Ахметов А. Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа

Подождите немного. Документ загружается.

181

Нормальная работа беспламенных панельных горелок с ровным

фронтом горения и излучения обеспечивается при равенстве скоростей

распространения пламени и истечения газовоздушной смеси. В трубках

скорость смеси больше, чем в туннелях, а в туннелях скорость не долж

на быть меньше скорости распространения пламени. Следовательно, по

существу смесь начинает гореть только после выхода ее из трубок в тун

нели. Однако практически возможно резкое снижение скорости смеси

в трубках вследствие засорения сопел, инжекторов, самих трубок или

значительного падения давления топливного газа. Исходя из этих сооб

ражений, следует избегать больших объемов распределительных камер,

чтобы при проскоке пламени в них не происходили сильные хлопки.

Конструкция панельных горелок позволяет обеспечить равномерные

нагрев и лучеиспускание на большой площади, что в конечном счете

приводит к малым размерам печей при их высокой эффективности за

счет значительной средней теплонапряженности поверхности нагрева

(до 80 тыс. ккал/м

ч).

Кроме того, при необходимости горение можно регулировать так,

чтобы каждый участок трубного экрана получал тепловое излучение

в требуемом количестве; в печах с обычными горелками и форсунками

это труднодостижимо.

Рис. 2.92. Беспламенная панельная горелка типа ГБПш:

1 — сварная распределительная камера; 2 — инжекторная труба; 3 — газовое сопло; 4 — воздушная

регулирующая заслонка;

5 — трубки панельные; 6 — керамическая призма; 7 — изоляционный слой;

8 — газопроводная труба; 9 — крепление инжекторной трубы

182

ДЫМОВЫЕ ТРУБЫ И ГАЗОХОДЫ

Дымовая труба

Дымовая труба (рис. 2.93) — это устройство, предназначенное для:

— создания необходимого разрежения в рабочей и топочной камерах

печей;

— привода газовой печной среды в движение;

— последующего отвода газовой печной среды в атмосферу.

Дымовые трубы обеспечивают тягу, необходимую для работы труб

чатых печей.

Дымовая труба является ответственным инженерным сооружением,

работающим в чрезвычайно тяжелых условиях высоких ветровых на

грузок, температуры и агрессивного воздействия дымовых газов.

Трубы имеют основные конструктивные элементы: фундамент,

цоколь, ствол, оголовок, зольное перекрытие, бункер, вводы боровов

антикоррозионную защиту, теплоизоляцию, футеровку, ходовую лест

ницу, молниезащиту, светофорные площадки.

Диаметр дымовой трубы должен

быть таким, чтобы скорость движения

газов в ней не превышала допустимо

го значения (4

…6 м/с). Требуемая тяга

в газовом тракте печи обусловлена раз

ностью плотностей атмосферного воз

духа и дымовых газов. Естественная

тяга, создаваемая дымовой трубой, за

висит от высоты трубы

, температуры

дымовых газов и температуры атмос

ферного воздуха

. Разрежение в топке

печи, создаваемое дымовой трубой

обычно составляет 15

…20 мм вод. ст.

Современные печные комплексы

оснащаются следующими трубами

— кирпичными с максимальной вы-

сотой 150 м и допустимой темпе

ратурой проходящей печной среды

до 800 °С;

— железобетонными трубами с мак-

симальной высотой 200

м и допу-

стимой температурой газовой сре

ды до 200

°С;

Рис. 2.93. Дымовая труба

183

— металлическими футерованными трубами с максимальной высотой

60 м и допустимой температурой газовой среды до 800 °С.

Железобетонные трубы из обычного бетона при наличии футеровки

и тепловой изоляции не должны нагреваться более

500 °С. Проектиро-

вание кирпичных и железобетонных труб осуществляется институтом

ВНИПИТеплопроект.

Для выброса агрессивной печной среды из печей чаще всего при

меняются металлические трубы (нержавеющая сталь), собранные из

отдельных царг высотой до 150 м, установленных на специальных опор

ных конструкциях, позволяющих заменить любую часть ствола трубы

в случае выхода ее из строя.

Большая часть эксплуатируемых в настоящее время дымовых труб

изготовлена из стали Ст3. Металлические трубы конической формы

в соответствии с нормалями имеют высоту 30, 35

и 40 м при диаметре

на выходе до

2000 мм и у основания — до 3200 мм. К фундаменту они

крепятся фундаментными болтами (до 16 штук).

Частота колебаний дымовых труб в ветровом потоке совпадает

с частотой их собственных колебаний. При определенных скоростях

ветра трубы попадают в резонанс, что увеличивает амплитуды их ко

лебаний и приводит к значительным динамическим напряжениям.

Нижнюю часть дымовых труб изнутри футеруют огнеупорным

кирпичом. Высота футеровки зависит от температуры дымовых га

зов и обычно составляет не менее 10

…15 м. Футеровка способствует

затуханию колебаний стальных труб, поэтому ее нужно производить

тщательно, с заполнением зазоров между ней и кожухом шлаком или

инфузорной землей. При хорошо профутерованных по всей высоте тру

бах необходимость в расчалках отпадает; их следует ставить только на

период монтажных работ.

