Трубчатая печь

Изобретение относится к конструкции трубчатой печи и может быть использовано в нефтехимической и нефтеперерабатывающей отраслях промышленности для нагрева углеводородных сред. Трубчатая печь для нагрева углеводородных сред содержит корпус с радиантной и конвективной камерами, разделенными цилиндрической лучеотражательной обечайкой, в которых установлены соосно радиантный и конвективный змеевики, горелочные устройства в подовой части корпуса, дымовую трубу, соединенную с конвективной камерой двумя симметрично расположенными дымоходами, и обмуровку, при этом нижнюю часть конвективного змеевика размещают на высоте 0,1 высоты конвективной камеры от пода печи. Направление движения дымовых газов противоточно направлению движения нагреваемой среды в обоих змеевиках. Между цилиндрической лучеотражательной обечайкой и трубами конвективного змеевика в конвективной камере расположена коническая обечайка, выполненная из перевернутых конусов с общим основанием: верхнего - с меньшим углом наклона и нижнего - с большим углом наклона к вертикальной оси. Обе обечайки в верхней части соединены между собой и сверху на них установлено конусообразное направляющее кольцо. Обмуровка выполнена из жаропрочных муллитокремнеземистых хромсодержащих материалов, выдерживающих температуру до 1300°С и выше. При обмуровке печи используют клей огнеупорный защитный КОЗ-3 на основе алюмосиликатов с рабочей температурой 1600°С. В поду печи выполнен люк-лаз для обслуживания рабочих узлов во время профилактических и ремонтных работ. Обеспечивается улучшение теплотехнических характеристик печи, равномерный теплоподвод нагреваемой среде в кольцевой камере конвекции, уменьшение коксоообразования, повышение надежности эксплуатации печи, уменьшение габаритов трубчатой печи. 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к конструкции трубчатой печи и может быть использовано в нефтехимической и нефтеперерабатывающей отраслях промышленности для нагрева углеводородных сред.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству является трубчатая печь (RU 2296926, опубл. 10.04.2007), которая содержит корпус, разделенный кольцевой перегородкой на радиантную камеру с горелочными устройствами и конвективную камеру с трубчатым продуктовым змеевиком, корпус печи в верхней части выполнен с крышкой, снабженной люком и отверстиями, в которые пропущены конец конвективного и начало радиантного змеевиков, соединенные фланцами, при этом спиральные змеевики радиантной и конвективной камер установлены на скользящих подвесках, расположенных по образующей на внутренней и наружной поверхностях кольцевой перегородки, а дымовая труба установлена на одном основании с корпусом печи и соединена с конвективной камерой двумя симметрично расположенными воздуховодами.

Известная печь не обеспечивает равномерного движения охлаждаемых дымовых газов по кольцевой камере конвекции с постоянным сечением как по ее периметру, так и по высоте. Одновременно дымовые газы за счет конвекции охлаждают кольцевую перегородку, снижая ее лучеотражательный эффект в радиантной камере.

Задачей настоящего изобретения является увеличение теплотехнических характеристик печи, повышение эффективности теплопередачи от дымовых газов к углеводородной среде как в радиантном, так и в конвективном змеевиках и, следовательно, снижение коксообразования в змеевиках, повышение надежности эксплуатации печи, уменьшение габаритов трубчатой печи.

Решение поставленной задачи достигается тем, что трубчатая печь для нагрева углеводородных сред содержит корпус с радиантной и конвективной камерами, разделенными цилиндрической лучеотражательной обечайкой, в которых установлены соосно радиантный и конвективный змеевики, горелочные устройства в подовой части корпуса, дымовую трубу, соединенную с конвективной камерой двумя симметрично расположенными дымоходами, и обмуровку, при этом нижнюю часть конвективного змеевика размещают на высоте не менее 0,1 высоты конвективной камеры от пода печи. Направление движения дымовых газов противоточно направлению движения нагреваемой среды в обоих змеевиках. Вместе с тем с целью выравнивания скорости движения дымовых газов в конвективной кольцевой камере и устранения отрицательного влияния на цилиндрическую лучеотражательную обечайку между цилиндрической лучеотражательной обечайкой и трубами конвективного змеевика в конвективной камере расположена дополнительно коническая обечайка, выполненная из перевернутых конусов с общим основанием: верхнего - с меньшим углом наклона и нижнего - с большим углом наклона к вертикальной оси. Обе обечайки в верхней части соединены между собой и сверху на них установлено конусообразное направляющее кольцо для предотвращения локального перегрева верхних витков радиантного змеевика. Направляющее кольцо закреплено к обечайкам за счет овальных отверстий, расположенных радиально. В поду печи устанавливают три или четыре индивидуальные опоры для змеевиков, закрепленных к ним в трех точках при помощи хомутов, перемещающиеся радиально вместе со змеевиками при температурном воздействии. Коническая обечайка может быть выполнена как сплошной, так и состоящей из трех или четырех сегментов в зависимости от количества опор для змеевиков. Кроме того, обмуровка конвективной камеры выполнена из жаропрочных муллитокремнеземистых хромсодержащих материалов, выдерживающих температуру до 1300°С и выше. При обмуровке стен и крышки печи используют клей огнеупорный защитный КОЗ-3 на основе алюмосиликатов с рабочей температурой 1600°С. В поду печи выполнен люк-лаз для обслуживания рабочих узлов во время ремонтных и профилактических работ, а также три поворотные гляделки с окуляром, которые позволяют контролировать как состояние факела, так и радиантный змеевик в период выжига кокса. Крышка печи выполнена съемной, конусообразной. Клапан безопасности имеет противовес и установлен на крышке печи. Рядом установлена индивидуальная цилиндрическая дымовая мачтовая труба на отдельном фундаменте.

