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摘要：对石油化工加氢装置中管式加热炉的布置及进出口管线、燃烧器系统管线和灭火蒸汽管线的配管设计等，进行了分析与阐述。管式加热炉的进出口管线应对称布置，在满足应力的前提下，尽量减少弯头，缩短管线长度。
关键词：管式加热炉、布置、配管设计
1. 引言
管式加热炉是石油化工装置中唯一的明火设备，主要通过燃料油或者燃料气的燃烧将炉管内的物料加热至所需的温度，进而进行下一步的分馏、裂解或者反应。
管式加热炉通常由辐射室、对流室、余热回收系统、燃烧器和通风系统组成[1]。辐射室温度最高，是炉子最重要的部位。它利用火焰或者高温烟气进行辐射传热，担负着全炉70%～80%的热负荷，热交换主要在辐射室进行。对流室布置在辐射室上面，利用辐射室出来的烟气对流换热。当对流室吸热量越大时，全炉的热效率就越高。余热回收系统则是从离开对流室的烟气中进一步回收余热。根据回收方法的不同，可以分为空气预热方式和废热锅炉方式。燃烧器只燃烧燃料气和燃料油，火嘴结构简单，应合理选择和布置燃烧器，以便炉膛受热均匀。通风系统主要将空气导入燃烧器，废烟气引出炉子，有自然通风方式和强制通风方式两种[1]。
2. 管式加热炉的布置[2] [3]
2.1加热炉作为明火设备，应靠近消防通道，并集中布置在装置的边缘，且位于可燃气体、液化烃和甲B、乙A类可燃液体设备全年最小频率风向的下风侧[2]。
2.2加热炉宜按照炉子中心线对齐集中布置，两座加热炉的净距宜≥3m。
2.3加热炉外壁与检修道路边缘的间距应≥3m。
2.4 加热炉与燃料气分液罐、燃料气加热器之间的距离应≥6m。
2.5加热炉与露天布置的液化烃设备或甲类气体压缩机之间的防火间距不应小于22.5m。当在加热炉与设备之间设置不燃烧材料实体墙时，其防火间距可减小至15m。实体墙的高度需≥3m，与加热炉之间的距离≤5m，实体墙的长度应满足由露天布置的液化烃设备或甲类气体压缩机经实体墙至加热炉的折线距离边缘≥22.5m[2]。
2.6加热炉与有直接进料关系的反应器之间的间距不宜小于4.5m。与没有直接进料关系的反应器之间的间距应按照GB50160-2008（2018版）中表5.2.1“设备、建筑物平面布置的防火间距”的规定，明火设备与甲类可燃气体工艺设备之间的净距不小于15m[3]。
图2.1为国内某企业260万吨/年馏分油加氢裂化装置中加热炉的平面布置图，由图可见五台加热炉按照中心线一致排成一排，并与反应器集中布置在装置的边缘。
3. 加热炉的管道布置
加热炉的管道布置应根据炉管的排列方式、进出口的方位、炉管的位移方向和大小、炉管的拆卸空间和连接方式等确定。加热炉的管道布置应与加热炉的炉型相适应，且应对加热炉相关的所有管道进行统筹规划、集中布置，以达到协调和美观[4]。
3.1 加热炉的进口管道布置
在进行加热炉的进口管道布置时，应保持各支路流量均匀。当各支路设置有流量调节阀时，可通过调节阀调节各路流量。否则，无论是纯液相物料还是气液两相流管线，均应对称布置。
国内加氢精制和加氢裂化装置多为炉前混氢，在进入加热炉时，多为原料油与氢气的两相流物料，容易震动。因此在进行管道设计时，对于靠近炉体的管段，不应设置弹簧支架。可利用增加管道柔性的方式，增加自然补偿，并用炉体自身的钢结构进行支撑。如图3.1所示，为国内某企业260万吨/年馏分油加氢裂化装置加热炉入口管道布置图。
如加热炉为圆炉时，以国内某企业30万吨/年原料精制装置为例，进口管道可如图3.2所示进行布置。
另外，由于加热炉炉管内温度较高，容易烧焦，通常在加热炉出入口管道上设置八字盲板，并在入口管道八字盲板后设置清焦线或者机械清焦口。该八字盲板及清焦线或者机械清焦口宜放置在炉体自身平台或者炉前管桥平台上，以方便操作和拆卸。如图3.1所示，清焦线采用蒸汽吹扫的方式;如图3.2所示，则采用机械清焦的方式。
3.2 加热炉的出口转油线布置
