Трубчатые печи нпз схема

Обновлено: 19.05.2024

Трубчатые печи нпз схема

Наступившее столетие ставит перед человечеством исключительно серьезную глобальную проблему, связанную с истощением извлекаемых запасов нефтяного сырья. Компания Квадраинжиниринг производит трубчатые печи всех типов по ГОСТу. В настоящее время в мире ежегодно добывается и перерабатывается более 3 млрд т нефти и 2,5 трлн м3 природного газа при их оставшихся запасах около 140 млрд т и 155 трлн м3 соответственно. Одновременно во всем мире ужесточаются экологические требования к качеству выпускаемых нефтегазопродуктов.

Поэтому должны расширяться производства высооктановых автобензинов с ограниченным содержанием ароматических углеводородов, дизельных топлив со сверхнизким содержанием серы, высокойндексных смазочных масел и др. В этой связи нефтепереработка должна переориентироваться на более эффективную, экологически и технологически безопасную, энергосберегающую и глубокую переработку нефтяного сырья и рациональное использование нефтепродуктов, прежде всего высококачественных моторных топлив.

России после распада СССР досталось 26 морально и физически устаревших Нефтеперерабатывающих заводов с отсталой технологией, низкой глубиной переработки нефти, слабой оснащенностью вторичными, прежде всего каталитическими, процессами и сильно изношенным оборудованием. Задачи, стоящие перед отечественной нефтегазоперерабатывающей отраслью в области углубления переработки углеводородного сырья, повышения качества выпускаемых нефтепродуктов и обеспечения надежности оборудования и безопасности технологических процессов, требуют от спецналистов-нефтегазопереработчиков глубоких знаний теории, передовой технологии и оборудования процессов Нефтеперерабатывающих заводов.

Назначение трубчатых печей

Трубчатая печь — высокотемпературное термотехнологическое устройство с рабочей камерой, огражденной от окружающей атмосферы.

Печь предназначена для нагрева углеводородного сырья теплоносителем, а также для нагрева и осуществления химических реакций за счет тепла выделенного при сжигании топлива непосредственно в этом аппарате. Трубчатые печи используются при необходимости нагрева среды (углеводородов) до температур более высоких, чем те, которых можно достичь с помощью пара, т. е. примерно свыше 230 °С. Несмотря на сравнительно большие первоначальные затраты, стоимость тепла, отданного среде при правильно спроектированной печи, дешевле, чем при всех других способах нагрева до высоких температур. В качестве топлива могут применяться продукты отходов различных процессов, в результате чего не только используется тепло, получаемое при их сжигании, но часто устраняются и затруднения, связанные с обезвреживанием этих отходов.

Трубчатые печи получили широкое распространение в нефтехимической промышленности, где их используют для высокотемпературного нагрева и реакционных превращений жидких и газообразных нефтепродуктов (пиролиза, крекинга). Нашли они применение и в химической промышленности.

Трубчатая печь относится к аппаратам непрерывного действия с наружным огневым обогревом.

Впервые трубчатые печи предложены русскими инженерами В. Г. Шуховым и С. П. Гавриловым.

Сначала печи использовались на промыслах для деэмульгирования нефтей.

Современная печь представляет собой синхронно работающий печной комплекс, т.е. упорядоченную совокупность, состоящую из непосредственно печи, средств обеспечения печного процесса, а также систем автоматизированного регулирования и управления печным процессом и средствами его обеспечения.

Несмотря на большое многообразие типов и конструкций трубчатых печей, общими и основными элементами для них являются рабочая камера (радиация, конвекция), рубчатый змеевик, огнеупорная футеровка, оборудование для сжигания топлива (горелки), дымоход, дымовая труба.

Печь работает следующим образом, мазут или газ сжигается с помощью горелок, расположенных на стенах или поду камеры радиации. Газы сгорания из камеры радиации поступают в камеру конвекции, направляются в дымоход и по дымовой трубе уходят в атмосферу.

Продукт одним или несколькими потоками поступает в трубы конвективного змеевика, проходит трубы экранов камеры радиации и нагретый до необходимой температуры, выходит из печи.

Тепловое воздействие на исходные материалы в рабочей камере печи, является одним из основных технологических приемов, ведущих к получению заданных целевых продуктов.

Главной частью трубчатой печи является радиационная секция, которая одновременно является и камерой сгорания.

Передача тепла в радиационной секции осуществляется преимущественно излучением, вследствие высоких температур газов в этой части печи.

Тепло, переданное в этой секции конвекцией, является только небольшой частью от общего количества переданного тепла, т. к. скорость газов, движущихся вокруг труб, большей частью определяется только местной разностью удельных весов газов, и передача тепла естественной конвекцией не значительна.