На фиг.1 представлен продольный разрез трубчатой печи для огневого нагрева углеводородных сред, на фиг.2 - вид сверху со снятой крышкой.

Трубчатая вертикальная печь (фиг.1) содержит цилиндрический корпус 1 с подом 2, съемную крышку 3, обмуровку печи 4, радиантную 5 и конвективную 6 камеры, разделенные цилиндрической лучеотражательной обечайкой 7 согласно изобретению. В конвективной камере 6 расположен конвективный змеевик 8, выполненный трубчатым спиральновитым левой (правой) навивки. Нижняя часть конвективной камеры 6 соединена с дымовой трубой 9. В поду печи 2 по центру радиантной камеры 5 установлены горелочные устройства 10. В радиантной камере 5 расположен радиантный продуктовый змеевик 11, выполненный трубчатым спиральновитым правой (левой) навивки. Между цилиндрической лучеотражательной обечайкой 7 и конвективным змеевиком 8 конвективной камеры 6 установлена коническая обечайка 12, цилиндрическую лучеотражательную 7 и коническую 12 обечайки соединяет конусообразное направляющее кольцо 13 с радиально расположенными овальными отверстиями. В поду печи 2 установлены индивидуальные опоры 14 для змеевиков, закрепленных к ним в трех точках при помощи хомутов (не показаны). В поду печи 2 установлены три поворотные гляделки (не показаны) для контроля за состоянием факела и работой змеевиков с полным обзором поверхности радиантного змеевика в период эксплуатации и выжига кокса. В поду печи 2 расположен люк-лаз (на показан) для внутреннего осмотра и устранения неполадок при ремонте. Дымовая труба 9 соединена с конвективной камерой 6 двумя симметрично расположенными дымоходами 15 (фиг.2) и установлена индивидуально. Дымовая труба 9 выполнена цилиндрической и обрамлена тремя мачтами. Клапан безопасности 15 имеет противовес 16 и установлен на крышке печи 3.

Печь работает следующим образом.

Топливо, подаваемое в печь, сжигается в горелочных устройствах 10, расположенных в поду 2 радиантной камеры 5. Освобождаемая при этом тепловая энергия передается нагреваемому продукту в спиральновитом змеевике 11 радиантной камеры 5. Цилиндрическая лучеотражательная обечайка 7, выполненная из жаропрочной стали, излучает лучистую энергию змеевику с наружной стороны и тем самым трубы радиантного змеевика 11 радиантной камеры 5 получают равномерную тепловую напряженность по всему периметру, а трубы конвективного змеевика 8 получают круговое конвективное тепло. По мере нагрева радиантной камеры 5, ограниченной цилиндрической лучеотражательной обечайкой 7, потоки дымовых газов поступает в зону конвективной камеры 6 через отверстие направляющего кольца 13, проходят конвективную камеру 6 и, отдавая тепло конвективному змеевику 8, поступают по симметрично расположенным дымоходам 15 в дымовую трубу 9 и отводятся в атмосферу. При этом коническая обечайка 12 выполняет роль стабилизатора скорости движения дымовых газов по мере их охлаждения внутри камеры конвекции 6 и одновременно защищает цилиндрическую лучеотражательную обечайку 7 от влияния охлажденных дымовых газов.

Преимущества предлагаемой конструкции трубчатой печи по сравнению с известной заключаются в улучшении теплотехнических характеристик витого трубчатого змеевика в радиантной камере, обеспечении равномерного теплоподвода нагреваемой среде в кольцевой камере конвекции, увеличении срока службы змеевиков, повышении надежности эксплуатации печи, уменьшении габаритов трубчатой печи.

1. Трубчатая печь, содержащая корпус с радиантной и конвективной камерами, разделенными цилиндрической лучеотражательной обечайкой, в которых установлены соосно радиантный и конвективный змеевики, горелочные устройства, дымовую трубу, соединенную с конвективной камерой двумя симметрично расположенными дымоходами, и обмуровку, отличающаяся тем, что нижнюю часть конвективного змеевика размещают на высоте не менее 0,1 высоты конвективной камеры, а между цилиндрической лучеотражательной обечайкой и трубами конвективного змеевика в конвективной камере дополнительно расположена коническая обечайка.

2. Трубчатая печь по п.1, отличающаяся тем, что она выполнена с обеспечением направления движения дымовых газов противоточно направлению движения нагреваемой среды в обоих змеевиках.

3. Трубчатая печь по п.1, отличающаяся тем, что цилиндрическая лучеотражательная и коническая обечайки соединены между собой и сверху на них установлено направляющее кольцо, выполненное конусообразным с радиально расположенными овальными отверстиями.

4. Трубчатая печь по п.1, отличающаяся тем, что в поду печи установлены три или четыре опоры для змеевиков, закрепленных при помощи хомутов в трех точках.

5. Трубчатая печь по п.1, отличающаяся тем, что в поду печи выполнен люк-лаз.

6. Трубчатая печь по п.1, отличающаяся тем, что в поду печи выполнены три поворотные гляделки.

7. Трубчатая печь по п.1, отличающаяся тем, что для обмуровки использованы муллитокремнеземистые хромсодержащие материалы.

8. Трубчатая печь по п.1, отличающаяся тем, что при обмуровке использован клей огнезащитный на основе алюмосиликатов с рабочей температурой 1600°С.

9. Трубчатая печь по п.1, отличающаяся тем, что крышка печи выполнена съемной, конусообразной.

10. Трубчатая печь по п.1, отличающаяся тем, что клапан безопасности имеет противовес и установлен на крышке печи.