ТРУБЧАТАЯ ПЕЧЬ

Полезная модель относится к нефтяному и химическому машиностроению и может быть использована для нагрева нефти, нефтяных эмульсий, нефтепродуктов до рабочей технологической температуры.
Известна трубчатая печь (а.с. СССР №348592, МПК C 10 G 9/20, публ. 23.08.72 г.). Она содержит вертикальный цилиндрический корпус с радиантной и конвективной камерами, отделенными друг от друга перегородкой, причем конвективная камера расположена в центре корпуса. В радиантной камере размещен продуктовый змеевик, прямые участки труб которого расположены вертикально и по концентрическим окружностям. В радиантной камере расположены подовые горелочные устройства, представляющие собой изогнутые по дуге форсунки, причем они расположены между трубами продуктового змеевика.
Известная печь имеет ряд недостатков: недостаточно высокая теплопроизводительность, малый межремонтный период из-за недолговечности труб, сложность монтажных и ремонтных работ, сложность конструкции, большие габариты и металлоемкость.
В качестве наиболее близкого аналога выбрана трубчатая печь, приведенная в пат. Российской Федерации №2202591 (МПК C 10 G 9/20, публ. 20.04.03 г.).
Она содержит корпус с радиантной и двумя конвективными камерами. В радиантной камере расположены вдоль стен два продуктовых змеевика, прямые участки труб которых, выполнены горизонтальными. Каждый змеевик выполнен трехрядным, а между первым и вторым от оси корпуса рядами труб расположены навесные перегородки. В поду радиантной камеры установлены газовые короткофакельные горелки.
К недостаткам этой печи можно отнести невысокую теплопроизводительность, малый межремонтный период из-за недолговечности труб, сложность монтажных и ремонтных работ. Она отличается сложной конструкцией, большими габаритами и высокой металлоемкостью.
Задачей полезной модели является создание конструкции трубчатой печи, обеспечивающей эффективную работу за счет высокой теплопроизводительности, имеющей малый межремонтный период за счет увеличения долговечности труб, обеспечивающей упрощение монтажных и ремонтных работ, а также небольшие габариты и более низкую металлоемкость.
Технический результат: высокая теплопроизводительность, повышение долговечности труб, упрощение монтажных и ремонтных работ, снижение габаритов и металлоемкости печи.
Для достижения указанного технического результата в трубчатой печи, содержащей корпус с радиантной и конвективной камерами, размещенный в корпусе продуктовый змеевик, прямые участки труб которого расположены
горизонтально, и, по меньшей мере, одну горелку, корпус печи выполнен горизонтальным с футерованными изнутри огнеупорным материалом торцевыми стенками, змеевик выполнен из, по меньшей мере, одного ряда труб, расположенных по окружности с зазором между соседними трубами не более 3 мм и с, по меньшей мере, одним окном между трубами для прохода дымовых газов, причем радиантная камера образована между внутренней поверхностью змеевика и внутренней поверхностью торцевых стенок, а конвективная камера - между наружной поверхностью змеевика и боковыми стенками корпуса, у, по меньшей мере, одной торцевой стенки корпуса по его оси расположена топочная камера с футерованным изнутри огнеупорным материалом туннелем, выходное отверстие которого соединено с торцевой стенкой радиантной камеры, а входное - с, по меньшей мере, одной горелкой.
Преимущественно корпус печи выполнен цилиндрической формы. Помимо этого печь может быть выполнена со съемными торцевыми крышками, внутренняя поверхность которых футерована огнеупорным материалом, а верхняя часть корпуса также может быть выполнена съемной. В предпочтительном варианте осуществления трубчатая печь снабжена, по меньшей мере, двумя опорами для змеевика, которые выполнены в виде кольца, причем трубы змеевика установлены на внутренней поверхности кольца, или в виде наружного и внутреннего обручей, соединенных перемычками,, причем трубы змеевика установлены на внутренней поверхности внутреннего обруча.
Продуктовый змеевик может быть выполнен двухконтурным и возвратно-петлевым.
В преимущественном варианте осуществления продуктовый змеевик выполнен трехрядным, причем трубы наружного и внутреннего ряда труб расположены в шахматном порядке, а печь может быть снабжена, по меньшей мере, двумя опорами для труб, выполненными в виде наружного и внутреннего обручей, соединенных перемычками, причем трубы наружного ряда размещены между наружным и внутренним обручами между перемычками.
Кроме того, печь может быть снабжена воздухоподогревателем, установленным перед дымовой трубой, соединенным воздуховодом с горелками.
Помимо этого, горелки, соединенные с одним тоннелем топочной камеры, могут быть размещены в отдельном здании.
На фиг.1 изображена трубчатая печь с продольным разрезом, вариант; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - трубчатая печь с продольным разрезом, вариант; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.3; на фиг.5 изображена опора змеевика, вариант.
