ТРУБЧАТАЯ ПЕЧЬ Российский патент 1999 года по МПК C10G9/20 

Изобретение относится к устройствам для проведения процессов пиролиза, термического крекинга, нагревания различных продуктов и предназначено для использования в нефтеперерабатывающей, химической и нефтехимической промышленности.

Известны трубчатые печи (А.с. СССР N 1275526, 1986), имеющие радиационную зону с горелочными устройствами, с помощью которых происходит нагревание змеевиков с продуктом, и конвекционную зону для утилизации тепла дымовых газов.

Недостатком таких трубчатых печей является то, что обогрев змеевиков с продуктом осуществляется только за счет излучения от горелок, расположенных на наружных панелях печи. Смешение топливного газа и окислителя (воздуха или дымового газа с содержанием кислорода) происходит непосредственно в горелках, а так как горелки связаны с окружающим воздухом, то они являются источником открытого гоня, что опасно для работы на химических предприятиях.

Кроме того, температура пламени панельной горелки 1500 - 1700^oC, что приводит к разрушению футеровки прилегающей поверхности печи и собственно горелки. Горелки не могут обеспечить равномерный обогрев всей поверхности змеевиков с продуктом, а это приводит к местным перегревам змеевиков, к их закоксовыванию и ускоренному науглероживанию. Каждая горелка не имеет автоматического управления, управляется вручную с помощью запорной арматуры.

Цель изобретения - повышение безопасности эксплуатации печи, увеличение единичной мощности печи, срока службы змеевиков до их замены, полная автоматизация технологического процесса в печи.

Поставленная цель достигается тем, что в трубчатой печи, имеющей корпус с радиационной зоной и конвекционной зоной для утилизации тепла дымовых газов, вместо горелок имеются устройства - газовые камеры с отверстиями, через которые дозируется топливный газ в поток окислителя в количестве, соответствующем расчетному температурному профилю змеевиков.

На фиг. 1 показано продольное сечение радиационной зоны печи, на фиг. 2 - поперечное сечение радиационной зоны печи.

Традиционная конвекционная зона печи, служащая для утилизации тепла дымовых газов, показана на фиг. 1, 2 пунктиром.

Трубчатая печь содержит корпус с радиационной зоной 1, змеевик для нагрева (пиролиза, крекинга) продукта 2, газовые камеры 3 с отверстиями 4, датчик температуры 5 на змеевике с продуктом с комплектом приборов, преобразующих сигналы датчика в управляющий сигнал для управления клапаном на подучу топливного газа в газовые камеры 3, регулирующий клапан 6, газоанализатор 7 с комплектом приборов, преобразующих сигналы газоанализатора, измеряющего концентрацию кислорода в дымовых газах, регулирующая заслонка 8 на подаче окислителя в радиационную зону.

Трубчатая печь работает следующим образом:
Продукт, предназначенный для пиролиза, крекинга или нагревания поступает сначала в конвекционную зону печи для предварительного подогрева за счет тепла отходящих дымовых газов, затем подается в радиационную зону 1 по змеевикам 2.

Между змеевиками располагаются газовые камеры 3 с отверстиями 4, через которые подается топливный газ в количестве, соответствующем расчетному температурному профилю змеевиков.

Окислитель (горячий воздух или дымовые газы с содержанием кислорода 5-99% объемных) с температурой более 700^oC подается в радиационную зону обогрева змеевиков.

Выходящий из отверстий газовых камер топливный газ интенсивно перемешивается с окислителем и сгорает во всем объеме движущегося потока окислителя, создавая радиационное излучение. Движущийся поток окислителя в смеси с продуктами сгорания топливного газа обеспечивает дополнительно конвекционный режим обогрева всей поверхности трубчатых змеевиков 2.

Сочетание радиационного и конвекционного способов обогрева змеевиков радиационной зоны печи позволяет увеличить коэффициент теплопередачи, и, следовательно, снизить температуру в радиационной зоне с обычных 1500 - 1700^oC на 250 - 300^oC и более и при этом сохранить необходимую температуру для обогрева змеевиков.

Кроме того, обеспечивается высокая равномерность обогрева поверхности змеевиков радиационной зоны, которая позволяет снизить локальные перегревы змеевиков и, как следствие этого, снижается коксообразование продукта и науглероживание металла змеевика, тем самым увеличивается пробег змеевиков между выжигами кокса в 1,7 - 2 раза по сравнению с традиционными печами.

Одновременно увеличивается срок службы змеевиков в 2 - 3 раза.

Размещение газовых камер внутри радиационной зоны и их конструкция, позволяющая подавать окислитель централизованно, обеспечивает герметичность наружных поверхностей печи и создает отсутствие контакта открытого огня радиационной зоны с окружающей средой.

Количество потоков (рядов) змеевиков зависит от требуемой производительности печи и ее назначения и может быть в количестве от 1 до 100.

Регулирование подачи топливного газа в газовые камеры 3 осуществляется с помощью приборов 5 и клапанов 6. Регулирование подачи окислителя - по приборам 7 и заслонками 8.

Управляя режимом работы печи, можно осуществить четное позонное регулирование интенсивности обогрева змеевиков.

Образовавшиеся дымовые газы из радиационной зоны поступают в конвекционную зоны для утилизации их тепла.

Трубчатая печь характеризуется более широким диапазоном применения, возможностью осуществления нагрева любого жидкого или газообразного продукта, повышением единичной мощности в 4 - 5 раз, увеличением пробега змеевиков между выжигами кокса в 1,7 - 2 раза и срока службы змеевиков до их замены в 2 - 3 раза, возможностью выполнить печь герметичной за счет использования подогретого окислителя от стороннего источника подогрева и тем самым повысить безопасность ее работы.

Предлагаемая конструкция печи позволяет полностью автоматизировать этапы пуска, ведения технологического режима и останова процесса.

Сущность: в радиационной зоне трубчатой печи горелочные устройства представляют собой газовые камеры с отверстиями, через которые дозируется топливный газ в поток окислителя в количестве, соответствующем расчетному температурному профилю змеевиков. Это позволяет повысить безопасность эксплуатации печи, увеличить единичную мощности печи, срок службы змеевиков до их замены. 2 ил.

Трубчатая печь, имеющая корпус с радиационной зоной и конвекционной зоной для утилизации тепла дымовых газов, отличающаяся тем, что в радиационной зоне имеются устройства - газовые камеры с отверстиями, через которые дозируется топливный газ в поток окислителя в количестве, соответствующем расчетному температурному профилю змеевиков.