Условия эксплуатации дымовых труб определяются возможной кор

розией их тонких стенок дымовыми газами, а в случае прогаров печных

труб или воспламенения сажи — перегревами до высоких температур.

В настоящее время повсеместно вводятся в эксплуатацию теплостойкие

железобетонные трубы. Во избежание возможного загорания сажи, на

капливающейся на стенках труб, их периодически продувают острым

паром.

Агрессивные дымовые газы, например, образуются при сжигании топ-

лив, содержащих серу (мазут, угли и т

. д.). При этом сера, содержащаяся

в топливе, окисляется до сернистого ангидрида и частично переходит

в серный андигидрид, при соединении которого с водяным паром, содер

жащимся в отводимых газах, образуются пары серной кислоты, которые,

184

конденсируясь на поверхности стен газоходов и футеровки вызывают

коррозию материалов – разрушение цементного камня в кладке.

Сернокислотная коррозия вызывает дефекты, характеризующиеся

следующими признаками:

— разрушением защитного слоя в плитах покрытия;

— оголением арматуры;

— коррозией арматуры;

— коррозией стен;

— появлением неплотностей в стенах (трещин) и местах примыкания

газоходов к трубе;

— коррозией крышек во взрывных клапанах и смотровых люках с об

разованием сквозных отверстий;

— выпучиванием кладки с наклоном верха стен;

— обрушением плит перекрытия;

— разрушением уплотнений в температурных швах;

— обводнением подземных газоходов грунтовыми водами вследствие

разрушения гидроизоляции.

В процессе эксплуатации труб установок промышленных пред-

приятий и тепловых электростанций необходимо систематически на

блюдать за состоянием газоходов и дымовых труб.

При обследовании определяется прочность затяжки стяжных колец,

наличие вертикальных и горизонтальных трещин, состояние молние

приемников и токоотводов, оголовка, металлоконструкций светофор

ных площадок и ходовой лестницы, состояние футеровки и кладки

ствола трубы.

Дефекты дымовой трубы установки Л24/7

Высота дымовой трубы установки Л24/7 (рис. 2.94) составляет 60

м.

Внутренний диаметр цокольной части 3,7

м. Внутренний диаметр устья

1,5

м. Построена в 1966 г. Введена в действие в 1968 г. Ствол трубы кир-

пичный, конической формы, выполнен

из кирпича марки М

100 сложного рас-

твора марки М50.

Толщина стенки ствола в цокольной

части 750 мм, в устье 250 мм.

Ствол трубы стоит на фундаменте,

выполненном из жароупорного бетона

М250.

Ствол трубы скреплен

56 стяжными

кольцами с двухшарнирными стыковы

ми замками.

Рис. 2.94. Дефекты дымовой трубы

установки Л24/7

185

Труба оборудована:

— наружными и внутренними хо

довыми скобами;

— светофорными площадками на

высоте 40 и 55 м;

— системой молниезащиты;

— футеровка трубы состоит из

8 барабанов.

Выявленные дефекты показаны

на рисунках 2.95…2.101.

Рис. 2.95. Выветривание раствора

кирпичной кладки

Рис. 2.96. Вертикальные трещины с раскрытием шва

Рис. 2.97. Выкрашивание кирпича

186

Рис. 2.98. Разрушение ходовых скоб внутри трубы Рис. 2.99. Золовые отложения

Рис. 2.100. Разрушение футеровки

Рис. 2.101. Отход футеровки от ствола

187

ДЫМОХОДЫ

Дымоходы (борова) соединяют выход из конвекционной камеры

с дымовой трубой.

Борова — это футерованные каналы для транспортирования отходя-

щей из печей газовой печной среды до выбросных труб. Конструкции

боровов типизированы, и они выбираются в зависимости от количества

газовой печной среды, ее температуры и химического состава. При

температуре отходящих газов до 500 °С борова футеруются глиняным

кирпичом марки 75, а при более высоких температурах – шамотным

кирпичом класса В или Б на шамотном растворе с несущей конструк-

цией из глиняного кирпича.

В них предусматривают люки-лазы для осмотра и чистки при ремон-

тах. Все каналы дымоходов снабжают системой паротушения.

Для регулирования тяги на дымоходах или в самом низу дымовой

трубы устанавливают шиберы.

Шиберы — плоские заслонки, частично прикрывающие сечение

тракта, по которому проходят дымовые газы, предназначенные для

достаточно плотного отключения печей от тяговой установки, а также

для достижения легкого и чувствительного регулирования количества

газовой печной среды, выходящей из печи, и их давления. При пожаре

шибером прикрывают боров, что резко снижает тягу и интенсивность

горения и предотвращает попадание пламени в дымовую трубу.

Шибер ставится при выходе отходящих газов из камеры печи и пред-

ставляет собой чугунную, керамическую заслонку, опущенную в боров

и подвешенную на тросе, перекинутом через блок с противовесом или

непосредственно на барабан ручной или электрической лебедки.

Шибера в боровах для зоны с температурой дымовых газов до 600 °С

выполняются из чугуна. Для зоны с температурой выше 600 °С шибера

для предотвращения коробления выполняются водоохлаждаемыми или

керамическими.

