Камера конвекции в трубчатых печах

  • Трубчатая печь является аппаратом предназначенным для передачи нагреваемому продукту тепла выделяющегося при сжигании топлива в топочной камере печи.
  • Камера конвекции в трубчатых печах
  •  Рис.1 – Трубчатая печь

Характеристики

Основными характеристиками трубчатых печей являются: производительность печи, количество сырья, нагреваемое в трудных змеевеках в единицу времени.

Полезная тепловая нагрузка – это количество тепла переданного в печи сырью МВатт, ГКалл в час. Она зависит от тепловой мощности и размеров печи.

Коэффициент полезного действия печи и экономичность ее эксплуатации выражается отношением количества полезно используемого тепла к общему количеству тепла, которое выделяется при полном сгорании топлива.

Принцип работы

Наибольшее практическое применение на НПЗ получили радиантно – конвекционные печи. Они имеют две отделенные друг от друга секции.

  1. В радиантной секции –  тепло передается за счет радиационной теплопередачи путем поглощения у чистого тепла.
  2. Камера конвекции в трубчатых печах
  3.  Рис.2 – Радиантная секция
  4. В конвекционной секции  – тепло передается за счет конвективной передачи тепла путем омывания поверхности труб дымовыми газами.

Внутри печи расположен многократный изогнутый стальной трубопровод змеевик, по которому непрерывно прокачивается нагреваемой смесь. Смесь подается в конвекционную секцию после чего проходит радианную секцию. Жидкое и газообразное топливо сжигают в горелках радиантной камеры.

В результате повышается температура дымовых газов и светящегося факела представляющего собой раскаленные частицы горячего топлива. Тепловые лучи падают на наружные поверхности труб и внутренние поверхности стен радиантной камеры печи.

Нагретые поверхности стен в свою очередь излучают тепло, которые также поглощается поверхностями радиантных труб. Большая часть используемого тепла передается в радиантные секции остальное в конвекционные секции.

Дымовые газы проходят конвекционную секцию, омывают находящиеся там трубы отдавая тепло. Эффективность передачи тепла конвекцией обусловлено скоростью движения дымовых газов. Пройдя конвекционную камеру дымовые газы уходят в дымовую трубу.

Конструкция

Рассмотрим конструкцию на примере радиантно – конвекционной печи. Печь представляет собой сдвоенный блок из двух печей вертикально факельного типа объединенных общей дымовой трубой установленной на потолочной раме.

Каркас

Нагрузка от веса печных труб, двойников, кровли площадок и лестниц в большинстве конструкций воспри­нимается каркасом, состоящим из стоек, ферм и связующих элементов. В зависимости от размеров печи принимается та или иная система каркаса. 

Кстати, прочтите эту статью тоже:  Эксплуатация

  • Каркас каждой из печей входящих в блок выполнен в виде 6 пролетной пространственной конструкции состоящий из п-образных рам установленных на фундаментные опоры и связанных между собой сводовой и подовой рамами.
  • Камера конвекции в трубчатых печах
  • Рис. 3 – Общий вид

Каркасы обеих печей связаны горизонтальными балками по высоте радиантных камер, торцевыми балками потолочный рамы. Дымовая труба шибером устанавливается на потолочную раму.

Всегда предусматривают защиту каркаса от излиш­него перегрева путем применения тепловой изоляции или оста­вления зазоров между стойкой каркаса и обмуровкой.

Змеевик

Нагреваемый продукт движется в змее­вике, расположенном в печи. Змеевик состоит из труб и соеди­нительных частей. Различают однопоточные, двухпоточные и многопоточные змеевики.

Соединительные части — двойники (ретурбенды) и калачи дают возможность очищать внутренние по­верхности труб от отложений солей и различных загрязнений, осматривать их и замерять толщины стенок труб в различных местах змеевика.

При полном отсутствии загрязнения внутрен­ней поверхности змеевика и наличии надежных способов кон­троля толщины стенки трубы возможно применение цельно­сварного змеевика (без ретурбендов).

Змеевик изготовляют из гладких бесшовных труб с толщиной стенок от 4 до 30 мм в за­висимости от температуры, давления и диаметра. В некоторых конвекционных печах для деструктивной гидрогенизации с целью увеличения поверхности нагрева применяют толстостен­ные трубы из легированной стали с ребристой насадкой из угле­родистой стали.

Выбирая материал труб, нужно учитывать разность темпе­ратур при передаче тепла через ряд тепловых сопротивлений. Во время эксплуатаций печи эти сопротивления не остаются по­стоянными и в какой-то период температура стенки трубы по­вышается до некоторого предела, когда дальнейшая работа мо­жет привести к аварии.

В данном примере, все сырьевые змеевики горизонтального типа. Радиантные и конвективные змеевики каждой печи, входящих в блок, 4-х поточные. Радиантные змеевики размещены вдоль фронтовых стен радиантных камер по одному потоку с каждого фронта. Направление потока снизу вверх.

Камера конвекции в трубчатых печах

 Рис.4 – Змеевики печи

На сводовую раму установлено три блока конвекционных труб. Трубы конвективного змеевика размещены в блоке в шахматном порядке. Входные и выходные трубы змеевика уплотнены в торцевых панелях и крышках, а также в торцевых конвекционных решетках.

Трубные решетки

Трубные решетки яв­ляются опорами для труб продуктового змеевика.

Трубные решетки, омывае­мые дымовыми газами с температурой до 800° С, изготовляют из серого чугуна марки СЧ 21-40, а иногда из листовой стали.

Трубные решетки, кото­рые омываются дымовыми газами с температурой до 1000° С, изготовляют из жа­ростойкого чугуна, а при температуре выше 1000° С их марки ЭИ-316. Толщину отливок рекомендуется принимать не менее 20 мм. Под каждую трубу в месте соприкосно­вения ее с решеткой подкладывают асбестовый картон толщи­ной 5—6 мм.