Продукты сгорания топлива являются первичными и главным источником тепла, поглощаемого в радиационной секции трубчатых печей. Тепло выделившееся при горении, поглощается трубами радиационной секции, создающими так называемую поглощающую поверхность. Поверхность футеровки радиационной секции создает так называемую отражающую поверхность, которая (теоретически) не поглощает тепла, переданного ей газовой средой печи, а только излучением передает его на трубчатый змеевик, (рис. 2.71) 60. 80% всего используемого тепла в печи передается в камере радиации, остальное — в конвективной секции.

Температура газов, выходящих из радиационной секции, обычно достаточно высока, и тепло этих газов можно использовать далее в конвективной части печи.

Камера конвекции служит для использования физического тепла продуктов сгорания, выходящих из радиационной секции обычно с температурой 700. 900 оС. В камере конвекции тепло к сырью передается в основном конвекцией и частично излучением трехатомных компонентов дымовых газов.

Величина конвективной секции, как правило, подбирается с таким расчетом, чтобы температура продуктов сгорания, выходящих в боров, была почти на 150 °С выше, чем температура нагреваемых веществ при входе в печь. Поэтому тепловая нагрузка труб в конвективной секции меньше, чем в радиационной, что обусловлено низким коэффициентом теплоотдачи со стороны дымовых газов. С внешней стороны иногда эти трубы снабжаются добавочной поверхностью - поперечными или продольными ребрами, шипами и т.п.

Нагреваемое углеводородное сырье проходит последовательно сначала по змеевикам камеры конвекции, а затем направляется в змеевики камеры радиации. При таком противоточном движении сырья и продуктов сгорания топлива наиболее полно используется тепло, полученное при его сжигании.

Классификация трубчатых печей

Классификация печей – это упорядоченное разделение их в логической последовательности и соподчинении на основе признаков содержания на классы, виды, типы и фиксирование закономерных связей между ними с целью определения точного места в классификационш системе, которое указывает на их свойства.

Она служит средством кодирования, хранения и поиска информации, содержащейся в ней, дает возможность распространения обощенного опыта, полученного теорией и промышленной практике эксплуатации печей, в виде готовых блоков, комплексных типов решений и рекомендаций для разработки оптимальных конструкт печей и условий осуществления в них термотехнологических и теплотехнических процессов.

Главными и естественными по степени существенности основаниями для классификации печей в логической последовательности являются следующие признаки:

2.1 Технологические признаки

трубчатый печь топливо конвекция

Но технологическому назначению различают печи нагревательные и реакционно-нагревательные.

В первом случае целью является нагрев сырья до заданной температуры. Это большая группа печей, применяемых в качестве нагревателей сырья, характеризуется высокой производительностью и умеренными температурами нагрева (300. 500 °С) углеводородных сред (установки AT, АВТ, ГФУ).

Во втором случае кроме нагрева в определенных участках трубного змеевика обеспечиваются условия для протекания направленной реакции.

Эта группа печей многих нефтехимических производств одновременно с нагревом и перегревом сырья используется в качестве реакторов. Их рабочие условия отличаются параметрами высокотемпературного процесса деструкции углеводородного сырья и невысокой массовой скоростью (установки пиролиза, конверсии углеводородных газов и др.).

2.2. По конструктивному оформлению трубчатые печи классифицируются

— по форме каркаса:

а) коробчатые ширококамерные (рис. 1а), узкокамерные (рис. 1б);

б) цилиндрические (рис. 1в);

Рисунок 1. – Форма каркаса печи: а – коробчатой ширококамерной печи; б – коробчатой узкокамерной печи; в – цилиндрической печи

— по числу камер радиации:

— по расположению трубного змеевика:

а) горизонтальное (рис. 2а);

б) вертикальное (рис. 2б);

Рисунок 2. – Расположение трубного змеевика: а – горизонтальное; б – вертикальное

— по расположению горелок:

— по топливной схеме:

а) на жидком топливе (Ж);

б) на газообразном топливе (Г);

в) на жидком и газообразном топливе (Г+Ж);

— по способу сжигания топлива:

б) беспламенное сжигание;

— по расположению дымовой трубы:

а) вне трубчатой печи (рис. 3а);

б) над камерой конвекции (рис. 3б);

— по направлению движения дымовых газов:

а) с восходящим потоком газов;

б) с нисходящим потоком газов;

в) с горизонтальным потоком газов.

Рисунок 3. – Расположение дымовой трубы: а – вне трубчатой печи; б – над камерой конвекции

2.3 Теплотехнические признаки

По способу передачи тепла нагреваемому продукту печи подразделяются:

Конвективные
Радиационные
Конвективно-радиационные

Конвективные печи — это один из старейших типов печей. Они являются как бы переходными от нефтеперегонных установок к печам радиационно-конвективного типа.

