【国家标准(GB)】 相变加热炉

ICS27.060.30
中华人民共和国国家标准
GB/T21435--2008
相变加热炉
Phasechangeheater
2008-01-31发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2008-07-01实施
规范性引用文件
术语和定义
参数系列
型号编制方法
检验和试验
油漆、包装、标志和随机技术文件8
配套供货范围及质量责任…
附录A（资料性附录）真空压力控制器的主要性能参数附录B（规范性附录）相变加热炉选型及安装维修和运行维护GB/T21435—2008
本标准的附录A为资料性附录，附录B为规范性附录。本标准由宁夏回族自治区质量技术监督局提出。本标准由全国锅炉压力容器标准化技术委员会(SAC/TC262)归口。GB/T21435—2008
本标准由全国锅炉压力容器标准化技术委员会锅炉分技术委员会（SC1)组织起草。本标准负责起草单位：宁夏三新实业（集团）有限公司热工技术研究所、宁夏三新热超导技术有限公司。
本标准参加起草单位：西安交通大学、兰州石油机械研究所、上海工业锅炉研究所、宁夏回族自治区质量技术监督局、宁夏三新真空锅炉制造有限公司、上海发电设备成套设计研究院、中国特种设备检测研究中心。
本标准主要起草人：张少军、屠若男、车得福、张运迪、刘陆一、冯华杰、许天鹰、杨又新、王治远、张瑞、刘树华。
本标准起草高级顾问：林宗虎。本标准为首次发布。
GB/T21435—2008
我国石油天然气行业虽然已有一套完善的加热炉标准体系，但由于相变加热炉工作原理以及制造、安装、使用要求等，都与传统承压或常压加热炉有明显区别，现行加热炉技术标准和规程、规范不完全适用于相变加热炉。
本标准本着实用、可行的原则，对相变加热炉设计、制造提出了技术要求。鉴于目前尚无相变加热炉安全使用管理方面的规程、规范的特殊情况，本标准从安装维护的角度，对相变加热炉的运行管理提出了基本要求。
本标准规定了相变加热炉的最低安全要求，对相变加热炉的使用性能和环保性能提出了基本要求。I
1范围
相变加热炉
GB/T21435—2008
本标准规定了相变加热炉的术语、定义、参数系列和型号编制方法，以及设计、制造、检验、验收、安全附件等方面有关安全和性能的基本要求。本标准适用于以相变换热方式工作的石油工业用间接加热炉，即真空相变加热炉、微压相变加热炉和压力相变加热炉，以下简称加热炉。2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用本标准。GB150-1998钢制压力容器
GB151管壳式换热器
GB567爆破片与爆破片装置
GB/T700碳素结构钢（GB/T700—2006，ISO630：1995,NEQ）GB/T985气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸GB/T986埋弧焊焊缝坡口的基本形式与尺寸GB/T2900.48电工名词术语固定式锅炉低中压锅炉用无缝钢管（GB3087-1999，neqISO9329-1：1989）GB3087
GB/T8163
3输送流体用无缝钢管（GB/T8163—1999，neqISO559：1991）2水管锅炉受压元件强度计算
GB/T 9222
钢制对焊无缝管件
GB/T12459
GB13271锅炉大气污染物排放标准GB/T16507-—1996固定式锅炉建造规程（neqISO5730：1992）GB/T16508
锅壳锅炉受压元件强度计算（GB/T16508—1996，neqISO5370：1992）GB/T17410—1998有机热载体炉
5锅炉油漆和包装技术条件
JB/T1615
JB/T1616
管式空气预热器制造技术条件
JB/T1620
JB/T1621
JB/T1623
JB/T1626
JB/T2190
JB/T2191
JB/T2192
JB/T3271
JB/T3375
JB/T4730
锅炉钢结构技术条件
