烟气露点温通过对加热炉的效率、炉管温度、衬里、烟气露点温度等的监测，可以了解运行中烟气参数是否正常，炉管的度等的监测，可以了解运行中烟气参数是否正常，炉管的表面热负荷是否均匀，炉管是否结焦，衬里是否完好，预表面热负荷是否均匀，炉管是否结焦，衬里是否完好，预热器是否存在露点腐蚀等状况。它对于节能降耗，提高加热器是否存在露点腐蚀等状况。它对于节能降耗，提高加热炉的热效率，特别是对延长生产周期，降低加热炉的故热炉的热效率，特别是对延长生产周期，降低加热炉的故障，具有重大的意义。障，具有重大的意义。石油化工加热炉的检测技术石油化工加热炉的检测技术 3.1 测试、检查执行的标准测试、检查执行的标准(见表见表3-1)3序号序号测试、检查项目测试、检查项目依据和引用标准依据和引用标准控制指标控制指标1排烟温度排烟温度中石化中石化加热炉管理制度加热炉管理制度 1702CO含量含量中石化中石化加热炉管理制度加热炉管理制度 100ppm3对流室顶部对流室顶部氧含量氧含量中石化中石化加热炉管理制度加热炉管理制度燃气加热炉燃气加热炉2%-4%燃油加热炉燃油加热炉3%-5%4NOx含量含量大气污染物综合排放标准大气污染物综合排放标准GB16297-1996 240mg/m3(约约120ppm)5SO2含量含量大气污染物综合排放标准大气污染物综合排放标准GB16297-1996 550 mg/m3(约约200ppm)石油化工加热炉的检测技术石油化工加热炉的检测技术序号序号测试、检查项目测试、检查项目依据和引用标准依据和引用标准控制指标控制指标6热效率简易计算热效率简易计算石油化工工艺管式炉效率测定法石油化工工艺管式炉效率测定法SHF 0001-907热效率运行标准热效率运行标准 中石化股份公司化工事业部中石化股份公司化工事业部2006年度加热炉专题工作会议年度加热炉专题工作会议裂解炉热效率裂解炉热效率92%；其他热负荷其他热负荷10MW的加热炉的加热炉热效率热效率89%；热负荷热负荷10MW的加热炉热的加热炉热效率达到设计值并逐步效率达到设计值并逐步达到达到87%8外壁温度外壁温度(辐射段、对流段和辐射段、对流段和热烟风管道热烟风管道)一般炼油装置用火焰加热炉一般炼油装置用火焰加热炉SH/T 3036-2003 809外壁温度外壁温度(辐射段底部辐射段底部)一般炼油装置用火焰加热炉一般炼油装置用火焰加热炉SH/T 3036-2003 9010部件、基础资料和部件、基础资料和运行参数运行参数中石化中石化加热炉管理制度加热炉管理制度55 石油化工加热炉的检测技术石油化工加热炉的检测技术 3.2 测试方法测试方法管式炉热效率的测定有标定测定和操作测定两种。管式炉热效率的测定有标定测定和操作测定两种。标定测定时应对正、反平衡计算式所涉及的各参数都进行准确的测标定测定时应对正、反平衡计算式所涉及的各参数都进行准确的测量，由于工作量大又比较麻烦，因此一般只在评价某台管式炉或为获得设量，由于工作量大又比较麻烦，因此一般只在评价某台管式炉或为获得设计数据时才采用。计数据时才采用。操作测定则比较简单，它只测量反平衡计算式中涉及的各参数，一般操作测定则比较简单，它只测量反平衡计算式中涉及的各参数，一般只对烟气离开体系时的组成和温度进行分析和测量，用反平衡法计算出热只对烟气离开体系时的组成和温度进行分析和测量，用反平衡法计算出热效率或用连续测定仪直接显示出热效率，以作为调节操作参数的依据。效率或用连续测定仪直接显示出热效率，以作为调节操作参数的依据。仪表及测点的布置见图仪表及测点的布置见图3-1。测试中应该严格按规定进行布。测试中应该严格按规定进行布点、测量；仪器仪表在测试前必须进行校验；在整个测试中应使点、测量；仪器仪表在测试前必须进行校验；在整个测试中应使加热炉的操作始终保持稳定状态。测试前还应制定合理的测试数加热炉的操作始终保持稳定状态。测试前还应制定合理的测试数据记录表格，测试完须对数据进行处理，对测试结果做出综合分据记录表格，测试完须对数据进行处理，对测试结果做出综合分析，最后编制成报告。测试详细内容见表析，最后编制成报告。测试详细内容见表3-2。石油化工加热炉的检测技术石油化工加热炉的检测技术67 石油化工加热炉的检测技术石油化工加热炉的检测技术8 石油化工加热炉的检测技术石油化工加热炉的检测技术表表3-2 管式炉效率测试项目和方法管式炉效率测试项目和方法测试项目测试方法或测试仪器、仪表液体燃料消耗量容积式流量计或计量罐，允许误差1低发热量GB384-81石油产品热值测定法或计算元素分析GB476-79煤的元素分析方法水分GB260-77石油产品水分测定法硫含量GB387-64黑色石油产品硫含量测定法GB388-64石油产品硫含量测定法氮含量GB9170-88润滑油及燃料油总氮含量测定法密度GB1884-83石油和液体石油产品密度测定法GB1885-83石油密度计量换算表温度水银温度计或热电偶，电阻温度计，0.5级测试项目测试方法或测试仪器、仪表气体燃料消耗量压差式流量计，允许误差1组成分析气相色谱法低发热量实测，或按组成计算温度水银温度计或热电偶，电阻温度计，0.5级压力弹簧管压力表或其它压力计，1.0级燃料用空气温度水银温度计或热电偶，电阻温度计，0.5级雾化蒸汽消耗量压差式流量计，允许误差1.5温度水银温度计或热电偶，电阻温度计，0.5级压力弹簧管压力表，1.5级 