4.3. Печи и их классификация. Устройство. Применение в нефтепереработке и нефтехимии.

ТРУБЧАТЫЕ   ПЕЧИ

Назначение трубчатых печей

Трубчатые печи предназначены для огневого нагрева, испарения и разложения нефти и вторичных продуктов ее переработки. В трубчатых печах сжигается жидкое и газообразное топливо. Распыл мазута обычно осуществляется паром или воздухом.

Газы сгорания из камеры радиации поступают в камеру конвекции, откуда направляются в утилизатор тепла дымовых газов (воздухоподогреватель,   котел-утилизатор)   и   через   дымоход по дымовой  трубе  уходят  в  атмосферу.

Змеевик трубчатой печи в большинстве случаев составляется из прямых труб, соединенных между собой калачами. Нагреваемая среда одним или несколькими потоками поступает в трубы конвективного змеевика, затем в трубы радиантных экранов и, нагретая до необходимой температуры, выходит из печи.

В промышленности применяют трубчатые печи с поверхностью нагрева радиантных труб 15—2000 м². Теплопроизводительность трубчатых печей составляет от 0,12 до 240 МВт, а производитель­ность по нагреваемой среде достигает 8-10⁵ кг/ч. Температура на­греваемой среды на входе и выходе из печи в зависимости от технологического процесса изменяется в широком диапазоне — от 70 до 900 °С, а давление — от 0 до 30 МПа.

В большинстве случаев трубчатые печи одного типоразмера могут быть использованы в различных технологических процессах. В таких печах, называемых печами общего назначения, типовая конструкция не меняется, а трубный змеевик разрабатывается в соответствии с конкретными требованиями данного техноло­гического процесса. В случае же трубчатых печей специального назначения и конструкция, и змеевик могут быть использованы только для одного процесса.

 Классификация типовых трубчатых печей

Трубчатые печи в зависимости от производительности, температуры и давления нагреваемой среды на входе и выходе, вида топлива, физико-химических свойств нагреваемой среды и равномерности нагрева, а также от других особенностей техно­логического процесса могут различаться как по конструкции самой печи, так и по конструкции ее трубного змеевика.

Трубчатые печи различных типоразмеров, но с равными по­верхностями нагрева радиантных труб, могут отличаться следую­щими основными признаками:

1. формой — ширококамерные, узкокамерные, цилиндриче­ские, кольцевые и др.;
2. относительным расположением осей факела и труб — парал­лельное, перпендикулярное;
3. расположением труб радиации и конвекции — вертикальное, горизонтальное, винтовое и др.;
4. расположением конвекционной камеры относительно радиантной — верхнее, нижнее, боковое, среднее;
5. способом сжигания топлива — беспламенное с щелевыми или туннельными горелками или с резервным жидким топливом, со свободным или настильным пламенем, с дифференциальным подводом воздуха или газа по высоте факела;
6. числом секций или камер в зоне радиации;
7. длиной   радиантных  и   конвекционных   труб;
8. видом обмуровки — подвесной кирпич, легковесный кир­пич, бетон легковесный блочный, торкрет-бетон, волокнистые материалы или блоки;
9. типом применяемых горелок.

 Применение в нефтепереработке и нефтехимии

Трубчатая печь является аппаратом, предназначенным для пере­дачи сырью тепла, выделяющегося при сжигании топлива, непосред­ственно в этом же аппарате.

Трубчатые печи широко распространены в нефтеперерабатывающей промышленности, они являются составной частью многих заводских установок и применяются для различных технологических процессов, таких, как перегонка нефти и мазута, термический и каталитический крекинги, очистка масел и др.

 В начале развития нефтеперерабатывающей промышленности для нагрева сырья использовались кубы; однако они имеют много суще­ственных недостатков, поэтому в настоящее время применяются ограниченно.

Трубчатые печи получили широкое распространение благодаря следующим особенностям.

1. В трубчатых печах осуществляется принцип однократного испарения, что позволяет обеспечить более глубокий отгон при данной, конечной температуре нагрева сырья или иметь более низкую темпера­туру нагрева для достижения заданного отгона; последнее обстоя­тельство ведет к меньшему расходу топлива.
2. Они отличаются высокой тепловой эффективностью, так как в печах значительная часть тепла передастся излучением, а вслед­ствие сравнительно высокой скорости движения дымовых газов и конвекцией.
3. По сравнению с кубами, трубчатые печи являются более ком­пактными аппаратами и обеспечивают более полное использование тепла; коэффициент полезного действия их значительно выше.
4. Трубчатые печи могут сооружаться высокой тепловой мощности.
5. Продолжительность пребывания сырья в зоне высоких темпе­ратур в трубчатых печах не превышает нескольких минут, что умень­шает возможность разложения сырья и коксоотложения в трубах и таким образом позволяет нагревать сырье при необходимости до более высокой температуры.
6. Печи удобны в эксплуатации, процесс легче автоматизируется, для обслуживания печей требуется меньший по численности персонал.
7. В трубчатых печах в зоне нагрева находится единовременно относительно небольшое количество нефтепродукта, поэтому такие аппараты представляют меньшую пожарную опасность. В случае прогара труб возможность пожара легче устраняется.

 Устройство трубчатой печи

 Трубчатая печь состоит из шахты 1 (где помещена трубчатка 2), топочной камеры 3 и выносной топки 4 (где сжигается топливо). Для понижения температуры газов в топочном пространстве по каналу 5 при помощи вентилятора 8 нагнетается воздух. В топочной камере горячие газы поднимаются снизу вверх и через окно 6 поступают в шахту 1, где, проходят сверху вниз, отдают свое тепло трубчатке и уходят в боров 7, откуда газы далее выбрасываются в атмосферу.