Трубчатые печи

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
KTcp
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  ehT  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  ehT  q p  hT
2
2
q p - тепловой эффект реакции, кДж/кг.

- степень конверсии сырья, масс. доли.
1