石油化工加热炉的检测技术石油化工加热炉的检测技术10测试项目测试方法或测试仪器、仪表被加热介质流量容积式，压差式或涡轮流量计，允许误差1密度油品：GB188483石油和液体石油产品密度测定法GB1885-83石油密度计量换算表组成或馏程有关标准温度水银温度计或热电偶，电阻温度级，0.5级压力弹簧管压力表或其它压力计，1.0级散热损失热流密度SY750587加热炉热工测试方法设备外表温度风速炉体附近环境温度附属设备电功率吹灰器用蒸汽的消耗量、温度、压力电流表，电压表或功率表，1.0级与雾化蒸汽相同 石油化工加热炉的检测技术石油化工加热炉的检测技术1111 3.2.1 标定测定标定测定 管式炉热效率的标定测定需对划定体系的下列参数进行准确测量：管式炉热效率的标定测定需对划定体系的下列参数进行准确测量：用干球温度计测量环境温度，作为基准温度。用干球温度计测量环境温度，作为基准温度。测量各种被加热介质测量各种被加热介质(油料、过热蒸汽、余热锅炉工质等油料、过热蒸汽、余热锅炉工质等)在体系出入在体系出入口处的流量口处的流量(包括油料汽化率包括油料汽化率)、温度和压力，以计算有效热量。、温度和压力，以计算有效热量。测量燃料的低热值，以及燃料、空气和雾化蒸汽在体系人口处的温测量燃料的低热值，以及燃料、空气和雾化蒸汽在体系人口处的温度、压力和流量，以计算供给热量。度、压力和流量，以计算供给热量。石油化工加热炉的检测技术石油化工加热炉的检测技术 用抽气热电偶测量烟气离开体系时的温度，并进行烟气组成全分用抽气热电偶测量烟气离开体系时的温度，并进行烟气组成全分析，以计算排烟损失。析，以计算排烟损失。测量炉外壁、风、烟道外壁及空气预热器外壁的平均壁温和环境风测量炉外壁、风、烟道外壁及空气预热器外壁的平均壁温和环境风速，以计算散热损失。速，以计算散热损失。准确测定上述各参数之后，用热效率公式分别进行正、反平衡的热效准确测定上述各参数之后，用热效率公式分别进行正、反平衡的热效率计算，并统计各组数据正、反平衡热效率的误差。当两者基本相等时，率计算，并统计各组数据正、反平衡热效率的误差。当两者基本相等时，方可认为测定是可信的。方可认为测定是可信的。当测量出鼓风机、引风机和吹灰器等的电耗和吹灰器的蒸汽耗量时，当测量出鼓风机、引风机和吹灰器等的电耗和吹灰器的蒸汽耗量时，便可用其综合热效率的公式计算出综合热效率。便可用其综合热效率的公式计算出综合热效率。12 石油化工加热炉的检测技术石油化工加热炉的检测技术133.2.2 操作测定操作测定管式炉热效率的操作测定主要是为调整以及考核管式炉操作状管式炉热效率的操作测定主要是为调整以及考核管式炉操作状况而进行的。况而进行的。一般只测定排烟损失（排烟温度和烟气成分），估计一般只测定排烟损失（排烟温度和烟气成分），估计一个散热损失便可计算出炉子的热效率。一个散热损失便可计算出炉子的热效率。排烟损失的测定有定期排烟损失的测定有定期(一一天或数天天或数天)人工采样分析和用热效率仪连续测定两种方法。人工采样分析和用热效率仪连续测定两种方法。人工采样分析是在体系出口处人工采集烟气样，作奥氏气体分人工采样分析是在体系出口处人工采集烟气样，作奥氏气体分析或色谱分析，得到烟气的组成析或色谱分析，得到烟气的组成(C02、02、CO等等)，从而计算出排，从而计算出排烟处的过剩空气系数。烟处的过剩空气系数。石油化工加热炉的检测技术石油化工加热炉的检测技术143.3 几种常用在线仪表功能介绍几种常用在线仪表功能介绍 3.3.1 氧化锆氧化锆氧化锆测氧仪是将氧化锆探头直接插入烟气中，而不用将烟气引氧化锆测氧仪是将氧化锆探头直接插入烟气中，而不用将烟气引出炉外。探头是一个氧化锆小磁管，管内、外壁的某相对应处涂上并出炉外。探头是一个氧化锆小磁管，管内、外壁的某相对应处涂上并烧结一层多孔的铂电极，管内通以标准气烧结一层多孔的铂电极，管内通以标准气(空气空气)。这样管外气体。这样管外气体(烟气烟气)和管内标准气体之间氧浓度差构成一个氧浓差电池，使铂电极输出电和管内标准气体之间氧浓度差构成一个氧浓差电池，使铂电极输出电讯号而测出烟气中的氧含量。由于氧化锆氧浓差电池的内阻随温度的讯号而测出烟气中的氧含量。由于氧化锆氧浓差电池的内阻随温度的降低而升高，降低而升高，因此氧化锆探头的工作温度一般在因此氧化锆探头的工作温度一般在600以上。以上。实际使用实际使用中常用恒温法或温度补偿法来避免烟气温度波动的干扰。另外，其变中常用恒温法或温度补偿法来避免烟气温度波动的干扰。另外，其变送器需采用集成线性放大器组成，否则测量精度难以保证。送器需采用集成线性放大器组成，否则测量精度难以保证。石油化工加热炉的检测技术石油化工加热炉的检测技术氧化锆测氧仪的应用与要求有以下几点：氧化锆测氧仪的应用与要求有以下几点：（1）安装位置一般均在辐射室出口处，利用此点检查供给燃烧所）安装位置一般均在辐射室出口处，利用此点检查供给燃烧所需空气量的实际情况，以控制燃烧器风量达到完全燃烧。需空气量的实际情况，以控制燃烧器风量达到完全燃烧。（2）测点在烟温测点在烟温600-800处比较合适。测点处应燃烧完全，处比较合适。