ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основные показатели работы печей из "Трубчатые печи _1977" Работу трубчатых печей нефтеперерабатывающих установок характеризуют следующие основные показатели производительность, тепловая мощность, коэффициент полезного действия, те-нлонанряженность поверхности нагрева, гидравлические потери напора в трубчатом змеевике. Для печей нефтехимических установок, кроме перечисленных, важным показателем является возможность проведения реакций разложения сырья в жестких условиях при высоких температурах, а также в определенном объеме реакционной зоны змеевика за короткое время контакта, т. е. время пребывания сырья в зоне реакции. [c.67] Производительность печи обычно измеряется количеством сырья, проходящего через нее в единицу времени, или количеством продукта, получаемого за определенный период. Например, производительность современной печи атмосферной переработки нефти 8000 т/сут, производительность пиролизной печи по этилену 16— 25 тыс. т/год и т. п. Однако производительность печи недостаточно полно характеризует ее, так как в зависимости от количества переданного тепла размеры печи могут значительно отличаться при неизменной производительности. [c.67] Тепловая мощность, или полезная тепловая нагрузка (иногда теплопроизводительность) более точнр и полно характеризует работу печи. Она выражает количество тепла, воспринимаемого сырьем в печи в единицу времени [в МВт(Гжал/ч)]. Одна из важных особенностей трубчатых печей состоит в том, что их тепловая нагрузка не имеет точных ограничений, как у другого оборудования, например насосов, компрессоров, колонн т. д. При увеличении расхода топлива и интенсификации процесса его сжигания теплопроизводительность печи может значительно возрасти и превысить допускаемую тепловую нагрузку. Это, в свою очередь, может привести не только к снижению к.п.д. печи, но и к существенному износу ее основных узлов (трубчатого змеевика, подвесок, обмуровки и др.) и сокращению межремонтного периода работы. Теплопроизводительность печей современных установок намного увеличилась построены печи тепловой мощностью до 87 МВт (75 Гкал/ч). [c.67] Теплонапряженность поверхности нагрева характеризует, насколько эффективно используется трубчатый змеевик печи для нагрева сырья. Теплонапряженность определяется количеством тепла, передаваемого через 1 поверхности змеевика за 1 ч. Допускаемое значение теплонапряженности поверхности нагрева принимают с учетом жаропрочности и жаростойкости стали печных труб, скорости движения потока сырья, его состава и свойств, чтобы при работе печи не происходили нежелательные реакции из-за перегрева сырья и не образовывались отложения солей и кокса на стенках труб. Низкая теплонроводимость кокса является причиной быстрого повышения температуры стенки труб в местах его отложений, что уменьшает прочность металла труб, увеличивает агрессивность сред, воздействующих на сталь, в результате чего срок службы печных труб резко снижается. Поэтому для сырья, содержащего смолистые соединения, а также при малых скоростях движения потоков теплонапряженность устанавливается невысокой. Далее, чем выше температура нагрева сырья, а значит, и стенок труб (при неизменных скоростях потока), тем ниже допускаемая теплонапря-женность поверхности нагрева. [c.68] Жесткие рабочие условия в печах риформинга, ароматизации, пиролиза и других высокотемпературных процессов требуют применения для печных труб дорогих высоколегированных аустенитных сталей, специальной обработки их поверхности и установления высоких скоростей движения сырья в целях интенсификации теплопередачи. Средние значения допускаемой теплонапряженности (табл. П1-1) во многом зависят от равномерного распределения тепловой нагрузки по всей поверхности труб, что достигается оптимальной компоновкой трубчатого змеевика, удачным его размещением в топке, совершенствованием конструкции горелок и методов, сжигания топлива. [c.68] При равномерном распределении тепла по всей длине и окружности печных труб, что наблюдается в печах с двусторонним облучением, допускаемая теплонапряженность поверхности нагрева может быть увеличена на 50% от значений, приведенных выше. [c.68] Здесь Ар —потери напора Я, — коэффициент гидравлического сопротивления э — эквивалентная длина змеевика С — производительность печи с вн — внутренний диаметр труб р — ллотность потока. [c.70] Из фурмулы видно, что при неизменных производительности печи и других параметрах с уменьшением внутреннего диаметра труб вдвое потери напора в них увеличатся в пятой степени, т. е. в 32 раза. Соответственно возрастут затраты энергии на преодоление этого сопротивления. Поэтому диаметры печных труб выбираются такими, чтобы линейные скорости жидких нефтепродуктов не превышали 1—3 м/с. [c.70] Для уменьшения гидравлических потерь напора более рационально применять трубчатые змеевики, составленные из длинных прямолинейных участков с меньшим числом двойников. При использовании вместо них калачей и изготовлении цельносварных змеевиков потери напора также снижаются. [c.70] Большое значение при определении потерь напора в змеевиках имеет фазовое состояние сырья. В нагревательных печах,-где испарение или разложение сырья незначительно, изменение скорости движения его по длине змеевика невелико — всего 10—20% от начального в печах же, где происходит испарение или разложение сырья, скорость движения потока резко возрастает й может быть в десятки раз больше скорости сырья на входе в печь. Это явление связано с образованием большого количества паров и продуктов разложения сырья. С увеличением его скорости соответственно возрастают потери напора. [c.70] Режим работы печей определяется технологическим процессом, который осуществляется