Чем должны быть оборудованы нагревательные трубчатые печи
Трубчатые печи – эффективное и простое производственное оборудование
Трубчатые печи — дорогой и сложный вид оборудования для технических предприятий. Их применяют для разогрева объектов температурой превышающей 230 градусов по Цельсию. Для приобретения подобного вида оборудования, необходимо ознакомиться со всей информация об изделии, а также расчетами трубчатой печи по параметрам.
Устройство и принцип работы трубчатой печи
Трубчатые печи применяют для разогрева сырья и для получения различных химических реакций под действием высоких температур.
Печи применяют для получения температуры, что нельзя достичь, применяя пар. В большинстве случаев трубчатые печи закупают для нефтехимической промышленности с целью получить реакционные превращения нефтепродуктов.
Также часто использует оборудование на химических производствах. Трубчатую печь разработали русские инженеры Шухов и Гаврилов. На современном рынке имеется большое многообразие видов и конструкций, но несмотря на разные устройства трубчатых печей, во всех имеются основные, неизменные элементы:
Принцип работы печи основан на сжигании газа или мазута при помощи горелки, расположенной на стенках камеры или поду радиационной камеры. Сгоревшие газы после поступают в камеру конвекции, далее направляются по дымоходной трубе в атмосферу. Полученный продукт по нескольким (или одному) потокам проходит в трубы змеевика, перемещается через трубы экранов в камере радиации, и, после нагрева до нужной температуры, выходит из печи.
Главный технологический приём, ведущий к получению целевого продукта — высокое тепловое воздействие на исходный материал, помещенный в рабочую секцию. Важная часть оборудования – радиационный отсек. Это своеобразная камера сгорания. Передача тепла осуществляется с помощью излучения, полученная высокой температурой газов. Тепло, которое образуется в результате горения продукта, — первичное. Это основной источник тепла, поглощаемый в радиационной секции. В результате создается поглощающая поверхность.
Двухскатная двухкамерная трубчатая печь (поперечный разрез)
Футеровка образует отражающую поверхность, которая в теории не должна поглощать тепло, переданное через печь – тепло переходит излучением прямо на змеевик. Только 80% получаемого тепла направляется в камеру радиации, всё остальное — в конвективную секцию.
Конвекционная камера предназначена для применения физического тепла сгораемого продукта. Температура составляет около 900 градусов по Цельсию.
Разогретое углеродное сырье сначала перемещается в змеевик, расположенный внутри конвекционной камеры, а после направляется в печные змеевики камеры радиации. Благодаря использованию противоточного движения, можно в полной мере использовать тепло, полученное при результате сжигания.
Преимущества и недостатки
Чтобы решить, нужна ли трубная печь на определенном производстве, следует ознакомиться с плюсами и минусами оборудования.
Каждая печь имеет не только положительные стороны, но и некоторые недостатки.
Классификация типов трубчатых печей
Классификация печей — это логическая последовательность оборудования в зависимости от их основных свойств. Применяется для поиска необходимых данных и их сохранения, а также классификация помогает распространять накопленный опыт, промышленную практику и теорию эксплуатации данного вида оборудования.
Технологические признаки
Этот вид по назначению делят на реакционно-нагревательные и нагревательные. Нагревательные необходимы для доведения помещаемого внутрь печи сырья до необходимой температуры. Это одна из самых распространённых групп агрегатов, характеризующаяся большой производительностью, стабильностью и температурными характеристиками в 500 градусов по Цельсию.
Нагревательные трубчатые печи
Реакционно-нагревательные применяется не только для нагрева, но и обеспечения направленной реакции, нужной для конкретной цели. Такую разновидность печей на различных производствах используют, как реактор.
Теплотехнические признаки
По способу распространения тепла, оборудование разделяется на несколько типов трубчатых печей:
Конвективные способы получения тепла — самый старый тип печи. Это переходной момент между двумя видами. В современное время подобные виды печей используется очень редко, поскольку другие разновидности превосходят их по экономичности с точки зрения строительства и эксплуатации. Но бывают и исключения. Редко встречаются ситуации, когда нагреву подвергаются чувствительные к температуре вещества.
