ТРУБЧАТАЯ НАГРЕВАТЕЛЬНАЯ ПЕЧЬ Российский патент 2011 года по МПК C10G9/20 

Изобретение относится к устройству трубчатой нагревательной печи, предназначенной для технологического нагрева жидких и газообразных теплоносителей на предприятиях химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности.

Известна трубчатая печь для переработки нефтепродуктов, включающая продуктовые трубы, размещенные между внутренними и внешними боковыми стенами, снабженными горелками для сжигания жидкого топлива, расположенными между внутренними стенами, выполненными перфорированными, и размещенные между этими стенами перфорированные перегородки (а.с. SU №981344, C10G 9/20, 21.05.81).

Недостатком данной конструкции трубчатой печи является недостаточно экономное использование температуры продуктов сгорания как в радиационной камере, так и в камере конвекции, низкий теплообмен поверхностей нагрева вследствие забивания поверхности оребренных труб змеевиков продуктами горения, что приводит к дополнительному расходу топлива и снижению надежности эксплуатации печи.

Известна трубчатая печь, включающая радиантную и конвекционную камеры с поверхностями нагрева и систему воздуховодов, в которой трубы конвективных поверхностей нагрева выполнены с увеличенными на входе и непрерывно уменьшающимися по ходу газов поперечными шагами (а.с. SU №1118667, C10G 9/20, F27B 5/00, 28.07.82).

Недостатками данной конструкции трубчатой нагревательной печи являются недостаточная надежность эксплуатации печи вследствие забивания продуктами сгорания топлива поверхности оребренных труб конвективного змеевика, что ухудшает теплообмен поверхности нагрева, увеличивает расход топлива и снижает срок службы змеевика и надежность печи в целом; недостаточно полное использование тепловой энергии, дымовых газов для нагрева продукта в радиантной и конвективной камерах.

Известна трубчатая печь, включающая радиантную камеру с радиантным змеевиком, в нижней части которой установлена горелка, размещенную над радиантной камерой конвективную камеру с конвективным змеевиком и дымовой трубой (а.с. SU №1244168, C10G 9/20. 07.10.84 - прототип).

Основными недостатками приведенной в качестве прототипа трубчатой нагревательной печи являются:

- при работе горелочного устройства в поде печи нижняя часть радиантного продуктового змеевика чаще всего подвергается прямому излучению факела, что приводит к прогарам труб и преждевременному выходу из строя всего радиантного продуктового змеевика;

- при работе горелочных устройств, особенно на тяжелом мазутном топливе, поверхность оребренных труб конвективного продуктового змеевика, размещенного в конвективной камере, быстро покрывается сажей, что резко уменьшает теплотворную способность конвективного продуктового змеевика.

В таких случаях для очистки конвективной камеры в конструкции печи применяются различные конструкции сажеобдувок, для чего в конструкции конвективной камеры предусматривается дополнительное пространство для возможного их размещения.

Поставленная цель достигается тем, что трубчатая нагревательная печь, включающая футерованную жаропрочным материалом радиантную камеру, радиантный продуктовый змеевик, состоящий из труб, соединенных между собой двойниками и подвешенных на кронштейнах, закрепленных к стенке радиантной камеры, под с горелочными устройствами, свод, футерованную жаропрочным материалом конвективную камеру, конвективный продуктовый змеевик, состоящий из оребренных труб, установленных в отверстия опорных решеток и соединенных между собой двойниками, переходник и дымовую трубу, согласно изобретению трубы радиантного и конвективного продуктового змеевиков одеты в трубы-оболочки, а зазор между трубами и трубами-оболочками заполнен микропористым теплопередающим порошком.

Существенным отличием в предложенной трубчатой нагревательной печи является то, что трубы радиантного и конвективного продуктового змеевиков одеты в трубы-оболочки, а зазор между трубами продуктовых змеевиков и трубами-оболочками заполнен микропористым теплопередающим порошком.

На фиг.1 показана трубчатая нагревательная печь, общий вид;

на фиг.2 - конвективный продуктовый змеевик, вид слева (повернуто).

На чертежах и в тексте приняты следующие обозначения:

1 - радиантная камера;

2 - конвективная камера;

3 - футеровка жаропрочным материалом;

4 - радиантный продуктовый змеевик;

5 - трубы радиантного продуктового змеевика;

6 - двойники радиантного продуктового змеевика;

7 - трубы-оболочки;

8 - микропористый теплопередающий порошок;

9 - кронштейн;

10 - под трубчатой нагревательной печи;

11 - горелочное устройство;

12 - свод трубчатой нагревательной печи;

13 - конвективный продуктовый змеевик;

14 - трубы конвективного продуктового змеевика;

15 - опорные решетки конвективного продуктового змеевика;

16 - трубы-оболочки труб конвективного продуктового змеевика;

17 - микропористый теплопередающий порошок;

18 - двойники конвективного продуктового змеевика;

19 - дымовая труба;

20 - переходник.

