Потери тепла в атмосферу кладкой печи и ретурбентами зависят от поверхности печи, толщины и материала кладки и свода. Они составляют 6—10%. Потери тепла стенками топочной камеры оцениваются величиной 2—6%, а в конвекционной камере в пределах 3—4%.
Потери тепла дымовыми газами зависят от коэффициента избытка воздуха и температуры газов, уходящих в дымовую трубу. Определить их можно по рис. (а и б), учитывая, что температура дымовых газов при естественной тяге должна быть не ниже ° С и на 100—° С выше температуры сырья, поступающего в печь. Использованием тепла отходящих дымовых газов на подогрев воздуха с применением искусственной тяги можно значительно снизить потери тепла дух и иметь трубчатую печь с к. п. д. 0,83—0,88.
И только экранированием топочной камеры и увеличением ее объема были созданы нормальные условия для работы змеевика. Были созданы трубчатые печи радиантного типа.
В ранних конструкциях таких печей трубы потолочного экрана защищали от сильного воздействия пламени манжетами из огнестойкого материала. Гофрированными чугунными манжетами на конвекционных трубах повышали поверхность нагрева в конвекционной камере печи. В результате экранирования потолка печи усилилась передача тепла радиацией, снизилась температура дымовых газов над перевалом и отпала необходимость в защитных манжетах и рециркуляции дымовых газов. Для максимального использования тепла
В современных трубчатых печах главную роль играет передача тепла излучением или радиацией. Поэтому важнейшей частью печи является камера радиации, одновременно выполняющая роль топочной камеры. Процесс теплоотдачи в радиантной камере трубчатой печи складывается пз теплоотдачи радиацией и свободной конвекцией, Однако главную роль играет теплоотдача радиацией, а удельный вес теплоотдачи конвекцией сравнительно невелик.
Отходы органических веществ перед подачей в топочную камеру смешивают в определенной пропорции с воздухом. Поэтому рабочая температура в топочной камере должна быть на — °С выше температуры самовоспламенения наиболее термически стабильного компонента.
Присутствие в отходах неорганических примесей также влияет на рабочую температуру топки. Высокие температуры в топочных камерах повышают стоимость огнеупорной футеровки печи. В то же время снижение температуры путем подачи избытка воздуха приводит к росту объема дымовых газов, что влечет за собой увеличение размеров печи.
Трубчатая печь (фпг. 34). Имеет две топочные камеры п одну конвекционную камеру.
По сырью печь двухпоточная. Змеевики печи собраны из труб одинаковой длины, соединенных двойниками.
Для защиты змеевика конвекционной камеры от прямого излучения топочной камеры установлены защитные экраны из гладких труб с разреженным шагом. Поверхность змеевика защитного экрана входит в величину поверхности змеевика радиантной камеры.
Отходы поступают в топочную камеру первой ступени, где происходит частичное сгорание газообразных отходов и испарение жидких. Затем горячие газы направляют в
Рабочая температура в печи находится в зависимости от сл-сигаемого вещества. Для полной деструкции вещества температура газов на выходе из топочной камеры должна намного превышать температуру самовоспламенения этого вещества. Ниже приведена температура самовоспламенения некоторых веществ
В текущее время применяют большое число различных конструкций и типоразмеров трубчатых печей. Основными конструктивными признаками трубчатых печей служат форма каркаса — печи коробчатые и цилиндрические число топочных камер — однокамерные и многокамерные печи расположение труб в камере радиации — вертикальное и горизонтальное число потоков в змеевике способ соединения труб — на приварных гнутых двойниках и на ретурбендах размещение дымовой трубы — дымовая труба на каркасе печи и на отдельном фундаменте конструкция стен печи — из кирпичей и легковесных панелей и др.