工业锅炉烟箱、钢制烟肉技术条件锅炉管孔中心距尺寸偏差
工业锅炉产品型号编制方法
锅炉人孔和头孔装置
锅炉手孔装置
方型铸铁省煤器技术条件
链条炉排技术条件
锅炉用材料人厂验收规则
承压设备无损检测
JB/T4735
钢制焊接常压容器免费标准bzxz.net
GB/T21435-—2008
JB/T7985--2002小型锅炉和常压热水锅炉技术条件JB/T9620往复炉排技术条件
JB/T10094—2002工业锅炉通用技术条件JB/T10355
JB/T10356
锅炉用抛煤机技术条件
流化床燃烧设备技术条件
JB/T10393—2002电加热锅炉技术条件SY0031石油工业用加热炉安全规程SY/T0510钢制对焊管件
SY/T0599天然气地面设施抗硫化物应力开裂金属材料要求SY/T5262—2000火筒式加热炉规范SY/T6381加热炉热工测定
锅炉设计文件鉴定管理规则(TSGG1001--2004)有机热载体安全技术监察规程（原劳动部1993年颁布）蒸汽锅炉安全技术监察规程（原劳动部1996年颁布）热水锅炉安全技术监察规程（原劳动部1997年颁布）压力容器安全技术监察规程（原国家质量技术监督局1999年颁布）3术语和定义
GB/T2900.48确立的以及下列术语和定义适用于本标准。3.1
相变加热炉phasechangeheater
相变换热加热炉phasechangeheatexchangeheater在加热炉本体内没有不凝结气体或不凝结气体分压力（绝对压力）接近于零的状态下，锅内介质通过不断蒸发、冷凝的气液两相循环，连续将吸收的热量传递给换热管内工质的加热炉。相变加热炉属于特种锅炉，是一种给工质加热升温的特殊相变锅炉。主要用于油气田和长输管道油气集输等生产过程中，加热原油、天然气、生产用水或其混合物等工质。3.2
working fluid with hot supply被加热工质
工质workingmedium
流经相变加热炉换热管并被加热后输出的石油、天然气、生产用水或其混合物。3.3
中间介质intermediatemedium
锅内介质mediuminsideheater
介质medium
充装在相变加热炉本体内，将吸收的热量传递给换热管内工质的物质。3.4
锅内介质额定蒸汽压力（表压力）ratedvaporpressure（gauge）ofmediuminsideheater相变加热炉额定工作压力ratedworkingpressure（gange）ofheater相变加热炉正常工作时，锅内介质蒸汽空间可能达到的最高工作压力。3.5
heat exchanging tube
换热管
condensingtube
冷凝管
吸收相变加热炉锅内介质蒸汽的冷凝热，并将热量传递给管内工质的管式冷凝换热面。2
真空相变加热炉vacuumphasechangeheater负压相变加热炉subatmosphericpressurephasechangeheater锅内介质蒸汽额定压力低于当地大气压力的相变加热炉。micropressurephasechangeheater微压相变加热炉
锅内介质蒸汽额定表压力不大于0.1MPa的相变加热炉。压力相变加热炉
pressurized phase change heater锅内介质蒸汽额定表压力大于0.1MPa的相变加热炉。水介质相变加热炉watermediumphasechangeheater锅内中间介质为水的相变加热炉。3.10
有机介质相变加热炉organicliquidmediumphasechangeheaterGB/T21435—2008
锅内中间介质为有机液体（或其水溶液、乳化液、混合液）、有机物和无机物的混合液（或其水溶液、乳化液)的相变加热炉。
无机介质相变加热炉inorganicliquidmediumphasechangeheater锅内中间介质为无机液体（或其水溶液、混合液）的相变加热炉。3.12
相变原油加热炉phasechangecrudeoilheater被加热工质为原油的相变加热炉。3.13