Печь состоит из нескольких частей:
Пространство необходимо, чтобы трубы не нагревались прямо под пламенем, и большая часть тепла вещества переходит через конвекцию.
Чтобы трубы не испортились под воздействием большой температуры разогретого газа, а также для сохранения необходимого уровня коэффициента отдачи тепла, при процессе сжигания применяют большое количество воздуха, добиваются переизбытка.
Газы перемещаются по трубам сверху вниз. Поскольку постепенно температура понижается, то и сечение пространства трубы тоже сокращается, но объемная скорость продукта, который подвержен процедуре сгорания, остается неизменной.
Радиационные печи оборудованы таким образом, чтобы все установленные трубы, через которые проходит вещество, помещались на стенках камеры сгорания. Именно по этой причине ее размер сильно отличается от конвективной.
На трубу подаётся прямое воздействие газообразной среды с высокой температурой. Благодаря этому процессу получается добиться следующих результатов:
Все стенки свод в редких случаях полностью заслоняются трубами. Это нецелесообразно, поскольку тепловое излучение поверхностей (открытых) будет сильно ограничена, а это приведет к получению меньшего количества тепла.
Радиационный тип печи обладает очень простой конструкцией, но при этом передает много тепла. По этой причине оборудование выделяется малым количеством капитальных затрат. Но производители не могут воспользоваться получаемым теплом, как на радиационно-конвективных агрегатах. Поэтому тепловая эффективность радиационного аппарата занижена.
Радиационный тип используют при нагреве веществ до малых температур — 300 градусов по Цельсию. А также в случаях, когда необходимо произвести низкие затраты на сооружение и монтаж оборудования.
Радиационно-конвективная печь оснащается несколькими отдельными секциями — радиальная и конвективная. Из этого произошло и название. Расчеты трубчатой печи показывают, что много тепла передается в радиационную секцию — до 80%. Всё остальное поступает в оставшуюся секцию.
Трубчатая печь АНУ-5,5 предназначена для нагрева нефти, бензина, дизельного топлива
Конвективная часть используется для получения физического тепла от сгорания продукта, который выходит из радиационной секции с температурой до 900 градусов по Цельсию. Секция сконструирована таким образом, чтобы температура продукта, выходящего с боров, превышала на 150 градусов ту, что получается при входе в печь. Это означает, что теплонагрузка окажется ниже, чем в радиационной секции, что обусловлено пониженным коэффициентом отдачи тепловой энергии от дымовых газов.
Большая часть печей, использующихся на предприятиях, именно радиационно-конвективные. Змеевики трубчатых печей устанавливаются в двух секциях.
Конструктивные
Сфера использования
Из-за своих характеристик, разные варианты трубчатых печей имеют различные сферы применения.
Радиационные печи используются на объектах промышленного назначения, где требуется нагреть предмет до 300 градусов, а также если необходимо сжечь дешевые виды топлива.
Конвекционными печами нагревают среду, чувствительную к большим температурам, и требующую мягкого нагрева. В качестве примера можно привести керосин и бензин, то есть, летучие продукты, получаемые из нефти.
Этот вид печи применяется чаще остальных в промышленности из-за разнообразия конструкций, а также эксплуатационных параметров.
Основные показатели работы трубчатых печей
Главные показатели — это производительность, полезная тепловая нагрузка, а также КПД.
Производительность высчитывают по тепловым и материальным балансам установки. Это число может колебаться согласно расчетов трубчатой печи — от 50 до 15 тыс. т/сут.
Полезная тепловая нагрузка высчитывается из теплоты, которая была затрачена при нагревании и испарении выбранного продукта, а также на перегрев водяного пара, если в печи установлен пароперегреватель.
Имеется несколько разновидностей КПД:
Особенности эксплуатации
Схема эксплуатации печи выглядит следующим образом:
Пуск осуществляется только после того, как специалисты проводят тщательную проверку всего оборудования. Печь готова к эксплуатации в случае, если:
Пуск осуществляется в установленной последовательности:
Чтобы произвести поддержание оборудования в нормальном режиме, необходимо постепенно повышать температуру горения. Скорость нагрева не должна превышать 50 градусов в час. Также во время наладки постепенно увеличивают количество работающих горелок. Если необходимо — повышают нагрузку. После достижения необходимых параметров начинается ввод в нормальный режим эксплуатации.
