На НПЗ применяется большое число трубчатых печей различных конструкций. В настоящее время изготавливают трубчатые печи 6 типов с поверхностью нагрева радиантных труб от 15 до 2200 , наружным диаметром труб от 60 до 219 мм и длиной от 3 до 24 м. Рассмотрим только наиболее распространенные из них.
Двухкамерные печи с наклонным сводом и с нижним отводом отработанных дымовых газов не обеспечивают достаточно равномерного прогрева радиантных труб, отличаются громоздкостью, большой металлоемкостью, имеют низкий КПД (менее 80 %) и на новых установках уже не строятся.
Более современными и эффективными являются вертикальные узкокамерные печи с верхним отводом дымовых газов.
На рис. 10 представлена схема одной из таких печей. В ней конвекционная камера расположена над радиантной камерой, вертикальные горелки расположены в нижней части печи. Величину разряжения в печи можно регулировать при помощи заслонки в дымовой трубе. Такая печь обеспечивает более равномерный нагрев сырья и имеет меньшую металлоемкость.
Схема вертикальной трубчатой печи с верхним отводом дымовых газов:
1 – лестничная площадка, 2 – змеевик радиантных труб, 3 – каркас,
4 – футеровка, 5 – горелки вертикальные
Еще более современными являются вертикальной двухкамерной печи прямоугольного сечения с настильным пламенем является наклонное расположение форсунок внизу печи, обеспечивающие соприкосновение факела с поверхностью специального порога, размещенного в середине камеры радиации.
Схема вертикальной трубчатой печи с настильным сжиганием топлива:
1 – лестничная площадка, 2 – змеевик радиантных труб, 3 – каркас,
4 – футеровка, 5 – настильная стенка, 6 – горелки наклонные
При настильном пламени излучение тепла от раскаленной стенки порога более равномерно. В этих печах большая часть радиантной поверхности составляет боковой экран, близко расположенный к настильному пламени и порогу, а на наклонном своде размещается небольшой потолочный экран. Камера конвекции является прямым продолжением свода, дымовые газы в этой камере движутся сверху вниз.
Общим недостатком описанных печей является расположение радиантных труб у боковой стенки. При этом лучистое тепло поглощается преимущественно только с одной стороны труб, поэтому теплонапряженность их не велика.
Этот недостаток устраняется в печах с двухсторонним облучением радиантных труб. В таких печах радиантные трубы расположены в средней части топочной (радиантной) камеры, а излучающие факелы размещаются по обе стороны радиантных труб.
![]() | Рис. 12. Трубчатая печь беспламенного горения с излучающими боковыми стенками: 1 – каркас печи; 2, 3 – выхлопное и смотровое окна; 4 - люк-лаз; 5 – резервная горелка; 6 – беспламенные панельные горелки; 7 – змеевики радиантных и конвективных труб; 8 – футеровка; 9 – труба дымовая |
В таких печах боковые стенки составлены из беспламенных панельных горелок.
Такие горелки работает следующим образом. Воздух, необходимый для горения инжектируется газообразным топливом, расход воздуха регулируется регулятором. Горение топлива происходит в туннелях керамических призм. Причем горение практически завершается в туннелях. Панельная горелка размером 500 500 мм имеет 100 или 169 туннелей диаметром 20 мм. Керамические призмы раскаляются и передают тепло радиантным трубам. Панельные горелки позволяют максимально повысить равномерность излучения тепла, и довести теплонапряженность радиантных труб до 80 тыс.
.
![]() | Схема беспламенной панельной горелки: 1 – трубопровод для подвода газообразного топлива, 2 – заслонка, 3 – распылитель, 4 – смеситель, 5 – отбойник, 6 – трубка, 7 – керамический блок, 8 – теплоизоляция, 9 – корпус (короб) |
![]() | Рис. 29. Разрез беспламенной панельной горелки: 1 – короб, 2 – смеситель, 3 – сопло, 4 – заслонка, 5 – патрубок, 6 – призмы керамические, 7 – теплоизоляция, 8 – болт, 9 – гайка, 10 – диатомитовая крошка, 11 – шнур асбестовый |
Такие печь отличается компактностью, занимает мало места и по сравнению с типовой двухкамерной печью одинаковой мощности требует в 1,5-2 раза меньше металла и материала кладки.
Недостаток: необходимость использования в качестве топлива только газа.
При небольших мощностях целесообразно использовать цириндрические печи с вертикальными радиационными трубами.
На рисунке представлена одна из конструкций такой печи с верхним расположением конвекционной камеры. Такие печи более компактны, обладают меньшей металлоемкостью и характеризуются меньшими тепловыми потерями.
Кроме того, они снабжены вертикальными радиантными трубами, которые меньше деформируются при высоких температурах и требуют минимальное количество подвесок.
![]() | Схема цилиндрической трубчатой печи с верхним расположением конвекционной камеры: 1 – горелка, 2 – радиантный змеевик, 3 – каркас, 4 – футеровка, 5 – конвекционный змеевик. Потоки: I – продукт на входе, II – продукт на выходе |