ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ И ГАЗА

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Из-за высоких удельных затрат металла и огнеупоров и низкой эффективности эксплуатации строительство двухскатных печей прекращено, взамен их сооружаются более эффективные трубчатые печи.

Однокамерная (односкатная) печь с наклонным сводом

Рис. 2.111. Однокамерная (односкатная) печь с наклонным сводом

Внутренний объем однокамерной(односкатной)печи (рис. 2.111) разделен полуперегородко – перевальной стеной на две части, называемые радиантной и конвекционной камерами (рис. 2.112).

Рис. 2.112. Конструкция однокамерной печи с наклонным сводом:

а) — устройство печи: 1 — камера радиации; 2 — камера конвекции; 3 — дымоход; 4 — змеевик (радиантные трубы); 5 — футеровка; б) — схема потоков: 1 и 2 — вход и выход нагреваемого продукта; 3 — дымовые газы; в) — общий вид печи

В этих камерах размещены трубные змеевики, через поверхности которых осуществляется теплопередача.

Жидкое и газообразное топливо сжигается с помощью горелок, расположенных в радиантной камере.

Продукты сгорания (дымовые газы), переваливаясь через перевальную стену, проходят конвекционную камеру и уходят в дымовую трубу.

Нагреваемый поток сначала проходит по трубам змеевиков конвекционной камеры, затем – радиантной камеры, то есть в противотоке с дымовыми газами.

194

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

ВЕРТИКАЛЬНЫЕЦИЛИНДРИЧЕСКИЕПЕЧИ

Тип ЦС

На установках гидроочистки, платформинга, деасфальтизации идругихнашлиприменениецилиндрическиепечитипаЦС(рис.2.113).

Рис.2.113. Вертикальные цилиндрические печи тип ЦС

В этих печах предусмотрено факельное сжигание жидкого и газообразного топлива в комбинированных горелках, расположенных в поду печи (рис. 2.114).

Высота факела в среднем составляет ⅔высоты трубчатого змеевика, расположенного вертикально. Расстояние от факела до экрана радиантных труб во избежание их

перегрева составляет не менее 1 м. Рис. 2.114. Расположение горелок Цилиндрическая камера ради-

ации установлена на столбчатом фундаменте высотой более 2 м для обслуживания горелок, создающих свободный вертикальный факел.

Радиационнаясекцияэтоготипапечи–вертикальная,имеющаяфор- му цилиндра, заключена в стальной кожух. Прямо над радиационной секцией расположена конвективная и далее сьемная стальная дымовая труба (рис. 2.115). Если на установке расположен блок печей, то дымовые газы выводят через отдельно стоящую трубу, соединенную с печами газоходами. При этом нагрузки на печь значительно сокращаются.

Радиационная секция представляет собой стальной цилиндр, выложенный изнутри изоляционным материалом, иногда огнеупорной футеровкой, если продукты нагреваются до высокой температуры.

195

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рис. 2.115. Печь типа ЦС (LxB – размеры печи в плане): 1 — труба дымовая; 2 — змеевик конвективный; 3 — лестничная площадка; 4 — корпус; 5 — змеевик радиантный; 6 — футеровка; 7 — горелка

Все потоки у этого типа печей размещены симметрично, а следовательно, и равномерно обогреваются.

Всилутогочтовсяфутеровкапоконтурузащищаетсяиохлаждается трубчатым змеевиком, она может быть выполнена из менее огнеупорного материала и быть более тонкой, что обеспечит малое поглощение тепла печью и сравнительно легкое регулирование теплового режима.

Трубы(рис.2.116) размещаютсянаподу и своде печи с таким расчетом, чтобы при нагреве онине могли деформироваться, и только большие трубы укрепляются посередине.

Рис. 2.116. Схема размещения труб печи типа ЦС

196

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Тип ЦД

Печь ЦД представляет собой конструкцию цилиндрического типа, внутри которой расположен рассекатель-распределитель в виде пирамиды с вогнутыми гранями.

Грани представляют собой настильные стены для факелов горелок, установленных в поду печи; стены выкладываются из прямого шамотного кирпича марки ША и ШБ, верхний ярус из шамотного легковеса ШДБ-1,0 или ШЛБ1,3.

В кладку заделываются металлические анкеры из проволоки, расположенные по вертикальным стенам каркаса-рассекателя.

Рассекатель-распределитель создает несколько зон теплообмена в камере радиации, что позволяет регулировать теплонапряженность поверхности трубчатого змеевика по его длине.

Металлический каркас рассекателя-распределителя футерован шамотным кирпичом. Внутренняя полость его разбита на отдельные воздуховоды,приэтомрасходвоздуха,проходящегопоним,можнорегулироватьшиберами.Вкладкегранейрассекателянадвухярусахповысоте граней сделаны каналы прямоугольного сечения для подвода вторичного воздуха из воздуховодов к настильному факелу каждой грани.

Трубчатые змеевики камеры радиации – настенные и подвесные. Подвесные змеевики подвешиваются тягами к конусному переходнику корпуса печи. Основным экраном камеры радиации являются настенные змеевики.

