ТРУБЧАТАЯ ПЕЧЬ Российский патент 2004 года по МПК F23C1/08 

Изобретение относится к горелкам трубчатых печей для сжигания жидких и газовых продуктов высокотемпературных процессов, например, пиролиза углеводородного сырья и может быть использовано в нефтяной, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленностях.

Известна конструкция трубчатых печей с вертикальным сырьевым змеевиком в камере радиации, обогреваемым инжекционными горелками /1/. Конструктивным недостатком этих печей является то, что раскаленная до 1250°С керамическая чаша горелок концентрирует излучение тепла на локальные участки змеевика, приводит к перегреву металла труб, коксованию, преждевременному останову на ремонт.

Наиболее близкой к изобретению является трубчатая печь /2/. Она содержит корпус с излучающими стенами, на которых перпендикулярно плоскости трубчатых змеевиков расположены акустические газовые горелки. Сырье поступает в змеевик и нагревается до необходимой температуры за счет излучения от раскаленных стен. Пламя от горелок настилается на кладку в виде кругов и создает равномерное температурное поле на излучающих стенах топки.

Недостатки этой конструкции печи следующие:

- при колебаниях производительности по сырью на излучающих стенах топки возрастает неравномерность температурного поля кладки печи из-за изменения размеров горящих дисков топливовоздушной смеси, что негативно отражается на материальной части печи;

- при пуске, останове печи, выжиге кокса из-за снижения расхода топлива происходит значительное уменьшение размеров факелов от горелок, дымление и объемное сжигание топливовоздушной смеси, приводящее к локальным перегревам труб сырьевых змеевиков.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности и эффективности работы печи за счет равномерного обогрева излучающих стен топки в широком диапазоне производительности по сырью и на разных режимах эксплуатации.

Технический результат достигается тем, что в трубчатой печи, включающей камеру радиации и камеру конвекции, вертикальный сырьевой змеевик с элементами фиксации, акустические газовые горелки, которые выполнены двухступенчатыми /3/ и установлены на излучающих стенах топки с шагом 48÷58 диаметра первичной смесительной камеры акустических газовых горелок, и применены фиксаторы трубчатых змеевиков, обеспечивающие требуемое положение труб в эксплуатационный период.

Акустические газовые горелки, применяемые в трубчатой печи, защищены патентом /3/.

На фиг. 1 изображена трубчатая печь; на фиг. 2 - разрез А-А; на фиг. 3 - узел А.

Печь состоит из камеры радиации 1, камеры конвекции 2, вертикального сырьевого змеевика 3, с элементами фиксации 4 в верхней части и элементами фиксации 5, 7, 8 внизу у камеры конвекции; на стенах камеры радиации установлены двухступенчатые акустические газовые горелки 6, имеющие первичную смесительную камеру.

Трубчатая печь работает следующим образом.

Сырье поступает в трубы камеры конвекции 2 и радиации 1, нагревается до требуемой температуры от раскаленных стен камеры радиации 1 двухступенчатыми акустическими газовыми горелками 6. Эти двухступенчатые акустические газовые горелки обеспечивают настильное сжигание топлива в виде раскаленных дисков, создающих равномерное температурное поле на излучающих стенах топки.

Заявляемый шаг установки двухступенчатых акустических газовых горелок 48÷58 диаметра первичной смесительной камеры горелок объясняется следующим образом.

Работа двух ступеней акустических газовых горелок обеспечивает плотный тепловой поток по сравнению с одноступенчатыми акустическими газовыми горелками. Сгорание топлива в двухступенчатых акустических газовых горелках происходит с меньшим диаметром на излучающих стенах. При шаге расположения горелок более 58 диаметров первичной смесительной камеры, нарушается изотермический режим на стенах топки, так как температурный профиль в факеле постепенно снижается по мере удаления от горелки к периферии, это приводит к неравномерному нагреву вертикальных сырьевых змеевиков. При шаге горелок менее 48 диаметров смесительной камеры, происходит наложение горящих дисков соседних горелок, приводящее к объемному горению топливовоздушной смеси, нарушается тепловой режим в топке, способствующий перегреву материальной части печи - змеевиков, подвесок и т.д.

Вертикальность труб в сырьевых змеевиках нарушается при нагреве их в эксплуатационный период и охлаждении при останове печен, причем происходит продольная и поперечная деформация.

В печах с нижним расположением камеры конвекции предлагается использовать фиксаторы, представленные на фиг. 2. Они выполняются в виде труб 5, направляющих 3, привариваемых к калачам, и накладок 8, препятствующих продольному и поперечному смещению труб при температурных деформациях.

В верхней части вертикальных сырьевых змеевиков 3 предлагается использовать фиксаторы в виде полых цилиндров 4, прикрепленных к трубам между соседними калачами (фиг. 3).

Источники информации

1. Шарихин В.В., Ентус Н.Р., Коновалов А.А., Скороход А.А. Трубчатые печи нефтегазопереработки и нефтехимии: - М., CMC, 2000, с.24.

2. А.с. 1712389 (СССР), Трубчатая печь /Авт. изобр. В.В.Шарихин, Н.Р.Ентус, А.С.Печников, В.К.Зизюкин, опубл. в БИ № 6, 1992 г.

3. Патент РФ 2059154, Газовая горелка /Авт. - В.В.Шарихин, В.В.Степанчук, А.С.Печников, А.С.Малиновский, А.Н.Кезин, Ю.В.Гусев, М.С.Габутдинов опубл. в БИ № 12, 1996 г.

Изобретение относится к трубчатым печам для нагрева жидких и газовых продуктов высокотемпературных процессов, например пиролиза углеводородного сырья, и может быть использовано в нефтяной, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленностях. Повышение надежности и эффективности работы печи за счет равномерного обогрева излучающих стен топки в широком диапазоне производительности по сырью и на разных режимах эксплуатации достигается тем, что газовые акустические горелки выполнены двухступенчатыми и установлены на излучающих стенах топки с шагом 48÷58 диаметра первичной смесительной камеры акустических газовых горелок. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Трубчатая печь, включающая камеру радиации и камеру конвекции, вертикальный сырьевой змеевик с элементами фиксации, акустические газовые горелки, отличающаяся тем, что акустические газовые горелки, имеющие первичную смесительную камеру, выполнены двухступенчатыми и установлены на стенах камеры радиации с шагом 48÷58 диаметра первичной смесительной камеры акустических газовых горелок.2. Трубчатая печь по п.1, отличающаяся тем, что в нижней части сырьевых змеевиков использованы фиксаторы в виде труб, направляющих и накладок.3. Трубчатая печь по п.2, отличающаяся тем, что в верхней части сырьевых змеевиков использованы фиксаторы в виде полых цилиндров, прикрепленных к трубам между соседними калачами.