Практически в настоящее время эти печи не применяются, так как по сравнению с печами радиационными или радиационно-конвективными они требуют больше затрат как на их строительство, так и во время эксплуатации. Исключение составляют только специальные случаи, когда необходимо нагревать чувствительные к температуре вещества сравнительно холодными дымовыми газами.

Печь состоит из двух основных частей – камеры сгорания и трубчатого пространства, которые отделены друг от друга стеной, так что трубы не подвергаются прямому воздействию пламени и большая часть тепла передается нагреваемому веществу путем конвекции.

Чтобы предотвратить прожог первых рядов труб, куда поступают сильно нагретые дымовые газы из камеры сгорания, и чтобы коэффициент теплоотдачи удерживался в пределах, приемлемых по технико-экономическим соображениям, при сжигании используется значительный избыток воздуха или 1,5. 4 – кратная рециркуляции остывших дымовых газов, отводимых из трубчатого пространства и нагнетаемых воздуходувкой снова в камеру сгорания. Одна из конструкций конвективной печи показана на рис. 4. Дымовые газы проходят через трубчатое пространство сверху вниз. По мере падения температуры газов соответственно равномерно уменьшается поперечное сечение трубчатого пространства, при этом сохраняется постоянная объемная скорость продуктов сгорания.

Рисунок 4. – Конвективная печь: 1 – тарелки; 2 – камера сгорания; 3 – канал для отвода дымовых газов; 4 – камера конвекции

В радиационной печи все трубы, через которые проходит нагреваемое вещество, помещены на стенах камеры сгорания. Поэтому у радиационных печей камера сгорания значительно больше, чем у конвективных.

Все трубы подвергаются прямому воздействию газообразной среды, которая имеет высокую температуру. Этим достигается:

а) уменьшение общей площади теплоотдачи печи, так как количество тепла, отданного единице площади труб, путем радиации при одинаковой температуре среды (особенно при высоких температурах этой среды), значительно больше, чем количество тепла, которое' можно передать путем конвекции;

б) хорошая сохранность футеровки за трубчатыми змеевиками, благодаря тому что снижается ее температура, во-первых, за счет прямою закрытия части ее трубами, во-вторых, за счет отдачи тепла излучением футеровкой более холодным трубам.

Обычно нецелесообразно закрывать все стены и свод трубами, так как этим ограничивается теплоизлучение открытых поверхностей, а в результате уменьшается общее количество тепла, отдаваемого единицей площади труб.

Например, у современных типов кубовых печей отношение эффективной открытой поверхности к обшей внутренней поверхности печи колеблется в пределах 0,2. 0,5.

Часто радиационные печи из-за простоты конструкции и большой тепловой нагрузки труб имеют самые низкие капитальные затраты на единицу переданного тепла. Однако они не дают возможности использовать тепло продуктов сгорания, как это имеет место у радиационно-конвективных печей. Поэтому радиационные печи работают с меньшей тепловой эффективностью.

Радиационные печи применяются при нагреве веществ до низких температур (приблизительно до 300 оС), при небольшом их количестве, при необходимости использования малоценных дешевых топлив и в тех случаях, когда особое значение придается низким затратам на сооружение печи.

Радиационно-конвективная печь (рис. 5) имеет две отделенные друг от друга секции: радиационную и конвективную.

Большая часть используемого тепла передается в радиационной секции (обычно 60. 80% всего использованного тепла), остальное - в конвективной секции.

Конвективная секции служит для использовании физического тепла продуктов сгорания, выходящих из радиационной секции обычно с температурой 700. 900 оС, при экономически приемлемой температуре нагрева 350. 500 оС (соответственно температуре перегонки).

Рисунок 5. – Радиационно-конвективная печь: 1 – камера радиации; 2 – камера конвекции; 3 – дымоход; 4 – змеевик; 5 – футеровка; 6 – горелочные устройства

Величина конвективной секции, как правило, подбирается с таким расчетом, чтобы температура продуктов сгорания, выходящих в боров, была почти на 150 оС выше, чем температура нагреваемых веществ при входе в печь. Поэтому тепловая нагрузка труб в конвективной секции меньше, чем в радиационной, что обусловлено низким коэффициентом теплоотдачи со стороны дымовых газов.

С внешней стороны иногда эти трубы снабжаются добавочной поверхностью – поперечными или продольными ребрами, шипами и т.п.

Почти все печи, эксплуатируемые в настоящее время на нефтеперерабатывающих заводах, являются радиационно-конвекционными. В печах такого типа трубные змеевики размещены и в конвекционной и в радиантной камерах.

