ЛЕКЦИЯ №2 Трубчатые печи Составитель: асс. каф. ХТТ Бешагина Е.В. Печи работают в следующем диапазоне технологических параметров: Теплопроводность Производительность (по нагреваемому сырью) Температура ввода продукта в печь Давление среды 9,3-11,63МВт до 8*105кг/час 280-780К 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 радиантноконвекционные 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 16 17 15 18 14 19 13 1 2 3 4 12 11 10 9 8 7 6 5 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 А А- А 1 13,0 2 3 4 5 2,0 0 4400 2920 А n•2920 L Схема вертикальной трубчатой печи с верхним отводом дымовых газов: 1 – лестничная площадка, 2 – змеевик радиантных труб, 3 – каркас, 4 – футеровка, 5 – горелки вертикальные А А- А 1 13,0 2 3 4 5 6 2,0 0 4400 2920 А n•2920 L 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 14370 9 8 1 7 7160 7160 2 2600 3 2360 2360 6 5 0 4 Пар 6550 Мазут Газ 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: qm p 1 2 qmax Неравномерность распределения тепловых напряжений в печи оценивается коэффициентами: K1 qmin qcp K1 qmax qcp K1 qmin qmin qmax- теплонапряжение на наиболее опасном участке трубы, 1 , 2- 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. Qp Qp Qполезн Q pн В 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 F KTcp Qк – тепло, переданное в конвекционной камере К 1 1 1 1 2 Если сырьем, нагреваемым в трубах является жидкость, то 1 2 , K 2 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: 1 0.0015 с рu u c p d в 0.2 23 c Технологический расчет трубчатых печей Расчет радиантной секции qпот q ух 1 н н Qр Qр Qполезн G eqT 1 ehT hT 2 2 1 Qполезн B н Q р Определяют количество тепла, передаваемого сырью в радиантной и конвективной секциях печи: Q р Q рн H Т B 2 Qк Qполезн Q р Hs Q qs где Qs – общее количество выделенного тепла: Q BQрн Затем выбирают конструкцию печи и степень экранирования камеры сгорания: Hл 0.35 050 Hл F 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: qp Qp Fp Расчет конвекционной секции К 2 л ст Средняя температура дымовых газов в конвекционной секции трубчатой печи определяется как: Т г ср Т п Т ух 2 Затем считают скорость дымовых газов: BGг и f f– площадь наиболее узкого межтрубного сечения конвекционной камеры, перпендикулярного направлению движения дымовых газов, которая рассчитывается как: f bк nт рd н lт р где: bк – ширина конвекционной камеры, nmp – число труб в одном ряду, lmp – полезная длина труб в конвекционной камере. Коэффициент теплоотдачи л определяют по номограммам или рассчитывают, например, по формуле Нельсона: л 0.0256Т срг 9.3 Коэффициент теплоотдачи от стенок принимают равным ст 0.1 л Затем определяется число труб в конвекционной камере: Fк Nк dlт р Тепловая нагрузка печи определяется по формуле: Qполезн G eqT 1 ehT q p hT 2 2 q p - тепловой эффект реакции, кДж/кг. - степень конверсии сырья, масс. доли. 1