Классификация трубчатых печей.

Все конструкции трубчатых печей нормализованы. Сегодня выпускают более 70 типоразмеров печей с поверхностью нагрева радианных труб от 15 до 2200 м², наружным диаметром труб от 60 до 219 мм и длиной одной трубы от 3 до 24 м.

 

Трубчатые печи отличаются друг от друга:

1) формой – ширококамерные, узкокамерные, цилиндрические, кольцевые и др.;

2) относительным расположением осей факела и труб – параллельное и перпендику-лярное;

3) расположением труб радиации и конвекции – вертикальные, горизонтальные, винтовые и др.;

4) относительным расположением конвективной камеры к радиантной – верхнее, нижнее, боковое, среднее;

5) способом сжигания топлива – со свободным или настильным пламенем, беспла-менным;

6) числом секций или камер в зоне радиации;

7) длиной труб;

8) видом обмуровки – подвесной кирпич, легковесный кирпич, бетон легковесный блочный, волокнистые и другие материалы.

 

Более современными и эффективными являются вертикальные узкокамерные печи с верхним отводом дымовых газов. В них конвекционная камера расположена над радиантной камерой, вертикальные горелки расположены в нижней части печи. Величину разряжения в печи можно регулировать при помощи заслонки в дымовой трубе. Такая печь обеспечивает более равномерный нагрев сырья и имеет меньшую металлоемкость.

Вертикальная узкокамерная печи с настильным сжиганием топлива. Настильное сжигание топлива вдоль специальной стенки, расположенной в центральной зоне печи, обеспечивает равномерное распределение тепла по поверхности радиантных труб. Благодаря этому появляется возможность увеличения их средней теплонапряженности без опасения местных перегревов, закоксовывания и прогара отдельных труб.

Рисунок 1.1

Схема работы трубчатой печи с объемно-настильным сжиганием топлива

1 – форсунка; 2 – настильная стенка; 3 – камера радиации (топочная камера); 4 – камера конвекции; 5 – дымовая труба; 6 – змеевик конвекционных труб; 7 – змеевик радиантных труб; 8 – футеровка.

Потоки: I – вход сырья; II – выход сырья; III – топливо и воздух; IV – дымовые газы

 

Характерной особенностью печи, состоящей из двух камер с настильным пламенем, является наклонное расположение в низу печи форсунок (горелок), обеспечивающих соприкосновение факела с поверхностью стены, размещенной в середине камеры радиации (рисунок 1.1).

 

Соприкосновение факела с поверхностью настильной стены обусловливает повышение ее температуры; излучение происходит не только от факела, но и от раскаленной стены.

 

Еще более равномерное распределение лучистого тепла достигается в вертикальных печах с беспламенным сжиганием газового топлива.

 

При небольших мощностях часто используют цилиндрические печи. Такие печи более компактны, обладают меньшей металлоемкостью и характеризуются меньшими тепловыми потерями. Вместе с тем, они снабжены вертикальными радиантными трубами, которые меньше деформируются при высоких температурах и требуют минимальное количество подвесок.

 

Теплонапряжённостью поверхности нагрева труб называют количество теплоты, переданное через 1 м² поверхности нагрева в 1 ч.

Средняя теплонапряжённость радиантных труб составляет (кВт/м²):

· при атмосферной перегонке нефти 30 – 45:

· при вакуумной перегонке мазута 25 – 30;

· при каталитическом риформинге 30 – 35;

· при замедленном коксовании 25 – 35.

 

Максимально допустимая теплонапряжённость определяется видами сырья, поступающего в печь для последующего нагрева!

Лимитирующим фактором здесь является начало коксоотложения в пограничном слое у стенки печной трубы.

 

Чем меньше склонность сырья к коксообразованию и выше скорость потока в трубах змеевика, тем более высокой может быть теплонапряжённость поверхности нагрева труб печей.

В настоящее время эксплуатируются множество конструкций нагревательных печей.

Наиболее массовыми были шатровые печи, которые в настоящее время выводятся из эксплуатации.

Шатровые печи (АВТ – 1,2; КК -1) не имеют систем утилизации теплоты и работают с большим коэффициентом избытка воздуха, КПД этих печей не превышает 50%

 

 

 

Интенсификация теплообмена

Большинство печей находится в эксплуатации много лет. Циклические термические нагрузки в процессе нагрева и охлаждения приводят к образованию трещин в футеровке, а металлический корпус может получить повреждение из за происходящих в ходе эксплуатации «хлопках» горючего газа в топке. Трещины могут быть достаточно малы, не замечены и не устранены, но могут приводить к большим избыткам подсоса воздуха.

В камерах сгорания печей имеется большое количество отверстий различного назначения:

1. Люки для входа персонала в камеру сгорания для осмотра и ремонта.

2. Врезки для труб системы подачи водяного пара на тушение и продувки камеры сгорания перед пуском.

3. Отверстия для прохождения труб змеевика.

4. Смотровые окна (гляделки) для визуального осмотра печи в процессе эксплуатации.

5. Взрывные окна для предотвращения разрушения печи при взрыве.

6. Отверстия меньшего размера для организации доступа приборов в топку (термопары, датчики измерения содержания кислорода и СО, замера тяги.) Э ти отверстия могут быть плохо герметизированы.

Распространённой ошибкой является эксплуатация печей с открытыми не действующими горелками, при этом подсос воздуха будет происходить в том месте, где поддерживается максимальное разряжение.

Желательно регулировать производительность печи уменьшением мощности каждой горелки, чтобы они все оставались в работе.

Средствами инструментального контроля может фиксироваться соответствие содержания кислорода в дымовых газах установленной норме, но на самом деле горение будет производиться с недостатком воздуха.

В связи с этим необходимо предусматривать установку прибора контроля содержания моноксида углерода более установленного значения в дымовых газах, что свидетельствует о недостаточном снабжении воздухом горелок и перерасходе топлива.