на каждой отдельной установке. Различие в характере разнообразных процессов переработки углеводородного сырья позволяет рассматривать лишь общие вопросы пуска, эксплуатации и остановки трубчатых печей. В целом продолжительность межремонтного пробега всех печей зависит от следующих условий производительности, качества и постоянства состава сырья, строгого соблюдения рабочих параметров процесса (давления, температуры) в каждой зоне печи. Кроме того, важную роль играет также состояние материальной части печи степень износа змеевиков, сырьевых и топливных насосов, горелок, обмуровки, приборов контроля и регулирования режима эксплуатации и др. [c.70] Оптимальный режим работы печи обеспечивает продолжительную и стабильную номинальную производительность установки, максимальный выход целевых продуктов при минимальном расходе топлива и энергетических ресурсов, что возможно при установлении устойчивого и равномерного теплонапряжения змеевика в каждой зоне печи согласно технологической карте. [c.71] Пуск печей. Трубчатая печь считается готовой к эксплуатации, если полностью завершены все строительные и монтажные работы, осуществлены испытания трубопроводов и змеевиков на прочность и герметичность опрессовкой пробным давлением и просушена кладка. Перед пуском печи необходимо убедиться в отсутствии каких-либо предметов, оставшихся посл ремонта в камере сгорания и дымоходах-боровах. [c.71] Обычно горелки зажигают в следующем порядке сначала одну, расположенную в средней части топки, далее по порядку по обе стороны от нее. Пока топка холодная, перед горящими горелками должен находиться запальник или факел для поджигания горючей смеси, поскольку горелки могут погаснуть вследствие различных причин. Когда горелочная амбразура раскалится, запальник можно убрать. Число одновременно горящих горелок и интенсивность их шуровки зависят от скорости повышения температуры нагрева сырья, что предусматривается режимной картой и инструкциями. [c.72] В случае попадания в горелки конденсата из газа необходимо немедленно перекрыть газовые вентили и освободить газопровод от конденсата. Рабочий, зажигающий горелки, должен соблюдать большую осторожность и находиться в таком месте, чтобы быть вне опасности при случайном взрыве горючей смеси в печи. [c.72] Наладка нормального режима работы печей. Оптимальный режим работы печи достигается постепенно. Скорость подъема температуры сырья не должна превышать 60—100 °С в час. О режиме эксплуатации судят посредством следующих показателей часовой производительности по сырью, давлению и температуре сырья на выходе из печи. [c.72] Технологическим регламентом установки предусмотрены контроль и регулирование дополнительных рабочих параметров печи давления и температуры сырья на входе, температуры сырья в отдельных секциях (или змеевиках), температуры топочных газов, покидающих камеру радиации (над перевальными стенами), а также температуры и расхода топлива, пара, воздуха, величины тяги в различных точках печи. [c.72] Анализ отклонений значений отдельных рабочих параметров от установленных по технологической карте позволяет определять причины нарушений режима эксплуатации печи и принимать соответствующие меры. Так, например, увеличение температуры топочных газов над перевальными стенами (при незаметном изменении других параметров) свидетельствует о начале закоксования трубчатого змеевика об образовании больших отложений кокса в нем можно судить по повышению давления на входе в печь и т. д. [c.72] Работа горелок и режим горения. Наиболее распространенные инжекционные газовые горелки имеют периферийную подачу газа. Выходя из жиклеров кольцевого коллектора с большой скоростью, газ инжектирует воздух и смешивается с ним. Для нормального горения газа требуется определенное количество воздуха и хорошее их смешение. Перемешивание газа и воздуха происходит в амбразуре и заканчивается в топке. В результате образуется газовоздушная смесь, которая, сгорая, создает длинное светящееся пламя. Инжекционные горелки могут работать с большим или меньшим избытком воздуха. Поэтому перекрывая их регистры, можно либо увеличивать, либо уменьшать длину факела, которая зависит от скорости истечения газа с возрастанием ее длина факела уменьшается. О количественном соотношении газа и воздуха в смеси можно судить по цвету факела. При неполном сгорании газа из-за недостатка воздуха пламя темнеет, приобретает фиолетовый оттенок в средней части и светящийся желтый или красный цвет на конце. При избытке воздуха в смеси длина факела уменьшается, пламя становится полупрозрачным и отрывается от горелки, причем горение сопровождается сильным шумом. Нормальное соотношение газа и воздуха в смеси дает при сгорании светло-соломен-ный цвет пламени, прозрачные раскаленные топочные газы и стабильную форму факела. [c.73] Сжигание топливного газа с большим содержанием водорода, например водородсодержащего газа с установок каталитического риформинга, имеет свои особенности. Взрывоопасная смесь водорода с воздухом образуется, если содержание его составляет 15%, в то время как для углеводородов такая смесь образуется при содержании воздуха 40%. Скорость горения водорода в 2—5 раз выше скорости горения углеводородных газов. Поэтому скорость подачи водородовоздушной смеси в камеру сгорания должна быть минимум в 2 раза большей, чем для этих газов. Горелки, с помощью которых газ смешивается в камере сгорания, создают нестабильное пламя вследствие недостаточной турбулизации потока воздуха и водородсодержащего газа, поскольку количество инжектируемого воздуха недостаточно. Стабильное горение водородсодержащего газа достигается при интенсивном турбулентном перемешивании его с достаточным количеством воздуха. [c.73] Вернуться к основной статье