测点处应燃烧完全，烟气流动平稳，无剧烈振动和敲打源。烟气流动平稳，无剧烈振动和敲打源。(3)测点位置应在加热炉密封性好、不漏风的部位，应避开人孔、测点位置应在加热炉密封性好、不漏风的部位，应避开人孔、门等位置，因为人孔、门容易出现关不严、漏风等现象，导致氧量指门等位置，因为人孔、门容易出现关不严、漏风等现象，导致氧量指示偏大。示偏大。15 石油化工加热炉的检测技术石油化工加热炉的检测技术16(5)氧化锆氧分析仪的变送器、指示表应安装在环境较好的地方。如氧化锆氧分析仪的变送器、指示表应安装在环境较好的地方。如集控室内：指示仪的信号引线应与加热炉内热电偶的补偿导线同型号，以集控室内：指示仪的信号引线应与加热炉内热电偶的补偿导线同型号，以免因温差造成测量误差。免因温差造成测量误差。(6)保持锆头温度恒定保持锆头温度恒定根据根据Nernst公式，只有当温度恒定时，输出电势才仅与被测气体的氧公式，只有当温度恒定时，输出电势才仅与被测气体的氧分压有关。温度过低不仅达到稳定的电势输出需较长的时间，同时输出电分压有关。温度过低不仅达到稳定的电势输出需较长的时间，同时输出电势特性的斜率降低，响应速度变慢，零点电势增加；温度过高，则电极和势特性的斜率降低，响应速度变慢，零点电势增加；温度过高，则电极和引线会因熔化而脱落。试验证明，在引线会因熔化而脱落。试验证明，在750、氧浓度为、氧浓度为5.0时，温度变化时，温度变化l O就会引起就会引起1的误差。所以，保持锆头温度恒定十分重要。的误差。所以，保持锆头温度恒定十分重要。石油化工加热炉的检测技术石油化工加热炉的检测技术(7)严密监视电极电阻的变化严密监视电极电阻的变化在高温烟气腐蚀下，探头经一段时间的使用，其内外电极将在高温烟气腐蚀下，探头经一段时间的使用，其内外电极将受到污染，表面会附着一层不均匀的覆盖物，铂电极的微孔中也受到污染，表面会附着一层不均匀的覆盖物，铂电极的微孔中也会有杂质侵入。使电极的多孔性变差，有效面积减少，引起响应会有杂质侵入。使电极的多孔性变差，有效面积减少，引起响应速度变慢、输出电势降低，甚至探头不能正常工作速度变慢、输出电势降低，甚至探头不能正常工作(此时其内阻将此时其内阻将高达几百欧高达几百欧)。随着时间的延长，电极污染进一步加剧，输出电势。随着时间的延长，电极污染进一步加剧，输出电势偏离理论值更多。一般情况下，电阻大于偏离理论值更多。一般情况下，电阻大于l000 时，应考虑更换时，应考虑更换探头。为此，要严密监视电极电阻的变化，并采取措施防止污探头。为此，要严密监视电极电阻的变化，并采取措施防止污染。染。17 石油化工加热炉的检测技术石油化工加热炉的检测技术(8)及时调整风量与燃料量及时调整风量与燃料量操作人员常会发现氧化锆氧分析仪氧量指示偏差较大，操作人员常会发现氧化锆氧分析仪氧量指示偏差较大，这不一定是仪器出了故障，而往往是由于燃烧工况发生变化这不一定是仪器出了故障，而往往是由于燃烧工况发生变化后未能及时进行调整所致。操作人员若能根据炉膛燃烧工况后未能及时进行调整所致。操作人员若能根据炉膛燃烧工况及时调整风量和燃料量，几分钟后指示就能恢复正常。及时调整风量和燃料量，几分钟后指示就能恢复正常。18 石油化工加热炉的检测技术石油化工加热炉的检测技术(9)加强日常维护和管理加强日常维护和管理新投运的氧化锆氧分析仪至少每新投运的氧化锆氧分析仪至少每2周校验周校验1次，根据实际情况，次，根据实际情况，按中石化按中石化加热炉管理制度加热炉管理制度至少每季度校验一次。定期清除探头至少每季度校验一次。定期清除探头过滤器上的集灰，必要时可拆下处理。标准气管应畅通，探头每季过滤器上的集灰，必要时可拆下处理。标准气管应畅通，探头每季度应在线标定一次，发现问题及时处理。加热炉停用较长时间时应度应在线标定一次，发现问题及时处理。加热炉停用较长时间时应切断加热炉电源。以延长其寿命。要加强日常的技术管理，对氧化切断加热炉电源。以延长其寿命。要加强日常的技术管理，对氧化锆氧分析仪的更换、故障原因、处理结果等应作详细记录。锆氧分析仪的更换、故障原因、处理结果等应作详细记录。(10)氧化锆测氧仪测得的是湿烟气中的氧含量。应用该值计算氧化锆测氧仪测得的是湿烟气中的氧含量。应用该值计算过剩空气系数时要注意。过剩空气系数时要注意。19 石油化工加热炉的检测技术石油化工加热炉的检测技术热电偶作为温度的检测元件，通常与显示仪热电偶作为温度的检测元件，通常与显示仪表配套，用于直接测量各种生产过程中流体、蒸汽表配套，用于直接测量各种生产过程中流体、蒸汽和气体介质以及金属表面等的温度，也可以将其毫和气体介质以及金属表面等的温度，也可以将其毫伏信号送给巡测装置、温度变送器、自动调节器和伏信号送给巡测装置、温度变送器、自动调节器和计算机等。计算机等。203.3.2 热电偶热电偶 石油化工加热炉的检测技术石油化工加热炉的检测技术热电偶由一对不同材料的导电体热电偶由一对不同材料的导电体(热电偶丝热电偶丝)组成，其一端组成，其一端(热热端、测量端端、测量端)相互连接并感受被测温度；另一端相互连接并感受被测温度；另一端(冷端、参比端冷端、参比端)则连则连接到测量装置中。根据热电效应，测量端和参比端的温度之差与热接到测量装置中。