Показатели работы печей

Каждая трубчатая печь характеризуется тремя основными показателями:

— полезной тепловой нагрузкой,

— коэффициентам полезного действия.

Производительность печи выражается количеством сырья, нагреваемого в трубных змеевиках в единицу времени (обычно в т/сутки).

Она определяет пропускную способность печи, т.е. количество нагреваемого сырья, которое прокачивается через змеевики при установленных параметрах работы (температуре сырья на входе в печь и на выходе из нее, свойствах сырья и т.д.).

Таким образом, для каждой печи производительность является наиболее полной ее характеристикой.

Полезная тепловая нагрузка это количество тепла, переданного в печи сырью (МВт, Гкал/ч). Она зависит от тепловой мощности и размеров печи. Тепловая нагрузка большинства эксплуатируемых печей 8. 16 МВт. Перспективными являются более мощные печи с тепловой нагрузкой 40.. 100 МВт и более.

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

Полезно использованным считается тепло, воспринятое всеми нагреваемыми продуктами (потоками): сырьем, перегреваемым в печи паром и в некоторых случаях воздухом, нагреваемым в рекуператорах (воздухоподогревателях).

Значение коэффициента полезного действия зависит от полноты сгорания топлива, а также от потерь тепла через обмуровку печи и с уходящими в дымовую трубу газами.

Трубчатые печи, эксплуатируемые в настоящее время на нефтеперерабатывающих заводах, имеют КПД в пределах 0.65. 0.87.

Повышение коэффициента полезного действия печи за счет более полного использования тепла дымовых газов возможно до значения, определяемого их минимальной температурой. Как правило, температура дымовых газов, покидающих конвекционную камеру, должна быть выше начальной температуры нагреваемого сырья не менее чем на120. 180'С.

Эксплуатационные свойства каждой печи наряду с перечисленными показателями характеризуются:

— теплонапряженностью поверхности нагрева;

— тепловым напряжением топочного объема;

— гидравлическим режимом в трубном змеевике при установившейся работе.

От комплекса этих показателей зависят эффективность работы трубчатых печей и срок их службы.

Состав нефти и классификация

Нефть относится к группе горных осадочных пород вместе с песками, глинами, известняками, каменной солью и др. Она обладает одним важным свойством – способностью гореть и выделять тепловую энергию. Среди других горючих ископаемых она имеет наивысшую теплотворную способность.

В химическом отношении нефть – сложная смесь углеводородов и углеродистых соединений. Она состоит из следующих основных элементов: углерод (84-87%), водород (12-14%), кислород, азот, сера (1-2%). Содержание серы может доходить до 3-5%. В нефтях выделяют следующие части: углеводородную, асвальто-смолистую, порфирины, серу и зольную. В каждой нефти имеется растворенный газ, который выделяется, когда она выходит на земную поверхность.

Главную часть нефтей составляют углеводороды различные по своему составу, строению и свойствам, которые могут находиться в газообразном, жидком и твердом состоянии. В зависимости от строения молекул они подразделяются на три класса – парафиновые, нафтеновые и ароматические. Но значительную часть нефти составляют углеводороды смешанного строения, содержащие структурные элементы всех трех упомянутых классов. Строение молекул определяет их химические и физические свойства.

Парафиновые углеводороды, или как их еще называют, метановые углеводороды (алкановые, или алканы). Сюда относят метан СН4, этан С2Н6, пропан С3Н8 , бутан и изобутан, имеющие формулу С4Н10.

Для углерода характерна способность образовывать цепочки и разветвление, в которых его атомы соединены последовательно друг с другом. Остальными связями к углероду присоединены атомы водорода. Количество атомов углерода в молекулах парафиновых углеводородах превышает количество атомов водорода в 2 раза, с некоторым постоянным во всех молекулах избытком, равным 2. Иначе говоря, общая формула углеводородов этого класса СnН2n+2. Парафиновые углеводороды химически наиболее устойчивы и относятся к предельным углеводородам.

В зависимости от количества атомов углерода в молекуле углеводороды могут принимать одно из трех агрегатных состояний. Таким образом, парафиновые углеводороды в нефти могут быть представлены газами, жидкостями и твердыми кристаллическими веществами. Они по-разному влияют на свойства нефти: газы понижают вязкость и повышают упругость паров; жидкие парафины хорошо растворяются в нефти только при повышенных температурах, образуя гомогенный раствор; твердые парафины также хорошо растворяются в нефти образуя истинные молекулярные растворы. Парафиновые углеводороды (за исключением церезинов) легко кристаллизуются в виде пластинок и пластинчатых лент.