Печь снабжена камерой конвекции либо шахтного типа с горизонтально расположенными трубчатыми змеевиками, либо кольцевого типа с вертикально размещенными змеевиками.

Змеевики камеры конвекции обслуживаются через проемы в каркасе, которые закрываются сьемными крышками.

Отличительная особенность конструкции цилиндрических печей – более равномерное распределение тепловых потоков по длине трубчатых змеевиков, что позволяет повысить среднедопускаемое теплонапряжение поверхности радиантных труб на 20…30% и уменьшить возможность отложения кокса на внутренней поверхности труб.

Преимущества вертикальных цилиндрических печей:

—возможны простые конструктивные решения при создании практически любого числа сырьевых потоков. Потоки, направленные в отдельные трубчатые змеевики, могут пройти по змеевикам одинаковой конфигурации и находиться в одинаковых рабочих условиях;

—узлы трубных опор, работающие только на растяжение (изгибающие напряжения отсутствуют), размещены вдали от горелок, в зо-

197

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

нах низких температур. Для их изготовления применяют недорогие материалы, что значительно снижает затраты на сооружение и эксплуатацию печей;

—вертикально подвешенные змеевики свободно расширяются и сжимаются с изменением температуры в печи, поэтому в отличие от печей с горизонтальными трубчатыми змеевиками здесь не наблюдаются прогиб труб между опорами и трение в опорах;

—основной поток тепла радиации воспринимается в первую очередь трубчатыми змеевиками, поэтому слой огнеупорной футеровки не должен иметь большую толщину;

—вследствие пониженных температур футеровки и тепловой изоляции стенки уменьшаются тепловые потери, они составляют не более 2% от общего количества тепла, полученного от сжигания топлива, в то время как в других печах они достигают 5%.

—печью аккумулируется сравнительно небольшое количество тепла, что позволяет легко производить зонное регулирование и быстро устанавливать оптимальный технологический режим при максимальном выходе целевых продуктов. Малая тепловая инерционность дает возможность оперативно останавливать печь в случае аварии или перед ремонтом;

—благоприятные температурные условия эксплуатации огнеупорной футеровки и изоляции способствуют сохранности материальной части конструкции и герметичности корпуса печи, поэтому не возникает дополнительных подсосов воздуха. Это обеспечивает эффективное сжигание топлива с расчетным коэффициентом избытка воздуха и высокую температуру в камере радиации.

ВЕРТИКАЛЬНЫЕПЛОСКИЕПЕЧИ

Тип ГС

На установках АВТ сооружены высокопроизводительные печи конструкции ВНИПИнефть вертикально-факельного типа теплопроизводительностью 21-42МВт (рис. 2.117).

Сырьевыезмеевикиврадиантнойкамерерасположеныгоризонтально. Топливная система укомплектована комбинированными горизонтальнымигорелкамидлясжиганиямазутаитопливногогаза(рис.2.118).

Горелкиразмещенывподутопкившахматномпорядке.Пригорении топлива образуется стена вертикальных факелов, излучающих тепло сырьевым змеевикам, расположенным на кронштейнах у стен топки из огнеупорной кладки.

198

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рис. 2.117. Вертикальные плоские печи тип ГС

Рис. 2.118. Печь типа ГС:

1 — лестничная площадка; 2 — корпус;3 — змеевик; 4 — футеровка; 5 — горелка

199

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Дымовые газы отводятся вверх в камеру конвекции. Камера конвекции находится над камерой радиации.

Печи ГС обслуживаются с одной стороны. Каркас печей изготовлен из металлических рам. Для наблюдения за состоянием змеевиков в радиантных камерах и для розжига горелок имеются смотровые окна. На торцевых и боковых стенах печей расположены выхлопные окна.

Эти печи рекомендуется применять при нагреве сырья до 500°С, используя в качестве топлива газ или мазут в различных соотношениях.

Коробчатые печи с горизонтальным расположением змеевиков, расположенные на установке гидрокрекинга, показаны на рис. 2.119.

Рис. 2.119. Коробчатые печи с горизонтальным расположением змеевиков

Коробчатые печи с горизонтальнымрасположением змеевиков, расположенные на установке АВТ-4 показаны на рис. 2.120.

Дляэтихпечейхарактерна высокая эффективность использования топлива, благодаря чему их КПД превышает 90 %. Система

утилизации дымовых газов Рис. 2.120. Коробчатая печь АВТ-4 представляет собой целый

комплекс технологического оборудования, стоимость которой составляет около 30% стоимости всей печи.

Тип ГН

Это разновидность печей (рис. 2.121) с восходящим потоком газов

собьемно-настильным пламенем.

Впечах типа ГН горелки размещены с двух сторон под углом45°.

200

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Настильная стена делит камеру радиации на две с независимым температурным режимом: камера конвекции находится над камерой радиации.

Из наклонных горелок 1 факел направляется на расположенную посредине печи вертикальную стенку 2 из жароупорного материала. По этой стенке факел как бы стелется, что способствует равномерному излучению тепловой энергии на трубы боковых 3 и потолочных 4 экранов. Двигаясь вверх, топочные газы отдают тепло трубам конвекционной камеры 5 и направляются далее в дымовую трубу.