В зависимости от количества опирающихся труб трубные решетки радиантной секции делятся на двух-, трех-, четырех-, пяти- и шеститрубные. Решетки покрывают слоем термоизо­ляции.

Трубные подвески

Трубные подвески поддерживают радиантные трубы в про­лете между трубными решетками и предотвращают их прови­сание.

Кстати, прочтите эту статью тоже:  Цилиндрические печи типа ЦС

Трубные подвески устанавливают внутри топочной камеры, где температура дымовых газов достигают 1100° С.

Панели

Обмуровка выполнена в форме панели. Каждая панель состоит из короба лист пяти миллиметровой усиленной ребрами жесткости с бортами заполняего легким жаростойким бетоном приготовленного из сухой смеси на высоком глиноземистом цементе с вермикулитово – керамзитовым наполнителем.

Камера конвекции в трубчатых печах

 Рис.5 – Панели печи

Горелки

Короба герметично по периметру сварены между собой и с каркасом. В каждой печи установлены по 12 газомазутных горелок. На каждой основной горелке установленные сигнализаторы наличия пламени и постоянно действующая пилотная горелка.

На фронтовых стенах установлены по 12 гляделок по числу горел. С каждого торца каждой печи блока расположены двери-лазы и по одному взрывному клапану – взрывному окно.

Окна

Предохранительное окно топочной камеры – пред­назначено для ослабления действия силы взрыва, а также для инспекции топочной камеры. Рамы и дверцы изготовляют из се­рого чугуна СЧ 15-32, ось из стали марки Ст. 3.

Смотровое окно – служит для наблюдений за горел­ками в период эксплуатации печи и за состоянием труб ради­антной секции. Материал корпуса и крышки — серый чугун СЧ 15-32, рукоятки и оси–сталь марки Ст. 3.

Шибер

Шибер слу­жит для регулирования тя­ги. Материал для лопасти шибера — серый чугун СЧ 15-32. 

Лестницы и площадки

Система лестниц и площадок обслуживания включает: три яруса замкнутых площадок вокруг блока печей, 5 ярусов торцевых площадок для обслуживания блоков камер конвекции и торцевых гляделок. Основные площадки соединены маршевыми лестницами.

Камера конвекции в трубчатых печах

  Рис.6 – Система лестниц

Схемы трубчатых печей

Ниже приведены распространенные схемы отечественных трубчатых печей.

Печи типа СС

Печи типа СС – секционные с горизонтально расположенным змеевиком, отдельно стоящей конвекционной камерой, встроенным воздухоподогревателем и свободного вертикально-факельного сжигания топлива. Трубный змеевик каждой секции состоит из двух или трех транспортабельных пакетов заводского изготовления. Змеевик каждой секции самонесущий и устанавливается непосредственно на поду печи.

Печи типа ЦС – цилиндрические с пристенным расположением труб змеевика в одной камере радиации и свободного вертикально-факельного сжигания комбинированного топлива. Печи выполняются в двух вариантах: без камеры конвекции и с камерой конвекции (рис. XXI-12).

Кстати, прочтите эту статью тоже:  Форсунки и горелки

Цилиндрическая камера радиации установлена на столбчатом фундаменте для удобства обслуживания газовых горелок, размещенных в поду печи. Радиантный змеевик собран из вертикальных труб на приваренных калачах; в центре пода печи установлена газомазутная горелка. Змеевики упираются на под печи, вход и выход продукта осуществляется сверху.

Печь типа ЦД4

Печь типа ЦД4, продольный разрез которой показан на рис. XXI-13, является радиантно-конвекционной, у которой по оси камеры радиации имеется рассекатель-распределитель в виде пирамиды с вогнутыми гранями, представляющими собой настильные стены для факелов горелок, установленных в поду печи.

Рассекатель-распределитель разбивает камеру радиации на несколько независимых зон теплообмена (см. рис. XXI-13, их четыре) с целью возможной регулировки теплонапряженности по длине радиантного змеевика.

Внутренняя полость каркаса рассекателя разбита на отдельные воздуховоды; в кладке грани рассекателя по высоте грани есть каналы прямоугольного сечения для подвода вторичного воздуха к настильному факелу каждой грани.

Каждый воздуховод оснащен поворотным шибером, управляемым с площадки обслуживания.

В кладке граней рассекателя на двух ярусах по высоте граней расположены каналы прямоугольного сечения для подвода вторичного воздуха из воздуховодов к настильному факелу каждой грани. Изменяя подачу воздуха через каналы, можно регулировать степень выгорания топлива в настильном факеле, что позволяет выравнивать теплонапряженность по высоте труб в камере радиации.

Радиантный подвесной змеевик состоит из труб, расположенных у стен цилиндрической камеры. Настенные радиантные трубы размещены в один ряд и имеют одностороннее облучение, а радиальные с двусторонним облучением размещены в два ряда.

Печи типа КС

Печи типа КС – цилиндрические с кольцевой камерой конвекции, встроенным воздухоподогревателем, вертикальными трубными змеевиками в камерах радиации и конвекции и свободного вертикально-факельного сжигания топлива (рис. XXI-14).

Комбинированные горелки расположены в поду печи. На стенах камеры радиации установлен одно- или двухрядный настенный трубный экран.

Конвективный змеевик так же, как и воздухоподогреватель, набирают секциями и располагают в кольцевой камере конвекции, установленной соосно с цилиндрической радиантной камерой.

