Ахметов А. Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа

Подождите немного. Документ загружается.

191

Крышки гляделок и предохрани-

тельных окон в рабочем состоянии

должны плотно прилегать к корпу

су под действием собственного веса.

Для этого поверхности их сопряже

ния наклонены к вертикали. Крышки

предохранительных окон изнутри по

крывают изоляцией для предохране

ния от больших деформаций и потерь

тепла.

Площадки

Каждая печь должна иметь доступные места

, с которых обслужива-

ются горелки, заглушки труб для чистки, а также смотровые окна. Если

в печи чистка труб производится механически, необходимо обеспечить

место для обслуживания.

2.4.4. Особенности конструкций печей

для различных технологических процессов

Предприятия нефтеперерабатывающей и нефтехимической про

мышленности оснащены различными трубчатыми печами, предназна

ченными для огневого нагрева, испарения и перегрева жидких и газо

образных сред, а также для проведения высокотемпературных термо

технологических и химических процессов.

Почти все печи, эксплуатируемые в настоящее время на нефтепе

рерабатывающих заводах, являются радиантно-конвекционными, т

. е.

трубные змеевики размещены и в конвекционной и в радиантной ка

мерах.

Типы, параметры и основные размеры проектируемых в настоящее

время трубчатых печей предусмотрены соответствующей нормалью.

Каталог ЦИНТИхимнефтемаш, составленный на основании этой

нормали, предусматривает трубчатые печи поверхностью нагрева

15…2200 м

типа:

Б — беспламенного горения;

З — с зональной регулировкой теплоотдачи;

В — с верхним отводом дымовых газов и вертикальными трубами змее-

вика;

Г — узкокамерные, с верхним отводом дымовых газов;

Ц — цилиндрические;

Р — многокамерные.

Рис. 2.107. Предохранительные окна

192

В зависимости от конструкции и способа сжигания топлива, печи

типа Б, З, Г и Ц выпускают двух исполнений, соответственно ББ1

и ББ2, ЗР и ЗД, ГН и ГС, ЦС и ЦД.

В этих обозначениях вторая буква характеризует способ сжигания

топлива:

Р — беспламенное с резервным жидким топливом;

Д — настильное с дифференциальным подводом воздуха;

Н — настильное и обьемно-настильное;

С — пламенное со свободным факелом.

Выбор типа печи, конструктивные решения по отдельным узлам,

материальное оформление, система сжигания топлива, оснащение

приборами контроля и автоматического управления и другие вопросы

прорабатываются на стадии проектирования печей с учетом свойств

углеводородных сред и рабочих условий эксплуатации.

ПЕЧИ С НАКЛОННЫМ СВОДОМ (ШАТРОВЫЕ)

На установках АВТ, термокрекинга, каталитического крекинга,

в масляном производстве и других производствах продолжают эксплуа

тироваться морально устаревшие конструкции печей шатрового типа

Их широкому распространению способствовали простота устрой

ства, легкость обслуживания и удобство проведения ремонтных работ.

Тепловая мощность шатровых печей от

7…8 до 45…60 МВт.

Печи имеют одну или чаще две радиационные секции со сводом, на-

клоненным от центра к внешней стене, в которой горизонтально установ

лены горелки. Трубы в радиационной секции уложены на поду и на своде

Двухкамерная (двухскатная) печь с наклонным сводом

Печь (рис. 2.108) состоит из двухпоточных камер и одной общей

конвекционной камеры с нижним отводом дымовых газов, имеет две ра

диационные секции со сводом, наклоненным от центра к внешней стене

Печь работает следующим образом. Мазут или газ сжигается с помо

щью горелок, расположенных на стенах камеры радиации. Газы сгора

ния из камеры радиации поступают в камеру конвекции, направляются

в дымоход и по дымовой трубе уходят в атмосферу (рис. 2.109).

Продукт одним или несколькими потоками поступает в трубы кон

вективного змеевика (рис. 2.110), проходит трубы экранов камеры ра

диации и, нагретый до необходимой температуры, выходит из печи.

Применение печей с двумя радиационными секциями выгодно осо

бенно в тех случаях, когда необходимо нагревать два самостоятельных

потока до требуемой температуры.

