Tüp tipi ısıtma fırınının yapısı ve kullanılan refrakter malzemeler

Thread Content

İçi kaplamalı kapalı bir gövde içinde, birbirine bağlı çok sayıda yüksek kaliteli veya alaşımlı dikişsiz çelik boru bulunur. Isıtma ortamı, bu dizi dikişsiz çelik borular içinden çok yüksek hızlarda akar; yakıt ise kapalı gövde içinde yanarak yüksek sıcaklıkta dumanlar üretir. Bu yüksek sıcaklıkta olan dumanlar, radyasyon, konveksiyon ve iletkenlik yoluyla ısıyı ısıtılacak ortama aktarır ve böylece ısıtılacak ortamı üretim sürecinin gerektirdiği sıcaklığa getirir veya belirli bir kimyasal reaksiyon derinliği sağlar； Bu tür cihazlara genel olarak tüplü ısıtıcılar denir. Bugün bahsettiğimiz tüp tipi ısıtıcılar, rafineri ve petrokimya üretim tesislerinde kullanılan işlem ısıtıcılarıdır; kısaca petrokimya işlem ısıtıcıları olarak adlandırılır. http://www.znhcl.com/uedits/c029a71236c5454cabf957f3dc755142.jpg Petrokimya endüstrisinde kullanılan tüp tipi ısıtıcılar, radyasyon odası, konveksiyon odası, atık ısı geri kazanım cihazı, yanma ünitesi, hava besleme sistemi ve duman tahliye sistemi gibi bölümlerden oluşur. 1. Işınım odası, ısıtma fırınının radyasyonla ısı transferinde belirleyici olan kısmıdır. Alevin doğrudan bulunduğu bir yer olduğu için ısıtma fırınının en yüksek sıcaklığa sahip bölümüdür; bu nedenle kullanılan malzemenin bileşimi, mukavemeti, kalınlığı ve mekanik yapısı dikkatlice değerlendirilmelidir. Aynı zamanda işlevsel açıdan, fırının toplam ısı yükünün %70–80’i radyasyon odasında emilir. Akışkanın reaktif dönüşümü ve parçalanması olan fırınlarda, reaksiyon ve parçalanma gibi işlemler genellikle tamamen radyasyon odasında gerçekleştirilir. Bu yüzden radyasyon odasının kalitesinin, ısıtma fırınının kalitesini belirlediğini söylemek abartı değildir. 2. Konveksiyon odası, ısıtma fırınlarında konvektif ısı transferini yönlendiren bölümdür. Konveksiyon odasında çok sık dizilmiş boru demetleri bulunur ve bu yapı, dumanın konvektif borulardaki hızını artırarak etkili bir konvektif ısı transferi sağlar. Genellikle konvektör odası, tüm fırının ısı yükünün %20–30’unu emer. Konveksiyon odası, radyasyon odasının üst kısmına yerleştirilebilir ； Yere de yerleştirilebilir ve baca ile fırın gövdesi birbirine bağlanır, ancak temelde işleyiş aynıdır. Konveksiyon odasında çivi başlı borular veya kanatlı borular kullanılabilir. 3. Isı geri kazanım cihazı, konveksiyon odasından çıkan dumanın veya konveksiyon odası olmadığında doğrudan radyasyon odasından çıkan dumanın ısısını geri kazanmak için kullanılan cihazdır. Günümüzde yurt içi ve yurt dışındaki rafinerilerde kullanılan atık ısı geri kazanım yöntemleri esas olarak aşağıdaki türlerdedir: a. İşlem akışı ve tesisin genel dengesi göz önünde bulundurularak, soğuk giriş – sıcak yağ hava ile hava önceden ısıtılması. b. Döngü sistemini geliştirme ve basitleştirme açısından, ısı taşıyıcılı döngü – sıcak yağ hava ile hava önceden ısıtma kullanılır. Açık devre ve kapalı devre ısı taşıyıcı döngüleri dahildir. c. Ek geri dönüşüm ekipmanlarının eklenmesi açısından, ① çelik boru tipi bulunmaktadır ； ②Cam tüplü ； ③Döner tip ； ④Dökme demir borulu ； ⑤Turbulans yaratıcı tip ； ⑥ısı tüpü tipi ； ⑦Plaka tipi hava öncü ısıtıcıları vb. d. Diğer cihazlarla birlikte enerji tasarrufu açısından, ① atık ısı kazanı bulunmaktadır ； ②Termik elektrik üretimi. 4. Yanıcı, ısıtma fırınlarının önemli bileşenlerinden biridir. Teknik özelliklerinin kalitesi ve ısıtma fırınının işlem gereksinimleri, fırın yapısı ve ısı iletim özellikleriyle uyumlu olup olmaması, fırının çalışması, enerji tüketimi veya çevre koruması üzerinde doğrudan etki yaratır. Isıtma fırınının verimli veya “uzun süreli, güvenli, istikrarlı ve tam kapasiteyle” çalışmasını sağlamak için, teknik özellikleri ısıtma fırınının işlem gereksinimleri, fırın yapısı ve ısı transferi özellikleriyle uyumlu olan yanıcıların seçilmesi büyük önem taşır. 5. Havalandırma cihazları: Havalandırma cihazlarının işlevi, yanma için gerekli havaı içeri alırken dumanın fırının dışına atılmasını sağlamaktır. Doğal havalandırma ve zorunlu havalandırma olmak üzere iki türü vardır. İlki, bacaın havalandırma gücüne dayanır ； İkincisi, egzoz havasını güçlü bir şekilde dışarı çıkarmak için bir emiş fanı kullanır. Genellikle fırın içi basınç kaybı düşük olduğunda, baca yoluyla doğal havalandırma yöntemi kullanılır. Baca, fırının üst kısmına yerleştirilir ve ısıtma fırınıyla bütünleşiktir. Bacanın yüksekliği, fırın içindeki basınç kaybını dengeleyebilmek ve yeterli havalandırma sağlayabilmek için uygundur. Isıtma fırınlarının yapısı karmaşıktır; fırın içindeki basınç kaybı yüksek olan veya atık ısı geri kazanım cihazına sahip olan ısıtma fırınlarında genellikle emiş fanları kullanılarak güçlü bir havalandırma sistemi uygulanır. 6. Isıtma borusu ve dirsekler: Isıtma borusu ve dirsekler, tüp tipi ısıtma fırınlarının en önemli parçalarıdır; tüp tipi ısıtma fırınlarının toplam çelik miktarının %40’ını ve toplam yatırımın ise %60’ını oluştururlar. Basınca dayanıklı, korozyona karşı dirençli ve alevin doğrudan ısısına karşı korunaklı olması gerektiğinden, işlem görevlerini yerine getirmek ve üretim güvenliğini sağlamak amacıyla fırın tüpleri aşağıdaki standartlara göre tasarlanır: Fırın tüplerinin uzunluğu ve toplam adedi, tüp tipi ısıtma fırınının ısı yüküne, ısı verimliliğine ve fırının yapısına bağlı olarak belirlenir. Boru çapı ve boru sayısı, akış hızı, izin verilen basınç kaybı ve bekleme süresine göre belirlenir. Duvar kalınlığı, iç basınç, termal gerilmeler, statik yükler, boru duvarı sıcaklığı, malzeme mukavemeti (yüksek sıcaklıkta kriyolojik davranış ve kırılganlık dahil) ve korozyon payı gibi faktörler tarafından belirlenir. Malzeme, izin verilen sıcaklık ve yüksek sıcaklık mukavemeti (kriyoplastik mukavemet dahil), ısıya dayanıklılık, korozyon direnci ve kırılganlık gibi özelliklerle belirlenir. Fırın borusu sıcaklığı 500°C’nin altındayken karbon çelik fırın borusu kullanılır ； Fırın borusu sıcaklığı 500℃~700℃ arasındayken düşük alaşımlı çelik fırın boruları (T9~T22) kullanılır ； Fırın borusu sıcaklığı 700℃~800℃ arasındayken paslanmaz çelik fırın boruları (304, 316) kullanılır ； Fırın borusu sıcaklığı 800℃~900℃ arasındayken 309 fırın borusu kullanılır ； Fırın borusu sıcaklığı 900°C’yi aştığında yüksek alaşımlı çelikten santrifüj döküm fırın borusu (HK-40) kullanılır. Tüp tipi ısıtma fırınlarında radyasyon ısıtma tüpleri cam tüplerden, konveksiyon odaları ise çivi başlı tüpler veya kanatlı tüplerden oluşur. Fırın borusu ile dirsek bağlantısı için kaynaklama ve genleşme bağlantısı olmak üzere iki yöntem vardır. Kaynak yöntemi kullanıldığında, dirsekler fırın tüpünden preslenerek üretilen keskin dönüşlü dirseklerdir ve 180°’lik dirsekler bunların örnekleridir; döküm yöntemiyle üretilenleri ise pek yoktur. Genleşme bağlantısı kullanıldığında, tıpa bulunan döküm dönüş bağlantıları tercih edilir; tıpa çıkarıldığında boru içi mekanik yollarla temizlenebilir. Eksisi ise maliyetinin yüksek olmasıdır ve malzemesi fırın borusuyla aynıdır. Isıtılacak yağın yoğunluğu düşükse ve fırın borusunda kömürleşme oluşması zorsa veya çevrimiçi kömür temizleme teknolojisi kullanılan ısıtıcı fırınlarda tamamen ani dönüşlü dirsekler kullanılabilir. Isıtılacak yağın yoğunluğu yüksekse ve fırın borusunda kömürleşme kolayca meydana geliyorsa ve çevrimiçi kömür temizleme teknolojisi kullanılmıyorsa, radyasyon odası kısmında döküm tipi geri dönüşlü dirsekler kullanılabilir. 