Печи типа КД4

Печи типа КД4 – цилиндрические четырехсекционные с кольцевой камерой конвекции, встроенным воздухоподогревателем, дифференциальным подводом воздуха по высоте факела, вертикальным расположением змеевика радиантных и конвекционных труб, настильным сжиганием
комбинированного топлива.

Читайте также:  Сбор по тревоге труба

Печи выполняются в двух конструктивных исполнениях: с дымовой трубой, установленной на печи или стоящей отдельно.

Трубчатые печи – эффективное и простое производственное оборудование

Трубчатые печи – дорогой и сложный вид оборудования для технических предприятий. Их применяют для разогрева объектов температурой превышающей 230 градусов по Цельсию. Для приобретения подобного вида оборудования, необходимо ознакомиться со всей информация об изделии, а также расчетами трубчатой печи по параметрам.

Устройство и принцип работы трубчатой печи

Трубчатые печи применяют для разогрева сырья и для получения различных химических реакций под действием высоких температур.

Печи применяют для получения температуры, что нельзя достичь, применяя пар. В большинстве случаев трубчатые печи закупают для нефтехимической промышленности с целью получить реакционные превращения нефтепродуктов.

Также часто использует оборудование на химических производствах. Трубчатую печь разработали русские инженеры Шухов и Гаврилов. На современном рынке имеется большое многообразие видов и конструкций, но несмотря на разные устройства трубчатых печей, во всех имеются основные, неизменные элементы:

  • рабочая камера;
  • огнеупорная футеровка;
  • змеевик;
  • горелка, куда помещается топливо для сгорания;
  • дымовая труба.

Принцип работы печи основан на сжигании газа или мазута при помощи горелки, расположенной на стенках камеры или поду радиационной камеры.

Сгоревшие газы после поступают в камеру конвекции, далее направляются по дымоходной трубе в атмосферу.

Полученный продукт по нескольким (или одному) потокам проходит в трубы змеевика, перемещается через трубы экранов в камере радиации, и, после нагрева до нужной температуры, выходит из печи.

Главный технологический приём, ведущий к получению целевого продукта – высокое тепловое воздействие на исходный материал, помещенный в рабочую секцию. Важная часть оборудования – радиационный отсек. Это своеобразная камера сгорания.

Передача тепла осуществляется с помощью излучения, полученная высокой температурой газов. Тепло, которое образуется в результате горения продукта, – первичное. Это основной источник тепла, поглощаемый в радиационной секции.

В результате создается поглощающая поверхность.

Камера конвекции в трубчатых печахДвухскатная двухкамерная трубчатая печь (поперечный разрез)

Футеровка образует отражающую поверхность, которая в теории не должна поглощать тепло, переданное через печь – тепло переходит излучением прямо на змеевик. Только 80% получаемого тепла направляется в камеру радиации, всё остальное – в конвективную секцию.

Конвекционная камера предназначена для применения физического тепла сгораемого продукта. Температура составляет около 900 градусов по Цельсию.

Разогретое углеродное сырье сначала перемещается в змеевик, расположенный внутри конвекционной камеры, а после направляется в печные змеевики камеры радиации. Благодаря использованию противоточного движения, можно в полной мере использовать тепло, полученное при результате сжигания.

Преимущества и недостатки

Чтобы решить, нужна ли трубная печь на определенном производстве, следует ознакомиться с плюсами и минусами оборудования.

Плюсы печи:

  1. Малые габариты.
  2. Небольшое количество тепловых потерь.

Каждая печь имеет не только положительные стороны, но и некоторые недостатки.

Минусы:

  1. Несколько или одну трубу нет возможности отключить при аварийном состоянии агрегата. Для этого потребуется обесточивать весь аппарат.
  2. Расчеты трубчатой печи показывают, что происходит не экономичное использование полученной температуры в двух камерах.
  3. Трубы змеевика забиваются из-за попадания сгораемых продуктов, что используются в процессе. Из-за этого происходит увеличенный расход топлива.

Классификация типов трубчатых печей

Классификация печей – это логическая последовательность оборудования в зависимости от их основных свойств. Применяется для поиска необходимых данных и  их сохранения, а также классификация помогает распространять накопленный опыт, промышленную практику и теорию эксплуатации данного вида оборудования.

Классификация:

  1. Технологические.
  2. Теплотехнические.
  3. Конструктивные.

Технологические признаки

Этот вид по назначению делят на реакционно-нагревательные и нагревательные. Нагревательные необходимы для доведения помещаемого внутрь печи сырья до необходимой температуры. Это одна из самых распространённых групп агрегатов, характеризующаяся большой производительностью, стабильностью и температурными характеристиками в 500 градусов по Цельсию.

Камера конвекции в трубчатых печахНагревательные трубчатые печи

Реакционно-нагревательные применяется не только для нагрева, но и обеспечения направленной реакции, нужной для конкретной цели. Такую разновидность печей на различных производствах используют, как реактор.

Теплотехнические признаки

По способу распространения тепла, оборудование разделяется на несколько типов трубчатых печей:

  1. Конвективные.
  2. Радиационные.
  3. Радиационно-конвективные.

Конвективные способы получения тепла – самый старый тип печи. Это переходной момент между двумя видами.

В современное время подобные виды печей используется очень редко, поскольку другие разновидности превосходят их по экономичности с точки зрения строительства и эксплуатации. Но бывают и исключения.

Редко встречаются ситуации, когда нагреву подвергаются чувствительные к температуре вещества.

Печь состоит из нескольких частей:

  1. Камера, в которой происходит непосредственное сгорание.
  2. Трубочное пространство, отделенное перегородкой.

Пространство необходимо, чтобы трубы не нагревались прямо под пламенем, и большая часть тепла вещества переходит через конвекцию.

