Трубчатые печи Составитель: асс. каф. ХТТ Бешагина Е.В. ЛЕКЦИЯ 2

Печи работают в следующем диапазоне технологических параметров: Теплопроводность 9,3-11,63МВт Производительность (по нагреваемому сырью) до 8*10 5 кг/час Температура ввода продукта в печь К Давление среды 0,1-20МПа

По виду производства печи делят на следующие группы: стабилизация нефти, первичная перегонка, вторичная перегонка, каталитический крекинг, пиролиз, риформинг, коксование и др.

По технологическому назначению трубчатые печи подразделяют на нагревательные и нагревательно - реакционные. По способу сжигания топлива трубчатые печи подразделяют на три основных типа: с факельным сжиганием топлива, с излучающими стенами топки, с настильным пламенем.

По способу передачи тепла печи делят на конвекционные, радиантно-конвекционные и радиантные. Наиболее распространены радиантно- конвекционные и радиантные печи.

Основным конструкционным признаком трубчатых печей, по которому их классифицируют, является конфигурация корпуса. По конфигурации различают печи: коробчатого типа, цилиндрические печи, печи с наклонным сводом.

Схема двухскатной печи с наклонным сводом: 1 – конвекционная камера, 2 – подовый экран радиантной камеры, 3 – потолочный экран радиантной камеры, 4 – муфели (форкамеры) для форсунок, 5 – форсунки или горелки

Двухскатная двухкамерная трубчатая печь (поперечный разрез): 1 – металлический каркас; 2 – огнеупорная футеровка; 3 – форсуночная амбразура (форкамера); 4 – предфорсуночный тамбур; 5 – гляделка; 6, 9, 17 – соответственно, трубы подового экрана, конвекционной камеры и потолочного экрана; 7 – «лежанка» для труб подового экрана; 8 – решетка труб конвекционной камеры; 10, 11, 15 – ретурбендные камеры; 12 – металлическая обшивка стен; 13 – площадка; 14 – кровля; 16 – взрывное окно; 18 – подвески для труб потолочного экрана; 19 – подвески для кирпичных блоков

Схема вертикальной трубчатой печи с верхним отводом дымовых газов: 1 – лестничная площадка, 2 – змеевик радиантных труб, 3 – каркас, 4 – футеровка, 5 – горелки вертикальные

Схема вертикальной трубчатой печи с настильным сжиганием топлива: 1 – лестничная площадка, 2 – змеевик радиантных труб, 3 – каркас, 4 – футеровка, 5 – настильная стенка, 6 – горелки наклонные

Конструкция цилиндрической трубчатой печи с верхним расположением конвекционной камеры: 1 – горелка, 2 – радиантный змеевик, 3 – каркас, 4 – футеровка, 5 – конвекционный змеевик. Потоки: I – продукт на входе, II – продукт на выходе

Трубчатая печь беспламенного горения с излучающими стенками: 1 – каркас печи; 2, 3 – выхлопное и смотровое окна; 4 - люк-лаз; 5 – резервная горелка; 6 – беспламенные панельные горелки; 7 – змеевики радиантных и конвективных труб; 8 – футеровка; 9 – труба дымовая

Среднее предельно допустимое теплонапряжение трубы можно рассчитать: Неравномерность распределения тепловых напряжений в печи оценивается коэффициентами : - теплонапряжение на наиболее опасном участке трубы, - коэффициенты, учитывающие неравномерность обогрева трубы по окружности и по длине. Значение зависит, в основном от температуры, уменьшаясь с ее ростом.

Коэффициент прямой отдачи – отношение количества тепла, переданного радиантным трубам, к общему количеству тепла, полезно выделенного при сгорании топлива в топочном пространстве. В – коэффициент расхода топлива Чем больше этот коэффициент, тем (при прочих равных условиях) меньше температура дымовых газов на перевале.

Тепловой расчет конвекционной камеры трубчатой печи Qк – тепло, переданное в конвекционной камере Если сырьем, нагреваемым в трубах является жидкость, то

При проведении уточненных расчетов и нагревании сырья в газообразном состоянии нельзя пренебречь ни одним из коэффициентов теплоотдачи. При турбулентном движении среды в трубах можно использовать следующее уравнение:

Технологический расчет трубчатых печей Расчет радиантной секции Определяют количество тепла, передаваемого сырью в радиантной и конвективной секциях печи:

Затем выбирают конструкцию печи и степень экранирования камеры сгорания: где Q s – общее количество выделенного тепла: Нл – площадь поверхности лучистого теплообмена (экранированной поверхности), F- неэкранированная поверхность кладки. Затем определяют фактор формы К по графику Хоттеля. После этого повторяют теплонапряжение радиантных труб:

Расчет конвекционной секции Средняя температура дымовых газов в конвекционной секции трубчатой печи определяется как: Затем считают скорость дымовых газов: f – площадь наиболее узкого межтрубного сечения конвекционной камеры, перпендикулярного направлению движения дымовых газов, которая рассчитывается как: где: b к – ширина конвекционной камеры, n mp – число труб в одном ряду, l mp – полезная длина труб в конвекционной камере.

Коэффициент теплоотдачи определяют по номограммам или рассчитывают, например, по формуле Нельсона: Коэффициент теплоотдачи от стенок принимают равным Затем определяется число труб в конвекционной камере: Тепловая нагрузка печи определяется по формуле: - степень конверсии сырья, масс. доли. - тепловой эффект реакции, кДж/кг.