相变天然气加热炉phasechangenaturalgasheater被加热工质为天然气的相变加热炉。3.14
相变生产用水加热炉phasechangeprocessingwaterheater被加热工质为油田生产用水的相变加热炉。3.15
相变混合物加热炉phasechangemixtureheater被加热工质为气液混合物的相变加热炉。3.16
vacuum heater
真空加热炉
真空相变加热炉的简称。一般特指水介质真空相变原油加热炉。3.17
内置快装式相变加热炉built-inphasechangeheater换热管布置在加热炉锅简（锅壳)内，与加热炉本体为一体的相变加热炉。3.18
外置分体式相变加热炉separatephasechangeheater换热管布置在加热炉锅筒（锅壳)外专门的换热器壳体内的相变加热炉。3
GB/T21435--2008
真空压力控制器vacuumandmicropressureprotectivedevice安装在真空相变加热炉或微压相变加热炉上，用于排出锅内不凝结气体，防止空气进入锅内，并能保护加热炉不超压运行的一种专用安全保护装置。3.20
设计海拔designheightabovesealevel相变加热炉设计时，为确定锅内介质在额定压力下的饱和温度而给定的海拔高度值。4参数系列
相变加热炉的主要参数系列见表1。表1相变加热炉参数系列
参数名称
额定工作压力/MPa
设计海拔高度/m
额定热功率/kW
工质额定入口压力/MPa
5型号编制方法
参数系列
0.02，—0.01,0,0.1,0.2,0.4,0.7,1.0,1.25，1.6，2.50,1000,2000,3000
40，50，60，80，100，120，150，175，200，250，300，350，400，500，600，700，800,1000，1200，1500，1750，2000,2500，3000,3500，4000，5000,60007000，8000,1000012000
0,4,0.7,1.0,1.25,1.6,2,5,4,0,6.3,10.0,16.0,20.0,25.0,32.0,40.05.1相变加热炉的产品型号，宜采用本章规定的方法编制。5.2相变加热炉产品型号由五部分组成，各部分之间用连字符（-)相连。见图1。x×-×/×
4X-4AAXX-AA4
燃料种类代号
工质黏度最高的一组换热管的额定出口温度，C工质压力最高的一组换热管的额定入口压力，MPa加热炉额定热功率，kW
燃烧设备型式或燃烧方式代号
加热炉本体型式代号
压力相变加热炉额定工作压力，MPa锅内介质种类代号。水介质代号可省略换热管布置方式和组数代号。换热管内置且只有一组时，可省略相变加热炉种类代号
相变加热炉被加热工质种类及其特性代号。特性代号可省略图1相变加热炉型号编制方法
GB/T21435-—2008
5.3型号的第一部分表示加热炉各组换热管工质的种类及其特性，见表2。编写方法如下：a）单组换热管或各组换热管工质特性相同时，由13段组成，各段之间用斜杠（/)分开：1）第一段由一个大写汉语拼音字母和一组阿拉伯数字（或一个小写拼音字母)组成，表示被加热工质种类及其主要特性。工质特性未知时，表示特性的数字（或拼音字母)省略。被加热工质为单相流体（如原油）时，无第二段和第三段；工质为多相流体（如混合物）时，2
第二段和第三段分别用一组阿拉伯数字表示工质其余特性，且第二段和第三段可省略。b）多组换热管且各组换热管工质种类特性不同时，由两段以上组成，各段之间用斜杠（/)分开：1）每一段由一个大写汉语拼音字母和一组阿拉伯数字（或一个小写拼音字母）组成，表示一组换热管工质种类及其主要特性。工质特性未知时，表示特性的数字（或拼音字母）省略。
2）表示各组换热管工质其余特性的第二段和第三段阿拉伯数字均省略。5.4型号的第二部分表示加热炉相变换热方面的特性，共分四段，各段连续书写。编写方法如下：a）第一段用一个大写汉语拼音字母表示相变加热炉的种类，见表2。b）第二段用一个大写汉语拼音字母（和一个阿拉伯数字）表示换热管布置方式和组数，见表2。换热管多于一组时，应在该字母前加阿拉伯数字表示换热管组数。换热管内置且只有一组时，该段可省略。
