Система снабжения печей топливом, воздухом и паром

Воздухоподогреватели. Тепло уходящих дымовых газов используется для подогрева воздуха, используемого для сжигания топлива в печи. Если воздух подогреть до 120°С, то экономия топлива 15%, до 269°С – экономия топлива до 30%.

Воздух, прежде чем попасть в воздухоподогреватель подогревается на 4 - 5°С выше точки росы, т.к. иначе возможна конденсация влаги. Далее воздух идет через межтрубное пространство, а дымовые газы – через трубное пространство.

Пароснабжение печей. Питание коллекторов форсуночного пара осуществляется из общей заводской магистрали, там где возможно образование конденсата необходимо поставить вентили для дренажа конденсата. Иногда используют перегретый водяной пар – он более эффективен.

Снабжение топливом – транспортировка (подвод) газообразного топлива осуществляется наиболее просто. До подвода газа к горелке в сепараторах необходимо отделить конденсат. Линия топлива должна быть обеспечена терморегулятором, регулятором расхода во время работы.

Подвод жидкого топлива несколько сложнее. Топливо должно пройти подготовку – отделить воду, грязь, все примеси. Особенно опасен висмут. Ухудшают качество топлива также и соли натрия, магния и т.д. Топлипроводы должны снабжаться пароспутниками.

Дымовые трубы. Тяга, необходимая для работы трубчатых печей обеспечивается дымовыми трубами. Диаметр трубы рассчитывается таким образом, чтобы скорость движения паров не превышала 4 – 6 м/сек. Если тяга в газовом тракте??? применяют исскуственную тягу, ставят дымососы.

Дымовые трубы – высотой они достигают значительных размеров. Металлические трубы конической формы укреплены на основаниях, дополнительно укрепляют растяжками. Трубы строят из жаропрочного бетона, внутри – футеруют. В связи с необходимостью охраны окружающей среды трубы должны иметь высоту более 100 (?) м. Трубы иногда снабжаются устройствами, способствующими выбросу дымовых газов на очень большую высоту: верхней срез трубы снабжается специальными направляющими, для изменения направления ветра; динамическими ударниками, выбрасывающими дымовые газы порциями.

В целом идея поиска направлена на уменьшение высоты дымовых труб при одновременном повышении эффективности их работы.

Обмуровка печей. Количество огнеупорных и теплоизоляционных материалов для обмуровки печей выбирается в зависимости от условий эксплуатации. Прежде всего в зависимости от температуры и агрессивности дымовых газов. В современных печах применяются блочная обмуровка из фасонного кирпича. Фасонный кирпич изготавливают из легковесных огнеупорно – изоляционных материалов. Блоки собирают на балках или стержнях, которые крепят к каркасу печи, т.о. нагрузка от обмуровки передается каркасу. Фасонный кирпич имеет сложную конфигурацию, что обеспечивает герметичность обмуровки, почти полное отсутствие подсоса воздуха и малые теплопотери.

Снаружи кладки делают дополнительный слой из изоляционного материала толщиной до 65 мм. Иногда облицовку заключают в кожух. При этом необходимо оставлять температурный шов, который закладывается асбестовым шнуром. Кладку обмуровки нельзя доводить вплотную к металлическим элементам печи, необходимо предусмотреть зазор порядка 30 мм, затеплив его асбестовым волокном.

Свод трубчатой печи обкладывают кирпичом из огнеупоров, подвешиваемых на специальных подвесках. Температурные расширения снимаются зазорами по??? свода, между сводом и кладкой. Огнеупорные материалы, используемые для обмуровки печей – из кирпичей класса А, Б (А - огнеупорность не ниже 1730°С, Б - 1670°С).

Печи бывают с монолитной обмуровкой из жаропрочного и огнеупорно – изоляционного материала – бетона. Этот Способ защиты печей получил распространение в последнее время. Толщина стен доходит до 125 мм. Преимущество в том, что изношенные или разрушенные участки быстро восстанавливаются.

Считается экономически целесообразным широкое применение жаропрочного бетона для обмуровки трубчатых печей. Технико – экономическая целесообразность применения жаропрочного бетона по сравнению с фасонным шамотовым очевидна: применение крупных бетонных блоков жаропрочного бетона позволяет сократить трудоемкость работ по обмуровке печи.

Конструкция обмуровки трубчатых печей рекомендуется выполнять из крупных блоков из жаропрочного бетона с металлическим каркасом (или самонесущей конструкции). Специальной операции по обжигу бетона не требуется, поскольку обжиг происходит во время эксплуатации печи. Блоки делают двух видов (по весу): до 500 кг. – для монтажа при помощи кранов. До 50 кг. – для монтажа вручную.

Сводчатые стены, под печей проектируют из двух самостоятельных слоев:

1) Внутренний футерованный слой – из жаропрочных бетонных блоков;

2) Наружный теплоизоляционный слой – из кирпичной кладки, легкой теплоизоляции и засыпки.

Основные показатели работы печи

Тепловая мощность – количество тепла, передаваемое продукту на нагрев, испарение, реакцию в ккал/час. Тепловая мощность составляет от 6 до 50 млн. ккал/час. Увеличение тепловой мощности печей возможно за счет применения длинных (до 18 м) труб, печей таких типов, которые позволяют работать с высокими теплонапряженностями поверхностей нагрева, использование многокамерных печей.

