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管式加热炉是石油炼制、石油化工和化学、化纤工业中使用的工艺加热炉。其工作原理是:燃料在管式加热炉的辐射室(极少数在单独的燃烧室)内燃烧,释放出的热量主要通过辐射传热和对流传热传递给炉管,再经过传导传热和对流传热传递给被加热介质。加热炉的表面散热损失关系着加热炉热效率。而炉墙保温效果的好坏,直接影响加热炉的散热损失大小。因此,选择优良的保温材料、先进的施工工艺是加热炉设计中的一个重要环节。
炉衬的结构形式
现代管式加热炉常用的炉衬有三种结构:砖结构、耐火纤维喷涂结构和浇注料结构等。
1、砖结构
砖砌炉衬是采用耐火砖,包括标准耐火砖和异型耐火砖砌筑的炉衬。其优点是可以根据加热炉不同部位的工作温度、工作条件、热负荷的不同,相应选择不同种类、不同性质、不同等级的耐火砖和耐火泥浆。其缺点是炉衬的整体性和密封性差,施工效率低。
2、耐火纤维喷涂结构
耐火纤维喷涂是通过专用纤维喷涂机,将预处理的散状纤维棉高压送出喷枪,同时通过几套专用流体输送设备均匀地经喷枪外环将无机结合剂喷入纤维棉中,两者在枪外混成一体喷射到炉内壁上。耐火纤维喷涂施工技术的优点是施工速度快,衬里无接缝,气密性好,特别适用于对复杂、异型炉墙部位的施工。其缺点是:(1)炉衬强度低,使用过程中容易被机械力破坏;(2)抗气流冲刷能力较差;(3)施工环境恶劣、受人为因素的影响质量不稳定,难以保证设备在运行使用中的效果。
3、浇注料结构
浇注料结构主要是由耐热混凝土、浇注料等耐火材料修筑的炉衬。其主要优点是炉衬整体性和气密性好,炉衬寿命高,易实现机械化施工作业,施工效率高。其缺点是耐火材料必须在有效期内使用,炉衬修补不如砖砌炉衬灵活。
浇注料结构的应用
某焦化厂回收车间三系统粗苯管式加热炉于2012年投用,担负着脱苯系统富油加热及产生过热蒸汽的任务。辐射室的工况条件为:炉膛温度为650~700。辐射室内衬保温层材质原设计为耐火纤维喷涂料,厚度为190~240mm,用L型保温钉固定。使用中,由于开、停工过程蒸汽吹扫的气流冲刷以及湿气的侵蚀,加之炉管支架变形对炉衬的机械伤害,保温层不断粉化、脱落,造成炉体表面温度过高(外测温度达200,正常温度不超过60),高温造成炉体变形,保温层脱落趋势加剧。在维修过程中,该厂将辐射室保温层材质更换为ZJQ70-0.6型轻质耐火浇注料,收到了良好的使用效果。
（1）耐火浇注料的使用步骤
①加水搅拌
浇注料采用分包方式,每袋中除含有主料外,还有一小袋外加剂,将主料和外加剂倒入搅拌机。使用强制式搅拌机前,应将浇注料干混1-2分钟左右,再加洁净的自来水搅拌,每100kg浇注料加77%1Kg自来水,边搅拌边加水至物料均匀,方可出料。混好的湿料及时运至施工现场浇注施工。(若湿料存放时间过长,导致施工性能变差,应将该料丢弃不要,严禁将料放回搅拌机内重新加水搅拌继续使用)。
②支模浇注
模具支设严密牢固(严禁大量跑浆),并进行刷油或脱模剂(薄且均匀)。支好模具后,下料时沿模具均匀布料,布料厚度200-400厚时及时开启振动棒。振动棒做到快进慢出,均匀振动,禁止长时间在同一地方振动,以防止颗粒偏析,当料面泛浆,冒出的气泡由多变少时,表明该料已经浇注完成。浇注体厚度大于400mm时应分层施工,但要求分层施工连续进行。
③脱模及养护
浇注体模板的拆除应在浇注料产生较高的强度以后(常温一般12-24h小时)。在强度还未达到可承受较大压力前,应避免踩压、碰撞等,否则可能造成裂纹和边角的损伤。若环境温度较低,则应适当延长养护时间,或采取保温措施(养护温度好能保证在10以上)。如工期较短,应适当提高环境温度，加快浇注料体硬化。模具拆除后，浇注体必须在温湿环境中继续养护12-24小时，方能进行烧烤。
④ 炉衬烘烤
按照制定的烘炉方案及烘炉曲线进行炉衬的烘烤。
（2） 施工注意事项
①加水量应严格按比例，多加水将严重降低浇注体的强度和高温性能，在保证施工流动性的前提下应尽量少加水。
②施工用水量温度低应不低于5℃，养护温度低也应在5℃以上，温度较低时应适当延长养护时间，或设法提高环境温度。严禁未经烘烤的湿浇注体处于0℃以下环境中。
③搅拌好的浇注料应在25~30分钟内用完，否则砂浆将失去触变流动性。失去触变流动性的浇注料不得加水稀释再用。
（3） 应用效果
管式炉自投入生产运行至今，通过看火门观察无可见裂缝、破损和脱落的现象。设备运行效果良好，对炉体表面温度进行检测，现场实测温度56℃。加热炉的表面散热损失减小，热效率提高，由此每年节约燃料气100多吨，降低生产成本10多万元。
采用耐火浇注料保温工艺，提高 了加热炉运行热效率;解决了加热炉炉墙温度过高和炉墙衬里脱落的问题。同时也消除了由于炉墙温度过高，引起墙体外侧防腐层起皮、脱落的现象。
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