Существует два варианта футеровки печей типа ГН: легкий огнеупорный вермикулитокерамзитобетон на глиноземистом цементе (объемная масса 950 кг/м2) и шамотный кирпич.

Преимущества вертикальных плоских печей:

Рис. 2.121. Схема печи с объемно-настильным пламенем:

1 — горелку; 2 — вертикальная стенка;

3 — боковой экран; 4 — потолочный экран; 5 — конвекционная камера

—благодаряравномернойтепловойнагрузкеповсейдлинепечиможно нагреватьпродуктыдовысокихтемператур,неопасаясьпрогаратруб;

—хорошее регулирование температуры во всех секциях (это особенно важно для нагрева при эндотермических реакциях);

—компактнаяконструкцияпрималыхкапитальныхзатратахималаятре-

буемая площадь для их сооружения по сравнению с кубовыми печами. Вертикальные плоские печи используются для мощности от 15 до 40МВт, например при каталитическом риформинге бензинов, при крекинге углеводородов, для нагрева продуктов с высокой точкой застывания (асфальтов, тяжелых масел, неорганических солей и т.п.) и для

нагрева жидких металлов до 930°С.

МНОГОКАМЕРНЫЕПЕЧИ

Тип Р

Многокамерные печи типа Р (рис. 2.122) применяют для нагрева газосырьевой смеси в процессах каталитического риформинга и гидроочистки.

201

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рис. 2.122. Многокамерная печь типа Р:

1— смотровое окно; 2— камера конвекции; 3— змеевики; 4— канал топочных газов; 5— окно для отвода продуктов сгорания; 6 — камера радиации

Такая печь состоит из камеры конвекции и нескольких камер радиации. Трубчатые змеевики в камерах расположены вертикально и могут быть двухпоточными и многопоточными. Соседние камеры радиации разделены боковыми экранами из двухрядных змеевиков. Внекоторыхслучаяхмеждутрубамисоседнихэкрановмогутбытьустановлены огнеупорные разделительные стены. Во фронтальных стенах камер смонтированы комбинированные горелки типа ФГМ, факелы от которых направлены горизонтально к противоположным стенам, где имеетсяканал для отводапродуктов сгорания топливав камеру конвекции. Последняя разделена промежуточными стенами на три хода для более эффективного удаления продуктов сгорания топлива. Змеевики камеры конвекции выполнены из гладких и оребренных труб.

Конструкция каркаса и футеровки многокамерных печей такая же, как и в вертикальных секционных печах. Каркас состоит из отдельных рам,футеровка—изогнеупорногокирпичаилисборныхпанелейлегко- го огнеупорного перлитобетона (рис. 2.123).

Присреднедопускаемомтеплонапряжениирадиантныхтруб40кВт/м2 тепловая мощность печей достигает 46 МВт.

ВСШАприменяютмногокамерныепечидвухстороннегооблучения. Эти печи из группы настильных, горелки в них расположены в поде или на потолке печи. Печи компактны и рассчитаны на температуру в топочной камере примерно 815°С.

202

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Печи беспламенного горения
Более совершенными и экономич-
ными являются трубчатые печи с из-
лучающими стенками из беспламен-
ныхпанельныхгорелокидвухсторон-
ним облучением труб змеевика .
Они работают на газообразном
топливе, которое сжигается в горел-
ках, выполненных в виде керамиче-
ских призм (призмы являются одно-
временно сборными элементами стен
печи). При сжигании газа в туннелях
керамические плитки накаливаются
и интенсивно излучают тепло на по-
верхность радиантных труб, располо-
женных в шахматном порядке на рас-	Рис. 2.123. Схема многокамерной печи
стоянии 600…1000 мм от плиток.	двухстороннего облучения:
Монтируя панельные горелки на	1— радиантная камера; 2— конвекционная
	камера; 3 — горелки; 4 — дымовые трубы
противоположных сторонах печи,

можно облучать трубы с двух сторон. Поэтому такие печи названы печами двухстороннего облучения.

В отличие от ранее описанных печей, работающих на жидком топливе, печи с излучающими стенками помимо высоких теплотехнических показателей обладают меньшими габаритами, для их производства требуется меньше металла и огнеупорного кирпича. Их выпускают тепловой мощностью 7…24МВт. Змеевики собирают из труб диаметром 102…152мм, длиной 6…24м. Печи оборудуют горелками, отличающимися размерами эжектора, сопла, а также числом туннелей (100 и 169 соответственно). Количество металла на 1МВт для печей с излучающими стенками колеблется от 11,6 до 8,1т против 16,8т для двухскатных печей.

Для монтажа блоков беспламенных горелок в боковых стенках предусмотрены проемы. Устойчивость перевальных стен обеспечивается трубными решетками. Нагревательный змеевик длиной 10,3м, диаметром 152 мм и толщиной стенки 8 мм занимает под, перевальные стены, свод и конвекционную камеру.

Тепловая мощность печи 17,5 МВт, теплонапряженность радиантных труб до 60 кВт/м2.

Подвески потолочных труб крепят непосредственно к ребрам, решетки радиантных труб закреплены на фундаменте.

203