Пуск трубчатых печей осуществляется только после того, как специалисты проводят тщательную проверку всего оборудования
Остановка может быть аварийной или нормальной. Аварийная осуществляется, если происходит сгорание труб, или прекращается подача сырья.
Нормальная остановка выглядит следующим образом:
Ремонт осуществляется для бесперебойной работы оборудования в течение долгого времени. Для обеспечения ремонтных работ приглашается бригада специалистов. Своими силами не следует вскрывать и заменять составные части, поскольку это может привести к серьезным, опасным для жизни, последствиям.
Трубчатые печи: конструкция и характеристики
Назначение
Трубчатая печь является аппаратом предназначенным для передачи нагреваемому продукту тепла выделяющегося при сжигании топлива в топочной камере печи.
Рис.1 – Трубчатая печь
Характеристики
Основными характеристиками трубчатых печей являются: производительность печи, количество сырья, нагреваемое в трудных змеевеках в единицу времени.
Полезная тепловая нагрузка – это количество тепла переданного в печи сырью МВатт, ГКалл в час. Она зависит от тепловой мощности и размеров печи.
Коэффициент полезного действия печи и экономичность ее эксплуатации выражается отношением количества полезно используемого тепла к общему количеству тепла, которое выделяется при полном сгорании топлива.
Принцип работы
Наибольшее практическое применение на НПЗ получили радиантно – конвекционные печи. Они имеют две отделенные друг от друга секции.
В радиантной секции – тепло передается за счет радиационной теплопередачи путем поглощения у чистого тепла.
Рис.2 – Радиантная секция
В конвекционной секции – тепло передается за счет конвективной передачи тепла путем омывания поверхности труб дымовыми газами.
Внутри печи расположен многократный изогнутый стальной трубопровод змеевик, по которому непрерывно прокачивается нагреваемой смесь. Смесь подается в конвекционную секцию после чего проходит радианную секцию. Жидкое и газообразное топливо сжигают в горелках радиантной камеры.
В результате повышается температура дымовых газов и светящегося факела представляющего собой раскаленные частицы горячего топлива. Тепловые лучи падают на наружные поверхности труб и внутренние поверхности стен радиантной камеры печи.
Нагретые поверхности стен в свою очередь излучают тепло, которые также поглощается поверхностями радиантных труб. Большая часть используемого тепла передается в радиантные секции остальное в конвекционные секции.
Дымовые газы проходят конвекционную секцию, омывают находящиеся там трубы отдавая тепло. Эффективность передачи тепла конвекцией обусловлено скоростью движения дымовых газов. Пройдя конвекционную камеру дымовые газы уходят в дымовую трубу.
Конструкция
Рассмотрим конструкцию на примере радиантно – конвекционной печи. Печь представляет собой сдвоенный блок из двух печей вертикально факельного типа объединенных общей дымовой трубой установленной на потолочной раме.
Каркас
Нагрузка от веса печных труб, двойников, кровли площадок и лестниц в большинстве конструкций воспринимается каркасом, состоящим из стоек, ферм и связующих элементов. В зависимости от размеров печи принимается та или иная система каркаса.
Каркас каждой из печей входящих в блок выполнен в виде 6 пролетной пространственной конструкции состоящий из п-образных рам установленных на фундаментные опоры и связанных между собой сводовой и подовой рамами.
Каркасы обеих печей связаны горизонтальными балками по высоте радиантных камер, торцевыми балками потолочный рамы. Дымовая труба шибером устанавливается на потолочную раму.
Всегда предусматривают защиту каркаса от излишнего перегрева путем применения тепловой изоляции или оставления зазоров между стойкой каркаса и обмуровкой.
Змеевик
Нагреваемый продукт движется в змеевике, расположенном в п е чи. Змеевик состоит из труб и соединительных частей. Различают однопоточные, двухпоточные и многопоточные змеевики.