c）第三段用一个大写汉语拼音字母表示锅内介质的种类，见表2。锅内介质为水时该段可省略。第四段用一组1～2位小数的阿拉伯数字表示压力相变加热炉锅内介质蒸汽额定压力，单位为d
兆帕（MPa)。真空和微压相变加热炉无此段。5.5型号的第三部分表示加热炉本体型式、燃烧设备型式（或燃烧方式）以及加热炉额定容量，共分三段，各段连续书写。各段的编写方法应符合JB/T1626的规定，其中第三段“额定容量”用数字表示加热炉额定热功率，单位为千瓦（kW）。注：相变加热炉额定热功率，是指加热炉安装地点的海拔高度不超过设计海拔、锅内介质蒸汽在额定工作压力下，加热炉以额定出口温度和进口温度、额定工质流量运行时的热功率。对于电加热相变加热炉，型号的第三部分第一段“本体型式代号”用大写汉语拼音字母W表示卧式，L表示立式；第二段“燃烧设备型式或燃烧方式代号”用大写汉语拼音字母DR表示电加热。表2型号中字母代号表
被加热
Hz/z/12
混合物（原油黏度≤、含
水率≤%、油气比≤)
原油（黏度工、含水率
≤5%、油气比≤0.1)
生产用水（水的种类为△、
含油率<5%、不含气）
天然气（相对密度
≤/1000、油气比>、凝
析油黏度≤2）
a一用整数表示原油50C时的动力黏度，mPa·s；工)一用整数表示含水质量百分率，%；12一用0.1的整倍数表示的油气比，m（气)/t(油）；、21、2均可省略
T用整数表示原油50℃的动力黏度，mPas。可省略4一小写汉语拼音字母，可省略。r代表软化水；
s代表生水（未经软化但不含固形物和有机物）：y代表含油污水（含油率不小于1%但小于5%)；W代表无油污水（含油率小于1%）工一用整数表示天然气20℃时相对密度的1000倍；z一用整数表示的油气比，m(气)/t(油)；t一用整数表示的疑析油50C的动力黏度，mPa·s。、12均可省略
GB/T21435—2008
相变加热
炉种类
换热管
布置方式
锅内介质
真空相变
微压相变
压力相变
内置快装式
外置分体式
水介质
有机介质
无机介质
表2（续）
换热管布置在锅简(锅壳)内。只有一组换热管时，可省略换热管布置在锅筒(锅壳)外专门的换热器壳体内可省略
注：“\和“\代表被加热工质的主要特性，“”和\”代表被加热工质的其余特性。5.6型号的第四部分表示被加热工质额定入口压力和额定出口温度，共分三段，各段之间用斜杠（/)分开。编写方法如下：
第一段用一组1～2位小数的阿拉伯数字表示入口压力最高一组换热管工质的额定入口压力，a）
单位为兆帕(MPa)。
第二段用一组阿拉伯数字整数表示工质黏度最高一组换热管的工质额定出口温度，单位为摄b)
氏度（℃）。
5.7型号的第五部分表示燃料种类，编写方法应符合JB/T1626的规定。对于电加热相变加热炉，无第五部分。示例1：Y30-Y0.2-SZL3000-2.5/60-AII，表示被加热工质为黏度μ%=30MPa·s（含水率≤5%、油气比≤0.1省略）的原油；压力相变加热炉，单组换热管（组数1省略），内置快装式（代号K省略），锅内介质为水（代号S省略），蒸汽额定压力0.2MPa；双锅简纵置水管式，链条炉排，额定热功率3000kW；换热管额定入口压力2.5MPa，额定出口温度60℃：燃用二类烟煤
