ТРУБЧАТАЯ ПЕЧЬ

Полезная модель относится к трубчатым печам для нагрева углеводородного сырья, в частности, нефти, и может быть использована в химической и нефтеперерабатывающей промышленности, например, для установок нефтеперерабатывающих заводов.
Известна трубчатая печь для минеральных масел и нефтехимии, имеющая в плане кольцеобразную или многоугольную форму, содержащую радиантную и конвективную секции со змеевиками, соединенными между собой, причем змеевик радиантной секции имеет внутреннюю и внешнюю часть. Трубчатая печь содержит большое количество горелок, обогревающих трубчатый змеевик радиантной секции. Горелки расположены концентрично посередине между внутренними и внешними частями змеевика радиантной секции, а трубы змеевика установлены с определенным шагом и на некотором расстоянии от стенок печи (патент ФРГ №1937951, C10G 9/20, 1971).
Недостатком описанной печи является большая высота печи. Расположение горелок в непосредственной близости к поверхностям радиантного змеевика приводит к закоксовыванию труб змеевика, что ухудшает теплопередачу и уменьшает проходное сечение змеевика и, соответственно, уменьшает производительность печи.
Известна трубчатая печь, включающая коробчатый корпус с радиантной и конвективной камерами, в которых размещены радиантный и конвективный змеевики и горелки, установленные в поду печи. Радиантный змеевик выполнен из спаренных труб спиральным и установлен вертикально в корпусе печи. В выходной части радиантного спирального змеевика размещена конвективная секция. Трубы радиантного спирального змеевика размещены вдоль стенок коробчатого корпуса, причем трубы змеевика, размещенные вдоль длинной стенки в коробчатом корпусе речи, - горизонтальны, а трубы змеевика, размещенные вдоль короткой стенки коробчатого корпуса печи, имеют угол наклона, достаточный для перевода звена спирального змеевика на нижележащий уровень подсоединением более короткой трубы к горизонтальной длинной трубе (патент РФ на изобретение № 2402593, C10G 9/14, 2010).
Недостатком печи является большая высота печи, а также сложность изготовления спирального змеевика радиантной камеры.
Прототипом заявляемой полезной модели является трубчатая печь, содержащая, по меньшей мере, одну горелку, радиантную и конвективную камеры с установленными внутри них трубчатыми змеевиками, причем змеевик радиантной камеры размещен вдоль внутренней поверхности радиантной камеры, а трубы змеевика конвективной камеры расположены в шахматном порядке и соединены между собой калачами. Калачи и сварные соединения змеевика расположены внутри конвективной камеры. Конвективная камера имеет в сечении форму квадрата. Змеевик заполняет весь объем конвективной камеры (патент РФ на полезную модель №14639, F23C 3/00, 2000).
Недостатком трубчатой печи является значительное огневое воздействие горелки на калачи и сварные швы змеевиков. Огневое воздействие горелки на трубы змеевика конвективной камеры также приводит к прижогу и/или коксованию нагреваемого сырья на внутренних стенках змеевика. В результате этого ухудшается теплопередача и увеличивается гидравлическое сопротивление змеевика. Это ограничивает мощность горелки и общую производительность трубчатой печи.
Задачей полезной модели является повышение производительности трубчатой печи.
Поставленная задача решается тем, что в трубчатой печи, содержащей, по меньшей мере, одну горелку, радиантную и конвективную камеры с установленными внутри них трубчатыми змеевиками, причем змеевик радиантной камеры размещен вдоль внутренней поверхности радиантной камеры, а трубы змеевика конвективной камеры расположены в шахматном порядке и соединены между собой калачами, радиантная камера расположена горизонтально и пристыкована к вертикальной конвективной камере с образованием сквозного прохода, трубы змеевика конвективной камеры установлены выше сквозного прохода между камерами, трубы змеевика радиантной камеры расположены вдоль стенок параллельно оси радиантной камеры и соединены между собой калачами, а калачи и сварные швы змеевиков расположены за наружными стенками радиантной и конвективной камер.
Калачи и сварные швы змеевиков закрыты внешней теплоизоляцией, выполненной любым известным способом.
Радиантная камера в сечении может быть выполнена цилиндрической или многогранной формы.
Трубы змеевика радиантной камеры по длине камеры закреплены, например, с помощью колец с отверстиями под трубы или иным известным способом.
Горелка закреплена на дверце, расположенной в торцевой части радиантной камеры.