Чтобы трубы не испортились под воздействием большой температуры разогретого газа, а также для сохранения необходимого уровня коэффициента отдачи тепла, при процессе сжигания применяют большое количество воздуха, добиваются переизбытка.

Газы перемещаются по трубам сверху вниз. Поскольку постепенно температура понижается, то и сечение пространства трубы тоже сокращается, но объемная скорость продукта, который подвержен процедуре сгорания, остается неизменной.

Радиационные печи оборудованы таким образом, чтобы все установленные трубы, через которые проходит вещество, помещались на стенках камеры сгорания. Именно по этой причине ее размер сильно отличается от конвективной.

На трубу подаётся прямое воздействие газообразной среды с высокой температурой. Благодаря этому процессу получается добиться следующих результатов:

  1. Уменьшение площади теплоотдачи оборудования, поскольку тепло, отданное трубам, получается гораздо больше, чем количество тепла, передаваемое через конвекцию.
  2. Сохраняется футеровка за трубчатыми змеевиками из-за снижения температуры. Это обеспечивается благодаря закрытию футеровки трубами, а также из-за того, что происходит отдача тепловой энергии более холодным трубкам.

Все стенки свод в редких случаях полностью заслоняются трубами. Это нецелесообразно, поскольку тепловое излучение поверхностей (открытых) будет сильно ограничена, а это приведет к получению меньшего количества тепла.

Радиационный тип печи обладает очень простой конструкцией, но при этом передает много тепла. По этой причине оборудование выделяется малым количеством капитальных затрат. Но производители не могут воспользоваться получаемым теплом, как на радиационно-конвективных агрегатах. Поэтому тепловая эффективность радиационного аппарата занижена.

Радиационный тип используют при нагреве веществ до малых температур – 300 градусов по Цельсию. А также в случаях, когда необходимо произвести низкие затраты на сооружение и монтаж оборудования.

Радиационно-конвективная печь оснащается несколькими отдельными секциями – радиальная и конвективная. Из этого произошло и название. Расчеты трубчатой печи показывают, что много тепла передается в радиационную секцию – до 80%. Всё остальное поступает в оставшуюся секцию.

Камера конвекции в трубчатых печахТрубчатая печь АНУ-5,5 предназначена для нагрева нефти, бензина, дизельного топлива

Конвективная часть используется для получения физического тепла от сгорания продукта, который выходит из радиационной секции с температурой до 900 градусов по Цельсию.

Секция сконструирована таким образом, чтобы температура продукта, выходящего с боров, превышала на 150 градусов ту, что получается при входе в печь.

Это означает, что теплонагрузка окажется ниже, чем в радиационной секции, что обусловлено пониженным коэффициентом отдачи тепловой энергии от дымовых газов.

Большая часть печей, использующихся на предприятиях, именно радиационно-конвективные. Змеевики трубчатых печей устанавливаются в двух секциях.

Конструктивные

  1. Печи оснащаются разным количеством камер – одна, две, многокамерные.
  2. Многокамерные агрегаты наиболее удобны в эксплуатации. Если появляется необходимость произвести ремонт или техническое обслуживание, нет необходимости останавливать полностью весь агрегат.

  3. Змеевики могут располагаться в разных плоскостях – горизонтально, вертикально винтовое размещение.
  4. Корпус делают в нескольких исполнениях – цилиндр, коробка, с вертикальным и наклонным сводом.
  5. Трубы имеют двустороннее или одностороннее облучение. Первый вариант более удобен, поскольку тепло распределяется равномерно по всей окружности трубки.

    Таким образом, нагрев используется более эффективно, чем при одностороннем варианте.

Сфера использования

Из-за своих характеристик, разные варианты трубчатых печей имеют различные сферы применения.

Радиационные печи используются на объектах промышленного назначения, где требуется нагреть предмет до 300 градусов, а также если необходимо сжечь дешевые виды топлива.

Конвекционными печами нагревают среду, чувствительную к большим температурам, и требующую мягкого нагрева. В качестве примера можно привести керосин и бензин, то есть, летучие продукты, получаемые из нефти.

Этот вид печи применяется чаще остальных в промышленности из-за разнообразия конструкций, а также эксплуатационных параметров.

Основные показатели работы трубчатых печей

Главные показатели – это производительность, полезная тепловая нагрузка, а также КПД.

Производительность высчитывают по тепловым и материальным балансам установки. Это число может колебаться согласно расчетов трубчатой печи – от 50 до 15 тыс. т/сут.

Полезная тепловая нагрузка высчитывается из теплоты, которая была затрачена при нагревании и испарении выбранного продукта, а также на перегрев водяного пара, если в печи установлен пароперегреватель.

Имеется несколько разновидностей КПД:

  1. Топливный – это отношение всего поглощенного тепла к количеству тепла, что было получено исключительно при горении топлива, не учитывая физическое тепло, и которое попадает через воздух, водяной пар и топливо.
  2. Термический – это отношение общего количества получаемого поглощаемого тепла к количеству тепла, что была выделена при горении топливного материала, учитывая теплоемкость топлива, воздуха, а также распыляющей среды. Расчеты трубчатой печи показывают, что топливный КПД не должен опускаться ниже 90%. Величина его будет напрямую зависеть от сгорания топлива, а также потерь тепла через корпус.

Особенности эксплуатации

Схема эксплуатации печи выглядит следующим образом:

  1. Пуск.
  2. Наладка.
  3. Поддержание режима работы.
  4. Остановка.
  5. Проведение ремонта.

Пуск осуществляется только после того, как специалисты проводят тщательную проверку всего оборудования. Печь готова к эксплуатации в случае, если:

  1. Монтажные работы полностью завершены.
  2. Проведены гидравлические испытания змеевика и всех вращающихся вдоль печи труб.
  3. Параметры герметичности их прочность устройства совпадают с регламентом.
  4. Футеровка печи полностью высушена, и все элементы в исправном состоянии.
  5. Проверена система автоматизации и блокировки.

