Трубчатая печь

Полезная модель относится к трубчатым печам для нагрева углеводородного сырья, в частности, нефти, и может быть использована в химической и нефтеперерабатывающей промышленности, например, для установок нефтеперерабатывающих заводов.

Трубчатая печь содержит по меньшей мере, одну горелку 1, радиантную 2 и конвективную 3 камеры с установленными внутри них трубчатыми змеевиками 4 и 5, причем змеевик 4 радиантной камеры 2 размещен вдоль внутренней поверхности радиантной камеры 2, а трубы змеевика 5 конвективной камеры 3 расположены в шахматном порядке и соединены между собой калачами 6. Радиантная камера 2 расположена горизонтальна и пристыкована к вертикальной конвективной камере 3 с образованием сквозного прохода между камерами 2 и 3. Трубы змеевика 5 конвективной камеры 3 установлены выше сквозного прохода между камерами 2 и 3. Трубы змеевика 4 радиантной камеры 2 расположены вдоль стенок радиантной камеры 2 параллельно оси радиантной камеры 2 и соединены между собой калачами 7. Калачи 6 и 7 и сварные швы змеевиков 4 и 5 обеих камер 2 и 3 расположены за наружными стенками радиантной 2 и конвективной 3 камер.

4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Полезная модель относится к трубчатым печам для нагрева углеводородного сырья, в частности, нефти, и может быть использована в химической и нефтеперерабатывающей промышленности, например, для установок нефтеперерабатывающих заводов.

Известна трубчатая печь для минеральных масел и нефтехимии, имеющая в плане кольцеобразную или многоугольную форму, содержащую радиантную и конвективную секции со змеевиками, соединенными между собой, причем змеевик радиантной секции имеет внутреннюю и внешнюю часть. Трубчатая печь содержит большое количество горелок, обогревающих трубчатый змеевик радиантной секции. Горелки расположены концентрично посередине между внутренними и внешними частями змеевика радиантной секции, а трубы змеевика установлены с определенным шагом и на некотором расстоянии от стенок печи (патент ФРГ 1937951, C10G 9/20, 1971).

Недостатком описанной печи является большая высота печи. Расположение горелок в непосредственной близости к поверхностям радиантного змеевика приводит к закоксовыванию труб змеевика, что ухудшает теплопередачу и уменьшает проходное сечение змеевика и, соответственно, уменьшает производительность печи.

Известна трубчатая печь, включающая коробчатый корпус с радиантной и конвективной камерами, в которых размещены радиантный и конвективный змеевики и горелки, установленные в поду печи. Радиантный змеевик выполнен из спаренных труб спиральным и установлен вертикально в корпусе печи. В выходной части радиантного спирального змеевика размещена конвективная секция. Трубы радиантного спирального змеевика размещены вдоль стенок коробчатого корпуса, причем трубы змеевика, размещенные вдоль длинной стенки в коробчатом корпусе речи, - горизонтальны, а трубы змеевика, размещенные вдоль короткой стенки коробчатого корпуса печи, имеют угол наклона, достаточный для перевода звена спирального змеевика на нижележащий уровень подсоединением более короткой трубы к горизонтальной длинной трубе (патент РФ на изобретение 2402593, C10G 9/14, 2010).

Недостатком печи является большая высота печи, а также сложность изготовления спирального змеевика радиантной камеры.

Прототипом заявляемой полезной модели является трубчатая печь, содержащая, по меньшей мере, одну горелку, радиантную и конвективную камеры с установленными внутри них трубчатыми змеевиками, причем змеевик радиантной камеры размещен вдоль внутренней поверхности радиантной камеры, а трубы змеевика конвективной камеры расположены в шахматном порядке и соединены между собой калачами. Калачи и сварные соединения змеевика расположены внутри конвективной камеры. Конвективная камера имеет в сечении форму квадрата. Змеевик заполняет весь объем конвективной камеры (патент РФ на полезную модель 14639, F23C 3/00, 2000).

Недостатком трубчатой печи является значительное огневое воздействие горелки на калачи и сварные швы змеевиков. Огневое воздействие горелки на трубы змеевика конвективной камеры также приводит к прижогу и/или коксованию нагреваемого сырья на внутренних стенках змеевика. В результате этого ухудшается теплопередача и увеличивается гидравлическое сопротивление змеевика. Это ограничивает мощность горелки и общую производительность трубчатой печи.

Задачей полезной модели является повышение производительности трубчатой печи.

Поставленная задача решается тем, что в трубчатой печи, содержащей, по меньшей мере, одну горелку, радиантную и конвективную камеры с установленными внутри них трубчатыми змеевиками, причем змеевик радиантной камеры размещен вдоль внутренней поверхности радиантной камеры, а трубы змеевика конвективной камеры расположены в шахматном порядке и соединены между собой калачами, радиантная камера расположена горизонтально и пристыкована к вертикальной конвективной камере с образованием сквозного прохода, трубы змеевика конвективной камеры установлены выше сквозного прохода между камерами, трубы змеевика радиантной камеры расположены вдоль стенок параллельно оси радиантной камеры и соединены между собой калачами, а калачи и сварные швы змеевиков расположены за наружными стенками радиантной и конвективной камер.

Калачи и сварные швы змеевиков закрыты внешней теплоизоляцией, выполненной любым известным способом.

Радиантная камера в сечении может быть выполнена цилиндрической или многогранной формы.

Трубы змеевика радиантной камеры по длине камеры закреплены, например, с помощью колец с отверстиями под трубы или иным известным способом.

Горелка закреплена на дверце, расположенной в торцевой части радиантной камеры.

На фиг.1 показан один из вариантов выполнения заявляемой трубчатой печи; на фиг.2 - разрез по А-А фиг.1; на фиг.3 - разрез по Б-Б фиг.1.

Трубчатая печь содержит по меньшей мере, одну горелку 1, радиантную 2 и конвективную 3 камеры с установленными внутри них трубчатыми змеевиками 4 и 5, причем змеевик 4 радиантной камеры 2 размещен вдоль внутренней поверхности радиантной камеры 2, а трубы змеевика 5 конвективной камеры 3 расположены в шахматном порядке и соединены между собой калачами 6. Радиантная камера 2 расположена горизонтальна и пристыкована к вертикальной конвективной камере 3 с образованием сквозного прохода между камерами 2 и 3. Трубы змеевика 5 конвективной камеры 3 установлены выше сквозного прохода между камерами 2 и 3. Трубы змеевика 4 радиантной камеры 2 расположены вдоль стенок радиантной камеры 2 параллельно оси радиантной камеры 2 и соединены между собой калачами 7. Калачи 6 и 7 и сварные швы змеевиков 4 и 5 обеих камер 2 и 3 расположены за наружными стенками радиантной 2 и конвективной 3 камер. Калачи 6 и 7 и сварные швы змеевиков закрыты внешней теплоизоляцией 8, выполненной любым известным способом. Радиантная камера 2 в сечении может быть выполнена цилиндрической или многогранной формы. В данном примере конкретного выполнения радиатная камера 2 имеет форму цилиндра. Трубы змеевика 4 радиантной камеры 2 по длине камеры 2 закреплены, например, с помощью колец 10 с отверстиями под трубы или иным известным способом. Горелка 1 закреплена на дверце 11, расположенной в торцевой части радиантной камеры 2.

В зоне стыковки радиантной 2 и конвективной 3 камер установлены датчики температуры 9. Радиантная 2 и конвективная 3 камеры изготовлены из листовой стали и футерованы изнутри теплоизоляцией 12. В верхней части конвективной камеры 3 расположена дымовая труба 13 с шиберным затвором 14. В конвективной камере 3 над змеевиком 5 установлен датчик температуры 15. Конвективная камера 3 имеет штуцер 16 для ввода жидкого сырья, например, нефти. Змеевик 5 конвективной камеры 3 соединен со змеевиком 4 радиантной камеры 2, например, с помощью патрубка 17. Змеевик 4 радиантной камеры 2 имеет штуцер 18 для вывода нагретого сырья.

Трубчатая печь работает следующим образом. Жидкое сырье, например, нефть, подается через штуцер 16 в змеевик 5 конвективной камеры 3. Проходя по трубам змеевика 5 и патрубку 17, сырье поступает в змеевик 4 радиантной камеры 2. Затем зажигается горелка 1 и ее факел 19 начинает нагревать сырье в трубах змеевика 4 радиантной камеры 2. Факел 19 ориентирован по осевой линии радиантной камеры 2. Топочные газы из радиантной камеры 2 через сквозной проход поступают в конвективную камеру 3 и, проходя между трубами змеевика 5, подогревают сырье в змеевике 5. Далее топочные газы отводятся из печи через дымовую трубу 13. Таким образом сырье сначала подогревается топочными газами в конвективной камере 3, а нагрев до необходимой температуры осуществляется в змеевике 4 радиантной камеры 2 с помощью факела 19 горелки 1. Контроль температуры в трубчатой печи осуществляется с помощью датчиков температуры 9 и 15. Подпор топочных газов в трубчатой печи осуществляется шибером 14. Нагретое до необходимой температуры жидкое сырье выводится из змеевика 4 радиантной камеры 2 через штуцер 18.

Повышение производительности заявленной трубчатой печи достигается конструктивными решениями печи. Горизонтальное расположение радиантной камеры, ее пристыковка к вертикальной конвективной камере и установка змеевика конвективной камеры выше сквозного прохода между камерами исключает прямое огневое воздействие факела горелки на трубы змеевика конвективной камеры. Расположение калачей и сварных швов змеевиков за наружными стенками радиантной и конвективной камер также исключает прямое огневое воздействие на них факела горелки. Это предотвращает прижог и/или закоксовывание внутренних стенок змеевиков и, соответственно, ухудшение теплопередачи и увеличение гидравлического сопротивления змеевиков, а также коррозию и образование трещин на сварных швах труб змеевиков. Таким образом, совокупность конструктивных решений предложенной трубчатой печи позволяет повысить мощность горелки и, тем самым, повысить производительность трубчатой печи.

1. Трубчатая печь, содержащая, по меньшей мере, одну горелку, радиантную и конвективную камеры с установленными внутри них трубчатыми змеевиками, причем змеевик радиантной камеры размещен вдоль внутренней поверхности радиантной камеры, а трубы змеевика конвективной камеры расположены в шахматном порядке и соединены между собой калачами, отличающаяся тем, что радиантная камера расположена горизонтально и пристыкована к вертикальной конвективной камере с образованием сквозного прохода, трубы змеевика конвективной камеры установлены выше сквозного прохода между камерами, трубы змеевика радиантной камеры расположены вдоль стенок параллельно оси радиантной камеры и соединены между собой калачами, а калачи и сварные швы змеевиков расположены за наружными стенками радиантной и конвективной камер.

2. Трубчатая камера по п.1, отличающаяся тем, что калачи и сварные швы змеевиков закрыты внешней теплоизоляцией, выполненной любым известным способом.

3. Трубчатая камера по п.1, отличающаяся тем, что радиантная камера в сечении может быть выполнена цилиндрической или многогранной формы.

4. Трубчатая камера по п.1, отличающаяся тем, что трубы змеевика радиантной камеры по длине камеры закреплены, например, с помощью колец с отверстиями под трубы.

5. Трубчатая камера по п.1, отличающаяся тем, что горелка закреплена на дверце, расположенной в торцевой части радиантной камеры.