Struktur des Rohrheizofens sowie verwendete feuerfeste Materialien

Thread Content

In einem ausgekleideten, geschlossenen Behälter sind zahlreiche miteinander verbundene, hochwertige oder legierte schweißfreie Stahlrohre untergebracht. Das zu erwärmende Medium fließt mit hoher Geschwindigkeit durch diese Rohre. Im Inneren des Behälters brennt Brennstoff, wodurch hohe Temperaturen entstehen. Die heißen Gase übertragen die Wärme auf das zu erwärmende Medium durch Strahlung, Konvektion und Konduktion. Dadurch wird das Medium auf die vom Herstellungsprozess vorgeschriebene Temperatur erhitzt – oder es werden bestimmte chemische Reaktionen ausgelöst； Diese Geräte werden zusammenfassend als Rohröfen bezeichnet. Die heute besprochenen Rohrheizöfen sind Prozessheizöfen für Raffinerien und petrochemische Produktionsanlagen, kurz: Petrochemie-Prozessheizöfen. http://www.znhcl.com/uedits/c029a71236c5454cabf957f3dc755142.jpg Die Rohrheizöfen in der Petrochemieindustrie bestehen aus einem Strahlungskammer, einer Konvektionskammer, einem System zur Wiederverwendung von Abwärme, Brennern, einem Lufteinlasssystem sowie einem Rauchabführsystem. 1. Strahlkammer Die Strahlkammer ist der Teil des Heizofens, in dem die Strahlungswärmeübertragung eine entscheidende Rolle spielt. Da es sich um den Ort handelt, an dem sich die Flammen direkt befinden, ist dies der Teil des Heizofens mit der höchsten Temperatur. Daher müssen die Eigenschaften des verwendeten Materials – wie seine Zusammensetzung, Festigkeit, Dicke sowie seine mechanische Struktur – sorgfältig berücksichtigt werden. Funktional gesehen wird 70–80 % der gesamten Wärmebelastung des Ofens im Strahlungsraum absorbiert. In Öfen, in denen Reaktionen, Umwandlungen und Spaltungen von Fluiden stattfinden, erfolgen diese Prozesse in der Regel alle im Strahlungsraum. Daher ist es keine Übertreibung zu sagen, dass die Qualität des Strahlungskammers über die Qualität des Heizofens entscheidet. 2. Konvektionskammer – Die Konvektionskammer ist der Teil des Heizofens, in dem die konvektive Wärmeübertragung stattfindet. In dieser Kammer befinden sich dicht angeordnete Rohrreihen. Diese Struktur sorgt dafür, dass die Abgase mit erhöhter Geschwindigkeit durch die Rohre strömen, wodurch eine effektive konvektive Wärmeübertragung erreicht wird. Im Allgemeinen nimmt der Konvektionsraum 20–30 % der gesamten Wärmelast des Ofens auf. Der Konvektionsraum kann oberhalb des Strahlungsrums angeordnet werden ； Es kann auch am Boden installiert werden und über einen Schornstein mit dem Ofenkörper verbunden werden, doch im Grunde ist der Mechanismus derselbe. In der Konvektionskammer können Nadelrohre oder Flügelrohre verwendet werden. 3. Anlage zur Rückgewinnung von Abwärme: Eine Anlage zur Rückgewinnung von Abwärme ist eine Vorrichtung, die dazu dient, die Wärme aus dem Rauchgas zu gewinnen, das aus dem Konvektionsraum austritt – oder, falls es keinen Konvektionsraum gibt, direkt aus dem Rauchgas, das aus dem Strahlungsraum austritt. Die derzeit in den Raffinerien im In- und Ausland angewandten Maßnahmen zur Wiederverwendung von Abwärme lassen sich im Großen und Ganzen in die folgenden Arten einteilen: a. Unter Berücksichtigung des Gesamtgleichgewichts der Prozessabläufe und Anlagen – Kühle Zufuhr – Erwärmung der Luft mit heißem Öl. b. Aus Gründen der Verbesserung und Vereinfachung des Kreislaufsystems ist ein Kreislauf mit Wärmeträger sinnvoll – heißes Öl zur Vorwärmung der Luft. Einschließlich offener und geschlossener Wärmeträgerkreisläufe. c. Unter Berücksichtigung der Erweiterung um zusätzliche Rückgewinnungsanlagen gibt es ① Rohrtyp ； ②Glaskolbenartig ； ③Drehbare Art ； ④Gusseisentubus ； ⑤Störflügelartig ； ⑥Wärmerohrartig ； ⑦Plattenluftvorwärmer usw. d. Aus Gründen der Energieeinsparung in Kombination mit anderen Geräten gibt es ① Wärmerückgewinnungskessel ； ②Wärmekraftwerk. 4. Brenner sind ein wesentlicher Bestandteil von Heizöfen. Die Qualität der technischen Eigenschaften der Brenner sowie ihre Übereinstimmung mit den Anforderungen des Heizprozesses, der Struktur des Ofens und den Eigenschaften der Wärmeübertragung haben einen direkten Einfluss auf den Betrieb des Heizofens, den Energieverbrauch sowie die Umweltbedingungen. Die Auswahl von Brennern, deren technische Eigenschaften den Anforderungen des Heizofens, der Konstruktion des Ofens sowie den Eigenschaften der Wärmeübertragung entsprechen, ist von großer Bedeutung, um einen effizienten Betrieb des Heizofens sowie einen langanhaltenden, sicheren und stabilen Betrieb zu gewährleisten. 5. Lüftungsanlage: Die Funktion der Lüftungsanlage besteht darin, die für die Verbrennung notwendige Luft einzuleiten und gleichzeitig die Abgase aus dem Ofen abzuführen. Es gibt zwei Arten der Lüftung: natürliche Lüftung und erzwungene Lüftung. Der Erste stützt sich auf die Belüftungskraft des Schornsteins ； Letzteres verwendet einen Induktionsfan, um die Rauchgase kraftvoll abzusaugen. Wenn der Druckverlust im Ofen gering ist, wird meist die natürliche Schornsteinlüftung verwendet. Der Schornstein wird oben am Ofen angebracht und bildet eine Einheit mit dem Heizofen. Die Höhe des Schornsteins sollte so gewählt werden, dass der Druckverlust im Ofen überwunden wird und eine ausreichende Lüftungskraft gewährleistet ist. Heizöfen mit komplexer Konstruktion, bei denen es zu großen Druckverlusten im Inneren des Ofens kommt, oder Öfen mit Abwärmerückgewinnungsanlagen, verwenden in der Regel Lüftungsanlagen zur erzwungenen Belüftung. 6. Ofenrohre und Biegungen: Ofenrohre und Biegungen sind die wichtigsten Bestandteile von Rohröfen. Sie machen 40 % des gesamten Stahlbedarfs für den Bau eines Rohrofens aus sowie 60 % der Gesamtinvestitionskosten. Da die Rohre druck- und korrosionsbeständig sein müssen sowie der direkten Einwirkung von Flammen standhalten sollen, werden sie gemäß den folgenden Kriterien zur Erfüllung der Prozessaufgaben und zur Gewährleistung der Produktionssicherheit konzipiert: Die Länge sowie die Gesamtanzahl der Rohre richten sich nach der Wärmelast des Rohrheizofens, dessen Wärmeeffizienz sowie der Konstruktion des Ofens. Der Rohrdurchmesser und die Anzahl der Rohre werden entsprechend dem Durchfluss, der zulässigen Druckverlusten sowie der Verweilzeit bestimmt. Die Wanddicke wird bestimmt durch den Innendruck, thermische Spannungen, statische Lasten, die Wandtemperatur, die Materialfestigkeit (einschließlich Hochtemperaturkriechverhalten und Sprödigkeit usw.) sowie den Korrosionszuschlag. Die Werkstoffe werden durch die zulässige Temperatur sowie die Hochtemperaturfestigkeit (einschließlich Kriechfestigkeit), Hitzebeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Sprödigkeit bestimmt. Kohlenstahlrohre werden verwendet, wenn die Temperatur der Rohre unter 500 °C liegt ； Bei einer Rohrtemperatur von 500 °C bis 700 °C werden Niedriglegierungsstahlrohre (T9–T22) verwendet ； Bei einer Rohrtemperatur von 700 °C bis 800 °C werden Edelstahlrohre (304, 316) verwendet ； Bei einer Ofenrohrtemperatur von 800 °C bis 900 °C wird das 309-Ofenrohr verwendet ； Wenn die Temperatur der Oferröhre über 900 °C liegt, werden Oferröhren aus hochlegiertem Stahl durch Zentrifugenguss hergestellt (HK-40). Die Strahlungsröhren der Rohrheizöfen bestehen aus Lichtrohren, während die Konvektionskammern aus Nadelrohren oder Flügelrohren ausgestattet sind. Es gibt zwei Arten der Verbindung zwischen Rohrleitungen und Biegungen: Schweißen und Expansionsverbinden. Bei der Schweißtechnik handelt es sich bei den Biegungen um scharf gebogene Biegungen, die durch Pressen von Ofenrohren hergestellt werden; als Beispiel dafür dienen 180°-Biegungen. Gussbiegungen kommen kaum vor. Bei der Verwendung des Expansionsverfahrens werden gegossene Rückbiegungen mit Stopfen verwendet. Nach dem Entfernen der Stopfen kann das Innere der Rohre mechanisch gereinigt werden. Der Nachteil ist, dass diese Rohre teurer sind; das Material entspricht dem der Ofenrohre. Wenn das zu erwärmende Öl leicht ist, bilden sich in den Heizrohren kaum Kalkablagerungen. In solchen Fällen können in allen Heizöfen Kurvenverbindungen verwendet werden. Wenn hingegen das zu erwärmende Öl schwer ist und in den Heizrohren leicht Kalkablagerungen entstehen, sowie wenn in den Heizöfen keine Technologien zur Entfernung dieser Ablagerungen vorhanden sind, können in dem Strahlungsbereich gegossene Kurvenverbindungen verwendet werden. 7. Tragrohre und Leitrohre – Die Tragrohre tragen das Gewicht der Heizrohre im Ofen und übertragen dieses Gewicht auf den Rahmen des Heizofens. Die Anforderungen an Rohrhalterungen sind: hervorragende Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit sowie hohe Festigkeit bei hohen Temperaturen. Zudem müssen die Rohrhalterungen strukturell in der Lage sein, sich bei Temperaturänderungen des beheizten Rohrs frei auszudehnen und zusammenzuziehen. Als Material für die Rohrstützen werden im Strahlungsraum sowie im unteren Bereich des Konvektionsraums 25Cr-12Ni-Stahl oder 25Cr-20Ni-Stahl verwendet. Im oberen Bereich des Konvektionsraums werden massives Gussblech „HR“ sowie 5Cr-Legierungsstahl verwendet. Das Problem bei der Verwendung von hochchromhaltigem Stahl ist die Sprödigkeit bei hohen Temperaturen sowie die Korrosion, die durch Vanadium und Schwefel im Brennstoff verursacht wird. In solchen Fällen sollte der Träger so konstruiert werden, dass er austauschbar ist; die Sprödbruchneigung bei hohen Temperaturen sollte durch Ferrit unterdrückt werden, und die Korrosion durch Vanadium kann durch das Auftragen einer Schutzschicht verhindert werden. Im Strahlungskammerbereich werden in der Regel trichterförmige Rohrhalter verwendet, im Konvektionskammerbereich hingegen Lochplattenförmige Rohrhalter. Die Rohrträger dienen lediglich dazu, die Rohre zu leiten. 8. Feuerfeste Materialien Feuerfeste Materialien sind ein unverzichtbares Material für Heizöfen und lassen sich grob in formstabile und formlose Materialien unterteilen. a. Geformte Brandmaterialien – Geformte Brandmaterialien sind schwere Brandziegel, leichte Brandziegel sowie Wärmedämmziegel usw. Schwere Brandziegel zeichnen sich vor allem durch ihre Brandbeständigkeit aus und werden in den Verbrennungskanälen von Brennern sowie als Auskleidung auf der hitzeexponierten Seite von Öfen mit hohen Temperaturen verwendet. Leichte Feuerfestziegel weisen sowohl Feuerfestigkeit als auch Wärmedämmung auf und werden häufig an den Seitenwänden sowie der Decke von Öfen verwendet. Wärmedämmziegel haben eine sehr geringe Wärmebeständigkeit und werden hauptsächlich für die Auskleidung des Ofenbodens und der Seitenwände verwendet – in geringen Mengen. Kunden, die Produkte aus hitzebeständigen Materialien wie Brennsteinen benötigen, können sich auf der Website http://www.znhcl.com umschauen. Es werden Produkte direkt von Herstellern aus ganz China angeboten. Der Zahlungsdienst Alipay wird unterstützt – Zahlung per Barzahlung ist ebenfalls möglich. b. Amorphes Brandmaterial bezeichnet im Allgemeinen amorphes Brandmaterial, das aus Aggregaten und Zement sowie Wasser hergestellt wird und wie Beton verarbeitet wird; es wird auch als Gussmasse bezeichnet. Es gibt Gussmaterialien, die in erster Linie feuerverträglich sind und zugleich eine gewisse Wärmedämmung bieten (schwere Gussmaterialien), sowie wärmedämmende Gussmaterialien (leichte Gussmaterialien). Die Verarbeitungsmethoden umfassen das Einfüllen, Auftragen und Spritzen. Für Rohrheizöfen werden vor allem feuerfeste, gleichzeitig wärmeisoliierende Gussmaterialien verwendet, die für die Decke, die Seitenwände und den Boden des Ofens geeignet sind. Für die Auskleidung von Schornsteinen und Rauchrohren sowie für die Innenwände werden wärmeisolierende, formbare Gussmaterialien verwendet. Tonfaserblöcke, Gipswollevliesen sowie Tonfaserbeschichtungen gehören ebenfalls zu den ungeformten feuerbeständigen Materialien. 9. Der Ofenrahmen, die Seitenwände sowie die Plattform bilden die Stahlkonstruktionen, die das gesamte Gewicht des Heizofens tragen. Als Material wird gewöhnlicher Kohlenstahl verwendet; häufig werden Profilstähle und I-Profile eingesetzt. Die Seitenplatten sind die Stahlplatten an der Außenseite der Ofenwand. Ihre Funktion besteht darin, Regen und Staub abzuwehren sowie unerwünschten Luftzugang in den Ofen zu verhindern. Je nach Funktion können sie entweder dazu dienen, einen Teil der Last der Stahlkonstruktion zu tragen, oder lediglich als Abdeckung dienen. Plattformen und Leitern dienen der Bedienung und Wartung und werden für tägliche Betriebs-, Wartungs- und Inspektionsarbeiten verwendet.