Пуск осуществляется в установленной последовательности:

  1. Проверяется исправность всего оборудования и контрольно-измерительных приборов, установленных на печи, а также топливо, подходящее по инструкции.
  2. Шибер находится в открытом состоянии.
  3. Все люки плотно закрываются и продуваются водяным паром в течение 20 минут.
  4. Топливная система подготавливается к работе.
  5. Насосы настраивают в работоспособное состояние, чтобы отладить расход потоков выше минимальных значений.
  6. Пламя форсунок зажигается, топливо подается.
  7. Идёт контроль за устойчивостью горения. Если горелки тухнут, то их запускают снова.

Чтобы произвести поддержание оборудования в нормальном режиме, необходимо постепенно повышать температуру горения. Скорость нагрева не должна превышать 50 градусов в час. Также во время наладки постепенно увеличивают количество работающих горелок. Если необходимо – повышают нагрузку. После достижения необходимых параметров начинается ввод в нормальный режим эксплуатации.

Камера конвекции в трубчатых печахПуск трубчатых печей осуществляется только после того, как специалисты проводят тщательную проверку всего оборудования

Остановка может быть аварийной или нормальной. Аварийная осуществляется, если происходит сгорание труб, или прекращается подача сырья.

Нормальная остановка выглядит следующим образом:

  1. Отключаются горелки, пока температура не понизится до 60 градусов.
  2. Когда необходимая температура будет достигнута, отключают насос, закрывают задвижки.
  3. При снижении давления в змеевике, ниже давления водяного пара, его подают в змеевик и оставляют на несколько часов, пока нужная концентрация углеводородной смеси не придет в норму.

Ремонт осуществляется для бесперебойной работы оборудования в течение долгого времени. Для обеспечения ремонтных работ приглашается бригада специалистов. Своими силами не следует вскрывать и заменять составные части, поскольку это может привести к серьезным, опасным для жизни, последствиям.

Трубчатые печи нагревательные. Производство (изготовление) и поставка СМЗ. | СМЗ

Камера конвекции в трубчатых печах Камера конвекции в трубчатых печах

Камера конвекции в трубчатых печах

  • Трубчатые печи – аппараты для высокотемпературного (свыше 230 ⁰С) нагрева, испарения и перегрева технологических сред (жидких и газообразных), а также для осуществления деструктивных превращений сырья за счет теплоты, выделяющейся при сжигании различных видов топлива в камере печи.
  • Области применения:  — нефтегазоперерабатывающая — нефтехимическая
  • — химическая промышленность
  • Несмотря на конструкционную сложность, печи остаются одним из самых востребованных видов промышленного оборудования.

Типы трубчатых печей

В зависимости от способа теплопередачи, печи подразделяются на:

1. Радиантные трубчатые печи

  1. Принцип действия:
  2. В радиантных печах все трубы по пути следования сырья, размещены в камере сгорания, таким образом основной нагрев происходит путем радиации.

  3. Преимущества и недостатки использования:

Простота конструкции, малогабаритность и низкие капитальные затраты на единицу переданного тепла являются преимуществами печей данного типа.

Однако, невозможность использования тепла дымовых газов значительно снижает тепловую эффективность печи.

Область применения:

Радиантные трубчатые печи используются при нагреве небольшого количества сырья до 300 ⁰С. Для сжигания используются малоценные дешевые виды топлива.

2. Конвекционные трубчатые печи

  • Принцип действия:
  • В конвекционных печах 70-80 % тепла передается сырью конвекцией, что обеспечивается путем омывания труб змеевика дымовыми газами.
  • Преимущества и недостатки использования:

Камера сгорания изолирована от змеевика, таким образом исключается прямое воздействие пламени на трубы.

Применение конвекционных печей увеличивает затраты на их строительство и эксплуатацию по сравнению с другими типами.

Область применения:

Такие печи применяются для нагрева чувствительных к высоким температурам сред, требующих мягких условий нагрева, например, летучих нефтепродуктов, таких как бензин, керосин и др.

3. Радиантно-конвекционные трубчатые печи

Принцип действия, преимущества использования:

Здесь большая часть всего тепла (40—60 %) передается радиацией, а остальная — конвекцией. Нагреваемое углеводородное сырье поступает от камеры конвекции к радиационной камере противотоком продуктам сгорания топлива с целью наиболее полного использования тепла.

Область применения:

Данный тип трубчатых печей получил наибольшее применение в промышленности за счет разнообразия конструкций и хороших технико-экономических и эксплуатационных параметров.

Конструктивные и технологические особенности трубчатых печей служат основанием для их классификации

  1. По числу топочных камер: однокамерные, двухкамерные и многокамерные.
  2. Использование многокамерных печей дает возможность производить работы по обслуживанию и ремонту без их полной остановки.
  3. Расположение труб змеевиков печи: горизонтальное, вертикальное, винтовое.

  4. Горизонтальный змеевик обеспечивает относительную простоту удаления продукта и может быть подвергнут продувке во время осуществления плановых ремонтных и аварийных работ, однако змеевик с вертикальными трубами значительно упрощает процессы установки, крепления и ремонтных работ.

  5. По форме корпуса: коробчатые, цилиндрические, печи с наклонным сводом и вертикальные.
  6. По типу облучения труб: с односторонним и двусторонним облучением.

  7. Двустороннее облучение способствует равномерному распределению тепла по окружности трубы, что позволяет повысить эффективность использования поверхности нагрева.
  8. В зависимости от способа сжигания топлива печи подразделяются на аппараты с пламенным и беспламенным горением.

