Трубчатые печи

Трубчатая печь – предназначена для высокотемпературного нагрева исходного продукта за счет сжигания топлива. Границами трубчатых печей, как правило, следует считать первые ответные фланцы на входе и выходе продукта.

Трубчатая печь конструктивно состоит из следующих основных узлов:

• трубчатый змеевик (печные трубы, двойники (ретурбенды), калачи, отводы);
• каркас и гарнитура (несущие металлоконструкции, трубные решетки, трубные и кирпичные подвески, кронштейны для кирпичей, шиберы и т.д.);
• футеровка
• газоходы
• дымовые трубы
• воздухоподогреватели (рекуператоры)
• горелки;
• приборы контроля управления и противоаварийной защиты (в т.ч. системы сигнализации и блокировок)

В промышленности распространение получили трубчатые пиролизные реакторы. Они состоят из двух частей, отличающихся характером теплообмена - радиационной и конвекционной. В радиационной секции находятся трубчатые реакторы пиролиза (пирозмеевики), обогреваемые теплом сгорания внешне подаваемого горючего газа в горелках этой секции. В радиационной секции пирозмеевики обогреваются непосредственно пламенем горелок, а тепловым излучением (радиацией) от факела пламени и от теплового излучения внутренней огнеупорной кладки радиационной секции установки, непосредственно нагреваемой пламенем горелок. В конвекционной части установки теплообмен между греющим газом – продуктами горения происходит за счет конвективного теплообмена. В этой части установки пиролиза происходит предварительный нагрев сырья, водяного пара, и нагрев до температуры начала пиролиза. Газы в конвективную часть поступают из радиационной секции. Для точной регулировки температуры в обеих секциях на выходе из установки установлен дымосос с регулирующим шибером для управления расходом дымовых газов. Для энергетической эффективности пиролизные установки дополнительно оборудуют теплоутилизационными системами – котлами-утилизаторами. Кроме нагрева сырья и разбавляющего его водяного пара, в конвекционной части происходит нагрев питательной воды котла-утилизатора, и далее эта вода используется для охлаждения продуктов пиролиза, сама при этом подогреваясь. Полученная в результате частичного испарения воды пароводяная смесь, подается в барабан котла-утилизатора. В барабане происходит сепарация пара от жидкости. Насыщенный пар из барабана далее дополнительно перегревается в пароперегревателе этой же установки, в результате получается перегретый пар среднего давления, затем используемый в качестве рабочего тела паровой турбины, являющейся приводом компрессора-нагнетателя для сырья пиролиза – пирогаза. В современных пиролизных установках в конвекционной части её располагают поверхности нагрева перегрева насыщенного пара до технологически приемлемой температуры (550 0C, при снижении температуры перегретого пара падает тепловой КПД, при высоких температурах снижается надёжность и безопасность установки из-за снижения прочности конструкционных сталей при высоких рабочих температурах). Эти меры позволили повысить КПД использования тепла в современных моделях печей пиролиза до 91-93 %.

Основная опасность при эксплуатации печи - перегрев и последующее разрушение змеевика печи, что приводит к выбросу углеводородов из трубного пространства в камеру, и к возникновению пожара/взрыва.