В каждой топочной камере имеются потолочный и подовый экраны. Вначале сырье проходит двумя параллельными потоками
До поступления в реактор эта смесь разделяется в испарителе при 435° и 2,53 ати на две части паровую в количестве 3 т сутки (89,6%) и жидкую — т сутки (10,4%). Перед вводом в реактор поток углеводородных паров перегревается в радиантных змеевиках правой топочной камеры трубчатой печи. Отводимая с низа испарителя жидкость нагнетается центробежным насосом непосредственно в реактор как жидкая его загрузка. Чтобы уменьшить образование и отложение кокса в испарителе , температуру внизу его поддер- 79
Змеевики четвертой топочной камеры печи служат для перегрева до ° приблизительно 79 т/час водяного пара давлением 14,8 ат.
В левой топочной камере вдоль боковых стен и под потолком расположены нагревательные радиантные трубы, а в правой топочной камере — радиантные трубы сокинг-секции, с регулируемым, но самостоятельным подводом тепла в эту секцию. Уходящие из топочных камер I и III дымовые газы поступают через проемы внизу внутренних стен в конвекционную камеру II. Здесь восходящий поток дымовых газов охлаждается, отдавая тепло на нагрев сырья (при наличии для него конвекционного змеевика), испарение воды и перегрев водяного пара при размещении в камере трубчатых элементов парового котла-утилизатора или пароперегревателя.25
Трубчатые печи. Для проведения высокотемпературных эндотермических процессов в нефтяной и нефтехимической промышленности применяют трубчатые печи, основную часть которых составляет змеевик, помещенный в топочную камеру.
В химической промыи -ленности эти печи применяют редко. Печь представляет собой сложный высокопроизводительный агрегат, тепловая мощность которого доходит до 15—20 млн. ккал/ч. Она работает на жидком илц газообразном топливе.
На замену печам кострового типа пришли печи конвекционные, в каких змеевик труб отделен от камеры сгорания перевальной стеной. При эксплуатации таких печей были установлены существенные недостатки высокая температура дымовых газов над перевальной стенкой, оплавление и деформирование кирпичной кладки, прогар труб верхних рядов змеевика. Для снижения температуры в топочной камере применяли рециркуляцию дымовых газов и осуществляли горение топлива с повышенным коэффициентом избытка воздуха. Однако повышенный расход воздуха снижал к. п. д. печей и не уменьшал прогар труб.
I — длина топочной камеры в м.
Расчет суммарной теплоотдачи в топочной камере сводится к определению коэффициента прямой отдачи р., представляющего из себя, как отмечалось ранее, отношение полного количества тепла, переданного радиантным трубам (слагающегося из теплоотдачи радиацией и свободной конвекцией), к об1цему полезному тенлу, внесенному топливом
Стоит отметить, что любой из перечисленных способов передачи тепла отдельно почти не встречается в практической работе, а почти всегда один вид теплообмена сочетается с другим. Так, например, в трубчатой печи тепло дымовых газов передается экранам труб и стенкам топочной камеры одновременно путем излучения и конвекции. В кладке печи и стенках труб змеевика тепло передается путем теплопроводности, а от стенок печи в топку путем излучения и конвекции одновременно. Таким макаром, теплопередача представляет собой довольно сложный процесс.49
Для определения размеров топочной камеры исходим из того, что напряженность зеркала горения, т. е. количество килограммов топлива, приходящегося на 1 поверхности зеркала горения в 1 ч, в трубчатых печах нефтеперерабатывающих заводов обычно составляет 20—25 кг м ч.
Ширину топочной камеры можно определить из следующего уравнения
Объем топочной камеры определяется формулой
От — тепловая напряженность топочной камеры в ккал/м -ч.
Тепловой напряженностью топочной камеры (топочного пространства) называется количество тепла, полученного при сгорании топлива, приходящееся на 1 топки (камеры радиации) в 1 ч. От в трубчатых печах нефтеперерабатывающих установок обычно составляет 30 000—70 ООО ккал/м ч.
