石油化工是国民经济四大支柱产业之一，属易燃易爆、火灾多发行业，而管式加热炉造成火灾爆炸的事故率高居炼厂首位。过去对管式炉的安全教育多从开工、生产角度进行报导，本文从工程源头设计角度作以简介，以引起有关从业人员的重视。

1 加热炉与管排

顶烧制氢转化炉炉型优点很多，但结构复杂、问题多。有的转化炉热负荷仅5 000 m3/h，也选用燃烧器在炉顶的顶烧炉型，增加投资与技术难度，事故隐患增多。炉负荷在2×104m3/h 以下的转化炉可用结构简单的燃烧器安装在炉体两侧的侧烧炉型，负荷大于2×104m3/h 才用顶烧炉。

某项目为充分利用加热炉炉膛空间，在圆筒炉内用多边形状排管（见图1）。炉管为单排双面辐射，受炉管与燃烧器距离不等的影响，炉管极易产生局部过热，影响出力与烧坏炉管。

图1 多边形排管示意图

设计横管立式炉时，对流炉管与立式炉侧面同长，因烟气总是就近排出，对流管两端受热不足，除了出现加热死角与盲区，因20 多米长的对流炉管有的中间有接口，该焊口不合格时，会引起漏油着火，无法检查缺陷部位，更换炉管很困难。

小负荷管式炉热效率不高，产生的烟气量不多，不宜设余热回收设备，否则回收投资年限很长，得不偿失，还增加炉区系统火灾事故隐患。

2 炉管

管式炉管内高温加热的介质（油或气）是不能与空气接触的，一旦泄漏，遇到空气立刻燃烧，甚至爆炸，所以炉管是引发火情的重要频发场所，具体表现在以下几个方面。

2.1 炉管局部过热

各炉管与燃烧器距离不等，提高远离燃烧器的炉管热强度时，近距燃烧器的炉管会局部过热，因炉管圆周长度方向与燃烧器距离是不相等的，故要按平均/最大热强度比找出最佳比值，努力提高平均热强度。

立管炉炉管膨胀时被炉底导向管积灰阻塞，炉管向不同方向弯曲变形过大，易烧坏炉管；减压炉扩径段流型不好，炉管产生局部过热，出现裂纹。

2.2 炉管结焦

某厂减压炉为立管，油品气化后易在下行管内发生气液两相分离，两相区流动状态恶化，导致局部过热而结焦；焦化炉冷油流速偏低，油品在炉内停留时间长，出现结焦（见图2）。所以要：

（1）提高流速（国内为1.4～1.6 m/s，国外为2.1～2.2 m/s）；

（2）采用小管径；

（3）多点注水使油品呈理想流型。

图2 焦化炉炉管内结焦（右图阴影区域为焦层）情况图

某厂18×104t/a 溶剂脱沥青装置沥青加热炉，管径Φ60，双管程，因偏流导致结焦，后来更换了全部炉管。为此，必须保持炉内压力，不让溶剂过早蒸发，过早分层。

2.3 炉管腐蚀

某厂渣油加氢分馏炉炉管为1Cr5Mo。在高温状态下，因H2+H2S 的腐蚀以及炉管选材等级偏低，壁厚减薄，造成失火。在抗腐蚀方面，主要是提高炉管材质等级，而不是增加壁厚。壁厚腐蚀余量不要取得过大，一般不锈钢腐蚀余量为0～0.8 mm，碳钢和低合金钢腐蚀含量≤3.2 mm。壁厚若小于计算允许值时，炉管应报废。

某厂重整余热锅炉，炉用瓦斯含硫高，烟气对预热段炉管腐蚀严重，造成穿孔，因此要用含硫低的系统瓦斯，少烧含硫高的拔头油。

2.4 炉管介质偏流

偏流主要发生在双管程和多管程中，当流量减少时发生偏流，流量少的一路易结焦，使炉管干烧，损坏炉管。对称布置的炉管，管程数尽量减少，一程不要立即分为四程，每次分为两程，梯次增加，分支前应保证有足够的直管长度，至少为20 倍管径。

2.5 炉管泄漏

对流室有许多炉外弯头焊接时最后对接的弯头固定口因常处于边角区，无法探伤检查，靠焊工技术水平作业，当焊接质量不合格时出现漏油。

有的厂将减压炉卧管炉型的连接弯头全部放在炉内加热，在检修或换管时，由于管墙距太小，焊接与检测困难，容易产生泄漏。

设计文件对回弯头胀接要求不全，导致胀口面不平、不紧、管壁端面翻边量不够。有的回弯头、堵头材质不好，形成沙眼或出现炉管胀口处的胀大值超过规定值，产生泄漏。

某厂制氢转化炉对流蒸汽过热段，采用304 材质，炉管在烟气温度大于300 ℃时发生应力腐蚀开裂，大量蒸汽泄漏，并有碱液外流。

2.6 炉管焊接

某厂6×104m3/h 制氢转化炉下集气管（冷壁）（15Cr-MoA）与奥氏体不锈钢过渡段（0Cr18Ni10Ti）连接管异种钢管相焊接（见图3），焊后有较大的残余应力，而下集气管内部填充材料含有大量氯离子导致奥氏体不锈钢过渡段在高温下产生应力腐蚀，出现裂纹，324 根下尾管有89 根泄漏，造成装置试运中断。设计人员对氯离子含量高、 氯离子应力腐蚀裂纹认识不足，选用0Cr18Ni10Ti 材质，热处理造成敏化，产生应力腐蚀开裂，后更换为15CrMoR 材质，问题解决。

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