Нафтеновые (циклановые, или алициклические) углеводороды имеют циклическое строение (С/СnН2n), а именно состоят из нескольких групп – СН2, соединенных между собой в кольчатую систему. В нефти содержатся преимущественно нафтены, состоящие из пяти или шести групп СН2:

Все связи углерода и водорода здесь насыщены, поэтому нафтеновые нефти обладают устойчивыми свойствами. По сравнению с парафинами, нафтены имеют более высокую плотность и меньшую упругость паров и имеют лучшую растворяющую способность.

Ароматические углеводороды (арены) представлены формулой СnНn, наиболее бедны водородом. Молекула имеет вид кольца с ненасыщенными связями углерода. Простейшим представителем данного класса углеводородов является бензол С6Н6, состоящий из шести групп СН.

Для ароматических углеводородов характерны большая растворяемость, более высокая плотность и температура кипения.

Асфальто-смолистая часть нефтей представляет собой вещество темного окраса, которое частично растворяется в бензине. Растворившееся часть – асфальтены. Они обладают способностью набухать в растворителях, а затем переходить в раствор. Растворимость асфальтенов в смолисто-углеродных системах возрастает с уменьшением концентрации легких УВ и увеличением концентрации ароматических углеводородов. Смола не растворяется в бензине и являются полярными веществами с относительной молекулярной массой 500-1200. В них содержатся основное количество кислородных, сернистых и азотистых соединений нефти. Асфальто-смолистые вещества и другие полярные компоненты являются поверхностно-активными соединениями нефти и природными стабилизаторами водонефтяных эмульсий.

Порфиринами называют особые азотистые соединения органического происхождения. Предполагают, что они образовались из гемоглобина животных и хлорофилла растений. Эти соединения разрушаются при температуре 200-250оC.

Сера широко распространена в нефтях и углеводородном газе и содержится как в свободном состоянии, так и в виде соединений (сероводород, меркаптаны).

Зольная часть представляет собой остаток, образующийся при сжигании нефти. Это различные минеральные соединения, чаще всего железо, никель, ванадий, иногда соли натрия.

Нефти разных месторождений отличаются друг от друга по физическим и химическим свойствам. Поскольку именно свойства нефти определяют направление и условия ее переработки, влияют на качество получаемых нефтепродуктов; целесообразно разработаны классификации нефтей, которые отражают их химическую природу и определяют возможные направления переработки на качество получаемых нефтепродуктов; оказалось целесообразным разработать классификацию нефтей, которая отражала бы их химическую природу и определяла бы возможные направления переработки.

Существуют различные научные классификации. В СССР с I января 1981 г. действует технологическая классификация нефтей по ОСТ 38.01197— 0 (табл. 1). Нефти подразделяют на классы по содержанию серы в нефти, бензине, реактивном и дизельном топливе; типы по выходу фракций до 350 оС; группы по потенциальному содержанию базовых масел; подгруппы по индексу вязкости базовых масел; виды по содержанию твердых алканов — парафинов в нефти. ; Малосернистая нефть содержит не более 0,5% серы, при этом в бензиновой и реактивно-топливной фракциях — не более 0,1%; в дизельной — не более 0,2%. Для отнесения нефти к малосернистой должны быть выполнены все упомянутые требования. Соответствующие требовании установлены дли сернистой и высокосернистой нефтей.

По выходу светлых фракций, перегоняющихся до 350 оС, нефти делятся на три типа, а по суммарному содержанию дистилятных и остаточных базовых масел – на четыре группы. В зависимости от значения индекса вязкости базовых масел различают четыре подгруппы.

К малопарафинистым относятся те нефти, в которых содержится не более 1,5% парафинов и из которых можно получить без депарафинизации реактивное топливо, зимнее дизельное топливо с пределами перегонки 240 – 350 оС и температурой застывания не выше – 45 оС, индустриальные базовые масла. Если в нефти содержится 1,5 – 6,0 % парафинов и из нее можно без деперафинизации получить реактивное топливо и летнее дизельное топливо с пределами кипения 240 – 350 оС и температурой застывания ни ниже – 10 оС, то нефть относят к парафинистым. Высокопарафинистые нефти содержат более 6 % парафинов. Из них даже летнее дизельное топливо можно получить только после депарафинизации.

Типы трубчатых печей

Для нагревания нефтяного сырья применяют трубчатые печи с огневым обогревом. Печи могут быть классифицированы на:

Способ передачи тепла

По способу передачи тепла нефтепродукту трубчатые печи могут быть подразделены на три основные группы:

Рис. 1. Типы печей: а) конвекционная печь; б) коробчатая печь; в) двухкамерная печь с наклонными сводами; г) печь с излучающими стенками.

