Трубчатая печь Советский патент 1984 года по МПК C10G9/20 F27B5/00 

1 Изобретение относится к газовой, нефтяной и нефтехимической отраслям промытленности. Для нагрева жидких и газообразных продуктов применяются трубчатые нагревательные печи. Известна трубчагая печь, содержа щая радиантную и конвектийную камеры с размещенйыми в них продуктовы. iми трубами, в которой для выравнивания плотности теплового потока по поверхности нагрева использованы, тепловые трубы Л Однако известная трубчатая печь .с тепловыми трубами предназначена ; для нагрева одной среды и не может быть использована для нагрева двух рабочих сред. Известна также трубчатая печь для нагрева воздуха, содержащая радиальную и воздушную камеры и конвективный теплообменник, снабженные тепло- выми трубами с наружньгм оребрением Z. К недостаткам известной трубчатой печи относятся невозможность одновременного нагрева природного газа и большое аэродинамическое со. противление воздушносо тракта, отрицательно сказывающееся на производительности печи. Производственная необходимость нагрева в одном аппарате природного газа и воздуха обусловлена требованиями технологии производства технического углерода, в соответс вии с которыми подача природного газа и воздуха в реакционную зону должна осуществляться с примерно равными температурами. Цель изобретения - обеспечение возможности одновременного нагрева природного газа и увеличение про; J звoдитeльнocти печи. Поставленная целЬ достигается тем, что в трубчатой печи для нагрева воздуха, содержащей радиантную и воздушную камеры и конвективный теплообменйик, снабженные тепловыми трубами с наружным оребрением, вдоль стен ипода радиантной камеры размещены трубы продуктового змеевика природного газа, экранированные испа рительньЬш участками тепловых труб, располшсенными параллельно трубам продуктового змеевика перед их лобо:, вой образующей, и выполненными в ви, де замкнутых многоугольников, к верх ним граням |соторых присоединены кон22денсационные участки тепловых труб, размещенные в воздушной камере. Участки тепловых труб, зкранирующие трубы продуктового змеевика, выПолнены диаметром, составляющим 0,350,45 диаметра труб продуктового змеевика, и установлены на расстоянии 1,3-1,5 их диаметра. Такая конструкция трубчатой печи позволяет осуществить равномерный подвод тепла по поверхности труб продуктового змеевика для нагрева природного газа, отвести все избыточное тепло радиации со всех стенок радиационной камеры печи и осуществить равномерный подвод тепла по всему поперечному сечению камеры для нагрева воздуха. С учетом оптимальных значений диаметра тепловых труб и и их расстояния относительно труб продуктового ёмеевика предлагаемая конструкция трубчатой печи позволяет максимально интенсифицировать теплообмен в радиационной части печи, увеличить ее производительность и обеспечить необходимый нагрев воздуха при минимальном гидравлическом сопротивлении воздушного тракта. Суть предложенных соотношений заключается в следующем: экранирование продуктовой трубы другой трубой мень- , шего диаметра (в даййом случае тепловой позволяет выравнять эпюру теплонапряжения по периметру и длине продуктовой трубы. За счет размещения тепловой трубы переД продуктовой нивелируется профиль теплонапряжения по ее окружности и сни-, жаетея уровень теплонапряжения в ее лобовой части, что имеет значение при нагреве, например, термолабштьных продуктов. Очевидно, в зав1|симости от геометрических размеров тепловой трубы и экранируемой, расстояния между ними равномерность распределения теплового потока буде различной. На фиг.1 представлена печь, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, поперечный разрез. Печь состоит из горизонтально расположенной радиантной камеры I с источниками огневого нагрева 2 и азмещенного в ней продуктового змеевика 3 для нагрева природного газа, тилизационного конвективного тепообменника 4, воздушной камеры 5, тепловых труб 6 и 7, размещенных соответственно в радиантной камере и

конвективной части печи. Продуктовьш змеевик 3 выполнен из труб, расположённых по периметру поперечного сечения радиантной камеры вдоль стен k пода. Участки нагрева тепловых труб, расположенные в прег делах радиантной камеры, выполнены в виде многоугольника, стороны которого экранируют трубы продуктового змеевика и свод печи. Нижняя сторона sroto многоугольника.изогнута и имеет небольшой наклон (б ) оТ носительно пода печи. Верхняя сторона многоугольника вьшолнена в .виде

коллектора, к которому присоединен ряд вертикальных Оребренных сверху труб 8,выведенных в воз душную камеру 5. В эту же камеру выведены конденсационные участки тепловых труб 7, размещённых в конвективной части печи.

При работе печи тепло от продуктов сгорания в радиантной камере т передается трубам продуктового змеевика 3, а также участк ам нагрева/тепловых труб 6. С помощью промежуточного теплоносителя, находящегося в тепловых трубах, тепло через оребренные участки труб равномерно распространяется по поперечному сечению камеры для нагрева воздуха. Из камеры радиации продукты сгорания поступают в конвективный газоход теплообменника 4, из которого тепло отходящих газов с помощью тепловьгх труб 7 передается в ту же камеру 5 для нагрева воздуха.

Таким образом, движение воздуха через камеру большого поперечного сечения в противотоку с продуктами cropaiHHH Позволяет обеспечить ние грев его до необходимой температуры при малом,гидравлическом сопротивлении воздушного тракта Конструк ивное выполнение тепловых труб в радиантной камере печи и условия их

10 оптимального размещения относительно труб продуктового змеевика обеспечивают максимальную интенсификацию I теплообмена в радиантной камере, вследствие чего повышается произj водительность печи по нагреву как природного газа, так и воздуха. Предлагаемая конструкция трубчатой печи позволяет примерно в 2 раза увеличить эффективность использования теплообменной поверхности печи по сравнению с -прототипом, что при водит к соответствующему уменьшению ее металлоемкости.

Производительность по воздуху уве личится за счет снижения гидравлического сопротивления. Увеличение производительности по газу происходит за счет интенсификации процесса теплообмена в радиантной камере (увеличения средней плотности теплового потока на поверхности продуктового змеевика), что становится возможным благодаря выравниванию теплонапряжения по периметру продуктовой 5 трубы при экранировании ее тепловой Трубой.

I Г

Поиро9ный

-

.-3

.2

1. ТРУБЧАТАЯ ПЕЧЬ для нагрева воздуха, содержащая радиантную и воздушную камеры и конвективный теплообменник, снабженные тепловыми трубами с наружным оребрением, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения возможности одновременного нагрева природного газа, и увеличения производительности печи, вдоль стен и пода радиантной камеры размещены трубы продуктового змеевика природного аза, экранированные испарительными участками тепловых труб, расположенньми параллельно трубам продуктового змеевика перед их лобовой образующей, и вьтолненными в виде замкнутьЬс многоугольников, к верхним граням которых присоединены конденсационные участки тепловых труб, размещенные в воздушной камере. 2. Печь по п. 1,отличаю5 щ а я с я тем, что участки тепловых труб, экранирующие трубы продуктового змеевика, выполнены диаметром, составляющим 0,35-0,45 диаметра труб продуктового змеевика, и установлены на расстоянии 1,3-1,5 их диаметра.