Просушка кладки печей ведется в течение двухтрех недель, в том числе 3—5 дней с помощью дровяных костров, разложенных на поду топочной камеры- Остальные дни просушка осуществляется сжиганием через центральные форсунки небольших количеств жидкого или газообразного топлива. Температура на перевале печей при всем этом медленно повышается со — до 400— 450° С. В протяжении всего периода просушки через трубы змеевика печи пропускается водяной пар, который отводится в атмосферу либо в ректификационную колонну для ее разогрева.334
Высота топочной камеры определяется из уравнения
Составим уравнение теплового баланса топки. Часть тепла, внесенного в топку топливом (считая от температуры исходной системы), передается радиантным трубам радиацией и свободной конвекцией ( p), а остальная часть уносится продуктами горения за пределы топочной камеры 5G p (Гр — Го) 1
Советские ученые Лавровский и Бродский 91—92 разработали крекинг в кипящем слое (рис. 11), подобный процессу фирмы Lurgi, только теплоносителем служат частицы кокса.
Коксовые частицы нагреваются в подогревателе горячими отработанными газами, которые получают сжиганием смеси нефти с воздухом в топочной камере, и направляются в реактор вместе с водяным паром. Непосредственно перед входом в реактор подводится сырье (газообразные или легкоиспаряющиеся углеводороды), которое движется в прямотоке с коксовыми частицами. После выхода из реактора частицы кокса пневмотранспортом возвращаются в подогреватель.35
Теплотехнический расчет т )убчатой печи состоит из расчета тепла, передаваемого лучеиспусканием в топочном пространстве, и тепла, передаваемого посредством конвекции в конвективной системе. Соответствующие формулы приведены в главах, посвященных расчету теплоотдачи лучеиспусканием и конвекцией. При расчете лучистого теплообмена в топке за основу берут размеры топочного пространства (топочной камеры с радиационной системой). Величина топочного пространства зависит от вида топлива и конструкции горелки и определяется значением тепловой нагрузки топочного пространства в ккал1м час.
Схема промышленной установки высокотемпературной газификации фирмы Фест-Альпине представлена на рис. 51. В газогенератор подают предварительно нагретый воздух и топливо (мазут, отработанное масло, газ из хранилища или угольную пыль).
Регулированием температуры воздуха и стехиометричес-кого соотношения компонентов в топочной камере устанавливается температура порядка 0 °С, в результате чего шлак вытекает в жидком виде через шлаковый спуск в расположенную под ним ванну с водой, где он застывает, образуя мелкозернистую, стекловидную массу. Твердые отходы измельчают роторными ножницами и загружают в газогенератор через дозатор постоянного действия. Пастообразные отходы загружают шламовым насосом.
Перспективно применение газообразного теплоносителя, содержащего продукты сгорания 1 акого-либо топлива в смеси с кислородом или воздухом. В данном случае смесь нри темнературе до 0 °С поступает из топочной камеры в смесительную, в которой смешивается с сырьем (реакционной смесью и водяным паром) для регулирования температуры процесса, и затем поступает в реакционную зону. В качестве теплоносителя применяют перегретый до 1000—0 °С водян рй пар.
Трубчатая печь состоит из четырех юпочных камер и одной общей конвекционной шахты, расположенной в центре печи. Каждый из трех параллельных потоков сырья проходит вначале трубы конвекционной шахты, а затем радиантный змеевик одной из топочных камер В печи сырье нагревается до 427°.
I — топочная камера с нагревательным змеевиком для сырья II — конвекционная камера III — топочная камера с сокннг-секцией.25
По объектам котлонадзора и подъемным сооружениям разрывы кри-шек й затворов у лазов или люков паровых котлов и сосудов, работаюш,их под давлением образование выпучин, трещин на стенках барабана, топочных камер, жаровых труб, сосудов, работающих под давлением, трубопроводов пара и горячей воды, вызвавших остановку их на ремонт отрыв донышек коллекторов разрывы кипятильных или экранных труб разрывы трубопроводов пара и горячей воды П и П1 категории взрывы в топках котлов (за исключением котлов, работающих на газе) разрушение или излом (изгиб) металлоконструкций, грузоподъемной машины (моста, портала, башни, стрелы), вызвавшие капитальный ремонт металлоконструкций или замену их отдельных секций, а также падения грузоподъемной машины, вызвавшие указанные повреждения падение кабины лифта, о противовеса или отдельных тастей противовеса.