На фиг.1 показан один из вариантов выполнения заявляемой трубчатой печи; на фиг.2 - разрез по А-А фиг.1; на фиг.3 - разрез по Б-Б фиг.1.
Трубчатая печь содержит по меньшей мере, одну горелку 1, радиантную 2 и конвективную 3 камеры с установленными внутри них трубчатыми змеевиками 4 и 5, причем змеевик 4 радиантной камеры 2 размещен вдоль внутренней поверхности радиантной камеры 2, а трубы змеевика 5 конвективной камеры 3 расположены в шахматном порядке и соединены между собой калачами 6. Радиантная камера 2 расположена горизонтальна и пристыкована к вертикальной конвективной камере 3 с образованием сквозного прохода между камерами 2 и 3. Трубы змеевика 5 конвективной камеры 3 установлены выше сквозного прохода между камерами 2 и 3. Трубы змеевика 4 радиантной камеры 2 расположены вдоль стенок радиантной камеры 2 параллельно оси радиантной камеры 2 и соединены между собой калачами 7. Калачи 6 и 7 и сварные швы змеевиков 4 и 5 обеих камер 2 и 3 расположены за наружными стенками радиантной 2 и конвективной 3 камер. Калачи 6 и 7 и сварные швы змеевиков закрыты внешней теплоизоляцией 8, выполненной любым известным способом. Радиантная камера 2 в сечении может быть выполнена цилиндрической или многогранной формы. В данном примере конкретного выполнения радиатная камера 2 имеет форму цилиндра. Трубы змеевика 4 радиантной камеры 2 по длине камеры 2 закреплены, например, с помощью колец 10 с отверстиями под трубы или иным известным способом. Горелка 1 закреплена на дверце 11, расположенной в торцевой части радиантной камеры 2.
В зоне стыковки радиантной 2 и конвективной 3 камер установлены датчики температуры 9. Радиантная 2 и конвективная 3 камеры изготовлены из листовой стали и футерованы изнутри теплоизоляцией 12. В верхней части конвективной камеры 3 расположена дымовая труба 13 с шиберным затвором 14. В конвективной камере 3 над змеевиком 5 установлен датчик температуры 15. Конвективная камера 3 имеет штуцер 16 для ввода жидкого сырья, например, нефти. Змеевик 5 конвективной камеры 3 соединен со змеевиком 4 радиантной камеры 2, например, с помощью патрубка 17. Змеевик 4 радиантной камеры 2 имеет штуцер 18 для вывода нагретого сырья.
Трубчатая печь работает следующим образом. Жидкое сырье, например, нефть, подается через штуцер 16 в змеевик 5 конвективной камеры 3. Проходя по трубам змеевика 5 и патрубку 17, сырье поступает в змеевик 4 радиантной камеры 2. Затем зажигается горелка 1 и ее факел 19 начинает нагревать сырье в трубах змеевика 4 радиантной камеры 2. Факел 19 ориентирован по осевой линии радиантной камеры 2. Топочные газы из радиантной камеры 2 через сквозной проход поступают в конвективную камеру 3 и, проходя между трубами змеевика 5, подогревают сырье в змеевике 5. Далее топочные газы отводятся из печи через дымовую трубу 13. Таким образом сырье сначала подогревается топочными газами в конвективной камере 3, а нагрев до необходимой температуры осуществляется в змеевике 4 радиантной камеры 2 с помощью факела 19 горелки 1. Контроль температуры в трубчатой печи осуществляется с помощью датчиков температуры 9 и 15. Подпор топочных газов в трубчатой печи осуществляется шибером 14. Нагретое до необходимой температуры жидкое сырье выводится из змеевика 4 радиантной камеры 2 через штуцер 18.
Повышение производительности заявленной трубчатой печи достигается конструктивными решениями печи. Горизонтальное расположение радиантной камеры, ее пристыковка к вертикальной конвективной камере и установка змеевика конвективной камеры выше сквозного прохода между камерами исключает прямое огневое воздействие факела горелки на трубы змеевика конвективной камеры. Расположение калачей и сварных швов змеевиков за наружными стенками радиантной и конвективной камер также исключает прямое огневое воздействие на них факела горелки. Это предотвращает прижог и/или закоксовывание внутренних стенок змеевиков и, соответственно, ухудшение теплопередачи и увеличение гидравлического сопротивления змеевиков, а также коррозию и образование трещин на сварных швах труб змеевиков. Таким образом, совокупность конструктивных решений предложенной трубчатой печи позволяет повысить мощность горелки и, тем самым, повысить производительность трубчатой печи.