  9. Последние используют для работы с термически нестойкими продуктами, а также в случаях, когда существует необходимость в регулировке нагрева по длине змеевика.

На сегодняшний день набирает обороты спрос на трубчатые печи для вторичных процессов переработки нефти (гидроочистка, каталитический крекинг и риформинг, очистка масел, производство этилена, пропана, бутана, метанола и др.). Это не удивительно, так как увеличение выхода светлых товарных нефтепродуктов высокого качества – одна из главных тенденций данной отрасти промышленности.

Блог

Трубчатая печь состоит из камеры радиации и конвекции. В первой ( топочной камере) сжигается топливо и размещен радиантный экран, трубы которого поглощают тепло в основном от радиации факела, трехатомных газов сгорания и вторичного излучения кладки.

В камере конвекции расположены трубы, получающие тепло от потока дымовых газов главным образом конвекцией. Газы сгорания из радиантной поступают в камеру конвекции, откуда направляются в воздухоподогреватель и через дымоход в атмосферу. В камере конвекции также размещаются трубы котла-утилизатора для получения перегретого водяного пара.

Нагреваемая среда сначала поступает в конвекционные трубы, а затем в радиантные.

Для змеевиков применяют бесшовные трубы диаметром от 60 до 325 мм из углеродистых и легированных сталей и сплавов, обладающих жаропрочными свойствами. Соединяют трубы крутоизогнутыми фитингами сваркой или при помощи двойников, допускающих механическую чистку внутренней поверхности трубы от кокса. 

Трубчатые печи являются наиболее теплонапряженными и ответственными конструкциям. При этом трубы змеевика подвержены коррозионному износу, как по внутренней, так и по наружной поверхности. 

Трубчатые печи на АВТ установках служат для нагрева нефти ( отбензиненной нефти), мазута и бензина, они обеспечивают основной поток тепла, вносимого в ректификационные колонны, и соответственно энергетический потенциал их разделительной способности. 

Трубчатая печь — это строительно-технологическое сооружение, состоящее из следующих функциональных узлов: фундамента, каркаса, футеровки, змеевика, горелок, утилизаторов тепла, дымовой трубы и гарнитуры. 

Трубчатая печь имеет только одну конвекционную камеру. Сторона печи, обращенная к реакторам установки, глухая, что дает возможность размещать аппараты на небольшом расстоянии от печи. Трансферные линии трубопроводов от печи к аппаратам получаются короткими.

Компенсация тепловых удлинений прямых коротких участков трансферных линий достигается гибкостью труб. Внутренние стены радиантных камер для повышения устойчивости выполнены в виде двух стен, обращенных выпуклостями одна к другой. Свод футеруется огнеупорным кирпичом.

Лспользование жаропрочного бетона в печи взамен кирпича позволяет сократить сроки строительно-монтажных работ и уменьшить затраты металла. 

Трубчатая печь является однш из основных аппаратов процесса атмосферно — Ейвдумной перегоняй нефти и неф-гяних ОСТЭТКОЕ. Одной из трудоемких расчетных операций прк конструировании трубчатых почей яяляется гздраЕЛический расчет здаавика, особенно его участка ио дарения. 

Трубчатая печь состоит из камеры горения, футерованной огнеупорным кирпичом, куда подается жидкое или газообразное топливо, и труб, смонтированных на стенах и потолке, а иногда и на полу. 

Трубчатая печь — наиболее сложный, дорогой и в то же время наименее надежный аппарат установки для производства водорода. Стоимость трубчатой печи вместе с котлом-утилизатором составляет около 25 % от капитальных вложений в сооружение всей установки. 

Трубчатая печь считается готовой к эксплуатации, если полностью завершены все строительные и монтажные работы, проведены испытания трубопроводов и змеевиков на прочность и герметичность опрессовхой пробным давлением и просушена кладка. Перед пуском печи необходимо убедиться в отсутствии каких-либо предметов, оставшихся после ремонта в камере сгорания и дымоходах-боровах, а также на обслуживающих площадках, переходах и лестницах. 

Трубчатая печь — двухрадиантная с наклонным сводом мощностью 16 млн. ккал / час. По выходе горячий продукт разделяется на два потока; основной поток поступает во вторую атмосферную колонну К2, в ее испарительную часть, а второй поток направляется в первую колонну К1 циркулирующей струей в качестве теплоносителя. 

Трубчатая печь П1 — шатрового типа с наклонным сводом, двухрадиантная с номинальной тепловой мощностью 16 млн. ккал / час. Она состоит из трех камер: конвекционной, расположенной в центре печи. В конвекционной камере находится пароперегреватель. 

Трубчатые печи отличаются разнообразием конструкций, зависящих в основном от вида используемого топлива. Основные элементы печи — стальной сварной каркас, кирпичная кладка, образующая стены, под и свод печи, змеевик, расположенный внутри печи, горелки или форсунки для сжигания топлива, дымоход и дымовая труба. Печь устанавливают на железобетонный фундамент. 

рубчатые печи на нефтеперерабатывающих з аводах являются основными аппаратами, при помощи которых сообщается необходимое для осуществления процесса тепло. Они применяются при прямой перегонке нефти и мазута, вторичной перегонке, в процессах термического и каталитического крекинга и риформинга, пиролиза, очистки нефтепродуктов и пр. 

Трубчатая печь 3 выполнена из вертикально расположенных труб длиной 12 — 15 м, соединенных с помощью калачей в змеевик и подвешенных в топочной камере. Вертикальное расположение труб способствует лучшему перемешиванию водорода и пасты. С целью увеличения поверхности нагрева на трубы наваривают ребра толщиной 3 мм. 