根据热电效应，测量端和参比端的温度之差与热电偶产生的热电动势随着测量端的温度升高而加大，其数值只与热电偶产生的热电动势随着测量端的温度升高而加大，其数值只与热电偶材料及两端温差有关，而与热电偶的长度、直径无关。电偶材料及两端温差有关，而与热电偶的长度、直径无关。热电偶的结构有热电偶元件、保护套管、安装固定装置、接线热电偶的结构有热电偶元件、保护套管、安装固定装置、接线盒等部件。盒等部件。21 石油化工加热炉的检测技术石油化工加热炉的检测技术为提高测量精确度，减少测量误差，在热电偶使用过程中，除为提高测量精确度，减少测量误差，在热电偶使用过程中，除要经常校对外，安装时还应特别注意以下问题：要经常校对外，安装时还应特别注意以下问题：(1)安装热电偶要注意检查测点附近的炉墙及热电偶元件的安装安装热电偶要注意检查测点附近的炉墙及热电偶元件的安装孔须严密，以防漏风，不应将测点布置在炉膛或烟道的死角处。孔须严密，以防漏风，不应将测点布置在炉膛或烟道的死角处。(2)测量流体温度时，应将热电偶插到流速最大的地方。测量流体温度时，应将热电偶插到流速最大的地方。(3)应避免或尽量减少热量沿着热电极及保护管等元件的传导损应避免或尽量减少热量沿着热电极及保护管等元件的传导损失。失。22 石油化工加热炉的检测技术石油化工加热炉的检测技术安装位置有：安装位置有：(1)辐射室处辐射室处 根据要求，为保证辐射室温度的均匀性，可在辐射室内不同位置安装根据要求，为保证辐射室温度的均匀性，可在辐射室内不同位置安装数支热电偶。最重要的一个点是辐射室出口处所测的炉膛温度数支热电偶。最重要的一个点是辐射室出口处所测的炉膛温度(火墙温火墙温度度)，一般是指烟气离开辐射室进入对流室时的温度，它代表炉膛内烟，一般是指烟气离开辐射室进入对流室时的温度，它代表炉膛内烟气温度的高低，是加热炉操作中一个很重要的控制指标。炉膛温度与加气温度的高低，是加热炉操作中一个很重要的控制指标。炉膛温度与加热炉的负荷有关，一般情况下炉子负荷愈大，加热炉的炉膛温度就愈高热炉的负荷有关，一般情况下炉子负荷愈大，加热炉的炉膛温度就愈高。在炉膛内，燃料燃烧放出的热量是通过辐射和对流两种传热方式传给。在炉膛内，燃料燃烧放出的热量是通过辐射和对流两种传热方式传给加热炉炉管，炉膛温度高，辐射室传热量就大，但太高的炉膛温度容易加热炉炉管，炉膛温度高，辐射室传热量就大，但太高的炉膛温度容易造成炉管内油品结焦，甚至烧坏炉管和管板等。造成炉管内油品结焦，甚至烧坏炉管和管板等。23 石油化工加热炉的检测技术石油化工加热炉的检测技术(2)对流段处对流段处一般安装对流室出口处。是指高温烟气离开加热炉对流室一般安装对流室出口处。是指高温烟气离开加热炉对流室的温度，该温度的高低不仅与加热炉的负荷有关，而且还与加的温度，该温度的高低不仅与加热炉的负荷有关，而且还与加热炉对流室的进料温度和炉管的传热效果有关，它反映出加热热炉对流室的进料温度和炉管的传热效果有关，它反映出加热炉热效率的高低炉热效率的高低(没有余热回收系统时没有余热回收系统时)。它是加热炉日常维护。它是加热炉日常维护工作中的一个参数。其热偶套管一般都选用与辐射室热偶套管工作中的一个参数。其热偶套管一般都选用与辐射室热偶套管相同的材质。相同的材质。24 石油化工加热炉的检测技术石油化工加热炉的检测技术(3)排烟道处排烟道处排烟温度是烟气离开加热炉系统时的温度，该温度的高低是排烟温度是烟气离开加热炉系统时的温度，该温度的高低是对加热炉系统热效率的直观反映。排烟温度高，单位体积烟气带对加热炉系统热效率的直观反映。排烟温度高，单位体积烟气带走的热量多，加热炉的热效率就抵；反之加热炉的热效率就愈走的热量多，加热炉的热效率就抵；反之加热炉的热效率就愈高。但最低排烟温度还取决于烟气的低温露点腐蚀温度，加热炉高。但最低排烟温度还取决于烟气的低温露点腐蚀温度，加热炉的排烟温度必须高于烟气的露点温度，否则将会引起炉管或预热的排烟温度必须高于烟气的露点温度，否则将会引起炉管或预热器传热元件的露点腐蚀，影响加热炉的长周期安全运行。在日常器传热元件的露点腐蚀，影响加热炉的长周期安全运行。在日常操作中排烟温度一般作为余热回收系统工作状况的评判依据。操作中排烟温度一般作为余热回收系统工作状况的评判依据。25 石油化工加热炉的检测技术石油化工加热炉的检测技术3.3.3 负压表负压表无论是自然通风还是强制通风的加热炉炉膛压力都是加热炉无论是自然通风还是强制通风的加热炉炉膛压力都是加热炉操作中重要控制参数，它不仅影响着燃料的燃烧状况、加热炉操操作中重要控制参数，它不仅影响着燃料的燃烧状况、加热炉操作的优化、热效率的提高，而且还影响着加热炉的安全运行。作的优化、热效率的提高，而且还影响着加热炉的安全运行。一般把炉膛负压控制在一般把炉膛负压控制在-20Pa(对流室下方对流室下方)，同时还要兼顾火，同时还要兼顾火焰的燃烧状况，以保证燃料的充分燃烧。焰的燃烧状况，以保证燃料的充分燃烧。对自然通风的加热炉，一般是通过调节烟道挡板的开度来调对自然通风的加热炉，一般是通过调节烟道挡板的开度来调节炉膛负压的。节炉膛负压的。26 石油化工加热炉的检测技术石油化工加热炉的检测技术对强制通风的加热炉是通过调节引风机入口蝶阀的开度来对强制通风的加热炉是通过调节引风机入口蝶阀的开度来控制炉膛负压的。