与进口物料相同，加热炉出口转油线多为氢气与原料油的气液两相流物料，为保证各路压降相同、流量均匀，须对称布置。加热炉出口一般到反应器、分馏塔和减压塔等，均为高温、大管径管道，管道柔性差。由于两相流带来的管道震动，靠近加热炉的管段不适合做弹簧支架，以免管线震动对管口行成较大的受力。因此，为较好的吸收高温带来的热涨，保证对称的前提下，出口转油线布置时应增加柔性自然补偿热膨胀。如图3.3所示，在进行管道设计时，可参考国内某企业260万吨/年馏分油加氢裂化装置出口管道布置图。
同样的，为了便于炉管清焦，出口转油线上通常设置有八字盲板，并在八字盲板前增设高点放空线或者机械清焦口。此八字盲板、高点放空线及机械清焦口均应放置在平台上，以方便操作和拆卸。
另外，由于加热炉去反应器的管线，多为高温高压管线，选用不锈钢材质，为了节约成本，在满足应力要求的前提下，应尽量减少管线长度和弯头。
4 加热炉燃料系统管线
加熱炉燃烧器的喷嘴一般有气燃烧喷嘴和油气联合喷嘴两种，前者用气体作为燃料，后者用油、气均可[5]。油气联合喷嘴一般有两个燃料气接管嘴、一个雾化蒸汽接管嘴、一个燃料油接管嘴和一个长明灯接管嘴。而气燃烧喷嘴一般有一个燃料气接管嘴和一个长明灯接管嘴，有时也会增加一根补充燃料气接管嘴。除工艺有特殊要求外，燃料气总管切断阀距离炉子至少7.5 m，燃料气管道上需设置阻火器，其与喷嘴的间距应≤12 m。
无论是气燃烧喷嘴还是油气联合喷嘴，其各主管和支管的接法都是一致的。喷嘴所连接的燃料气、燃料油和蒸汽主管通常按炉型沿炉体敷设，各主管布置在距炉底平台2.2m的同一高度。雾化蒸汽、燃料油和燃料气的支管从总管上部引出，各支管上的阀门放置在炉底平台上方便于操作的高度，然后沿炉体穿过底部风道与炉体的缝隙接至燃烧器喷嘴附近。长明灯所用的燃料气管应在燃料气总管的调节阀前引出，单独配置一套调节阀、阻火器和压力表等，然后与燃料气总管一起接至加热炉并沿炉体敷设。各支管从总管的上部引出，先接一个闸阀放置在炉底平台上方便于操作的位置，再在炉底水平段接一个截止阀与底部燃烧器附近。 喷嘴接管不应妨碍看火孔、检查门、热风道和喷嘴本身的安装和检修。各支管应设置在炉壁看火门附近，便于边观察炉内火焰情况，边调节燃料气或燃料油的流量大小，如图4.1所示。
5 加热炉灭火蒸汽管道
加热炉的炉体灭火蒸汽应设置蒸汽分配管，其分配管一般布置在地面上，与加热炉炉体之间的间距不宜小于7.5 m。蒸汽分配管上的总阀应常開，并在底部设置疏水阀，预留2个分配接头。各灭火蒸汽管道的切断阀前应保温，切断阀后可不保温，并在切断阀下游紧靠切断阀处设置排液孔或者排液阀，排液孔或者排液阀应布置在切断阀阀门手轮反方向180℃的方位上[5]，如图5.1所示。
加热炉灭火蒸汽总管布置在加热炉炉底平台与底部风道之间，并沿炉体敷设一周，灭火蒸汽分支管从总管顶部引出至炉体灭火管口，如图5.2所示。
6. 小结
（1）管式加热炉是石油化工装置中唯一的明火设备，在平面布置时应保证与可燃气体、液化烃和甲B、乙A类可燃液体设备之间的防火间距，集中布置在装置的边缘。
（2）管式加热炉的进出口管线多为气液两相流物料，在进行管道设计时，应对称布置，以保证各路流量均匀。
（3）管式加热炉的进出口管线管径大、温度高，在保证应力要求的前提下，应尽量减少管线长度和弯头，以节约成本。
（4）管式加料炉的燃料系统管线及炉体灭火蒸汽管线一般总管沿炉体敷设，分支管自顶部引出。
7. 参考文献
[1] 钱家麟.管式加热炉（第二版） [M].北京：中国石化出版社，2003.
[2] SH3011-2011 石油化工工艺装置布置设计规范[S].北京：中国石化出版社，2011.
[3] GB50160-2008 石油化工企业设计防火规范[S].北京：中国计划出版社，2009.
[4] SH3012-2011 石油化工金属管道布置设计规范[S].北京：中国石化出版社，2011.
[5] 张德姜，王怀义，刘绍叶.石油化工装置工艺管道安装设计手册（第四版），设计与计算[M].北京：中国石化出版社，2009：163-169.