Соедините льные части — двойники (ре турбенды) и калачи дают возможность очищать внутренние поверхности труб от отложений солей и различных загрязнений, осматривать их и замерять толщины стенок труб в различных местах змеевика.
При полном отсутствии загрязнения внутренней поверхности змеевика и наличии надежных способов контроля толщины стенки трубы возможно применение цельносварного змеевика (без ретурбендов).
Змеевик изготовляют из гладких бесшовных труб с толщиной стенок от 4 до 30 мм в зависимости от температуры, давления и диаметра. В некоторых конвекционных печах для деструктивной гидрогенизации с целью увеличения поверхности нагрева применяют толстостенные трубы из легированной стали с ребристой насадкой из углеродистой стали.
Выбирая материал труб, нужно учитывать разность температур при передаче тепла через ряд тепловых сопротивлений. Во время эксплуатаций печи эти сопротивления не остаются постоянными и в какой-то период температура стенки трубы повышается до некоторого предела, когда дальнейшая работа может привести к аварии.
В данном примере, все сырьевые змеевики горизонтального типа. Радиантные и конвективные змеевики каждой печи, входящих в блок, 4-х поточные. Радиантные змеевики размещены вдоль фронтовых стен радиантных камер по одному потоку с каждого фронта. Направление потока снизу вверх.
Рис.4 – Змеевики печи
На сводовую раму установлено три блока конвекционных труб. Трубы конвективного змеевика размещены в блоке в шахматном порядке. Входные и выходные трубы змеевика уплотнены в торцевых панелях и крышках, а также в торцевых конвекционных решетках.
Трубные решетки
Трубные решетки являются опорами для труб продуктового змеевика.
Трубные решетки, омываемые дымовыми газами с температурой до 800° С, изготовляют из серого чугуна марки СЧ 21-40, а иногда из листовой стали.
В зависимости от количества опирающихся труб трубные решетки радиантной секции делятся на двух-, трех-, четырех-, пяти- и шеститрубные. Решетки покрывают слоем термоизоляции.
Трубные подвески
Трубные подвески поддерживают радиантные трубы в пролете между трубными решетками и предотвращают их провисание.
Трубные подвески устанавливают внутри топочной камеры, где температура дымовых газов достигают 1100° С.
Панели
Обмуровка выполнена в форме панели. Каждая панель состоит из короба лист пяти миллиметровой усиленной ребрами жесткости с бортами заполняего легким жаростойким бетоном приготовленного из сухой смеси на высоком глиноземистом цементе с вермикулитово – керамзитовым наполнителем.
Горелки
Короба герметично по периметру сварены между собой и с каркасом. В каждой печи установлены по 12 газомазутных горелок. На каждой основной горелке установленные сигнализаторы наличия пламени и постоянно действующая пилотная горелка.
На фронтовых стенах установлены по 12 гляделок по числу горел. С каждого торца каждой печи блока расположены двери-лазы и по одному взрывному клапану – взрывному окно.
Предохранительное окно топочной камеры – предназначено для ослабления действия силы взрыва, а также для инспекции топочной камеры. Рамы и дверцы изготовляют из серого чугуна СЧ 15-32, ось из стали марки Ст. 3.
Смотровое окно – служит для наблюдений за горелками в период эксплуатации печи и за состоянием труб радиантной секции. Материал корпуса и крышки — серый чугун СЧ 15-32, рукоятки и оси–сталь марки Ст. 3.
Шибер
Шибер служит для регулирования тяги. Материал для лопасти шибера — серый чугун СЧ 15-32.
Лестницы и площадки
Система лестниц и площадок обслуживания включает: три яруса замкнутых площадок вокруг блока печей, 5 ярусов торцевых площадок для обслуживания блоков камер конвекции и торцевых гляделок. Основные площадки соединены маршевыми лестницами.
Рис.6 – Система лестниц
Схемы трубчатых печей
Ниже приведены распространенные схемы отечественных трубчатых печей.