Для аналогичных целей в США применяют многокамерные печп двухстороннего облучения (рис. ). Это печи из группы пастилочных, форсунки в них расположены в поде или на потолке печи Печи компактный рассчитаны на температуру в топочной камере примерно
При ВЫСОКОЙ температуре сырья, поступающего в печь, температура отходящих дымовых газов может быть снижена, а к. п. д. печи повышен использованием тепла дымовых газов на подогрев воздуха, поступающего на горение топлива. Кроме того, при этом повышается температура в топочной камере, более эффективно сгорает топливо и более интенсивно передается тепло рациацией.
Помимо теплоты сгорания топлива в топочную камеру вносится тепло топлива тепло воздуха и тепло форсуночного (на распыление топлива) пара д . Приход тепла можно выразить следующим уравнением (в ккал1кг)
Подвески, кронштейны и решетки предупреждают провисание труб в радиантной и конвекционной секциях печи. Решетки устанавливают в конвекционной камере. Подвески и кронштейны монтируют в топочной камере (рис.
) и изготовляют из жаропрочной силь-хромовой стали марок ЭСХ-8 и ЭСХ-12. Хорошо показали себя в работе подвески и кронштейны из стали марки ЭЯЗС, содержащей 16,2% Сг, 23,3% N1, а также 2,9% 81 и 0,7% Мп.
Кронштейны, поддерживающие боковые экраны труб, изготовляют разборными и неразборными. Для удешевления кронштейны делают разборными, причем поддерживающие крючки выполняют из жаропрочной стали, а собственно кронштейны, крепящиеся к каркасу печи, — из чугуна. Неразборные кронштейны применяют главным образом в печах АВТ, характеризующихся сравнительно небольшой теплонапряженностью топочной камеры.
На практике мы обычно встречаемся со стенками, состоящими из нескольких разнородных слоев. Такие стенкп называются многослойными.
Например, обмуровка топочной камеры печи обычно состоит пз нескольких слоев слоя огнеупорной кладки, слоя простого кирпича, а в некоторых печах предусматривается также слой специального теплоизоляционного кирпича. В любом аппарате установки, хотя бы он был изготовлен из одного материала, в процессе работы стенка может покрываться слоем отложений, например ржавчипы, накипи илп грязи. Таким образом, практически мы обычно сталкиваемся с многослойными стенками.50
Часть тепловой энергии всякого нагретого тела преврапцается в лучистую энергию. Носителем лучистой энергии являются электромагнитные колебания в виде ультрафиолетовых, световых и инфракрасных лучей. Например, в топочной камере трубчатой печи большая часть тепла раскаленного факела передается в виде лучистой энергии на экраны труб, а также впутрепюю поверхность кирпичной кладки. В данном случае часть лучистой энергии поглош ается трубами и поверхностью кладки, часть отражается ими, а часть проходит сквозь них.53
Длина топочной камеры лимитируется д.линой факела. В свою очередь длина факела в основном зависит от степени дисперсности топлива и количества подаваемого на сгорание воздуха. При некачественном распыливании топлива догорание его может происходить в камере конвекции, при этом не только увеличивается недожог топлива, но и возникает угроза прогара конвекционных труб. Практикой эксплуатации трубчатых печей установлено, что для полного сгорания жидкого топлива длина тоночной камеры должна быть не менее 4—5 м.
>
Отопительная система
Содержание статьи
Похожие статьи
Обратите внимание: