Трубчатая печь

 

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 4858 диаметра первичной смесительной камеры акустических газовых горелок. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

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 1250С 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 4858 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 4858 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.

Формула изобретения

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 4858 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.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3