КПД – коэффициент полезного действия печей. Это отношение количества тепла полезно используемого в печи к общему количеству тепла, внесенному топливом. КПД в сильнейшей степени зависит от коэффициента избытка воздуха, температуры уходящих дымовых газов. КПД трубчатых печей колеблется в пределах 0,6 – 0,8.

Тепловая напряженность топочного пространства – количество тепла, выделяющегося при горении топлива на 1 м³ топочного объема в час, ккал/м³∙час. Современные трубчатые печи дают теплонапряженность от 35 до 70000 ккал/м³∙час.

Температура дымовых газов – температура дымовых газов, поступающих в конвекционную камеру. Обычно эта температура 700 - 900°С, хотя иногда она может быть и ниже. Повышение температуры выше этой нормы может привести к прогару или закоксоввыванию труб.

Тепловая напряженность поверхности нагрева радиантных труб или количество тепла, передаваемого одному квадратному метру поверхности нагрева в один час, ккал/м²∙час. Это важнейший показатель работы печей, т.к. именно она определяет эффективности работы радиантных труб. Допустимые пределы теплонапряженности радиантных труб ограничивается коксованием и прогаром труб, зависит от конструкции печи, характера нагреваемого продукта, температуры его нагрева и скорости продукта в трубчатой печи. Чем равномернее распределение теплонапряженности по длине в окружности трубы, тем может быть выше средняя тепловая напряженность труб.

1. Для тяжелых нефтепродуктов, склонных к коксообразованию теплонапряженность должна быть ниже;

2. Чем выше температура, до которой необходимо нагреть нефтепродукт, тем меньше должна быть тепловая напряженность печи.

Допустимые значения теплонапряженностей

поверхностей нагрева радиантных труб

(приводится таблица)

Коэффициент прямой отдачи, или отношение количества тепла, переданного радиантным трубам, к общему полезному теплу, выделенному топливом. Обычно значение коэффициента прямой отдачи в трубчатых печах лежит в пределах 0,4 – 0,6.

Температура газов на перевале, тепловая напряженность поверхности нагрева радиантных труб и коэффициент прямой отдачи топки взаимосвязаны между собой. Чем больше коэффициент прямой отдачи, тем при прочих равных условиях меньше температура меньше температура дымовых газов на перевале и чем меньше тепловая напряженность поверхности нагрева радиантных труб и наоборот.

С увеличением расхода топлива в печь с определенной поверхностью нагрева, коэффициент прямой отдачи уменьшается, а температура газов на перевале и тепловая напряженность поверхности нагрева возрастают. Если же при данном расходе топлива увеличивать число труб в камере сгорания, то коэффициент прямой отдачи увеличивается, а температура газов на перевале и теплонапряженность радиантных труб уменьшается.

Увеличение расхода воздуха при прочих равных условиях понижает коэффициент прямой отдачи, температуру газов на перевале, теплонапряженность радиантных труб.

Коэффициент теплопередачи (ккал/м²∙°С, Вт/м²∙К) и тепловая напряженность конвекционных труб (ккал/м²∙час).

Коэффициент теплопередачи зависит главным образом от скорости движения дымовых газов в камере конвекции. Чем выше эта скорость, тем больше коэффициент теплопередачи. При естественной тяге с увеличением скорости возрастает необходимая высота дымовой трубы. В этом случае не рекомендуется иметь эту скорость выше 6 м/с. В случае создания принудительной тяги, эта скорость может быть увеличена. Из – за конструктивных трудностей трудно увеличить скорость дымовых газов. Поэтому для увеличения коэффициента теплопередачи и теплонапряженности конвекционных труб рекомендуется применять трубы меньшего размера, уменьшать расстояние между трубами, число труб в ряду.

Температура отходящих дымовых газов. Если тепло отходящих газов не используется для подогрева воздуха, то желательно, чтобы температура дымовых газов была как можно ниже. Но попытка чрезмерно уменьшить эту температуру ведет к увеличению поверхности нагрева конвекционных труб. Однако эта температура на 100 - 150°С больше, чем температура сырья, поступающего в печь.

О последовательности расчета печей

1) Рассчитывают процесс горения, в результате чего определяют низшую теплоту сгорания топлива, количество воздуха, требуемого для его сжигания, массовые и объемные количества продуктов сгорания топлива, теплосодержание продуктов сгорания при различных температурах;

2) Определяют КПД печи, ее полезную и полную тепловую мощность, расход топлива.

3) Определяют поверхность нагрева радиантных труб и основные размеры камеры сгорания;

4) Проверяют, находится ли в допустимых пределах скорость сырья на входе в змеевик печи;

5) Рассчитывают лучистый теплообмен в топке. Этот расчет проводится с целью подтверждения взаимного соответствия ранее выбранных температур дымовых газов на выходе из топки и теплонапряженности поверхности радиантных труб (в п.3). Если в результате расчета окажется, что при выбранной теплонапряженности радиантных труб температура газов на выходе из топки будет заметно отличаться друг от ранее принятой, то необходимо принять новое значение этой температуры и повторить расчет, начиная с п. 3.

6) Определяют величину конвекционной поверхности (конвективной поверхности) нагрева печи и определяют давление сырья на входе в него.

7) Проводят гидравлический расчет змеевика печи и определяют давление сырья на входе в него.

8) Определяют потери напора в газовом тракте печи и рассчитывают основные размеры – диаметр, высоту дымовой трубы.

Дата добавления: 2014-01-03