Печи типа СС
Печи типа СС – секционные с горизонтально расположенным змеевиком, отдельно стоящей конвекционной камерой, встроенным воздухоподогревателем и свободного вертикально-факельного сжигания топлива. Трубный змеевик каждой секции состоит из двух или трех транспортабельных пакетов заводского изготовления. Змеевик каждой секции самонесущий и устанавливается непосредственно на поду печи.
Печи типа ЦС – цилиндрические с пристенным расположением труб змеевика в одной камере радиации и свободного вертикально-факельного сжигания комбинированного топлива. Печи выполняются в двух вариантах: без камеры конвекции и с камерой конвекции (рис. XXI-12).
Цилиндрическая камера радиации установлена на столбчатом фундаменте для удобства обслуживания газовых горелок, размещенных в поду печи. Радиантный змеевик собран из вертикальных труб на приваренных калачах; в центре пода печи установлена газомазутная горелка. Змеевики упираются на под печи, вход и выход продукта осуществляется сверху.
Печь типа ЦД4
Печь типа ЦД4, продольный разрез которой показан на рис. XXI-13, является радиантно-конвекционной, у которой по оси камеры радиации имеется рассекатель-распределитель в виде пирамиды с вогнутыми гранями, представляющими собой настильные стены для факелов горелок, установленных в поду печи.
Рассекатель-распределитель разбивает камеру радиации на несколько независимых зон теплообмена (см. рис. XXI-13, их четыре) с целью возможной регулировки теплонапряженности по длине радиантного змеевика. Внутренняя полость каркаса рассекателя разбита на отдельные воздуховоды; в кладке грани рассекателя по высоте грани есть каналы прямоугольного сечения для подвода вторичного воздуха к настильному факелу каждой грани. Каждый воздуховод оснащен поворотным шибером, управляемым с площадки обслуживания.
В кладке граней рассекателя на двух ярусах по высоте граней расположены каналы прямоугольного сечения для подвода вторичного воздуха из воздуховодов к настильному факелу каждой грани. Изменяя подачу воздуха через каналы, можно регулировать степень выгорания топлива в настильном факеле, что позволяет выравнивать теплонапряженность по высоте труб в камере радиации.
Радиантный подвесной змеевик состоит из труб, расположенных у стен цилиндрической камеры. Настенные радиантные трубы размещены в один ряд и имеют одностороннее облучение, а радиальные с двусторонним облучением размещены в два ряда.
Печи типа КС
Печи типа КС – цилиндрические с кольцевой камерой конвекции, встроенным воздухоподогревателем, вертикальными трубными змеевиками в камерах радиации и конвекции и свободного вертикально-факельного сжигания топлива (рис. XXI-14). Комбинированные горелки расположены в поду печи. На стенах камеры радиации установлен одно- или двухрядный настенный трубный экран. Конвективный змеевик так же, как и воздухоподогреватель, набирают секциями и располагают в кольцевой камере конвекции, установленной соосно с цилиндрической радиантной камерой.
Печи типа КД4
Печи типа КД4 – цилиндрические четырехсекционные с кольцевой камерой конвекции, встроенным воздухоподогревателем, дифференциальным подводом воздуха по высоте факела, вертикальным расположением змеевика радиантных и конвекционных труб, настильным сжиганием
комбинированного топлива.
Печи выполняются в двух конструктивных исполнениях: с дымовой трубой, установленной на печи или стоящей отдельно.
ЛИСТ УТВЕРЖДЕНИЯ
ТРУБЧАТЫЕ НАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ ПЕЧИ.
ТРЕБОВАНИЯ К ПРОЕКТИРОВАНИЮ,
ИЗГОТОВЛЕНИЮ И ЭКСПЛУАТАЦИИ.