По способу подвода воздуха различают печи:

С подогревом воздуха
Печи без его подогрева

По способу регулирования температурного режима печи делятся на:

Печи с рециркуляцией газа
Без рециркуляции

По способу передачи радиантного тепла печи могут быть разделены на следующие типы:

Печи, в которых основное значение имеет лучистое тепло факела (излучения кладки и газов являются вспомогательными);
Печи, в которых процесс горения протекает за пределами камеры излучения;
Печи с использованием лучистого тепла от твердого тела. В этих печах обычно используют излучающие насадки, настильное пламя или многоочковое беспламенное горение.

Кстати, прочтите эту статью тоже: Трубчатые печи: конструкция и характеристики

Конструктивное исполнение

По конструкции трубчатые печи делятся на:

цилиндрические
вертикальные
коробчатые
с наклонным сводом

По количеству камер печи делятся на:

на однокамерные
двухкамерные
многокамерные

Рис. 2. Схемы основных типов печей: а — конвекционная печь; б — однокамерная печь с боковым расположением конвекционной камеры; в — однокамерная печь с нижним расположением конвекционной камеры; г — однокамерная печь с верхним расположением конвекционной камеры; д — вертикальная цилиндрическая печь; е — однокамерная печь беспламенного горения с панельными горелками; ж — двухкамерная двухпоточная печь с горизонтальным сводом; з — двухпоточная двухкамерная печь с наклонным сводом. 1—горелки (форсунки); 2—радиантный змеевик; 3—конвекционный змеевик; 4— дымоход; 5— перевальная стенка; 6— панельные горелки.

По способу расположения экранов отличают печи:

с потолочным экраном, расположенным параллельно перевальной стене;
с потолочным экраном, расположенным перпендикулярно перевальной стене;
с потолочным и боковым экранами;
с потолочным и подовым экранами;
с экранированием всей поверхности обмуровки;
с настенным боковым экраном;
с экраном двустороннего облучения.

По способу расположения камеры конвекции различают печи с расположением камеры сбоку или в центре печи, над радиантной камерой или под ней.

По способу соединения труб в змеевике различают печи, в которых трубы, соединяют двойниками (ретурбендами), сваркой или схемными калачами.

По гидравлическим признакам трубчатые печи могут отличаться схемой движения газового потока в радиантной камере, или в камере конвекции, причем газовый поток движется в пределах топки или с прохождением через экран. В камере конвекции (или воздухоподогревателе) газы могут двигаться потоком нисходящим, восходящим или прямолинейным.

Кстати, прочтите эту статью тоже: Эксплуатация

Рабочие параметры

Трубчатые печи классифицируются также по тепловой мощности пропускной способности, давлению и температуре в конце нагревательного змеевика. По тепловой мощности печи делят на

малые (до 3 млн. ккал/ч)
средние (до 15 млн, ккал\ч)
большие (более 15 млн. ккал/ч)

По пропускной способности печи также делят на малые (до 300 т/сутки), средние (до 1000 т/сутки) и большие (более 1000 т/сутки).

По давлению в конце нагревательного змеевика трубчатые печи подразделяют на

По максимальной температуре нагрева сырья печи подразделяются на низкотемпературные (менее 400° С) и высокотемпературные (свыше 400° С).

Цилиндрические печи типа ЦС

Печи ЦС – цилиндрические с вертикальным расположением труб змеевика в одной камере радиации, свободного вертикально-факельного сжигания комбинированного топлива.

Комбинированные горелки типов ГГМ и ГП расположены в поду печи. На стенах камеры радиации установлены однорядные или двухрядные настенные трубные экраны.

Количество передаваемого тепла в камерах печи составляет:

Печь типа ЦС΄1 отличается от печи типа ЦС1 тем, что горелка установлена не в центре, а смещена в сторону входа продукта.

В печи ЦС1 все трубы получают одинаковое количество тепла, поэтому только одна труба работает с допускаемым теплонапряжением, остальные трубы не догружены.

В печи типа ЦС΄1 эпюра подведенных тепловых потоков у входных труб больше, чем у выходных, поэтому степень эффективности распределения тепла по трубам больше, чем в печи ЦС1.

Отвод газов сгорания – через дымовую трубу, установленную на печи, и газосборник.

Предусмотрено два исполнения этих печей: радиантное (без камеры конвекции) и радиантно-конвективное (с камерой конвекции). В радиантных печах к шифру добавляется буква Р.

Технологические печи НПЗ

Печь предназначена для нагрева углеводородного сырья теплоносителем, а также для нагрева и осуществления химических реакций за счет тепла выделенного при сжигании топлива непосредственно в этом аппарате. Трубчатые печи используются при необходимости нагрева среды (углеводородов) до температур более высоких, чем те, которых можно достичь с помощью пара, т. е. примерно свыше 230 °С. В качестве топлива могут применяться продукты отходов различных процессов, в результате чего не только используется тепло, получаемое при их сжигании, но часто устраняются и затруднения, связанные с обезвреживанием этих отходов.

