Конденсаторы – холодильники воздушного охлаждения

По конструкции водяные конденсаторы-холодильники кожухотрубчатого типа не отличаются от теплообменников. Несмотря на свою эффективность, они, тем не менее, обладают серьезным недостатком: требуют значительного количества воды.

Аппараты воздушного охлаждения (АВО) оборудованы плоскими трубными пучками, по которым проходит конденсируемый и охлаждаемый поток нефтепродукта. Через этот пучок перпендикулярно направляют поток воздуха, нагнетаемый вентилятором. Для компенсации низкого коэффициента теплопередачи со стороны воздуха применяют оребрение труб алюминиевыми (или из его сплавов) пластинами, трубки с которыми насаживают на стальную трубу методом горячей посадки. В результате увеличивается поверхность охлаждения и, несмотря на низкий коэффициент теплопередачи, за счет оребрения достигается хороший теплосъем и охлаждение продуктов. Иногда с этой целью применяют увлажнение подаваемого воздуха (в летний период) распылением воды в пространство диффузора через специальные распылители. В зимний период, во избежание сильного переохлаждения продукта, вентиляторы могут быть выключены из работы.

АВО изготавливают по стандартам, в которых предусмотрены большие диапазоны величины поверхности, степени оребрения и конструкционного материала, используемого для изготовления (сталь различных марок, латунь, алюминиевые сплавы, биметаллы). АВО подразделяют на следующие типы:

Горизонтальные - АВГ

Зигзагообразные - АВЗ

Для вязких продуктов – АВГ-В

Для высоковязких продуктов – АВГ-ВВ

Основные элементы АВО (аппарат воздушного охлаждения)

- Теплообменные секции

- Вентилятор

- Аэродинамические элементы

- Несущие конструкции

Теплообменная секция - представляет собой пучек оребренных труб, расположенных в шахматном порядке по ходу движения, охлаждающего воздуха. Концы труб заделаны в трубные решетки и закрыты крышками с отверстиями для подсоединения трубопроводной обвязки. В зависимости от колличества ходов продукта, крыжки выполняются с определенным количеством перегородок.

Осевой вентилятор с приводом от электродвигателя нормального, или взрывогазозащищенного исполнения предназначен для подачи охлаждающего воздуха в теплообменные секции. Вентилятор может быть установлен на валу электродвигателя или редуктора. В отечественных аппаратах применяют вентиляторы диаметром 0,8; 2,8; 5;7 м.

Числоо лопастей от 3 до 8.

Аэродинамические элементы включают в себя обичайку вентиляторы, диффузора, коллектор.

Несущие конструкции, на которых мантируются секции, выполняют металлическими или железобетонными.

Схема аппарата воздушного охлаждения с горизонтальным расположением секции (АВГ)

Технологические печи

Трубчатые печи – предназначены для высокотемпературного нагрева нефти и нефтепродуктов в процессе их переработки.

Печи работают следующим образом:

Топочный мазут или газ сжигается в форсунках – горелках, расположенных в камере радиации. Газы сгорания из камеры радиации поступают в камеру конвекции, затем направляются в дымоход (в нём установлен шибер – заслонка для регулирования тяги) и по дымовой трубе уходят в атмосферу.

Газ или нефтепродукт одним, или несколькими потоками поступает в верхние трубы конвекционного змеевика, проходит трубы на стенных экранах камеры радиации и, нагревшись до необходимой температуры, выходят из печи.

Таким образом, трубчатая печь состоит из камер: камеры сгорания или радиации, где расположены радиантные трубы (экраны), воспринимающие главным образом теплоизлучение и камеры конвекции, в которых размещены конвекционные трубы (экраны), использующие тепло дымовых газов, отходящих из камеры сгорания с высокой температурой (до 950 градусов).

Печи классифицируются:

- по назначению - нагревательные и реакционно-нагревательные;

- по способу нагрева бывают пламенные, беспламенные;

- по способу облучения трубных экранов – с односторонним, двухсторонним облучением;

-по количеству камер бывают: однокамерные и многокамерные (количество камер определяют по количеству радиантных камер в печи).

Типовая двухкамерная трубчатая печь (шатрового типа)

Потолочный экран; 2) конвективный пучок труб; 3) трубная решетка конвективного пучка; 4) взрывное окно; 5) трубная подвеска; 6) каркас печи; 7) смотровой лючок; 8) подвесная кладка; 9) туннель для форсунки; 10) подовый экран.

Показатели работы печи

Производительность печи – выражается количеством сырья, нагреваемого в трубных змеевиках в единицу времени (обычно сутки). Она определяет только пропускную способность печи, без учета количества, передаваемого сырью тепла. Однако в практике эксплуатации, когда известны температурные параметры и режим работы конкретно рассматриваемой печи, а так же свойства нагреваемого сырья, производительность приобретает более полный смысл характеристики печи.

Полезная тепловая нагрузка - под которой понимается количество теплоты, передаваемого печью сырью, определяет тепловую мощность и размеры печи, наиболее распространенные печи с тепловой нагрузкой 8-16 Мкал/час. Предусматривается ввод в эксплуатацию более мощных печей 40 Мкал/час.

КПД печи – характеризует экономичность её эксплуатации. Под КПД трубной печи понимается отношение количества полезного используемого тепла к общему количеству тепла, которое выделяется при полном сгорании топлива. Величина КПД зависит от полноты сгорания топлива и потерь тепла с уходящими в дымовую трубу газами и через обмуровку печи.