控制炉膛负压的。对采用变频器的引风机，炉膛负压的控制是通过调节电机对采用变频器的引风机，炉膛负压的控制是通过调节电机的转速来实现的。的转速来实现的。为检测炉膛负压，一般要在辐射室、对流段、烟囱设置导为检测炉膛负压，一般要在辐射室、对流段、烟囱设置导压管，外接一个负压表，或利用一台微差压变送器进行负压测压管，外接一个负压表，或利用一台微差压变送器进行负压测量，远传至主控室进行监控。量，远传至主控室进行监控。27 石油化工加热炉的检测技术石油化工加热炉的检测技术3.3.4 流量计流量计流量是指流体流量是指流体(气体或液体气体或液体)通过管道或容器内的数量，常用通过管道或容器内的数量，常用瞬时流量及累计流量表示。前者指检测的瞬间流体在单位时间内瞬时流量及累计流量表示。前者指检测的瞬间流体在单位时间内所流过的数量；后者指检测的一段时间内流过的流体数量总和。所流过的数量；后者指检测的一段时间内流过的流体数量总和。流量的表示方法常用体积流量和质量流量表示。体积流量的瞬时流量的表示方法常用体积流量和质量流量表示。体积流量的瞬时流量是单位时间内流过管道某处截面流体的体积，单位用流量是单位时间内流过管道某处截面流体的体积，单位用m3s表示。质量流量是指在单位时间流过管道某截面处流体的质量，表示。质量流量是指在单位时间流过管道某截面处流体的质量，用用kgs表示。表示。28 石油化工加热炉的检测技术石油化工加热炉的检测技术流量计是用来测定加热炉所使用的燃料流量计是用来测定加热炉所使用的燃料(气体或液体气体或液体)、空、空气、水、水蒸气等用量的仪器。有时还需要自动调节流量及两气、水、水蒸气等用量的仪器。有时还需要自动调节流量及两种介质的流量比，如燃料与助燃空气的流量比。准确地检测及种介质的流量比，如燃料与助燃空气的流量比。准确地检测及调节流量对加热炉的经济指标十分重要，对节能工作具有重要调节流量对加热炉的经济指标十分重要，对节能工作具有重要意义。意义。流量计的种类繁多，按其测量原理，通常分为容积式流量流量计的种类繁多，按其测量原理，通常分为容积式流量计和速度式流量计两大类。加热炉上常用的是节流式差压流量计和速度式流量计两大类。加热炉上常用的是节流式差压流量计，即速度式流量计。计，即速度式流量计。29 石油化工加热炉的检测技术石油化工加热炉的检测技术在石油化工生产过程中，我们总希望加热炉一直处于最佳的在石油化工生产过程中，我们总希望加热炉一直处于最佳的工作状态，而靠人工来实现这一目标往往是不可能的。因此，一工作状态，而靠人工来实现这一目标往往是不可能的。因此，一般都采用仪表将加热炉的工作参数显示出来并对其进行一些检般都采用仪表将加热炉的工作参数显示出来并对其进行一些检测，从而达到满足生产，提高质量，降低热耗的目的。检测及调测，从而达到满足生产，提高质量，降低热耗的目的。检测及调节的热工参数，主要为温度、压力、流量等几个基本物理量以及节的热工参数，主要为温度、压力、流量等几个基本物理量以及燃烧产物成分的分析等几个方面。对温度、压力、流量等可采用燃烧产物成分的分析等几个方面。对温度、压力、流量等可采用单独的专门仪表进行检测或调节，对燃烧产物成分可用专门的气单独的专门仪表进行检测或调节，对燃烧产物成分可用专门的气体分析器进行检测或调节。体分析器进行检测或调节。303.4 离线测试内容介绍离线测试内容介绍 石油化工加热炉的检测技术石油化工加热炉的检测技术但是，单靠在线仪表很难做到，经济上也但是，单靠在线仪表很难做到，经济上也是不合算的，因此必须使用离线测试仪器仪表是不合算的，因此必须使用离线测试仪器仪表和在线仪表相结合，对加热炉进行检测，以此和在线仪表相结合，对加热炉进行检测，以此来指导人们的操作和实现自动调节，保证加热来指导人们的操作和实现自动调节，保证加热炉的最佳运行。炉的最佳运行。31 石油化工加热炉的检测技术石油化工加热炉的检测技术3.4.1 主要离线测试项目与仪器（见表主要离线测试项目与仪器（见表3-3）32序号序号测试项目测试项目测试仪器与型号测试仪器与型号测量范围测量范围精度精度1烟气温度烟气温度Testo350 烟气分析仪烟气分析仪-40-10001Testo950 测温仪测温仪-40-11000.12空气温度空气温度Testo950 测温仪测温仪-40-11000.13烟气成分烟气成分Testo350 烟气分析仪烟气分析仪CO：0-100000ppm10%O2:0-25%0.8%4环境温度环境温度Testo950 测温仪测温仪0-11000.15烟气压力烟气压力空气压力空气压力PM202 电子差压计电子差压计0-1000Pa1PaS型毕托管型毕托管系数系数 0.840.014%石油化工加热炉的检测技术石油化工加热炉的检测技术序号序号测试项目测试项目测试仪器与型号测试仪器与型号测量范围测量范围精度精度6烟气流量烟气流量空气流量空气流量PM202 电子差压计电子差压计0-1000Pa1PaTesto350 烟气分析仪烟气分析仪O2:0-25%0.8%S型毕托管型毕托管系数系数 0.840.014%7炉外壁炉外壁温度温度GT-90 红外热像仪红外热像仪-40-20002Testo950 测温仪测温仪-40-11000.18炉管温度炉管温度PM-290 