Трубчатая печь относится к аппаратам непрерывного действия с наружным огневым обогревом.

Впервые трубчатые печи предложены русскими инженерами В. Г. Шуховым и С. П. Гавриловым. (рекомендуем прочитать статью про В. Г. Шухова)

Современная печь представляет собой синхронно работающий печной комплекс, т. е. упорядоченную совокупность, состоящую из непосредственно печи, средств обеспечения печного процесса, а также систем автоматизированного регулирования и управления печным процессом и средствами его обеспечения.

Конструктивные элементы печи

Несмотря на большое многообразие типов и конструкций трубчатых печей, общими и основными элементами для них являются рабочая камера (радиация, конвекция), трубчатый змеевик, огнеупорная футеровка, оборудование для сжигания топлива (горелки), дымоход, дымовая труба.

а)	б)
в)
Конструкция однокамерной печи с наклонным сводом
а) – устройство печи: 1 – камера радиации, 2 – камера конвекции; 3 – дымоход (боров); 4 – трубный змеевик радиантной камеры, 5 – футеровка; 6– форсунка;
б) – схема потоков: 1 и 2 – вход и выход нагреваемого продукта, 3 – дымовые газы;
в) – общий вид печи. 1)

В камере радиации (топочной камере) сжигается топливо (мазут или газ) с помощью горелок, расположенных на стенах или поду камеры радиации. В этой же камере размещена радиантная поверхность (экран), поглощающая лучистое тепло в основном за счет радиации. 2) Поверхность футеровки радиационной секции создает так называемую отражающую поверхность, которая (теоретически) не поглощает тепла, переданного ей газовой средой печи, а только излучением передает его на трубчатый змеевик.

Змеевик трубчатой печи

В камере конвекции расположены конвекционные трубы, воспринимающие тепло при соприкосновении дымовых газов (газов сгорания из камеры радиации) с поверхностью нагрева путем конвекции. Затем эти газы сгорания направляются в дымоход и по дымовой трубе уходят в атмосферу.

Нагреваемый продукт в печи последовательно проходит через конвекционные и радиантные трубы, поглощая тепло, и нагретый до необходимой температуры выходит из печи 3) . Обычно радиантная поверхность воспринимает большую часть тепла, выделяемого в печи при сгорании топлива. 4) А противоточное движение сырья и продуктов сгорания топлива позволяет наиболее полно использовать тепло, полученное при сжигании топлива.

Футеровка печей — это конструкция из огнеупорных, кислотоупорных, теплоизоляционных и облицовочных материалов и изделий, ограждающая рабочую камеру, в которой протекают печные процессы, от взаимодействия с окружающей средой.

Футеровка предохраняет металлоконструкции печи, а также обслуживающий ее персонал от воздействия высоких температур и печной среды. Она обеспечивает необходимую газоплотность в рабочей камере печей, т. е. полную герметизацию при работе под высоким давлением, либо достаточную газоплотность при давлениях, близких к атмосферному.

Футеровка – один из основных конструктивных элементов печей, который дает возможность осуществления высокотемпературных термотехнологических и теплотехнических процессов в печной среде при наличии механических нагрузок с сохранением в течение длительного времени геометрической формы рабочей камеры, механической и строительной прочности.

Классификация трубчатых печей

1. По технологическому назначению различают печи нагревательные и реакционно-нагревательные.

В первом случае целью является нагрев сырья до заданной температуры. Это большая группа печей, применяемых в качестве нагревателей сырья, характеризуется высокой производительностью и умеренными температурами нагрева (300…500 °С) углеводородных сред (установки АТ, АВТ, ГФУ).

2. По способу передачи тепла нагреваемому продукту печи подразделяются на:

2.1 Конвективные

Печь состоит из двух основных частей — камеры сгорания и трубчатого пространства, которые отделены друг от друга стеной, так что трубы не подвергаются прямому воздействию пламени и большая часть тепла передается нагреваемому веществу путем конвекции.

Одна из конструкций конвективной печи показана на рисунке ниже.

Конвективная печь:
1 — горелки; 2 — камера сгорания; 3 — канал для отвода дымовых газов; 4 — камера конвекции

Дымовые газы проходят через трубчатое пространство сверху вниз. По мере падения температуры газов соответственно равномерно уменьшается поперечное сечение трубчатого пространства, при этом сохраняется постоянная объемная скорость продуктов сгорания.