Теплонапряженность поверхности нагрева – под этой величиной понимают количество тепла в килокалориях, переданного через 1 м² поверхности трубок в единицу времени (1 час).

Коэффициент альфа- отношение действительного количества воздуха, поступающего в топку, к теоретически необходимому называется коэффициентом избытка воздуха. Для большинства трубчатых печей этот коэффициент равен 1,1 – 1,3.

Монтаж печи

Печь монтируется на фундаменте, сначала устанавливают металлический каркас, который крепится к фундаменту, затем выкладывают под шамотным кирпичом, затем выкладываются проемы между стойками каркаса огнеупорным кирпичом. Затем подводится потолок, печь снаружи облицовывается металлическими листами. Подовый экран крепится с помощью лежаков, потолочный с помощью подвесок, конвекционный экран с помощью трубных решеток, боковой с помощью кронштейнов.

Печь для эксплуатации оснащается системой кип и а, лестницей, коллекторной обвязкой по пару. Пар систематически подается в трубные экраны для снижения образования кокса. По технике безопасности пар подается в камеры розжига, а также подается для создания паровой завесы, которая создаётся при аварийной ситуации и отсекает печь от остального оборудования. По технике безопасности печь оснащается взрывными окнами, которые вылетают при давлении в печи выше допустимого.

Конструктивные элементы печей

Фундаментыпод трубчатые печи обычно выполнены из монолитного или сборного железобетона. Они особенно усилены под несущими колоннами – стойками каркаса. Стойки устанавливают на фундамент посредством опорной плиты и прикрепляют к нему фундаментными болтами.

Металлические каркасыпредставляют собой пространственную раму, обрамляющую снаружи конвекционную и радиантную камеры. Конфигурация каркаса соответствует наружной форме печи.

Стойки и верхние несущие балки.Вся нагрузка от печи передаётся на фундамент через стойки – вертикальные колонны. При работе печи возможны гидравлические удары, которые через трубный змеевик передаются на каркас, разрушая его. Поэтому сварные соединения на стойках и других элементах усиливают дополнительными планками или косынками.

Трубные решётки и ретурбендные камерывсех экранов являются важными элементами каркаса. Условия, в которых они эксплуатируются, наиболее: со стороны внутренней полости печи, решётки подвержены действию высоких температур (1100гр.) и защищены только слоем тепловой изоляции; внутри ретурбендных камер устанавливается температура, почти одинаковая с температурой нагреваемого сырья. Это приводит к большим тепловым деформациям и коррозионному износу.

На трубную решётку обеими концами опираются печные трубы со смонтированными на них ретурбендами. Они должны быть надёжно прикреплены к несущим элементам каркаса, иметь соответствующие размеры и собираться таким образом, чтобы тепловые деформации не приводили к разрушению сварных соединений, нарушению герметичности в местах прохода труб.

Стены и поды печей.Стены предназначены герметизировать топку и камеры печей, так же образовывать поверхности для размещения внутри неё экранов радиантных труб и отражать лучистую энергию. Основными требованиями, предъявляемыми к наружным стенам, являются прочность, незначительная теплопроводность и герметичность. Перевальные стены, возведённые внутри печи, должны быть прочными и долговечными.

Поды печей выполняют в виде двух слоёв: нижнего, укладываемого непосредственно на бетонную постель, из простого кирпича, а верхнюю - из огнеупорного кирпича.

Своды печей.Трубчатые печи имеют, как правило, подвесные своды. Нагрузку от всех элементов подвесных сводов несёт каркас печи. Основными требованиями к подвесным сводам являются долговечность и герметичность.

Трубные змеевикисостоят из катаных труб, соединённых одна с другой двойниками различной конструкции. В основном встречаются два вида соединений труб: ретурбендами (посредством развальцовки труб в гнёздах) и двойниками (посредством сварки).

Трубные экраны. Чаще всего трубные экраны имеют двухрядную конструкцию. Трубы в два ряда обычно расположены в потолочном и боковом экранах. Трубы, находящиеся во втором ряду, менее освещены и получают из топки значительно меньше тепла, чем трубы, размещённые в первом ряду. Поэтому наличие второго ряда резко снижает теплонапряжённость поверхности нагрева экрана и всей печи.

Гарнитура печей.К ней относятся детали, предназначенные для удержания труб от провисания в промежутках между трубными решётками, сборки и блоки футеровки стен и подвесных сводов, а также гляделки и предохранительные окна. Для труб потолочного экрана применяют подвески, для труб бокового экрана – кронштейны, для труб подового экрана – лежаки и для труб конвекционных камер – промежуточные решётки. Подвески и кронштейны прикрепляют к элементам, лежаки и конвекционные решётки – к специально выполненному для этой цели участку фундамента печи.

Для сборки блоков футеровки стен и подвесных сводов применяют подвески и кронштейны специальных конструкций.

Гляделки (смотровые окна) предназначены для наблюдения за состоянием труб и размерами пламени форсунок.

Предохранительные окна (взрывные) отличаются от гляделок размерами и служат для ослабления силы возможного хлопка в топке печи.

Крышки гляделок и предохранительных окон в рабочем положении должны плотно прилегать к корпусу под действием собственного веса. Для этого поверхность их сопряжения располагают с некоторым наклоном.