Назначение, принцип работы и конструкции трубчатых печей, особенности нагрева

Размещено на http://www.allbest.ru/

Назначение, принцип работы и конструкции трубчатых печей, особенности нагрева

трубчатый печь топливо

Куркина К.М.

Назначение - трубчатая печь является аппаратом, предназначенным для передачи нагреваемому продукту тепла выделяющегося при сжигании топлива в топочной камере печи.

Области применения:

- нефтегазоперерабатывающая;

- нефтехимическая;

- химическая промышленность.

Основными характеристиками трубчатых печей являются: производительность печи, количество сырья, нагреваемое в трубных змеевеках в единицу времени.

Полезная тепловая нагрузка - это количество тепла, переданного в печи сырью (МВатт, ГКалл в час). Она зависит от тепловой мощности и размеров печи.

Коэффициент полезного действия печи и экономичность ее эксплуатации выражается отношением количества полезно используемого тепла к общему количеству тепла, которое выделяется при полном сгорании топлива.

Конструкция трубчатых печей аналогична со всеми нагревательными агрегатами, отличие только в цилиндрической форме топочного отсека. Для монтажа и изготовления печи понадобится:

· для промышленной установки необходим отдельный фундамент, в его конструкции учитывается высокий уровень нагрева поверхностей. Лабораторные аппараты в такой конструкции не нуждаются;

· наружный корпус агрегата. Это главная деталь, которая воспринимает нагрузку слоя футеровки, загружаемых деталей, различных устройств управления. Каркас собран на опорной раме, каждая стойка которой закреплена с помощью анкеров к основанию печи.

Рис.1

· Отдельные части корпуса соединяются с помощью ферм и шарниров, которые равномерно распределяют нагрузку от высоких температур и массы печи;

· слой футеровки из огнеупорного шамотного кирпича, предохраняющий наружный корпус от высокого уровня нагрева и сохраняющий тепло в рабочем отсеке. На промышленных установках наружный слой футеровки закрывают теплоизоляционными листовыми материалами. Блоки слоя с маркировкой «А», «Б», «В» должны выдерживать температуру нагрева соответственно 1730 °С, 1670 °С, 1580 °С. Для современных промышленных агрегатов допускается использование жаростойкого пенобетона;

· устройство, отвечающее за уровень производительности агрегата - технологический змеевик. Его изготавливают из толстостенной горячекатаной бесшовной трубы. Это обусловлено условиями его работы в агрессивной среде с высоким уровнем нагрева. Горизонтальную конструкцию теплообменника крепят на кронштейнах или подвесах к основному каркасу печи. Вертикальная конвекционная конструкция заводится в специальные направляющие, где трубы заведены в отдельные отверстия;

· нагревательные элементы предназначены для быстрого набора температуры в рабочей камере. Промышленные печи оснащаются разными видами горелок, работающими на газу или жидком топливе. Основная задача равномерное и быстрое распределение тепла по всей площади печи;

· в качестве устройства, способствующего снижению потерь тепла, промышленные трубчатые агрегаты оснащаются утилизаторами тепловой энергии. Они нагревают поступающий воздух до температуры в 300 °С, благодаря чему значительно увеличивается производительность агрегата;

· блок управления и безопасности. Используются различные термодатчики, которые управляют работой печи и препятствуют возникновению аварийных ситуаций;

· система отвода отработанных газов в атмосферу по дымовой трубе, которая обеспечивает подачу кислорода в топку и выводит продукты горения.

Принцип работы

Основная работа таких устройств разбита на 2 этапа:

1. При сгорании топлива образующийся газ собирается в главном секторе топочного отсека. Выделяется большое количество тепла, и дым постепенно вытесняется в полость теплообменника с конвекционными трубами. Постепенно остывая, он вытесняется нагретым воздухом. Температура доводится до заданного уровня.

2. В конвекционные трубы снизу поступает холодный воздух, затем, проходя по нагретым пучкам трубопроводных экранов, он разогревается до максимальной температуры и поддерживает оптимальный и заданный уровень нагрева трубчатой камеры печи.

Типы трубчатых печей.

В зависимости от способа теплопередачи, печи подразделяются на:

1. Радиантные трубчатые печи

Принцип действия: в радиантных печах все трубы по пути следования сырья, размещены в камере сгорания, таким образом основной нагрев происходит путем радиации.

Преимущества и недостатки использования: простота конструкции, малогабаритность и низкие капитальные затраты на единицу переданного тепла являются преимуществами печей данного типа. Однако, невозможность использования тепла дымовых газов значительно снижает тепловую эффективность печи.

Область применения: радиантные трубчатые печи используются при нагреве небольшого количества сырья до 300 °С. Для сжигания используются малоценные дешевые виды топлива.

2. Конвекционные трубчатые печи

Принцип действия: в конвекционных печах 70-80 % тепла передается сырью конвекцией, что обеспечивается путем омывания труб змеевика дымовыми газами.

Преимущества и недостатки использования: камера сгорания изолирована от змеевика, таким образом исключается прямое воздействие пламени на трубы. Применение конвекционных печей увеличивает затраты на их строительство и эксплуатацию по сравнению с другими типами.

Область применения: такие печи применяются для нагрева чувствительных к высоким температурам сред, требующих мягких условий нагрева, например, летучих нефтепродуктов, таких как бензин, керосин и др.

3. Радиантно-конвекционные трубчатые печи

Принцип действия, преимущества использования: здесь большая часть всего тепла (40-60 %) передается радиацией, а остальная - конвекцией. Нагреваемое углеводородное сырье поступает от камеры конвекции к радиационной камере противотоком продуктам сгорания топлива с целью наиболее полного использования тепла.

Область применения: данный тип трубчатых печей получил наибольшее применение в промышленности за счет разнообразия конструкций и хороших технико-экономических и эксплуатационных параметров.

Размещено на Allbest.ru