2.2 Радиационные

а) уменьшение общей площади теплоотдачи печи, так как количество тепла, отданного единице площади труб, путем радиации при одинаковой температуре среды (особенно при высоких температурах этой среды), значительно больше, чем количество тепла, которое можно передать путем конвекции;

б) хорошая сохранность футеровки за трубчатыми змеевиками, благодаря тому что снижается ее температура, во-первых, за счет прямого закрытия части ее трубами, во-вторых, за счет отдачи тепла излучением футеровкой более холодным трубам.

Чисто радиационные печи из-за простоты конструкции и большой тепловой нагрузки труб имеют самые низкие капитальные затраты на единицу переданного тепла. Однако они не дают возможности использовать тепло продуктов сгорания, как это имеет место y радиационно-конвективных печей. Поэтому радиационные печи работают с меньшей тепловой эффективностью.

Радиационные печи применяются при нагреве веществ до низких температур (приблизительно до 300 °С), при небольшом их количестве, при необходимости использования малоценных дешевых топлив и в тех случаях, когда особое значение придается низким затратам на сооружение печи.

2.3 Радиационно-конвективные

Радиационно-конвективная печь имеет две отделенные друг от друга секции: радиационную и конвективную.

Большая часть используемого тепла передается в радиационной секции (обычно 60…80 % всего использованного тепла), остальное – в конвективной секции.

Конвективная секция служит для использования физического тепла продуктов сгорания, выходящих из радиационной секции обычно с температурой 700…900 °С, при экономически приемлемой температуре нагрева 350…500 °С (соответственно температуре перегонки).

3. По конструктивному оформлению трубчатые печи классифицируются:

3.1 по форме каркаса:

а) коробчатые ширококамерные, узкокамерные;
б) цилиндрические;
в) кольцевые;
г) секционные;

Форма каркаса печи:
а — коробчатой ширококамерной печи; б — коробчатой узкокамерной печи; в — цилиндрической печи

3.2 по числу камер радиации:

а) однокамерные;
б) двухкамерные;
в) многокамерные;

3.3 по расположению трубного змеевика:

а) горизонтальные;
б) вертикальные;

3.4 по расположению горелок:

а) боковое;
б) подовое;

3.5 по топливной системе:

а) на жидком топливе (Ж);
б) на газообразном топливе (Г);
в) на жидком и газообразном топливе (Ж+Г);

3.6 по способу сжигания топлива:

а) факельное;
б) беспламенное сжигание;

3.7 по расположению дымовой трубы:

а) вне трубчатой печи;
б) над камерой конвекции;

Расположение дымовой трубы:
а — вне трубчатой печи; б — над камерой конвекции

3.8 по направлению движения дымовых газов:

а) с восходящим потоком газов;
б) с нисходящим потоком газов;
г) с горизонтальным потоком газов. 5)

Трубчатая печь

1.Печь предназначена для нагрева нефти газом
2.Температура дымовых газов над перевальной стенкой 1000 C
3.Количесвто секций 4
4.Максимальная температура горения 2414 C
5.Количество труб в радиантной камере 31
6.Количество труб в конвекционной камере 55
7.Давление продукта на входе в печь 10.07 бар
8.Теплопроизводительность 17.8 МВт
9.Поверхность нагрева радиантных труб 230 м2
10.Коэффицент полезного действия печи 0,8
11.Допустимая тепловая напрежнность радинтных труб 58 Вт/м2.

Состав: Вид общий (ВО)

Софт: КОМПАС-3D 12

Каталог / Промышленность / Нефть и Газ / Трубчатая печь Чертеж. мой.17+размер+табл3.cdw Чтобы скачать чертеж, 3D модель или проект, Вы должны зарегистрироваться и принять участие в жизни сайта. Посмотрите, как тут скачивать файлы.

Дата: 2020-11-06

Просмотры: 399

Еще чертежи и проекты по этой теме:

Софт: КОМПАС-3D 16

Состав: Технологическая схема (ТС), Змеевик радиантной камеры (СБ), Конвекционная камера (СБ), Деталировка (отвод, прижимная пластина, скоба, труба оребренная, фланец), Решетка (СБ), Трубчатая печь (ВО), ПЗ

Трубчатая печь для нагрева нефти установки производства дизельного топлива

Софт: КОМПАС-3D 16

Состав: Конверсия метана (ТХ), трубчатая печь, конвертор метана 2 ступень, ПЗ

Расчет установки конверсии метана в производстве синтетического аммиака

Софт: AutoCAD 2007

Состав: Трубчатая печь ГС. Строительно-монтажный чертеж. Печь вертикально-факельная. Общий вид. Шибер металлический. Газомазутная горелка ФГМ-120

Читайте также: