для чего предназначена трубчатая печь

Трубчатые печи: конструкция и характеристики

Назначение

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

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.

В радиантной секции – тепло передается за счет радиационной теплопередачи путем поглощения у чистого тепла.

Рис.2 – Радиантная секция

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.

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.

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 п е чи. Змеевик состоит из труб и соеди­нительных частей. Различают однопоточные, двухпоточные и многопоточные змеевики.

Соедините льные части — двойники (ре турбенды) 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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).

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

Источник

Назначение трубчатых печей

Промышленная трубчатая печь предназначена для высокотемпературного нагрева исходного продукта за счет сжигания топлива. В отдельных случаях нагрев сопровождается его химическим превращением.

Трубчатые печи широко применяются на предприятиях нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической и газовой промышленности. Они используются для огневого нагрева, испарения и разложения нефти и продуктов ее переработки, а также для химического превращения ряда нефтепродуктов в процессах термического крекинга, висбрекинга, пиролиза, в которых печь выполняет технологические функции реактора.

Трубчатые печи представляют собой сложные агрегаты, включающие помимо собственно печей разнообразное вспомогательное оборудование: устройства для сжигания топлива, соединительные элементы (фитинги, ретурбенты), коммуникации (газоходы, дымовые трубы), средства измерения и автоматизации.

Тепловая энергия, подводимая к исходному продукту, получается за счет сжигания жидкого либо газообразного топлива. Эта энергия расходуется непосредственно на нагрев продукта и на компенсацию тепловых потерь (с продуктами сгорания топлива, через футеровку печи и т.д.).

Сжигание топлива в трубчатых печах производится в специальных устройствах (горелки, форсунки), установленных в камере сгорания. Подвод тепловой энергии к нагреваемому продукту осуществляется тремя видами теплообмена: теплопроводностью, конвекцией и тепловым излучением. Большая часть тепла передается излучением, поэтому камера сгорания называется радиантной.

Трубчатая печь обычно содержит две секции (рисунок 1.1): камеру сгорания или радиации 1, в горелках 2 которой сжигается топливо и размещаются радиантные трубы 3, и камеру конвекции 4, в которую поступают продукты сгорания топлива (дымовые газы) и в которой размещаются конвективные трубы 5. Радиантные и конвективные трубы длиной 3…24 м при помощи фитингов или двойников образуют змеевик для нагреваемого продукта. Трубы радиантного змеевика, воспринимающие лучистую энергию при горении топлива, называют экраном. Радиантная камера отделена от конвективной перевальной стеной 6.

Нагреваемый продукт одним или несколькими потоками подается в конвективный змеевик, а затем направляется в радиантный и выводится из печи.

Назначение конвективных труб – использовать тепло дымовых газов, отходящих из камеры сгорания и имеющих сравнительно высокую температуру (600-900 о С). Если тепло этих газов может быть использовано для других целей, например для подогрева воздуха или генерации водяного пара, то необходимость в конвективных трубах отпадает.

Дымовые газы из камеры конвекции поступают в газоход 7, дымовую трубу 8 и выбрасываются в атмосферу.

1 – камера сгорания; 2 – горелки; 3 – радиантные трубы; 4 – камера конвекции; 5 – конвекционные трубы; 6 – перевальная стена; 7 – газоход; 8 – дымовая труба

Рисунок 1.1 – Принципиальная схема печной установки

Движущая сила, необходимая для перемещения дымовых газов через трубчатый змеевик и дымоход, при естественной тяге создается вследствие разности плотностей атмосферного воздуха и дымовых газов, которые зависят в основном от их температуры. Более легкий дымовой газ вытесняется более тяжелым атмосферным воздухом. Чем выше высота дымовой трубы и температура дымовых газов, покидающих печь, тем больше естественная тяга.

Источник

Назначение, принцип действия и классификация трубчатых печей

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.

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.

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

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 (рис. 2.70).

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 незначительна.

Продукты сгорания топлива являются первичным 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 радиантной 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 °С. В камере конвекции тепло к сырью передается в основном конвекцией и частично излучением трехатомных компонентов дымовых газов

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.

Змеевик теплообменной печи ГС

Классификация трубчатых печей.

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).

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.).

По способу передачи тепла нагреваемому продукту печи подразде­ляются:

Источник

Трубчатая печь – устройство трубчатой печи. Самые эффективные типы трубчатых печей. Применение трубчатой лабораторной печи. Особенность в работе трубчатой вращающейся печи

Трубчатая печь – это устройство, которое на данном этапе уже успело найти свое широкое применение во множестве отраслей. На данный момент, вакуумный рынок – это площадка, на которой можно найти огромнейшее количество различных установок. Немалую часть составляют именно трубчатые печи, которые активно используются на множестве предприятий. Отличия трубчатых печей могут состоять как в цене, так и в характеристиках, поэтому надо заранее оценить обстановку, после чего уже покупать себе подобный агрегат.

Одна из ключевых задач трубчатых печей – это нагрева материала. Что касается уровня нагрева, то в этом плане все зависит от того, что требуется самому пользователю. Устройства подобного типа отлично справляются как со слабым нагревом, так и нагревом до высоких показателей температуры.

Еще одно направление, в котором подобные печи демонстрируют себя с положительной стороны – это нагрев сырья углеродов. Данный процесс сам по себе довольно сложен, из-за чего произвести качественную обработку весьма проблематично.

Что касается отраслей, в которых активно используются трубчатые печи, то их довольно много. Одной из самых перспективных областей, является нефтепроизводство. В данной сфере, трубчатые печи выполняют функцию нагрева определенных структур до нужных показателей. Еще одна отрасль, где подобные установки являются очень востребованными – это химическая промышленность, где они производят нагрев определенных химических элементов.

Что касается ассортимента трубчатых печей на современном рынке, то тут дела обстоят сравнительно неплохо. На данный момент, разнообразие трубчатых печей просто огромнейшее, и среди всех квалификаций трубчатых печей, любой пользователь сможет себе подобрать то, что требуется именно ему. Если речь идет о выполнении средних задач, то лучше всего брать бюджетные варианты, которые по своим характеристикам весьма неплохими.

Если же ваша цель – это применение на серийном производстве, то в таком случае лучше сразу брать более дорогостоящие установки, которые в любом случае выполнят все возложенные на них задачи.

Сейчас, в качестве примера, мы рассмотрим несколько элементов трубчатых печей:

Дабы подробнее ознакомиться с принципом работы трубчатых печей, мы рассмотрим последовательность действий внутри системы, которые позволяют устройству начать свою работу.

Что касается дальнейших действий агрегата, то он все еще остается в активном состоянии и продолжать излучать тепло на готовый материал. Делается это для того, чтобы изделие не деформировалось и оставалось в первоначальной форме. Подобный процесс способна произвести далеко не каждая печь, из-за чего многие предпочитают именно трубчатые вариации.

Все эти показатели уже говорят о том, что подобное оборудование является весьма эффективным и его использование в различных направлениях является вполне оправданным.

Устройство трубчатой печи

Трубчатая печь – это устройство, которое состоит из множества важных элементов, каждый из которых выполняет в систему свою роль. Стоит отметить, что все они являются очень полезными и убрав хотя-бы один из элементов, данная печь уже не сможет быть столь эффективной.

Но стоит напомнить, что это еще далеко не весь перечень элементов данного механизма. В него входит еще немалое количество других компонентов, которые также могут быть довольно важными и играть большую роль в общей работе.

Типы трубчатых печей:

Никому не секрет, что функционал трубчатых печей находится на высочайшем уровне и среди всех вариантов, пользователь может себе подобрать нужную модель. Что касается сферы применения трубчатых печей, то несомненно можно сказать, что они могут быть эффективны в любой отрасли, начиная от домашнего хозяйства и заканчивая большими предприятиями.

Трубчатые печи делятся на три основных категории:

Все эти категории отличаются друг от друга определенными аспектами. Теплотехнические печи лучше всего показывают себя в серийном производстве. Что касается конструктивных, то они могут продемонстрировать свои способности в высоконаучной деятельности. Технологические – это тот вариант, который является более универсальным и может найти свое применение практически везде.

Трубчатая печь лабораторная

Лабораторные трубчатые печи – это немного иная категория трубчатых печей. Главное отличие подобных печей – это более высокие показатели характеристик и менее габаритные размеры. Один из самых важных моментов в работе подобных печей – это стабильность, без которой в лабораториях попросту никак не обойтись.

Что касается стоимости трубчатых печей, то в этом плане все не так просто. Подобные печи на данный момент находятся в зоне высокого ценового сегмента, из-за чего далеко не каждый пользователь сможет позволить себе лабораторную печь трубчатого типа.

Трубчатая вращающаяся печь

Одно из ключевых предназначений подобных печей – это сушка сульфидного сырья. Произведение подобного процесса требует наличия не только высоких характеристик, а еще и уровня высокого вакуума, который является неотъемлемой частью подобных систем. Не менее важным аспектом в подобных печах, является наличие метода противотока, который на данный момент является весьма эффективным.

Еще один важный элемент подобных печей – это шихта, которая погружается вовнутрь печи, и позволяет достигать определенных показателей влажности. Стоит отметить, что данный элемент также является очень важным и без него, произвести качественную обработку материала будет довольно сложно.

Многие пользователи уже готовы менять свои старые печи на новые. Главная причина этого заключается во всех остальных преимуществах трубчатых печей вращающегося типа. Они более универсальны, производительны, стабильны, надежные и так далее.

Так что если вы решили покупать себе печь, то обязательно обратите свое внимание на данный вариант.

Источник