Трубчатая нагревательная печь состоит из радиантной 1 и конвективной 2 камер, внутренние поверхности которых футерованы жаропрочным материалом 3. В радиантной камере 1 расположен радиантный продуктовый змеевик 4, состоящий из труб 5, соединенных между собой двойниками 6. Трубы 5 радиантного продуктового змеевика 4 согласно изобретению одеты в трубы-оболочки 7, а зазор между трубой 5 радиантного продуктового змеевика 4 и трубой-оболочкой заполнен микропористым теплопередающим порошком 8. Радиантный продуктовый змеевик 4 подвешен на кронштейнах 9, закрепленных к футерованному материалу 3 радиантной камеры 1. В поде 10 трубчатой нагревательной печи установлены горелочные устройства 11. Радиантная 1 и конвективная 2 камеры между собой соединяются сводом 12.

В конвективной камере 2 расположен конвективный продуктовый змеевик 13. Конвективный продуктовый змеевик состоит из труб 14, которые устанавливаются в отверстия опорных решеток 15. Согласно изобретению трубы 14 конвективного продуктового змеевика 13 одеты в трубы-оболочки 16, а зазор между трубой 14 и трубой-оболочкой 16 заполнен микропористым теплопередающим порошком 17. Трубы 14 конвективного продуктового змеевика 13 между собой соединены двойниками 18. Камера конвекции 2 и дымовая труба 19 между собой соединены переходником 20.

Трубчатая нагревательная печь работает следующим образом. Топливо, подаваемое в трубчатую нагревательную печь, сжигается в горелочном устройстве 11. Освобождаемая при этом тепловая энергия передается нагреваемому продукту в радиантном продуктовом змеевике 4 радиантной камеры 1.

Согласно изобретению освобождаемая тепловая энергия, нагревая поверхность трубы-оболочки 7, передается нагреваемому продукту через микропористый теплопередающий порошок 8 и трубы 5 радиантного продуктового змеевика 4.

Таким образом, при работе горелочного устройства 11 нижние части трубы 5 радиантного продуктового змеевика 4 не подвергаются прямому излучению факела, что исключает прогар трубы 5 и преждевременный выход из строя всего радиантного змеевика 4.

Движущийся поток тепловой энергии из радиантой камеры 1 через свод 12 поступает в конвективную камеру 2. При этом поток тепловой энергии распространяется по всей поверхности конвективной камеры 2 и нагревает конвективный продуктовый змеевик 13.

Согласно изобретению тепловая энергия в конвективной камере, нагревая поверхность трубы-оболочки 16, передается микропористому теплопередающему порошку 17, трубам 14 и нагреваемому продукту.

Следовательно, при работе горелочного устройства 11, особенно на тяжелом мазутном топливе, выделяемые продукты сгорания, оседавшие на поверхность трубы-оболочки 16 трубы 14 конвективного продуктового змеевика 13, легко удаляется. Кроме этого, тепловая энергия снимается в большом объеме за счет большой теплопроводности микропористых теплопередающих порошков 8 и 17, которыми заполняются зазоры между трубами-оболочками 7 и 16 и трубами 5 и 14 радиантного 4 и конвективного 13 продуктовых змеевиков соответственно.

Изобретение относится к устройству трубчатой нагревательной печи и может быть использовано в химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности для переработки нефтепродуктов и других углеводородных смесей. Печь включает футерованную жаропрочным материалом радиантную камеру, радиантный продуктовый змеевик под с горелочными устройствами, свод, футерованную жаропрочным материалом конвективную камеру, конвективный продуктовый змеевик, переходник и дымовую трубу. Радиантный змеевик состоит из труб, соединенных между собой двойниками и подвешенных на кронштейнах, закрепленных к стенке радиантной камеры. Конвективный змеевик состоит из оребренных труб, установленных в отверстия опорных решеток и соединенных между собой двойниками. Каждая из труб радиантного и конвективного продуктового змеевиков одета в трубу-оболочку, а зазор между трубами и трубами-оболочками заполнен микропористым теплопередающим порошком. Технический результат: повышение КПД печи, интенсификация теплообмена поверхностей нагрева, исключение прогара нижней части труб змеевиков и преждевременного их выхода из строя, облегчение удаления продуктов сгорания с поверхности труб, упрощение ремонта змеевиков. 2 ил.

Трубчатая нагревательная печь, включающая футерованную жаропрочным материалом радиантную камеру, радиантный продуктовый змеевик, состоящий из труб, соединенных между собой двойниками и подвешенных на кронштейнах, закрепленных к стенке радиантной камеры, под с горелочными устройствами, свод, футерованную жаропрочным материалом конвективную камеру, конвективный продуктовый змеевик, состоящий из оребренных труб, установленных в отверстия опорных решеток и соединенных между собой двойниками, переходник и дымовую трубу, отличающаяся тем, что каждая из труб радиантного и конвективного продуктового змеевиков одета в трубу-оболочку, а зазор между трубами и трубами-оболочками заполнен микропористым теплопередающим порошком.