Трубчатые печи — агрегаты, использующиеся на НПЗ для нагрева технологических сред за счет теплоты, выделяющейся при сжигании топлива — проектируются ВНИИнефтемашем, Ленгипронефтехимом, ВНИПИнеф-тью.

Они характеризуются следующими показателями: 1) производительностью в т / ч; 2) полезной тепловой нагрузкой в кДж / ч ( ккал / ч); 3) теплонапряженностью поверхности нагрева — количеством теплоты, передаваемой через 1 м2 поверхности нагрева в ч в кВт / и2 [ ккал / м2 — ч) ]; 4) коэффициентом полезного действия.

По конструкции печи отличаются способом передачи теплоты, количеством топочных камер, способом сжигания топлива, типом облучения труб, числом потоков нагреваемого сырья, формой камеры сгорания, расположением труб змеевика. 

Трубчатые печи могут быть рассчитаны на потребление жидкого, газообразного или смешанного ( комбинированного) топлива. 

Трубчатые печи предназначены для огневого, высокотемпературного нагрева нефти, продуктов ее переработки, газов и являются одними из основных аппаратов установок нефтеперерабатывающих заводов. Проектными организациями СССР разработана практическая классификация трубчатых печей, по которой они делятся на следующие типы. 

Трубчатые печи с излучающими стенами служат для нагрева жидких и газообразных сред при высокотемпературных процессах в нефтепереработке, нефтехимии и химии. 

Трубчатые печи представляют собой камеры, в которых расположено большое количество труб как над огневым пространством, в котором сгорает топливо, так и в потоке горячих дымовых газов. Нагреваемая жидкостная или газовая смесь быстро движется то трубам противотоком топочным газам, обогревающим внешнюю поверхность труб. 

Трубчатые печи широко применяются для химической переработки топлива и в органическом синтезе. В этих печах для обогрева используется газообразное или жидкое топливо. В двухкамерную трубчатую печь крекинг-установки ( см. рис.

38) нефть поступает после предварительного подогрева ( или без подогрева) в так называемую конвекционную секцию 4, затем последовательно проходит подовые 3 и потолочные 2 радиантные трубы первой камеры, потолочные трубы 2 второй камеры и выходит из печи ( из подовых труб 3 второй камеры), нагретая до требуемой температуры. Наклонный свод печи обеспечивает равномерный нагрев потолочных радиантных труб. 

Трубчатая печь для нагревания жидких продуктов изображена на рис. 7.4. Топочные газы образуются в топке /, куда вводятся топливо ( твердое, жидкое, газообразное) и необходимый для горения воздух. Для понижения температуры газов в топочном пространстве в топочную камеру 2 через окно 3 вентилятором 4 нагнетается воздух. 

Трубчатая печь многопоточная 80 ел. 

Трубчатая печь является аппаратом, предназначенным для передачи нагреваемому продукту тепла, выделяющегося при сжигании топлива в топочной камере печи. 

Трубчатая печь имеет камеры радиации и конвекции. В камере радиации ( топочной камере), где сжигается топливо, размещена ра-диантная поверхность ( экран), поглощающая лучистое тепло в основном за счет радиации. 

Трубчатая печь является аппаратом, предназначенным для передачи сырью тепла, выделяющегося при сжигании топлива, непосредственно в этом же аппарате. 

Трубчатые печи могут сооружаться высокой тепловой мощности. 

Трубчатая печь имеет камеры радиации и конвекции. В камере радиации ( топочной камере) размещена радиантная поверхность ( экран), поглощающая лучистое тепло; там же сжигается топливо. 

Трубчатые печи могут быть классифицированы но следующим основным признакам. 

Трубчатые печи для риформинг-установок имеют различные конструкции. Выше упоминалось, что на отечественных установках гидроформинга используются обычные двухскатные печи. При числе ступеней реакции более двух удобны конструкции многосекинонных печей или компактные вертикальные печи с экранами двухстороннего облучения. 

Трубчатые печи для процессов конверсии углеродов — это сложные аг — регаты, в которых протекает ряд взаимосвязанных физико-химических процессов; химические превращения в реакционных трубах; горение топлива, передача тепла излучением и конвекцией к трубам; нагрев парогазовой смеси и других потоков в конвективной зоне печи. Поскольку эти процессы взаимосвязаны, создание математических моделе3E3t, пригодных для использования при оптимальном проектировании агрега — та, — достаточно сложная задача. 

Трубчатые печи с излучающими стенами топки, так же как и другие лечи, могут иметь конструктивные особенности. 

Трубчатая печь, боковые стенки которой составлены из беспламенных панельных горелок, а передача тепла осуществляется от излучающих стен. 

Трубчатая печь представляет собой огневой нагреватель первичного и вторичного сырья коксования до температуры, требуемой технологическим режимом. На установках в основном применяют радиантно-конвекци-онные двухскатные трубчатые печи шатрового типа. Внутри камер расположены трубчатые змеевики.

В камерах радиации сжигается топливо, поэтому их называют также топочными камерами. Большой объем толочного пространства печи позволяет применять длиннофакельное сжигание топлива и иметь интенсивный лучистый теплообмен.

Для равномерного обогрева трубчатого змеевика вдоль боковых стен в амбразурах из огнеупорного кирпича расположены комбинированные форсунки. При сжигании топлива образуется факел, температура, размеры и конфигурация которого существенно влияют на теплоотдачу.

Факел представляет собой струю газов со взвешенными в ней раскаленными частицами аморфного углерода, образующимися в процессе горения. 

Трубчатая печь представляет собой огневой аппарат, служащий для нагревания первичного и вторичного сырья коксования до температуры, требуемой технологическим режимом. На установках в основном применяют радиантно-кон-векционные двухскатные трубчатые печи шатрового типа. 