193

Конструкция двухскатных двухкамерных печей имеет существен-

ные недостатки:

1. Габаритные размеры печей очень велики. Так типовая печь тепло-

вой мощностью 18 МВт имеет размеры 20

×15×8 м. Большие размеры

печи обусловлены сравнительно низкими теплотехническими по

казателями:

а) теплонапряженность топки 60…95кВт/м

;

в) теплонапряженность радиантных

труб не выше 35кВт/м

2. Одностороннее облучение длин-

ными факелами создает неравно

мерность нагрева труб по окружнос-

ти и длине трубчатого змеевика

3. При форсировании режима го-

рения возможны случаи прогара

труб.

4. КПД печей невысок (0,5…0,7).

Рис. 2.108. Двухкамерная (двухскатная) печь с наклонным сводом

Рис. 2.109. Схема работы печи:

а) конструкция шатровой печи: 1 — камера радиации; 2 — камера конвекции; 3 — дымоход; 4 — зме

евик; 5 — футеровка; 6 — горелочные устройства; б) схема потоков в печи: 1 — вход продукта;

2 — выход продукта; 3 — движение дымовых газов

Рис. 2.110. Трубы змеевика

194

Из-за высоких удельных затрат металла и огнеупоров и низкой эф-

фективности эксплуатации строительство двухскатных печей прекра

щено, взамен их сооружаются более эффективные трубчатые печи.

Однокамерная (односкатная) печь с наклонным сводом

Внутренний объем одно

камерной (односкатной) печи

(рис. 2.111) разделен полупе

регородко – перевальной сте

ной на две части, называемые

радиантной и конвекционной

камерами (рис. 2.112).

В этих камерах размещены трубные змеевики, через поверхности

которых осуществляется теплопередача.

Жидкое и газообразное топливо сжигается с помощью горелок, рас

положенных в радиантной камере.

Продукты сгорания (дымовые газы), переваливаясь через пере

вальную стену, проходят конвекционную камеру и уходят в дымовую

трубу.

Нагреваемый поток сначала проходит по трубам змеевиков конвек

ционной камеры, затем – радиантной камеры, то есть в противотоке

с дымовыми газами

Рис. 2.111. Однокамерная (односкатная) печь

с наклонным сводом

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 про

дукта; 3 — дымовые газы; в) — общий вид печи

195

ВЕРТИКАЛЬНЫЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ ПЕЧИ

Тип ЦС

На установках гидроочистки, платформинга, деасфальтизации

и других нашли применение цилиндрические печи типа ЦС (рис. 2.113)

В этих печах предусмотрено

факельное сжигание жидкого и га

зообразного топлива в комбиниро

ванных горелках, расположенных

в поду печи (рис. 2.114).

Высота факела в среднем со

ставляет

⅔ высоты трубчатого зме-

евика, расположенного вертикаль

но

. Расстояние от факела до экрана

радиантных труб во избежание их

перегрева составляет не менее 1 м.

Цилиндрическая камера ради

ации установлена на столбчатом фундаменте высотой более 2 м для

обслуживания горелок, создающих свободный вертикальный факел.

Радиационная секция этого типа печи – вертикальная, имеющая фор

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 дымо

вые газы выводят через отдельно стоящую трубу, соединенную с печа

ми газоходами. При этом нагрузки на печь значительно сокращаются

Радиационная секция представляет собой стальной цилиндр, вы

ложенный изнутри изоляционным материалом, иногда огнеупорной

футеровкой, если продукты нагреваются до высокой температуры.

Рис.2.113. Вертикальные цилиндрические печи тип ЦС

Рис. 2.114. Расположение горелок

196

Все потоки у этого типа печей размещены симметрично, а следова-

тельно, и равномерно обогреваются.

В силу того что вся футеровка по контуру защищается и охлаждается

трубчатым змеевиком, она может быть выполнена из менее огнеупор

ного материала и быть более тонкой, что обеспечит малое поглощение

тепла печью и сравнительно легкое регулирование теплового режима.

Трубы (рис. 2.116)

размещаются на поду

и своде печи с таким

расчетом, чтобы при

нагреве они не могли

деформироваться,

и только большие

трубы укрепляются

посередине.

