Радиационно-конвективные печи

Радиационно-конвективная печь (рис. 2.73) имеет две отделенные друг от друга секции: радиационную и конвективную.

Большая часть используемого тепла передается в радиационной секции (обычно 60...80% всего использованного тепла), остальное -в конвективной секции.

Конвективная секция служит для использования физического теп­ла продуктов сгорания, выходящих из радиационной секции обычно с температурой 700...900 °С, при экономически приемлемой температу­ре нагрева 350...500°С (соответственно температуре перегонки).

Рис. 2.73. Радиационно-конвективная печь: 1 — камера радиации; 2 — камера конвекции; 6 — ды­моход; 4 — змеевик; 5 — футеровка;6 — горелочные устройства

Величина конвективной секции, как правило, подбирается с таким расчетом, чтобы температура продуктов сгорания, выходящих в боров, была почти на 150 ° С выше, чем температура нагреваемых веществ при входе в печь. Поэтому тепловая нагрузка труб в конвективной секции меньше, чем в радиационной, что обусловлено низким коэффициентом теплоотдачи со стороны дымовых газов.

С внешней стороны иногда эти трубы снабжаются добавочной по­верхностью - поперечными или продольными ребрами, шипами и т. п.

Почти все печи, эксплуатируемые в настоящее время на нефтепе­рерабатывающих заводах, являются радиационно-конвекционными. В печах такого типа трубные змеевики размещены и в конвекционной и в радиантной камерах.

По конструктивному оформлению трубчатые печи классифици­руются:

— по форме каркаса:

а) коробчатые ширококамерные (рис. 2.74а), узкокамерные (рис. 2.746);

б) цилиндрические(рис. 2.74в);

в) кольцевые; г") секционные;

Рис. 2.74. Форма каркаса печи: а — коробчатой ширококамерной печи; б — коробчатой узкокамерной печи; в —цилиндрической печи

— по числу камер радиации:

а) однокамерные;

б) двухкамерные;

в) многокамерные;

— по расположению трубного змеевика:

а) горизонтальное (рис. 2.75а);

б) вертикальное (рис. 2.756);

Рис. 2.75. Расположение трубного змеевика: а — горизонтальное;б — вертикальное

— по расположению горелок:

а) боковое;

б) подовое;

— по топливной системе:

а) на жидком топливе (Ж);

б) на газообразном топливе (Г);

в) на жидком и газообразном топливе (Ж+Г);

— по способу сжигания топлива:

а) факельное;

б) беспламенное сжигание;

— по расположению дымовой трубы:

а) вне трубчатой печи (рис. 2.76а);

б) над камерой конвекции (2.766);

— по направлению движения дымовых газов:

а) с восходящим потоком газов;

б) с нисходящим потоком газов;

г) с горизонтальным потоком газов.

Рис. 2.76. Расположение дымовой трубы: а - трубчатой печи; б — над камерой конвекции

Показатели работы печей

Каждая трубчатая печь характеризуется тремя основными показа­телями:

— производительностью,

— полезной тепловой нагрузкой,

— коэффициентом полезного действия.

Производительность печивыражается количеством сырья, нагревае­мого в трубных змеевиках в единицу времени (обычно в т/сутки).

Она определяет пропускную способность печи, т. е. количество на­греваемого сырья, которое прокачивается через змеевики при установ­ленных параметрах работы (температуре сырья на входе в печь и на выходе из нее, свойствах сырья и т. д.).

Таким образом, для каждой печи производительность является наи­более полной ее характеристикой.

Полезная тепловая нагрузка— это количество тепла, переданного в печи сырью (МВт, Гкал/ч). Она зависит от тепловой мощности и раз­меров печи. Тепловая нагрузка большинства эксплуатируемых печей

8...16 МВт.

Перспективными являются более мощные печи с тепловой нагруз­кой 40...100 МВт и более.

Коэффициент полезного действияпечи характеризует экономич­ность ее эксплуатации и выражается отношением количества полезно используемого тепла Q^, к общему количеству тепла Q₂, которое вы­деляется при полном сгорании топлива.

Полезно использованным считается тепло, воспринятое всеми на­греваемыми продуктами (потоками): сырьем, перегреваемым в печи паром и в некоторых случаях воздухом, нагреваемым в рекуператорах (воздухоподогревателях).

Значение коэффициента полезного действия зависит от полноты сго­рания топлива, а также от потерь тепла через обмуровку печи и с уходя­щими в дымовую трубу газами.

Трубчатые печи, эксплуатируемые в настоящее время на нефтепере­рабатывающих заводах, имеют КПД в пределах 0,65...0,87.

Повышение коэффициента полезного действия печи за счет более полного использования тепла дымовых газов возможно до значения, определяемого их минимальной температурой. Как правило, темпе­ратура дымовых газов, покидающих конвекционную камеру, должна быть выше начальной температуры нагреваемого сырья не менее чем на120...180°С.

Эксплуатационные свойства каждой печи наряду с перечисленными показателями характеризуются:

— теплонапряженностью поверхности нагрева;

— тепловым напряжением топочного объема;

— гидравлическим режимом в трубном змеевике при установившейся работе.

От комплекса этих показателей зависят эффективность работы труб­чатых печей и срок их службы.