红外热像仪红外热像仪-40-160029露点温度露点温度Land-220 露点仪露点仪-40-300210炉膛温度炉膛温度PM-290 红外热像仪红外热像仪-40-16002Testo950 测温仪测温仪-40-11000.111风速风速A531 智能型风速仪智能型风速仪0.1-30m/s2%m/s 石油化工加热炉的检测技术石油化工加热炉的检测技术343.4.2 氧含量氧含量在辐射室顶部，通过离线测试的氧含量数值，可用来与在线在辐射室顶部，通过离线测试的氧含量数值，可用来与在线氧化锆所测数据进行对比，作为控制燃烧的依据，判别辐射室处氧化锆所测数据进行对比，作为控制燃烧的依据，判别辐射室处的看火孔、防爆门、燃烧器等处漏风情况，判断燃烧器的燃烧状的看火孔、防爆门、燃烧器等处漏风情况，判断燃烧器的燃烧状况。况。对流室处，通过离线测试的氧含量数值，对比对流室上下氧对流室处，通过离线测试的氧含量数值，对比对流室上下氧含量之差，判断对流室处的漏风情况；若没有余热回收系统，所含量之差，判断对流室处的漏风情况；若没有余热回收系统，所测数值可用于对加热炉热效率进行计算。测数值可用于对加热炉热效率进行计算。34 石油化工加热炉的检测技术石油化工加热炉的检测技术余热回收系统处或排烟道处（即烟气离开最后传热面处），余热回收系统处或排烟道处（即烟气离开最后传热面处），通过离线测试的氧含量数值，对比余热回收系统上下氧含量之通过离线测试的氧含量数值，对比余热回收系统上下氧含量之差，判断余热回收系统处的漏风情况；所测数值用于对加热炉热差，判断余热回收系统处的漏风情况；所测数值用于对加热炉热效率进行计算。效率进行计算。长岭中心站的仪器测试探头有：长岭中心站的仪器测试探头有：0.75米长的一根，米长的一根，1米长的米长的二根，测试长度最长可达二米。二根，测试长度最长可达二米。35 石油化工加热炉的检测技术石油化工加热炉的检测技术3.4.3 烟气温度烟气温度一般只在余热回收系统处或排烟道处（即烟气离开最后传热面一般只在余热回收系统处或排烟道处（即烟气离开最后传热面处）测试。处）测试。长岭中心站的仪器测试探头有：长岭中心站的仪器测试探头有：0.75米长的一根，米长的一根，3米长的一米长的一根，最高测试温度可达根，最高测试温度可达1200。3.4.4 其它烟气组份其它烟气组份一般只在余热回收系统处或排烟道处（即烟气离开最后传热面一般只在余热回收系统处或排烟道处（即烟气离开最后传热面处）测试。处）测试。36 石油化工加热炉的检测技术石油化工加热炉的检测技术所测的其它烟气组份和范围是所测的其它烟气组份和范围是：CO含量：含量：0-100000ppmNOX含量：含量：0-3000ppmSO2含量：含量：0-5000ppmH2S含量：含量：0-300ppmCXHY含量：含量：0-5000ppmH2含量：含量：0-5000ppm 37 石油化工加热炉的检测技术石油化工加热炉的检测技术3.4.5 炉管、炉壁温度炉管、炉壁温度这两项工作，长岭中心站主要是用红外热像仪（见图这两项工作，长岭中心站主要是用红外热像仪（见图3-2）进行测试。）进行测试。红外热成像技术其原理是利用红外探测器、光学成像物镜和光机扫描红外热成像技术其原理是利用红外探测器、光学成像物镜和光机扫描系统接受被测目标的红外辐射能量，能量分布图形反映到红外探测器的光系统接受被测目标的红外辐射能量，能量分布图形反映到红外探测器的光敏元上，再由分光探测器将红外辐射能转换成电信号，经放大处理、转换敏元上，再由分光探测器将红外辐射能转换成电信号，经放大处理、转换或标准视频信号通过电视屏或监测器显示红外热像图。热像图与物体表面或标准视频信号通过电视屏或监测器显示红外热像图。热像图与物体表面的热分布场相对应，使人眼不能直接看到目标的表面温度分布，变成人眼的热分布场相对应，使人眼不能直接看到目标的表面温度分布，变成人眼可以看到的代表目标表面温度分布的图像，从而实现对目标进行实时观可以看到的代表目标表面温度分布的图像，从而实现对目标进行实时观测，并可以通过其行踪轨迹测，并可以通过其行踪轨迹 的的“热痕迹热痕迹”进行动态分析。进行动态分析。38 石油化工加热炉的检测技术石油化工加热炉的检测技术39 石油化工加热炉的检测技术石油化工加热炉的检测技术红外热成像技术可以无损、快速、非接触地探测出温度场分布，红外热成像技术可以无损、快速、非接触地探测出温度场分布，从而推导生产设备材料的工作状况。它是一种全场的、灵敏的检测方从而推导生产设备材料的工作状况。它是一种全场的、灵敏的检测方法，可用于石化系统的重要热力设备维护性监测和故障诊断、保温隔法，可用于石化系统的重要热力设备维护性监测和故障诊断、保温隔热材料的破损诊断、加热炉管的温度分布测定等。其主要用途如下：热材料的破损诊断、加热炉管的温度分布测定等。其主要用途如下：热设备衬里的红外检测、保温评估；热设备衬里的红外检测、保温评估；对高温炉管表面进行分析，诊断；对高温炉管表面进行分析，诊断；其它影响设备表面温度变化的设备故障的监测与诊断。其它影响设备表面温度变化的设备故障的监测与诊断。