作者简介：周玲丽，1988.10，女，河南周口人，硕士，中级工程师，配管设计
关键词：管式加热炉、布置、配管设计
1. 引言
管式加热炉是石油化工装置中唯一的明火设备，主要通过燃料油或者燃料气的燃烧将炉管内的物料加热至所需的温度，进而进行下一步的分馏、裂解或者反应。
管式加热炉通常由辐射室、对流室、余热回收系统、燃烧器和通风系统组成[1]。辐射室温度最高，是炉子最重要的部位。它利用火焰或者高温烟气进行辐射传热，担负着全炉70%～80%的热负荷，热交换主要在辐射室进行。对流室布置在辐射室上面，利用辐射室出来的烟气对流换热。当对流室吸热量越大时，全炉的热效率就越高。余热回收系统则是从离开对流室的烟气中进一步回收余热。根据回收方法的不同，可以分为空气预热方式和废热锅炉方式。燃烧器只燃烧燃料气和燃料油，火嘴结构简单，应合理选择和布置燃烧器，以便炉膛受热均匀。通风系统主要将空气导入燃烧器，废烟气引出炉子，有自然通风方式和强制通风方式两种[1]。
2. 管式加热炉的布置[2] [3]
2.1加热炉作为明火设备，应靠近消防通道，并集中布置在装置的边缘，且位于可燃气体、液化烃和甲B、乙A类可燃液体设备全年最小频率风向的下风侧[2]。
2.2加热炉宜按照炉子中心线对齐集中布置，两座加热炉的净距宜≥3m。
2.3加热炉外壁与检修道路边缘的间距应≥3m。
2.4 加热炉与燃料气分液罐、燃料气加热器之间的距离应≥6m。
2.5加热炉与露天布置的液化烃设备或甲类气体压缩机之间的防火间距不应小于22.5m。当在加热炉与设备之间设置不燃烧材料实体墙时，其防火间距可减小至15m。实体墙的高度需≥3m，与加热炉之间的距离≤5m，实体墙的长度应满足由露天布置的液化烃设备或甲类气体压缩机经实体墙至加热炉的折线距离边缘≥22.5m[2]。
2.6加热炉与有直接进料关系的反应器之间的间距不宜小于4.5m。与没有直接进料关系的反应器之间的间距应按照GB50160-2008（2018版）中表5.2.1“设备、建筑物平面布置的防火间距”的规定，明火设备与甲类可燃气体工艺设备之间的净距不小于15m[3]。
图2.1为国内某企业260万吨/年馏分油加氢裂化装置中加热炉的平面布置图，由图可见五台加热炉按照中心线一致排成一排，并与反应器集中布置在装置的边缘。
3. 加热炉的管道布置
加热炉的管道布置应根据炉管的排列方式、进出口的方位、炉管的位移方向和大小、炉管的拆卸空间和连接方式等确定。加热炉的管道布置应与加热炉的炉型相适应，且应对加热炉相关的所有管道进行统筹规划、集中布置，以达到协调和美观[4]。
3.1 加热炉的进口管道布置
在进行加热炉的进口管道布置时，应保持各支路流量均匀。当各支路设置有流量调节阀时，可通过调节阀调节各路流量。否则，无论是纯液相物料还是气液两相流管线，均应对称布置。
国内加氢精制和加氢裂化装置多为炉前混氢，在进入加热炉时，多为原料油与氢气的两相流物料，容易震动。因此在进行管道设计时，对于靠近炉体的管段，不应设置弹簧支架。可利用增加管道柔性的方式，增加自然补偿，并用炉体自身的钢结构进行支撑。如图3.1所示，为国内某企业260万吨/年馏分油加氢裂化装置加热炉入口管道布置图。
如加热炉为圆炉时，以国内某企业30万吨/年原料精制装置为例，进口管道可如图3.2所示进行布置。
另外，由于加热炉炉管内温度较高，容易烧焦，通常在加热炉出入口管道上设置八字盲板，并在入口管道八字盲板后设置清焦线或者机械清焦口。该八字盲板及清焦线或者机械清焦口宜放置在炉体自身平台或者炉前管桥平台上，以方便操作和拆卸。如图3.1所示，清焦线采用蒸汽吹扫的方式;如图3.2所示，则采用机械清焦的方式。
3.2 加热炉的出口转油线布置