示例2:Y20/H30/Sy-W3F-WNS2500-1.6/80-Y：表示被加热工质分别为黏度。=20MPa·s（含水率≤5%、油气比<0.1省略）的原油、原油黏度pss=30MPa·s(含水率、油气比省略）的混合液、含油污水；微压相变加热炉，三组换热管，外置分体式，锅内中间介质为水（代号S省略），蒸汽额定压力0.1MPa(省略）；卧式内燃锅壳式室燃炉，额定热功率2500kW，压力最高一组换热管额定入口压力1.6MPa，黏度最高一组换热管额定出口温度80℃；燃油。示例3：Y/H/S-Z3F-WNS2000-1.6/70-Q：表示被加热工质分别为原油（黏度、含水率、油气比未知，省略）、混合液（原油黏度、含水率、油气比未知，省略）、水（水的种类未知，省略）；真空相变加热炉，三组换热管，外置分体式，锅内中间介质为水（代号S省略），蒸汽额定压力省略卧式内燃锅壳式室燃炉，额定热功率2000kW，压力最高一组换热管额定人口压力1.6MPa，黏度最高一组换热管额定出口温度70℃；燃气。示例4：H20/40/2-Z-WNS800-1.6/70-YQ：表示被加热工质为原油黏度45—20MPa·s、含水率=40%、油气比=2m（气）/t（油）的混合液；真空相变加热炉，单组换热管（组数1省略），内置快装式（代号K省略），锅内中间介质为水（代号S省略），蒸汽额定压力省略；卧式内燃锅壳式室燃炉，额定热功率800kW；换热管额定入口压力1.6MPa，额定出口温度70℃；燃油燃气两用，且以燃油为主。示例5：H-Z-WNS600-2.5/80-Q：表示被加热工质为混合液（原油黏度、含水率，油气比未知，省略）；真空相变加热炉，单组换热管（组数1省略），内置快装式（代号K省略），锅内中间介质为水（代号S省路），蒸汽额定压力省略；卧式内燃锅壳式室燃炉，额定热功率600kW；换热管额定入口压力2.5MPa，额定出口温度80C，燃气。要求
6.1符号
下列符号适用于本章。
真空压力控制装置(或安全阀)的排放通道的最小截面积，单位为平方米(m\)。A
A一一爆破片爆破后排放通道的最小截面积，单位为平方米（m）。GB/T21435—2008
A，一管径最大的换热管（包括位于锅内的汇管）单根管的内截面积，单位为平方米（m)。Q—加热炉的额定热功率，单位为于瓦(kW)。k一—工质中原油及天然气体积流量占总流量的百分率，0≤≤1。工质为水时k～0，工质为原油时k～1,工质为混合物时0力加上0.05MPa的真空压力控制装置（或安全阀）最高起跳压力下，有机或无机介质相变加热炉锅内介质的蒸汽密度，单位为千克每立方米（kg/m）。6.2额定工况下的性能要求
6.2.1加热炉制造单位应保证加热炉额定状态下被加热工质的额定出口温度。6.2.2加热炉运行地海拔高度、使用条件、燃料和配套设施满足加热炉设计要求和本标准规定，且加热炉及其辅机附件状况良好并按要求正确操作时，额定工况下的热效率应符合下列规定：a）水介质相变加热炉：
1）燃油或燃气时，应不低于SY/T5262—2000规定热效率加上10个百分点；2）燃煤时，应不低于JB/T10094—2002规定热效率。b）有机和无机介质相变加热炉：1）燃油或燃气时，应不低于SY/T5262一2000规定热效率加上5个百分点；2）燃煤时，应不低于GB/T17410—1998规定热效率。c）电加热相变加热炉应不低于JB/T10393—2002规定热效率。d）其他相变加热炉应不低于SY/T5262—2000规定热效率。6.2.3加热炉以额定工作压力、额定进口及出口温度和额定工质流量运行时，若安装运行地海拔不高于设计海拨，加热炉能达到的最大热功率应不低于额定热功率的95%，若安装运行地海拨高于设计海拔，在海拔3000Ⅱ以下范围内，加热炉能达到的最大热功率应不低于额定热功率的90%。6.2.4层状燃烧及抛煤机链条炉排燃煤加热炉排烟处的过量空气系数，应不大于1.75；流化床燃煤加热炉排烟处的过量空气系数，应不大于1.5；燃油或燃气加热炉排烟处的过量空气系数，负压燃烧时应不大于1.3，正压燃烧时应不大于1.2。6.2.5加热炉的排烟温度，在带尾部受热面时，应不大于170℃。在不带尾部受热面时，额定热功率大于1200kW的加热炉，应不大于200℃额定热功率不大于1200kW加热炉，不应大于250℃。6.2.6加热炉大气污染物的排放应符合GB13271的规定。6.3设计要求
6.3.1设计和计算要求
6.3.1.1压力相变加热炉设计文件的鉴定，应符合《锅炉设计文件鉴定管理规则》的规定。6.3.1.2对于真空或微压相变加热炉设计文件，在生产单位或用户提出鉴定要求时，可参照6.3.1.1的规定进行。