Рис. 2.115. Печь типа ЦС (LxB – размеры печи в плане):

1 — труба дымовая; 2 — змеевик конвективный; 3 —

лестничная площадка;

4 — корпус; 5 — змеевик ради-

антный; 6 — футеровка; 7 — горелка

Рис. 2.116. Схема

размещения труб

печи типа ЦС

197

Тип ЦД

Печь ЦД представляет собой конструкцию цилиндрического типа,

внутри которой расположен рассекатель-распределитель в виде пира

миды с вогнутыми гранями.

Грани представляют собой настильные стены для факелов горелок,

установленных в поду печи; стены выкладываются из прямого шамот

ного кирпича марки ША и ШБ, верхний ярус из шамотного легковеса

ШДБ-1,0 или ШЛБ1,3.

В кладку заделываются металлические анкеры из проволоки, рас

положенные 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 ша

мотным кирпичом. Внутренняя полость его разбита на отдельные воз

духоводы, при этом расход воздуха, проходящего по ним, можно регули

ровать шиберами. В кладке граней рассекателя на двух ярусах по высоте

граней сделаны каналы прямоугольного сечения для подвода вторич

ного 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 настен

ные змеевики.

Печь снабжена камерой конвекции либо шахтного типа с горизон

тально расположенными трубчатыми змеевиками, либо кольцевого

типа с вертикально размещенными змеевиками.

Змеевики камеры конвекции обслуживаются через проемы в карка

се, которые закрываются сьемными крышками.

Отличительная особенность конструкции цилиндрических печей –

более равномерное распределение тепловых потоков по длине труб

чатых змеевиков, что позволяет повысить среднедопускаемое тепло

напряжение 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 практи

чески любого числа сырьевых потоков. Потоки, направленные в от

дельные трубчатые змеевики, могут пройти по змеевикам одинако

вой конфигурации и находиться в одинаковых рабочих условиях;

— узлы трубных опор, работающие только на растяжение (изгибаю

щие напряжения отсутствуют), размещены вдали от горелок, в зо

198

нах низких температур. Для их изготовления применяют недорогие

материалы, что значительно снижает затраты на сооружение и экс

плуатацию печей;

— вертикально подвешенные змеевики свободно расширяются и сжи

маются с изменением температуры в печи, поэтому в отличие от

печей с горизонтальными трубчатыми змеевиками здесь не наблю

даются 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 изоля

ции 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 макси

мальном выходе целевых продуктов. Малая тепловая инерцион

ность 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 воз-

никает дополнительных подсосов воздуха. Это обеспечивает эффек

тивное сжигание топлива с расчетным коэффициентом избытка воз

духа и высокую температуру в камере радиации.

ВЕРТИКАЛЬНЫЕ ПЛОСКИЕ ПЕЧИ

Тип ГС

На установках АВТ сооружены высокопроизводительные печи кон

струкции ВНИПИнефть вертикально-факельного типа теплопроизво

дительностью 21-42МВт (рис. 2.117).

Сырьевые змеевики в радиантной камере расположены горизонталь

но. Топливная система укомплектована комбинированными горизон

тальными горелками для сжигания мазута и топливного газа (рис. 2.118).

Горелки размещены в поду топки в шахматном порядке. При горении

топлива образуется стена вертикальных факелов, излучающих тепло

сырьевым змеевикам, расположенным на кронштейнах у стен топки из

огнеупорной кладки.

199

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

200

Дымовые газы отводятся вверх в камеру конвекции. Камера конвек-

ции находится над камерой радиации.

Печи ГС обслуживаются с одной стороны. Каркас печей изготовлен

из металлических рам

. Для наблюдения за состоянием змеевиков в ра-

диантных 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, ис-

пользуя в качестве топлива газ или мазут в различных соотношениях.

Коробчатые печи с горизонтальным расположением змеевиков,

расположенные на установке гидрокрекинга, показаны на рис. 2.119

Коробчатые печи с гори

зонтальным расположением

змеевиков, расположенные

на установке АВТ-4 показа

ны на рис. 2.120.

Для этих печей характер

на высокая эффективность

использования топлива,

благодаря чему их КПД

превышает 90 %. Система

утилизации дымовых газов

представляет собой целый

комплекс технологического оборудования, стоимость которой состав

ляет около 30 % стоимости всей печи

Тип ГН

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

с обьемно-настильным пламенем.

В печах типа ГН горелки размещены с двух сторон под углом 45°.

Рис. 2.120. Коробчатая печь АВТ-4

Рис. 2.119. Коробчатые печи с горизонтальным расположением змеевиков