7. Boru destekleri ve kılavuz borular, fırındaki ısıtma borularının ağırlığını taşır ve bu ağırlığı ısıtma fırınının iskeletine aktarır. Tüp desteklerinin sahip olması gereken özellikler şunlardır: mükemmel oksidasyon ve korozyona karşı direnç, yüksek yüksek sıcaklık dayanımı ve ayrıca ısıtma tüpünün sıcaklığındaki değişikliklere bağlı olarak yapısal olarak esnek bir şekilde genleşip büzülebilme yeteneği. İzolatörlerin malzemesi olarak, radyasyon odasında ve konveksiyon odasının alt kısmında 25Cr—12Ni çeliği veya 25Cr—20Ni çeliği kullanılır. Konveksiyon odasının üst kısmında sıkıştırılmış dökme demir “HR” ve 5Cr alaşımlı çelik kullanılmıştır. Yüksek kromlu çelik kullanımının sorunları, yüksek sıcaklıklarda kırılganlık ve yakıttaki vanadyum ile kükürtün neden olduğu korozyondur. Bu tür durumlarda destekler, değiştirilebilir bir yapıya sahip olacak şekilde tasarlanmalıdır; yüksek sıcaklıklardaki kırılganlık demirit ile engellenmeli ve vanadyumun korozyonu döküm koruma katmanı ile önlenebilir. Genellikle radyasyon odasında bıçak şeklinde boru destekleri kullanılırken, konveksiyon odasında delikli plaka şeklinde boru destekleri kullanılır; kılavuz iskeletler ise yalnızca boruların yönlendirilmesinde görev yapar. 8. Yangına dayanıklı malzemeler: Yangına dayanıklı malzemeler, ısıtma fırınlarının vazgeçilmez malzemeleridir ve genellikle şekillendirilmiş malzemeler ile şekilsiz malzemeler olmak üzere ikiye ayrılır. a. Şekillendirilmiş ateşe dayanıklı malzemeler: Şekillendirilmiş ateşe dayanıklı malzemeler, ağır ateşe dayanıklı tuğlalar, hafif ateşe dayanıklı tuğlalar ve yalıtım tuğlaları gibi malzemelerdir. Ağır ateşe dayanıklı tuğlalar esas olarak ateşe dayanıklılığına sahiptir ve brülörlerin yanma kanallarında, yüksek sıcaklıkta çalışan fırınların radyasyon odalarının ateşe bakan yüzeylerinin kaplamasında kullanılır. Hafif ateşe dayanıklı tuğlalar hem ateşe dayanıklılığa hem de ısı yalıtım özelliğine sahiptir; genellikle fırınların yan duvarlarında ve tavanlarında kullanılır. Isı yalıtım tuğlalarının ısı dayanımı çok düşüktür; genellikle fırın tabanı ve yan duvarlarının iç kaplamasında, az miktarda kullanılır. Yangına dayanıklı tuğla ve diğer yangına dayanıklı malzeme ürünlerine ihtiyacı olan kullanıcılar, http://www.znhcl.com adresindeki Yangına Dayanıklı Malzemeler Web Sitesi’ne göz atabilirler. Ürünler ülkenin dört bir yanındaki fabrikalardan doğrudan tedarik edilmekte, Alipay ile ödeme imkanı bulunmakta ve ürünler stoktan hemen teslim edilmektedir. b. Amorf ısıya dayanıklı malzemeler, genellikle agrega ve çimentonun su ile karıştırılmasıyla oluşturulan, beton gibi dökülerek uygulanan amorf ısıya dayanıklı malzemeleri ifade eder; kısaca dökme malzeme olarak adlandırılır. Yangına dayanıklılığa odaklanan ve belirli bir ısı yalıtım özelliğine sahip döküm malzemeleri (ağır döküm malzemeleri) ile ısı yalıtımı amaçlı döküm malzemeleri (hafif döküm malzemeleri) olarak ayrılır; uygulama yöntemleri ise enjeksiyon, sürme ve püskürtme olmak üzere üç türdür. Tüp tipi ısıtma fırınlarında, öncelikle ateşe dayanıklılığı ön planda olan ve belirli bir yalıtım özelliğine sahip, kalıplanabilir döküm malzemeleri fırının tavanı, yan duvarları ve tabanı için kullanılır. Baca ve şöminelerin astarları ile yan duvarların iç astarları için ısı yalıtımlı plastik döküm malzemeleri kullanılır. Seramik elyaf blokları, taş yünü keçeleri ve seramik elyaf püskürtme malzemeleri de şekilsiz yangına dayanıklı malzemelerdir. 9. Fırın iskeleti, yan duvarlar ve platform; ısıtma fırınının tüm yüklerini taşıyan çelik yapıdır. Malzeme olarak sıradan karbon çeliği kullanılır ve genellikle kanal çeliği ile I şeklinde çelikler tercih edilir. Yan paneller, fırın duvarlarının dış yüzeyinde bulunan çelik plakalardır. Görevleri yağmuru ve tozu engellemek ve aynı zamanda gereksiz hava akışının fırına girmesini önlemektir. İşlevlerine göre, kısmen yapısal çelik yükünü taşıyanlar ve sadece kaplama görevi görenler olmak üzere ikiye ayrılırlar. Platformlar ve merdivenler, günlük işlemler, bakım ve kontroller için oluşturulmuştur.