ГАРНИТУРА

К гарнитуре печей относятся детали, предназначенные для удержа-

ния труб от провисания, для сборки блоков футеровки стен и подвесных

сводов, а также гляделки, предохранительные окна и площадки.

Детали для удержания труб от провисания

Детали для удержания труб от провисания отличаются многообра-

зием форм и конструкций, которые зависят от расположения экранов,

длины и веса труб, температурных режимов и т. д.

188

Число рядов этих деталей зависит от веса и длины каждой трубы

и условий, в которых она работает. При расчетах учитывают нагрузки

от собственного веса трубы и веса трубы с продуктом. Обычно длину

расчетного участка принимают до 4,5 м.

Трубные решетки

(рис. 2.102) применяют для удержания труб кон-

векционных камер. Их крепят к специально выполненному для этой

цели участку фундамента печи.

Решетки конвекционных труб однокамерных печей можно с одной

стороны крепить к металлоконструкциям, а с противоположной сто

роны заделывать в кладку перевальных стен. В местах заделки остав

ляют достаточные зазоры, чтобы при тепловых деформациях решетки

не разрушали кладку.

Для конвекционных труб обычно достаточно надежны решетки

из чугуна марки СЧ

21-40, и лишь для нескольких верхних рядов, где

температура среды высока, целесообразно применять решетки из жаро-

упорной стали или ее заменителей.

Для высоких конвекционных камер решетки составляют из несколь

ких частей, соединенных болтами из нержавеющей стали. Нижние

участки отверстий решеток снабжены приливами, увеличивающими

площади опирания труб.

Подвески

Подвески (рис. 2.103) используются для крепления труб потолоч

ного экрана. Их прикрепляют к элементам каркаса.

Трубные подвески могут быть закрытыми и открытыми. Закрытые

подвески прочнее, но для смены их в случае прогара требуется демон

таж печных труб.

Учитывая их высокую температуру в радиантной камере, подвески

и кронштейны изготовляют из высоколегированных жаропрочных ста

Рис. 2.102. Трубные решетки

189

лей. Для литых изделий, например, применяют сталь ЭИ316 (ЭИ319),

обладающую жаростойкостью при температурах до 1000 °С в атмосфере

сернистых топочных газов. Применяют также хромомарганцевонике

левые и хромомарганцевокремнистые стали.

По сравнению с печными трубами подвески находятся в более тя

желых рабочих условиях, так как они не охлаждаются потоками неф-

тепродуктов и нагреваются иногда до

1100 °С. В топочных газах часто

содержатся большие количества сернистого газа, водяных паров, ок

сида углерода, водорода и других агрессивных агентов, вызывающих

коррозию металла подвесок

.Так, ударная вязкость стали 20Х23Н13, из

которой сделаны подвески, эксплуатировавшиеся в печах АВТ, в тече

ние полугода снизилось более чем втрое.

Исходя из условий работы подвесок, к их литью предъявляют сле

дующие основные требования:

— подвески не должны иметь раковин, короблений, острых углов

и резких переходов от одного сечения к другому;

— отверстия боковых креплений и отверстия труб должны тщательно

зачищаться от литейного шлака и быть скруглены.

Кронштейны

Кронштейны (рис. 2.104)

используют для крепления труб бокового

экрана. Кронштейны крепятся к элементам каркаса.

Рис. 2.103. Подвески

Рис. 2.104. Кронштейны

190

Детали для удержания блоков футеровки стен

и подвесных сводов

Для сборки и удержания блоков футеровки стен и подвесных сводов

применяют подвески, крючья и кронштейны различных конструкций;

некоторые из них показаны на (рис. 2.105).

При правильном монтаже подвески и кронштейны находятся вне зоны

высоких температур, поэтому их отливают из чугуна марки СЧ 21-40

или из жаростойкого чугуна ЖЧХ-1,5. Кирпичи последовательно на

низывают на тавровую полку подвесок и кронштейнов, которые со

единяются с соответствующими элементами каркаса печи на болтах.

Гляделки (смотровые окна)

Гляделки, или смотровые окна, пред

назначены для наблюдения в процессе

работы за состоянием печных труб и ра

ботой форсунок (размером и яркостью

пламени) (рис. 2.106).

Их изготовляют из чугуна СЧ 21-40

и крепят на болтах снаружи кладки к ме

таллоконструкции печи. Для большей

обзорности на участке установки гляде

лок в стенах печи выполняют отверстие,

расширяющееся внутрь печи.

Предохранительные (взрывные) окна

Предохранительные окна отличаются от гляделок большими размера

ми (рис. 2.107). Они предназначены для ослабления силы хлопка (взрыва)

в топке печи в случае нарушения нормального режима, при ремонтах

ими пользуются как лазами, через которые обслуживающий персонал

проникает внутрь печи.

�

Рис. 2.105. Детали

для удержания блоков

футеровки стен

и подвесных сводов:

а — на вертикальных участках;

б — на наклонных участках;

в — на горизонтальных участ-

ках

Рис. 2.106. Гляделки (смотровые окна)