40 石油化工加热炉的检测技术石油化工加热炉的检测技术判断设备衬里是否正常，判断管道、容器有无结焦、堵塞、严重判断设备衬里是否正常，判断管道、容器有无结焦、堵塞、严重腐蚀等，检修前的状况综合分析，炉膛温度场调整，燃烧火焰温度调腐蚀等，检修前的状况综合分析，炉膛温度场调整，燃烧火焰温度调整，合理更换炉管。整，合理更换炉管。我们曾用红外热像技术对焦化装置加热炉炉管进行状态监测，根我们曾用红外热像技术对焦化装置加热炉炉管进行状态监测，根据监测数据来分析炉管结焦情况，指导焦化炉操作，调整火焰分布，据监测数据来分析炉管结焦情况，指导焦化炉操作，调整火焰分布，以最大限度地避免炉管局部过热，从而大大了延长焦化炉炉管烧焦周以最大限度地避免炉管局部过热，从而大大了延长焦化炉炉管烧焦周期，确保了加热炉的安全运行。如某焦化装置加热炉炉管红外热像见期，确保了加热炉的安全运行。如某焦化装置加热炉炉管红外热像见图图3-3a、b热图，分析认为炉管存在结焦故障，车间根据监测结果，热图，分析认为炉管存在结焦故障，车间根据监测结果，采取了一定的措施，使该炉在监控状况下安全运行，取得了较好的效采取了一定的措施，使该炉在监控状况下安全运行，取得了较好的效果。果。石油化工加热炉的检测技术石油化工加热炉的检测技术42图图3-3a炉管结焦的红外分析热图炉管结焦的红外分析热图 522.8694.5540 560 580 600 620 640 660 680 LI01 LI02 LI03 LI04 LI05 LI06 LI07 LI08 LI09 LI10 522.8694.5540560580600620640660680图图3-3b炉管结焦的红外分析热图炉管结焦的红外分析热图 石油化工加热炉的检测技术石油化工加热炉的检测技术43炉壁表面温度分布图 石油化工加热炉的检测技术石油化工加热炉的检测技术44炉壁表面温度分布图 石油化工加热炉的检测技术石油化工加热炉的检测技术45S01:Max 64S01:Avg 58.67S02:Max 66S02:Avg 61.45S03:Max 65.6S03:Avg 64.15炉壁表面温度分布图 石油化工加热炉的检测技术石油化工加热炉的检测技术46S01:Max 100.43S01:Avg 83.64S02:Max 69.87S02:Avg 58.15S03:Max 69.31S03:Avg 57.14S04:Max 161.2S04:Avg 106.28S05:Max 175.68S05:Avg 80.28炉壁表面温度分布图 石油化工加热炉的检测技术石油化工加热炉的检测技术473.4.6 露点温度露点温度 随着节能工作的不断发展，要求管式炉的排烟温度越来越低。而随着节能工作的不断发展，要求管式炉的排烟温度越来越低。而这又往往使空气预热器、余热锅炉等余热回收设备的换热面上产生这又往往使空气预热器、余热锅炉等余热回收设备的换热面上产生强烈的低温露点腐蚀，甚至在不到一年的运转时间内，换热元件就强烈的低温露点腐蚀，甚至在不到一年的运转时间内，换热元件就因严重腐蚀而穿孔，使管式炉不能正常运行。可以说，低温露点腐因严重腐蚀而穿孔，使管式炉不能正常运行。可以说，低温露点腐蚀已成为降低管式炉排烟温度、提高热效率的主要障碍。蚀已成为降低管式炉排烟温度、提高热效率的主要障碍。由于影响烟气露点温度的因素很多，而且各因素又与实际操作条由于影响烟气露点温度的因素很多，而且各因素又与实际操作条件有关，所以用理论方法进行准确计算是困难的，故一般均用经验件有关，所以用理论方法进行准确计算是困难的，故一般均用经验方法确定。对已投入运转的加热炉，则应使用露点温度仪来进行实方法确定。对已投入运转的加热炉，则应使用露点温度仪来进行实际测定。际测定。石油化工加热炉的检测技术石油化工加热炉的检测技术48长岭中心站采用的仪器是英国长岭中心站采用的仪器是英国Land-220型烟气露点仪，其型烟气露点仪，其测试方法是：将探头深入烟气中，一定时间后，探头探测元件测试方法是：将探头深入烟气中，一定时间后，探头探测元件的温度上升到烟气温度，再空气对探头进行冷却，当冷却到一的温度上升到烟气温度，再空气对探头进行冷却，当冷却到一定温度后，探头表面开始结露，由于酸露是电解溶液，探头上定温度后，探头表面开始结露，由于酸露是电解溶液，探头上传感器有电流通过。通过电磁阀控制冷却空气量，当传感器上传感器有电流通过。通过电磁阀控制冷却空气量，当传感器上电流在电流在100A时，酸露的冷凝速率等于蒸发速率，这时探头的时，酸露的冷凝速率等于蒸发速率，这时探头的温度为烟气的露点温度。温度为烟气的露点温度。石油化工加热炉的检测技术石油化工加热炉的检测技术493.4.7 烟气与空气的压力、流量烟气与空气的压力、流量 加热炉正常燃烧必须有充足的风量，一旦鼓风或引风不足，加热炉加热炉正常燃烧必须有充足的风量，一旦鼓风或引风不足，加热炉燃烧效果将急剧恶化，加热炉热效率会明显下降。引起鼓风或引风不足的燃烧效果将急剧恶化，加热炉热效率会明显下降。引起鼓风或引风不足的原因很多，可能是风机选择不当，也可能是设备阻力或烟、风道阻力偏原因很多，可能是风机选择不当，也可能是设备阻力或烟、风道阻力偏大，或者是炉墙、烟风道有漏风现象等等。但到底是哪种原因，需经测试大，或者是炉墙、烟风道有漏风现象等等。但到底是哪种原因，需经测试加热炉各部分的烟风量和风压后才能正确分析。因此加热炉烟、风量或风加热炉各部分的烟风量和风压后才能正确分析。