6.3.1.3额定热功率不小于600kW的加热炉，受热面的布置和烟风系统阻力应计算确定。6.3.1.4外置分体式相变加热炉和水管式相变加热炉，锅内气液循环的可靠性应视必要进行核算。6.3.1.5对于有机介质相变加热炉，辐射受热面管内流速应不低于2.0m/s，对流受热面管内的流速7
GB/T21435--2008
应不低于1.5m/s，水管式相变加热炉下降管与上升管的截面比应不小于40%。6.3.1.6加热炉的换热管布置，应在确定加热炉设计海拔和额定工作压力后，根据锅内介质的饱和温度计算确定。
6.3.1.7加热炉本体及外置换热器部件承受内压时的强度计算，根据结构布置形式，按GB/T16508或GB/T9222进行；承受外压时的失稳计算，可参照GB1501998中第6章的规定进行。6.3.1.8加热炉本体及换热器壳程的强度计算压力，应符合如下规定：a）水介质真空相变加热炉的真空压力控制装置人口处，取0.1MPa；水介质微压相变加热炉的真空压力控制装置人口处，取0.2MPa；b）
水介质压力相变加热炉的安全阀入口处，取额定工作压力的1.05倍且不小于0.3MPa；有机或无机介质相变加热炉的真空压力控制装置或安全阀入口处，取额定工作压力加上d)
0.3MPa且不低于0.6MPa。
6.3.1.9加热炉本体及外置换热器部件的失稳计算压力，应按如下规定确定：a）锅筒（锅壳）、封头（管板）、换热器壳程等，取0.1MPa；炉胆、回燃室等，取锅壳的强度计算压力。b）
6.3.1.10水介质相变加热炉换热管或换热器管程的强度计算压力，取工质额定入口压力的1.05倍。6.3.1.11有机或无机介质相变加热炉换热管的强度计算压力，取下述二者中较高者：a）工质额定人口压力的1.05倍：b）锅内介质在额定工作压力下的饱和温度，所对应的蒸汽饱和压力，再加上0.2MPa。6.3.1.12加热炉吊耳、拖拉钩等受力构件的设计计算，应符合GB/T16507一1996中5.11的规定。6.3.1.13加热炉本体受压元件的计算温度，应符合如下规定：a）炉膛或烟道外元件，取不低于与其接触的锅内介质最高温度。炉膛或烟道内元件，按下列规定确定：b)
1）锅内介质为水时，按GB/T9222或GB/T16508的规定选取；2）锅内介质为有机或无机介质时，按GB/T9222或GB/T16508的规定选取后，再加上50℃。
c）任何情况下，受压元件的计算温度取值，均应不低于250℃。6.3.1.14加热炉锅内介质应符合如下条件：a）无毒、无害、无腐蚀性，不导致接触材料的理化性能发生变化；b）工作条件下，稳定性好，不变质，无沉淀c）有机介质应符合《有机热载体炉安全技术监察规程》的规定。6.3.1.15加热炉最低安全液位应高于最高火界至少75mm，且能保证下降管可靠工作。注：最高火界位置为钢材接触的烟气温度不低于材料最高许用温度的部位。材料最高许用温度指满足强度和失稳核算的最低基本许用应力对应的钢材许用温度。6.3.1.16加热炉换热管内的工质流速，应能保证工质中杂质不析出沉淀在换热管及其汇管中。6.3.1.17用电加热的相变加热炉应以水为锅内中间介质，并符合JB/T10393一2002的规定。6.3.2材料及结构要求
6.3.2.1制造相变加热炉的材料应符合设计图样的要求，钢材和焊接材料应有质量证明书。6.3.2.2除换热管及管程部件外，制造真空或微压相变加热炉本体的钢板应不低于GB/T700中Q235的规定，钢管应不低于GB/T8163中10号、20号钢的规定；制造压力相变加热炉本体的材料应符合GB/T9222或GB/T16508的规定。6.3.2.3制造加热炉鳍片管的管子材料应为10号或20号钢，并且对于真空或微压相变加热炉应不低于GB/T8163的规定，对于压力相变加热炉应不低于GB3087的规定，6.3.2.4制造加热炉换热管，管箱等管程部件的材料及结构，应符合GB150一1998和GB151的8
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