与进口物料相同，加热炉出口转油线多为氢气与原料油的气液两相流物料，为保证各路压降相同、流量均匀，须对称布置。加热炉出口一般到反应器、分馏塔和减压塔等，均为高温、大管径管道，管道柔性差。由于两相流带来的管道震动，靠近加热炉的管段不适合做弹簧支架，以免管线震动对管口行成较大的受力。因此，为较好的吸收高温带来的热涨，保证对称的前提下，出口转油线布置时应增加柔性自然补偿热膨胀。如图3.3所示，在进行管道设计时，可参考国内某企业260万吨/年馏分油加氢裂化装置出口管道布置图。
同样的，为了便于炉管清焦，出口转油线上通常设置有八字盲板，并在八字盲板前增设高点放空线或者机械清焦口。此八字盲板、高点放空线及机械清焦口均应放置在平台上，以方便操作和拆卸。
另外，由于加热炉去反应器的管线，多为高温高压管线，选用不锈钢材质，为了节约成本，在满足应力要求的前提下，应尽量减少管线长度和弯头。
4 加热炉燃料系统管线
加熱炉燃烧器的喷嘴一般有气燃烧喷嘴和油气联合喷嘴两种，前者用气体作为燃料，后者用油、气均可[5]。油气联合喷嘴一般有两个燃料气接管嘴、一个雾化蒸汽接管嘴、一个燃料油接管嘴和一个长明灯接管嘴。而气燃烧喷嘴一般有一个燃料气接管嘴和一个长明灯接管嘴，有时也会增加一根补充燃料气接管嘴。除工艺有特殊要求外，燃料气总管切断阀距离炉子至少7.5 m，燃料气管道上需设置阻火器，其与喷嘴的间距应≤12 m。
无论是气燃烧喷嘴还是油气联合喷嘴，其各主管和支管的接法都是一致的。喷嘴所连接的燃料气、燃料油和蒸汽主管通常按炉型沿炉体敷设，各主管布置在距炉底平台2.2m的同一高度。雾化蒸汽、燃料油和燃料气的支管从总管上部引出，各支管上的阀门放置在炉底平台上方便于操作的高度，然后沿炉体穿过底部风道与炉体的缝隙接至燃烧器喷嘴附近。长明灯所用的燃料气管应在燃料气总管的调节阀前引出，单独配置一套调节阀、阻火器和压力表等，然后与燃料气总管一起接至加热炉并沿炉体敷设。各支管从总管的上部引出，先接一个闸阀放置在炉底平台上方便于操作的位置，再在炉底水平段接一个截止阀与底部燃烧器附近。 喷嘴接管不应妨碍看火孔、检查门、热风道和喷嘴本身的安装和检修。各支管应设置在炉壁看火门附近，便于边观察炉内火焰情况，边调节燃料气或燃料油的流量大小，如图4.1所示。
5 加热炉灭火蒸汽管道
加热炉的炉体灭火蒸汽应设置蒸汽分配管，其分配管一般布置在地面上，与加热炉炉体之间的间距不宜小于7.5 m。蒸汽分配管上的总阀应常開，并在底部设置疏水阀，预留2个分配接头。各灭火蒸汽管道的切断阀前应保温，切断阀后可不保温，并在切断阀下游紧靠切断阀处设置排液孔或者排液阀，排液孔或者排液阀应布置在切断阀阀门手轮反方向180℃的方位上[5]，如图5.1所示。
加热炉灭火蒸汽总管布置在加热炉炉底平台与底部风道之间，并沿炉体敷设一周，灭火蒸汽分支管从总管顶部引出至炉体灭火管口，如图5.2所示。
6. 小结
（1）管式加热炉是石油化工装置中唯一的明火设备，在平面布置时应保证与可燃气体、液化烃和甲B、乙A类可燃液体设备之间的防火间距，集中布置在装置的边缘。
（2）管式加热炉的进出口管线多为气液两相流物料，在进行管道设计时，应对称布置，以保证各路流量均匀。
（3）管式加热炉的进出口管线管径大、温度高，在保证应力要求的前提下，应尽量减少管线长度和弯头，以节约成本。
（4）管式加料炉的燃料系统管线及炉体灭火蒸汽管线一般总管沿炉体敷设，分支管自顶部引出。
7. 参考文献
[1] 钱家麟.管式加热炉（第二版） [M].北京：中国石化出版社，2003.
[2] SH3011-2011 石油化工工艺装置布置设计规范[S].北京：中国石化出版社，2011.
[3] GB50160-2008 石油化工企业设计防火规范[S].北京：中国计划出版社，2009.
[4] SH3012-2011 石油化工金属管道布置设计规范[S].北京：中国石化出版社，2011.
[5] 张德姜，王怀义，刘绍叶.石油化工装置工艺管道安装设计手册（第四版），设计与计算[M].北京：中国石化出版社，2009：163-169.
作者简介：周玲丽，1988.10，女，河南周口人，硕士，中级工程师，配管设计