因此加热炉烟、风量或风压的测试对加热炉运行情况分析具有重要的意义。压的测试对加热炉运行情况分析具有重要的意义。在实际工程应用中，对烟、风量与烟、风压是采用毕托管配电子差压在实际工程应用中，对烟、风量与烟、风压是采用毕托管配电子差压计进行测量，由于它的测量原理可靠，仪器耐用，故其应用非常普遍。计进行测量，由于它的测量原理可靠，仪器耐用，故其应用非常普遍。石油化工加热炉的检测技术石油化工加热炉的检测技术503.5 热效率计算方法简介热效率计算方法简介 管式加热炉的热效率定义有多种。目前国内石化系统经常提到的有燃管式加热炉的热效率定义有多种。目前国内石化系统经常提到的有燃料效率、热效率、综合效率和效率。这四种效率各有自己的特点和内料效率、热效率、综合效率和效率。这四种效率各有自己的特点和内涵，所以其用途也各有不同。涵，所以其用途也各有不同。热效率和综合热效率则是国内石化系统普遍热效率和综合热效率则是国内石化系统普遍采用的两种方法。采用的两种方法。目前计算加热炉热效率的方法主要有直接法和间接法。直接法也就是目前计算加热炉热效率的方法主要有直接法和间接法。直接法也就是所谓的正平衡法，间接法即反平衡法。从计算的要求不同又可分为综合所谓的正平衡法，间接法即反平衡法。从计算的要求不同又可分为综合(热热)效率计算和综合效率计算和综合(热热)效率简化计算。效率简化计算。近些年来，人们对热效率的计算问题作了许多简化，对特定的使用工近些年来，人们对热效率的计算问题作了许多简化，对特定的使用工况下有一定的实用价值。况下有一定的实用价值。石油化工加热炉的检测技术石油化工加热炉的检测技术51下面仅详细介绍综合下面仅详细介绍综合(热热)效率简化计算方法。效率简化计算方法。简化计算式：简化计算式：q=100-q1-q2-q3wtCOqa0657.0)6.15(104.3110)252.0043.4(442wtwtttqaggg0657.0)6.15(104.311.1)107.465.5()1035.1)(031.0103.8(432431 石油化工加热炉的检测技术石油化工加热炉的检测技术52式中式中 -综合效率，；综合效率，；q1-排烟损失热量占供给能量的百分数，；排烟损失热量占供给能量的百分数，；q2-不完全燃烧损失热量占供给能量的百分数，；不完全燃烧损失热量占供给能量的百分数，；q3-表面散热损失热量占供给能量的百分数，。应根据被测炉子日常积累表面散热损失热量占供给能量的百分数，。应根据被测炉子日常积累的测试数据及操作热负荷选取适当的的测试数据及操作热负荷选取适当的q3数值；数值；-过剩空气系数，可按下列公式计算：过剩空气系数，可按下列公式计算：干烟气干烟气(取样分析取样分析):湿烟气湿烟气(氧化锆氧分析仪氧化锆氧分析仪):22210627.021OO2221116.021OO 石油化工加热炉的检测技术石油化工加热炉的检测技术53O2-烟气中氧含量百分数，烟气中氧含量百分数，;tg-排烟温度，排烟温度，;w-雾化蒸汽用量，雾化蒸汽用量，kgkg燃料；燃料；CO-烟气中一氧化碳含量，烟气中一氧化碳含量，ppm；ta-外供热源预热空气时，热空气的温度，外供热源预热空气时，热空气的温度，；当燃烧用空气不预热或自身热源预热空气时，当燃烧用空气不预热或自身热源预热空气时，规定规定ta=15.6,即即3.410-4(ta-15.6)0；本方法适用于管式炉的日常操作调节和管理，也可用于微机上综合效率值的显本方法适用于管式炉的日常操作调节和管理，也可用于微机上综合效率值的显示、记录和控制；不适用于管式炉的标定、考核、评价和分析。示、记录和控制；不适用于管式炉的标定、考核、评价和分析。石油化工加热炉的检测技术石油化工加热炉的检测技术54 石油化工加热炉的检测技术 雾化蒸汽用量雾化蒸汽用量W说明说明：单烧气时：单烧气时：W=0 单烧油时：若无蒸汽计量，单烧油时：若无蒸汽计量，W取设计值取设计值 混合燃料可按各种燃料的比例加权计算混合燃料可按各种燃料的比例加权计算：油气混烧时：油气混烧时：W=流量单位：流量单位：kg/h54 石油化工加热炉的检测技术 在管式炉设计计算中，根据所用燃烧器的种在管式炉设计计算中，根据所用燃烧器的种类，一般可按下列值选取类，一般可按下列值选取W：内混式蒸汽雾化内混式蒸汽雾化 W=0.30.5 Y型蒸汽雾化型蒸汽雾化 W=0.030.155 石油化工加热炉的检测技术 表面散热损失表面散热损失q3说明：说明：管式炉体系散热损失包括炉墙、烟风道和空气管式炉体系散热损失包括炉墙、烟风道和空气预热器等散失于大气中的热量。它与许多因素有关预热器等散失于大气中的热量。它与许多因素有关，敷管率、炉墙结构、烟风道及空气预热器保温状，敷管率、炉墙结构、烟风道及空气预热器保温状况、大气温度、风力大小等都会影响散热损失。设况、大气温度、风力大小等都会影响散热损失。设计计算时，可按下表数值选取计计算时，可按下表数值选取56 石油化工加热炉的检测技术 炉外壁平均温度炉外壁平均温度80806060 圆筒炉及其他四壁圆筒炉及其他四壁排排管的炉子管的炉子2.52.53 31.51.52 2 其他炉型其他炉型4 43 3 有余热回收系统时有余热回收系统时另加另加0.557谢谢！