  • Трубчатая печь предназначена для окончательного нагрева до нужной температуры ( 420 — 450) смеси сырья и водородсодержащего газа перед вводом этой смеси в реактор. 
  • Трубчатая печь служит для нагрева сырья. 
  • Трубчатые печи должны быть оборудованы электропроводкой напряжением 12 В для питания осветительной арматуры при выполнении ремонтных работ. 

Трубчатые печи являются основным оборудованием большинства установок нефтеперерабатывающих заводов, и их работоспособность в экстремальных условиях часто определяет работу длинной технологической цепочки. В нефтехимической промышленности трубчатые печи используются для получения низших олефинов в процессах пиролиза как нагревательно-реакционные аппараты. 

Трубчатая печь — огневой подогреватель, служащий для нагрева нефти, ее фракций, газов при пиролизе до температуры, определяемой технологическим процессом. 

рубчатые печи с излучающими стенами топки, так же как и другие печи, могут иметь конструктивные особенности. 

Трубчатая печь предназначена для нагрева сырья до температур реакции. Топливо ( мазут или газ) сгорает в форсунках 7, расположенных в камере радиации. Тепло от факелов, образующихся при горении топлива, и от раскаленных дымовых газов передается излучением сырью, которое движется по трубам, размещенным по стенкам камеры радиации. 

Трубчатая печь имеет специальную систему паротушения, позволяющую подавать водяной пар в камеры сгорания, в коробки ретурбендов, а также в боровы и дымопроводы печей. 

Трубчатые печи являются основными аппаратами для высокотемпературного нагрева. В камере конвекции тепло трубчатому змеевику передается конвекцией и радиацией. Основная доля тепла ( около 70 %) передается сырью в радиантной камере. 

Трубчатые печи должны быть оборудованы электроподводкой напряжением 12 в для питания осветительной арматуры при выполнении ремонтных работ. 

Трубчатые печи отличаются друг от друга по конструктивным и технологическим признакам. Наибольшее количество тепла передается в радиантной камере путем радиации. 

Трубчатая печь считается готовой к эксплуатации, если полностью завершены все монтажные и строительные работы, спрессован трубный змеевик и просушена кладка. 

Трубчатые печи для нагрева нефти, нефтепродуктов и горючих газов должны иметь устройства для продувки змеевиков паром или инертным газом. 

Трубчатые печи бывают разных типов. На рис. 15 изображена лечь с трансформатором. В такой печи можно грубо регулировать температуру и максимально поднять ее до 1000 С. Есть печи без реостата и трансформатора. 

Печи трубчатые.

Информация с сайта: Большая Энциклопедия Нефти Газа

Машины и аппараты нефтегазопереработки копия 1

Основными теплотехническими показателями работы трубчатой печи являются теплопроизводительность, тепловой коэффициент полезного действия, теплонапряженность поверхности нагрева, тепловая напряженность топочного объема, температура дымовых газов в топке и на перевале, коэффициент прямой отдачи, коэффициент теплопередачи, температура дымовых газов на выходе из печи, коэффициент избытка воздуха.

Теплопроизводительность печи (полезная тепловая мощность) Qn – количество тепла, воспринимаемого сырьем в единицу времени. На современных трубчатых печах этот показатель достигает 7…60 МВт и 100 МВт на крупных установках.

Тепловой коэффициент полезного действия – отношение количества тепла, воспринимаемого сырьем Qn, к полному количеству тепла, выделяемому при сгорании топлива.

Тепловой коэффициент показывает эффективность использования тепла, образующегося при сгорании топлива. Величина η зависит от коэффициента избытка воздуха, температуры дымовых газов на выходе из печи, размеров печи, состояния тепловой изоляции и т.п. Тепловой коэффициент полезного действия современных трубчатых печей достигает 60…80 % (при использовании подогретого воздуха η ≈ 90%).

Теплонапряжение поверхности нагрева – количество тепла, переданного через единицу поверхности нагрева в единицу времени.

Теплонапряжение поверхности нагрева характеризует степень эффективности передачи тепла. Превышение q более предельной величины ведет к снижению механической прочности металла, повышению возможности образования окалины на наружной поверхности труб и отложению кокса на внутренней.

Средние значения теплонапряжения конвективной поверхности qк находятся в пределах от 8 до 17,5 кВт/м2.

Тепловое напряжение топочного объема – количество тепла, выделяемого при горении топлива в единице объема топки в единицу времени. В современных трубчатых печах эта величина составляет 40…80 кВт/м3 и характеризует эффективность использования объема топки.

Температура дымовых газов на перевале Тп – температура, при которой дымовые газы поступают в конвективную камеру. Она показывает распределение тепла между радиантной и конвективной камерами и составляет 975…1175 К. Увеличение температуры дымовых газов на перевале может вызвать коксообразование и пригар радиантных труб.

Коэффициент прямой отдачи топки – отношение количества тепла, переданного радиантным трубам Qp, к общему полезному теплу, выделенному при сгорании топлива.

Значение коэффициента прямой отдачи находится в пределах от 0,4 до 0,6. Большему значению коэффициента µ соответствует (при прочих равных условиях) меньшая температура дымовых газов на перевале.

Коэффициент теплопередачи в конвективной камере кВт/(м2·К) зависит от скорости движения дымовых газов в конвективной камере. С увеличением скорости движения дымовых газов коэффициент теплопередачи увеличивается и наоборот.

Коэффициент избытка воздуха α – отношение действительного расхода воздуха G к теоретически необходимому Go. Значение коэффициента α находится в пределах от 1,02 до 1,5 и зависит от вида топлива и способа его сжигания (меньшие значения – для газообразного топлива, большие – для жидкого).

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector