Структура трубчатой печи для нагрева и используемые огнеупорные материалы

Thread Content

Внутри закрытого корпуса с внутренней облицовкой расположено большое количество взаимосоединенных высококачественных или сплавных бесшовных стальных труб. Раскаленная среда проходит через эти трубы с высокой скоростью. Топливо сгорает внутри закрытого корпуса, в результате чего образуется горячий дым. Горячий дым передает тепло раскаленной среде посредством излучения, конвекции и кондукции, что позволяет нагреть среду до температуры, предусмотренной производственным процессом, или до уровня, необходимого для проведения определенных химических реакций； Такое оборудование в целом называется трубчатыми нагревательными печами. Тепловые печи трубчатого типа, о которых мы говорим сегодня, представляют собой устройства для нагрева в процессах нефтепереработки и нефтехимического производства; их также называют тепловыми печами для нефтехимических процессов. http://www.znhcl.com/uedits/c029a71236c5454cabf957f3dc755142.jpg Трубчатые нагреватели, используемые в нефтехимической промышленности, состоят из камеры излучения, камеры конвекции, устройства для восстановления отходящего тепла, горелки, системы подачи воздуха и системы выведения дымовых газов. 1. Камера излучения — это та часть печи для нагрева, в которой происходит основная передача тепла за счёт излучения. Поскольку это место, где непосредственно находится пламя, оно является самой горячей частью печи. Поэтому необходимо тщательно продумать состав, прочность, толщину используемых материалов и их механическую структуру. Кроме того, с функциональной точки зрения 70–80% тепловой нагрузки всей печи поглощается в камере излучения. В печах, где происходит реакционное преобразование и разложение жидкостей, все процессы реакции и разложения обычно выполняются внутри излучательной камеры. Поэтому можно сказать, что качество камеры излучения определяет качество печи для нагрева, и это не преувеличение. 2. Камера конвекции – это та часть печи, в которой происходит теплообмен посредством конвекции. В камере конвекции имеются тесно расположенные трубчатые элементы; такая структура способствует ускорению движения дымовых газов через эти трубы, что обеспечивает эффективный теплообмен посредством конвекции. Как правило, камера конвекции поглощает от 20 до 30% тепловой нагрузки всего печи. Камера конвекции может быть расположена над камерой излучения ； Его также можно разместить на земле и соединить с корпусом печи с помощью дымохода, но по сути механизм остается тем же. В камере конвекции могут использоваться трубы с гвоздевидными наконечниками или трубы с ребрами. 3. Устройство для восстановления тепла. Устройство для восстановления тепла — это оборудование, предназначенное для извлечения тепла из дымовых газов, выходящих из камеры конвекции, или, в отсутствие такой камеры, непосредственно из дымовых газов, выходящих из камеры излучения. В настоящее время существует несколько основных способов восстановления отходящего тепла, используемых на рaffinerиях как внутри страны, так и за рубежом: а) с учетом общего баланса процессов и устройств – предварительное нагревание холодного сырья с помощью горячей нефти или воздуха. б. С точки зрения улучшения и упрощения системы циркуляции, рассматривается циркуляция теплоносителя – предварительное нагревание воздуха с помощью горячего масла. Включая циркуляцию теплоносителя с открытой и замкнутой цепью. в) С учетом возможности установки дополнительного оборудования для переработки существуют варианты: ① трубчатый тип ； ②Стеклянная трубка ； ③вращающийся ； ④Чугунная труба ； ⑤флаповый тип ； ⑥тепловой трубчатый ； ⑦Плитчатые предварительные нагреватели воздуха и т. д. д. С учетом возможностей совместной экономии энергии с другим оборудованием, имеются: ① котлы для использования отходящего тепла ； ②Тепло- и электроэнергетика. 4. Горелка является одним из важных компонентов печи для нагрева. Качество её технических характеристик, а также соответствие требованиям процесса нагрева, конструкции печи и особенностям теплопередачи оказывают прямое влияние на работу печи, уровень энергопотребления и экологические показатели. Выбор горелки с техническими характеристиками, соответствующими требованиям к процессу нагрева, конструкции печи и особенностям теплопередачи, имеет важное значение для обеспечения эффективной работы печи, а также её стабильной и надежной эксплуатации в течение длительного времени. 5. Устройства вентиляции. Функция устройств вентиляции заключается в том, чтобы поступать воздух для горения и одновременно выводить дым наружу. Существует два вида вентиляции: естественная и принудительная. Первый — за счёт вентиляционной способности дымохода ； В последнем случае используется дымосос для мощного отсасывания дымовых газов. Когда потери давления внутри печи невелики, обычно используется способ естественной вентиляции с помощью дымохода. Дымоход устанавливается в верхней части печи и является ее неотъемлемой частью. Высота дымохода должна быть достаточной для преодоления потерь давления внутри печи и обеспечения эффективной вентиляции. В печах со сложной конструкцией, в печах с большими потерями давления или в печах, оснащенных устройствами для утилизации отходящего тепла, часто применяется метод интенсивной вентиляции с установкой дымососа. 6. Трубы печи и изгибы. Трубы печи и изгибы являются самыми важными компонентами трубчатых нагревательных печей; они составляют 40% от общего объема стали, используемой в таких печах, и 60% от общей суммы инвестиций в их строительство. Для выдерживания давления, коррозии и прямого воздействия пламени, а также для обеспечения выполнения технологических задач и безопасности производства, трубы печи проектируются в соответствии с следующими стандартами: длина и общее количество труб определяются в зависимости от тепловой нагрузки трубчатой печи, её тепловой эффективности и конструкции. Диаметр трубы и количество трубопроводов определяются в зависимости от расхода, допустимых потерь давления и времени пребывания жидкости в трубопроводе. Толщина стенки определяется внутренним давлением, тепловыми напряжениями, статической нагрузкой, температурой стенки трубы, прочностью материала (включая способность к крипту при высоких температурах и хрупкость) и запасом прочности против коррозии. Характеристики материала определяются допустимой температурой, прочностью при высоких температурах (включая прочность при креплении), термостойкостью, стойкостью к коррозии и хрупкостью. Используются трубы из углеродистой стали, когда температура в печи ниже 500°C ； При температуре трубы от 500°C до 700°C используются трубы из низколегированной стали (T9–T22) ； При температуре трубки печи в диапазоне 700°C–800°C используются нержавеющие трубки (304, 316) ； При температуре трубки печи в диапазоне 800°C–900°C используются трубки типа 309 ； При температуре трубки печи, превышающей 900°C, используются трубки, отлитые центробежным способом из высоколегированной стали (HK-40). В трубчатых нагревательных печах в качестве радиационных труб используются простые трубы, а в камерах конвекции — трубы с гвоздевидными наконечниками или трубы с ребрами. Существует два способа соединения труб печи с отводами: сварка и расширение. При сварке используются изгибы, получаемые путем прессования труб в печи; наиболее распространены изгибы под углом 180°. Литых изгибов используется немного. При использовании метода расширения применяются литые изгибы с заглушками; после снятия заглушек внутри трубы можно механически удалять золу. Недостаток заключается в высокой стоимости, при этом материал такой же, как и у трубы печи. Если жидкость, подлежащая нагреву, имеет низкую плотность, то в трубах котла не скапливается кокс, и в таких случаях можно использовать только изгибы с резким углом. Если же жидкость имеет высокую плотность, кокс легко скапливается в трубах котла, и при отсутствии технологии удаления кокса в реальном времени в части котла, предназначенной для излучения тепла, можно использовать литые изгибы. 7. Кронштейны для труб и направляющие. Кронштейны поддерживают трубы нагревателя, находящиеся внутри печи, и передают их вес на каркас печи. У кронштейнов для труб должны быть следующие свойства: отличная стойкость к окислению и коррозии, высокая прочность при высоких температурах, а также способность сохранять свободу растяжения и сжатия в зависимости от температуры нагревательной трубы. Материал кронштейнов: в излучающей камере и в нижней части конвективной камеры используется сталь 25Cr—12Ni или сталь 25Cr—20Ni. В верхней части конвективной камеры используется плотно отлитый чугун «HR» и легированная сталь 5Cr. Проблемы, связанные с использованием стали с высоким содержанием хрома, заключаются в хрупкости при высоких температурах, а также в коррозии, вызванной наличием ванадия и серы в топливе. В таких случаях каркас должен иметь конструкцию, позволяющую его замену. Чтобы противостоять хрупкости при высоких температурах, необходимо использовать феррит. Для защиты от коррозии, вызванной ванадием, можно применить защитный слой из литого материала. Как правило, в камере излучения используются опоры для труб в форме ножек, а в камере конвекции — опоры в форме отверстий; каркас служит лишь для направления труб. 8. Огнеупорные материалы Огнеупорные материалы являются необходимым материалом для печей; они в основном делятся на две категории: формованные и неформованные материалы. а. Формованные огнеупорные материалы – это тяжелые огнеупорные кирпичи, легкие огнеупорные кирпичи и изоляционные кирпичи и т. д. Тяжелые огнеупорные кирпичи обладают высокой огнестойкостью; их используют в каналах горения конфорок, а также в качестве облицовки поверхностей, находящихся под действием высоких температур, в нагревательных печах. Легкие огнеупорные кирпичи обладают одновременно огнеупорными и теплоизоляционными свойствами; их часто используют для боковых стенок и верхней части печей. Термоизоляционные кирпичи обладают низкой термостойкостью; их часто используют в качестве изоляции дна и боковых стенок печей, причем в небольших количествах. Покупатели, которым нужны такие материалы, как огнеупорные кирпичи и другие огнеупорные изделия, могут посетить сайт http://www.znhcl.com. Там представлены товары от производителей со всей страны; возможна оплата через Alipay, а товары доступны в наличии при оплате на месте. б. Аморфные огнеупорные материалы — это, как правило, аморфные огнеупорные материалы, получаемые путем смешивания заполнителей и цемента с водой и укладываемые так же, как бетон; их также называют литыми огнеупорами. Разделяются на литые материалы, в первую очередь обладающие огнестойкостью и имеющие определенные теплоизоляционные свойства (тяжелые литые материалы), и теплоизоляционные литые материалы (легкие). Способы укладки включают в себя вливание, нанесение и распыление. Для трубчатых нагревательных печей используется пластичный литой материал, обладающий прежде всего огнестойкостью, а также определенной теплоизоляционной способностью; он применяется для верхней части печи, боковых стенок и дна. Для изоляции дымоходов и труб, а также внутренних стенок используется термоизолирующий пластичный литой материал. Керамические волокнистые блоки, минеральная вата и керамические волокна в спрей-форме также относятся к негеометрическим огнестойким материалам. 9. Каркас печи, боковые стенки и платформа – это стальные конструкции, которые несут всю нагрузку нагревательной печи. В качестве материала используется обычная углеродистая сталь; часто применяются профильные стали и балки. Боковые панели – это стальные листы, расположенные на внешней поверхности стенки печи. Их функция заключается в защите от дождя и пыли, а также в предотвращении попадания лишнего воздуха внутрь печи. С точки зрения функций их можно разделить на две категории: те, которые помогают распределять нагрузку на конструкцию печи, и те, которые выполняют лишь защитную функцию. Платформы и лестницы предназначены для операций и технического обслуживания, используются для ежедневных работ, обслуживания и проверок.