Трубчатая печь

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Конструкции основных аппаратов и вспомогательного оборудования

1.1 Выбор конструкции основного аппарата

Одним из основных реакционных аппаратов в производстве конверсии исходного газа является трубчатая печь. Она предназначена для проведения процесса частичного каталитического риформинга смеси природного газа с паром.

Конструктивной особенностью трубчатых печей является значительное число (от нескольких десятков до нескольких сотен) одинаковых трубчатых реакторов - реакционных труб, образующих трубные экраны. Трубы заполнены катализатором и объединены коллектором парогазовой смеси на входе и конвертированного газа на выходе. Каждая труба является самостоятельным реактором, в котором в присутствии катализатора углеводороды взаимодействуют с водяным паром за счет теплоты, подводимой через стенку трубы.

В промышленности применяются трубчатые печи различных конструкций, отличающиеся формой шахты печи, размерами заполненных катализатором труб, направлением потоков( парогазовой смеси и дымовых газов), типом и расположением горелок, конструкцией устройств для компенсации температурных удлинений и компоновкой аппаратуры конвективной части. конструкции новейших трубчатых печей предусматривают размещение в конвективной части печи парового котла, пароперегревателя, экономайзера, подогревателя природного газа, парогазовой смеси и воздуха. Существует два вида трубчатых печей: террасная двухъярусная трубчатая печь и многорядная трубчатая печь.

На рисунке показан разрез террасной трубчатой печи. Террасная двухъярусная трубчатая печь состоит из двух параллельно работающих двухъярусных топочных камер и блока, предназначенного для использования тепла дымовых газов. Все блоки размещены в сварном кожухе из стали Ст.3 толщиной 5 мм. В каждой камере установлено по 100 реакционных труб диаметром 134х16мм, длиной 14м; длина обогреваемой части около 12. трубы расположены вряд с шагом 0,303м. они имеют нижнюю опору, однако большая часть их массы( 95%) воспринимается противовесами через траверсы. Недостатком этой печи является: громоздкость, большая металлоемкость, большие тепловые потери.

В современных производствах аммиака, метанола и водорода большой мощности наибольшее распространение получили прямоточные многорядные трубчатые печи с верхним пламенным обогревом. Печь состоит из двух блоков: топочной( радиационной) камеры и блока использования тепла дымовых газов( камеры конвекции ) со встроенным вспомогательным котлом. К основным преимуществам таких печей относится их компактность и относительно небольшие тепловые потери. На рисунке 2 и 3 показаны разрез и общий вид трубчатой печи. В топочной камере установлены 12 параллельных секций, каждая из которых имеет

46 реакционных труб. Реакционные трубы подвешены к несущим балкам на пружинах. В центре секции установлена подъемная труба, соединяющая секционный коллектор со сборным газоходом 2.

Трубный экран каждой секции по условиям монтажа состоит из 3 частей, шаг между крайними трубами которых больше, чем 230 мм. Этим обусловлена неравномерность освещения труб экрана, что приводит к перегреву части экранных труб. Секции труб свободно висят в топочном пространстве камеры. кольцевые зазоры между реакционными трубами и сводом топочной камеры уплотняют огнеупорными сальниковыми устройствами.

Парогазовая смесь из коллекторов 14 равномерно распределяется по газоподводящим трубам 10 между реакционными трубами 9. в реакционных трубах на никелевом катализаторе протекает паровая конверсия углеводородов.

Температура реакционной смеси на выходе из труб 800-825⁰С. конвертированный газ собирается в секционные коллекторы 5 и поднимается по газоотводящим трубам 8 в общий газообразный коллектор 2, футерованный теплоизоляционным бетоном и помещенный в водяную рубашку. Температура реакционной смеси на выходе из подъемных труб 840-860⁰С. Далее конвертированный газ по газосборному коллектору направляют в шахтный реактор

Топочная камера футерована снабжена смотровыми окнами 13 и люками-лазами 3 и облицована сварным кожухом 12 из стали Ст3 толщиной 5 мм.

Обогрев реакционных труб осуществляется факельными инжекционными горелками11. Горелки расположены в своде топочной камеры между секциями реакционных труб 9. В каждом ряду установлена 21 горелка. Дымовые газы отводят через газоходы, расположенные между секциями реакционных труб в нижней части печи, и при температуре 900-1100⁰С направляют в конвективную камеру. С целью обеспечения равномерности обогрева реакционных труб секции окна в газоходах выполнены с переменной перфорацией по длине печи. В торцевой стене каждого газохода имеются дополнительные горелки 7.

Рисунок 2 - Трубчатая печь 1-топочная (радиационная) камера; 2 - реакционная труба; 3 - нижний коллектор; 4 - секционная газоотводящая труба; 5 - футеровка; 6 - газоход; 7- сводовая инжекционная горелка; 8 - газосборный коллектор; 9 - система пружинной подвески; 10- газоподводящая труба; 11 - газоотводящий коллектор; 12 - конвективная камера; 13 - газоход вспомогательного котла; 14 - дополнительные горелки; 15-вторая ступень пароперегревателя; 16 - подогреватель паровоздушной смеси; 17 - подогреватель парогазовой смеси; 18 - первая ступень пароперегревателя; 19 - экономайзер; 20 - подогреватель топливного газа.

Рисунок 3 - Общий вид топочной (радиационной) камеры трубчатой печи: 1-водяная рубашка;2-общий футерованный коллектор конвертированного газа; 3 - люк-лаз; 4 - сборные газоходы; 5 - нижние секционные коллекторы; 6-футеровка; 7-дополнительные горелки; 8 - газоотводящая секционная труба; 9 -реакционные трубы-10 - газоподводящие трубы; 11- основные горелки камеры; 12 - корпус камеры 13 -- смотровое окно; 14 -- коллекторы парогазовой смеси.

Конвективная камера трубчатой печи имеет П-образную форму, к которой пристроен вспомогательный котел. В конвективной камере по ходу газа размещены подогреватели парогазовой смеси; подогреватель паровоздушной смеси, пароперегреватель второй ступени, горелочный блок регулирования температуры перегретого пара, смесительная камера потока дымовых газов после радиационной камеры и туннельных горелок, после пароперегревателя горелок и после вспомогательного котла; пароперегреватель первой ступени, экономайзер, подогреватель топливного газа.

Пройдя теплообменники конвективной камеры, дымовые газы попадают в дымосос, откуда при температуре не выше 200⁰С выбрасываются в атмосферу. Для большей надежности работы печь оборудована двумя дымососами с приводом от паровых турбин. Дымосос создает разрежение у свода топочной камеры 0,096-0,049 кПа.

трубчатый печь реакционный инжектор

Неполадки в работе трубчатой печи

Размещено на Allbest.ru