ТРУБЧАТАЯ ПЕЧЬ
PIPE STILL

Изобретение относится к конструкции трубчатой печи и может быть использовано в нефтехимической и нефтеперерабатывающей отраслях промышленности для нагрева углеводородных сред.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству является трубчатая печь (RU 2296926, опубл. 10.04.2007), которая содержит корпус, разделенный кольцевой перегородкой на радиантную камеру с горелочными устройствами и конвективную камеру с трубчатым продуктовым змеевиком, корпус печи в верхней части выполнен с крышкой, снабженной люком и отверстиями, в которые пропущены конец конвективного и начало радиантного змеевиков, соединенные фланцами, при этом спиральные змеевики радиантной и конвективной камер установлены на скользящих подвесках, расположенных по образующей на внутренней и наружной поверхностях кольцевой перегородки, а дымовая труба установлена на одном основании с корпусом печи и соединена с конвективной камерой двумя симметрично расположенными воздуховодами.
Известная печь не обеспечивает равномерного движения охлаждаемых дымовых газов по кольцевой камере конвекции с постоянным сечением как по ее периметру, так и по высоте. Одновременно дымовые газы за счет конвекции охлаждают кольцевую перегородку, снижая ее лучеотражательный эффект в радиантной камере.
Задачей настоящего изобретения является увеличение теплотехнических характеристик печи, повышение эффективности теплопередачи от дымовых газов к углеводородной среде как в радиантном, так и в конвективном змеевиках и, следовательно, снижение коксообразования в змеевиках, повышение надежности эксплуатации печи, уменьшение габаритов трубчатой печи.
Решение поставленной задачи достигается тем, что трубчатая печь для нагрева углеводородных сред содержит корпус с радиантной и конвективной камерами, разделенными цилиндрической лучеотражательной обечайкой, в которых установлены соосно радиантный и конвективный змеевики, горелочные устройства в подовой части корпуса, дымовую трубу, соединенную с конвективной камерой двумя симметрично расположенными дымоходами, и обмуровку, при этом нижнюю часть конвективного змеевика размещают на высоте не менее 0,1 высоты конвективной камеры от пода печи. Направление движения дымовых газов противоточно направлению движения нагреваемой среды в обоих змеевиках. Вместе с тем с целью выравнивания скорости движения дымовых газов в конвективной кольцевой камере и устранения отрицательного влияния на цилиндрическую лучеотражательную обечайку между цилиндрической лучеотражательной обечайкой и трубами конвективного змеевика в конвективной камере расположена дополнительно коническая обечайка, выполненная из перевернутых конусов с общим основанием: верхнего - с меньшим углом наклона и нижнего - с большим углом наклона к вертикальной оси. Обе обечайки в верхней части соединены между собой и сверху на них установлено конусообразное направляющее кольцо для предотвращения локального перегрева верхних витков радиантного змеевика. Направляющее кольцо закреплено к обечайкам за счет овальных отверстий, расположенных радиально. В поду печи устанавливают три или четыре индивидуальные опоры для змеевиков, закрепленных к ним в трех точках при помощи хомутов, перемещающиеся радиально вместе со змеевиками при температурном воздействии. Коническая обечайка может быть выполнена как сплошной, так и состоящей из трех или четырех сегментов в зависимости от количества опор для змеевиков. Кроме того, обмуровка конвективной камеры выполнена из жаропрочных муллитокремнеземистых хромсодержащих материалов, выдерживающих температуру до 1300°С и выше. При обмуровке стен и крышки печи используют клей огнеупорный защитный КОЗ-3 на основе алюмосиликатов с рабочей температурой 1600°С. В поду печи выполнен люк-лаз для обслуживания рабочих узлов во время ремонтных и профилактических работ, а также три поворотные гляделки с окуляром, которые позволяют контролировать как состояние факела, так и радиантный змеевик в период выжига кокса. Крышка печи выполнена съемной, конусообразной. Клапан безопасности имеет противовес и установлен на крышке печи. Рядом установлена индивидуальная цилиндрическая дымовая мачтовая труба на отдельном фундаменте.
На фиг.1 представлен продольный разрез трубчатой печи для огневого нагрева углеводородных сред, на фиг.2 - вид сверху со снятой крышкой.
Трубчатая вертикальная печь (фиг.1) содержит цилиндрический корпус 1 с подом 2, съемную крышку 3, обмуровку печи 4, радиантную 5 и конвективную 6 камеры, разделенные цилиндрической лучеотражательной обечайкой 7 согласно изобретению. В конвективной камере 6 расположен конвективный змеевик 8, выполненный трубчатым спиральновитым левой (правой) навивки. Нижняя часть конвективной камеры 6 соединена с дымовой трубой 9. В поду печи 2 по центру радиантной камеры 5 установлены горелочные устройства 10. В радиантной камере 5 расположен радиантный продуктовый змеевик 11, выполненный трубчатым спиральновитым правой (левой) навивки. Между цилиндрической лучеотражательной обечайкой 7 и конвективным змеевиком 8 конвективной камеры 6 установлена коническая обечайка 12, цилиндрическую лучеотражательную 7 и коническую 12 обечайки соединяет конусообразное направляющее кольцо 13 с радиально расположенными овальными отверстиями. В поду печи 2 установлены индивидуальные опоры 14 для змеевиков, закрепленных к ним в трех точках при помощи хомутов (не показаны). В поду печи 2 установлены три поворотные гляделки (не показаны) для контроля за состоянием факела и работой змеевиков с полным обзором поверхности радиантного змеевика в период эксплуатации и выжига кокса. В поду печи 2 расположен люк-лаз (на показан) для внутреннего осмотра и устранения неполадок при ремонте. Дымовая труба 9 соединена с конвективной камерой 6 двумя симметрично расположенными дымоходами 15 (фиг.2) и установлена индивидуально. Дымовая труба 9 выполнена цилиндрической и обрамлена тремя мачтами. Клапан безопасности 15 имеет противовес 16 и установлен на крышке печи 3.
Печь работает следующим образом.
Топливо, подаваемое в печь, сжигается в горелочных устройствах 10, расположенных в поду 2 радиантной камеры 5. Освобождаемая при этом тепловая энергия передается нагреваемому продукту в спиральновитом змеевике 11 радиантной камеры 5. Цилиндрическая лучеотражательная обечайка 7, выполненная из жаропрочной стали, излучает лучистую энергию змеевику с наружной стороны и тем самым трубы радиантного змеевика 11 радиантной камеры 5 получают равномерную тепловую напряженность по всему периметру, а трубы конвективного змеевика 8 получают круговое конвективное тепло. По мере нагрева радиантной камеры 5, ограниченной цилиндрической лучеотражательной обечайкой 7, потоки дымовых газов поступает в зону конвективной камеры 6 через отверстие направляющего кольца 13, проходят конвективную камеру 6 и, отдавая тепло конвективному змеевику 8, поступают по симметрично расположенным дымоходам 15 в дымовую трубу 9 и отводятся в атмосферу. При этом коническая обечайка 12 выполняет роль стабилизатора скорости движения дымовых газов по мере их охлаждения внутри камеры конвекции 6 и одновременно защищает цилиндрическую лучеотражательную обечайку 7 от влияния охлажденных дымовых газов.
Преимущества предлагаемой конструкции трубчатой печи по сравнению с известной заключаются в улучшении теплотехнических характеристик витого трубчатого змеевика в радиантной камере, обеспечении равномерного теплоподвода нагреваемой среде в кольцевой камере конвекции, увеличении срока службы змеевиков, повышении надежности эксплуатации печи, уменьшении габаритов трубчатой печи.