Печь трубчатая содержит цилиндрический горизонтальный корпус 1, теплоизолированный базальтовым утеплителем, имеющий торцевые стенки 2, 3 и боковые стенки 4. Печь имеет съемные торцевые крышки 5, 6 и съемную верхнюю часть корпуса 7 для удобства монтажа змеевика и демонтажа змеевика при его ремонте или замене. Торцевые крышки 5, 6 изнутри
футерованы огнеупорным кирпичом. Внутри корпуса 1 размещен продуктовый змеевик 8, прямые участки труб 9 которого расположены горизонтально и по окружности. Трубы 9 одного ряда змеевика плотно упакованы. Зазор между соседними трубами 9 не более 3 мм. Между внутренней поверхностью продуктового змеевика 8 и внутренней поверхностью торцевых стенок 2, 3 образована радиантная камера 10, а между наружной поверхностью змеевика и боковыми стенками корпуса -конвективная камера 11. Для прохода дымовых газов из радиантной камеры в конвективную между трубами выполнено, по меньшей мере, одно окно 12. Змеевик 8 может быть выполнен из одного, двух (фиг.2) и трех рядов труб (фиг.4). Конструкция змеевика может быть двухконтурной (фиг.4), возвратно-петлевой. Большой размер змеевика обеспечивает равномерный нагрев труб змеевика при осевом входе дымовых газов, чем достигается долговечность змеевика. В зависимости от необходимой максимальной температуры нагрева применяется подключение змеевика прямоточное или противоточное (при температуре продукта до 80°С - прямоток, при температуре выше 80°С - противоток). При трехрядном выполнении змеевика трубы наружного и внутренних рядов расположены в шахматном порядке.
Трубы змеевика опираются на, по меньшей мере две опоры 13. Опоры могут быть выполнены в виде кольца (не показано). Трубы змеевика 8 при этом опираются на внутреннюю поверхность кольца. В варианте осуществления каждая опора состоит из внутреннего 14 и наружного 15
обручей, соединенных перемычками 16. Эти опоры хорошо поддерживают змеевик, который скользит по ним при тепловом удлинении, и очень упрощают монтаж и демонтаж змеевика при ремонте. При трехрядном выполнении змеевика трубы наружного ряда располагаются между перемычками 16 и между обручами 14, 15, а трубы среднего ряда на внутреннем обруче 14.
С одного (фиг.1) или двух (фиг.3) торцевых стенок корпуса по его оси расположена топочная камера 17, представляющая собой стальной цилиндрический горизонтальный корпус с туннелем 18, футерованным изнутри кирпичом. Топочная камера 17 установлена на ложементе рамы-подставки 19. При тепловых удлинениях она скользит на ложементе рамы-подставки 19. На входе в туннель 18 топочной камеры установлена, по меньшей мере, одна горелка 20. Выходное отверстие 26 туннеля топочной камеры расположено в торцевой стенке корпуса 1. Воздух к горелке подает вентилятор 21 по воздуховоду 22. Воздух может быть предварительно подогрет в воздухоподогревателе 23, расположенном между конвективной камерой и дымовой трубой 24. Горелки 20 могут устанавливаться для любых видов топлива (газ, дизельное топливо, нефть, мазут, комбинированное топливо). Горелка 20 устанавливается в блочно-модульном здании 25. В этом здании устанавливаются и различные приборы.
Печь работает следующим образом. В змеевик 8 печи подают нефть или нефтепродукты. Розжиг горелок 20 производят с пульта дистанционного управления (не показан). К горелке в здание 25 в зимнее время подают
подогретый в воздухоподогревателе 23 воздух вентилятором 21 по воздуховоду 22. К горелке 20 подают также топливо. В туннеле 18 топочной камеры 17 топливо и воздух горят при оптимальных условиях и малых потерях теплоты. В объеме туннеля 18 выделяется много энергии, которая идет на разогрев его футерованной поверхности. Через небольшое в сравнении с длиной туннеля выходное отверстие 26 туннеля проходит весь тепловой поток излучения его внутренней поверхности. Лучеиспускательная способность выходного отверстия 26 близка к излучательной способности абсолютно горячего тела. В результате интенсивность теплоотдачи радиацией значительно выше, чем у простого факела в «прототипе», т.е. вырастает теплопроизводительность. Кроме того, тепловой радиационный поток излучают нагретые торцевые стенки корпуса. Указанное расположение прямых участков труб змеевика горизонтально и по окружности, большой размер змеевика обеспечивает хорошую теплопередачу, равномерный нагрев труб и продукта в трубах. Температура дымовых газов в радиантной камере 1200-1600°С. Через окна 12 поток дымовых газов попадает из радиантной камеры 10 в конвективную камеру 11, где дымовые газы передают тепло продукту конвекцией, что снижает температуру уходящих газов и повышает к.п.д. печи. Затем дымовые газы подогревают воздух в воздухоподогревателе 23 и выбрасываются в дымовую трубу 21 с температурой около 300°С.
Предлагаемая трубчатая печь имеет к.п.д. на 15% выше, чем у известных печей, теплосъем с единицы поверхности выше на 30%, а
межремонтный период увеличивается до 2-х раз, она имеет небольшие размеры и металлоемкость в сравнении с известными трубчатыми печами.