Заместитель Генерального директора В.А. Емелькина
Заведующий отделом № 30 А.Н. Бочаров
Заведующий лабораторией ЗОЛЗ И.M. Королёв
Научный сотрудник отдела № 41 И.Д. Джалилова
Заведующий отделом № 18 А.А. Казённов
Заведующий лабораторией 18ЛЗ В.Н. Греков
Заведующий сектором 18С2 Г.В. Филатов
Главный конструктор проекта В.И. Мешков
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ. НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ РД
1.1. Настоящий руководящий документ распространяется на вновь разрабатываемые и реконструируемые нагревательные трубчатые печи нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической промышленности, работающие при температуре стенки трубы змеевика до 650 °С и рабочим давлением до 16,0 МПа (160 кгс/см 2 ) и минимальной тепловой мощностью от 0,1 МВт. Змеевики печей, работающие при температуре стенки трубы змеевика выше 650 °С, должны соответствовать РД 3689-001-00220302/31-2004 «Трубы радиантные и их элементы для реакционных трубчатых печей. Требования к проектированию, изготовлению и поставке».
1.3. Настоящий РД устанавливает общие технические требования к проектированию, изготовлению и эксплуатации трубчатых печей.
1.4. Трубчатые печи относятся к техническим устройствам, применяемым на опасном производственном объекте, и, в соответствии с «Постановлением Госгортехнадзора России о порядке выдачи разрешений на применение технических устройств на опасных производственных объектах» от 14.06.2002 г., должны иметь разрешение на применение. Проектная документация на строительство и реконструкцию трубчатых печей подлежит согласованию с органами Госгортехнадзора.
2. ТРЕБОВАНИЯ К ПРОЕКТИРОВАНИЮ
2.1. РАЗРАБОТКА ПРОЕКТОВ
2.1.1. Основным исходным документом для разработки проекта печи является Техническое задание по ГОСТ Р 15.201.
При разработке Технического задания рекомендуется использовать опросный лист, содержащий следующую информацию:
— технологическое назначение печи;
— полную характеристику нагреваемых продуктов (фракционный состав по ИТК, наличие и содержание коррозионно-опасных компонентов, температуру и давление на входе и выходе из печи или требуемую долю отгона продукта на выходе из печи при фиксированных входных параметрах);
— полную характеристику топлив: жидких и газовых, включая содержание вредных примесей;
— допускаемое минимальное значение КПД печи;
— потребность в пароперегревателе и параметры пара на входе и выходе из печи (расход, температуры и давления);
— необходимость подачи пара или другого турбулизатора в змеевик;
— потребность в воздухоподогревателе;
— агент пожаротушения (водяной пар, азот или др.);
— тип системы очистки наружной поверхности конвективных змеевиков, ее расположение;
— количество и расположение штуцеров пожаротушения;
— расположение штуцеров под датчики приборов К и А;
— расположение воздушных и дренажных штуцеров;
— расположение и размеры площадок, маршевых лестниц и площадок;
— габаритные размеры с учетом вспомогательного оборудования (дымососы, вентиляторы, отдельностоящие дымовые трубы, выносные секции воздухоподогревателей и прочее) и специфические требования.
2.1.5. В состав проекта печи должно входить задание на разработку проекта фундаментов под печь, включающее следующую информацию:
— количество и расположение фундаментных опор;
— размеры фундаментных опор;
— размеры и размещение фундаментных болтов;
— реакции на все виды статических и динамических нагрузок, включая ветровую и сейсмическую: усилия и моменты от нагрузок.
2.1.6. Технические условия и эксплуатационные документы выполняются по ЕСКД в соответствии с ГОСТ 2.114 и ГОСТ 2.601.
3. ТРЕБОВАНИЯ К КОНСТРУКЦИИ
3.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
3.1.1. Трубчатая печь включает в себя:
— оборудование (змеевики продуктовые, змеевики, предназначенные для выработки и/или перегрева водяного пара, воздухоподогреватели), подвески, решётки и опоры для змеевиков;
— горелочные устройства (на газовом, мазутном или комбинированном топливе; с наддувом или самососные);
— теплоограждение (футеровка, теплоизоляция);
— металлоконструкции (несущие и ограждающие, лестницы, марши и стремянки, газоходы, воздуховоды, трубопроводы, дымовые трубы);
— тягодутьевые машины (вентиляторы и дымососы).
3.1.2. Тип печи определяется формой радиационной камеры, взаимным расположением камер радиации и конвекции, конфигурацией радиантного змеевика, расположением горелок.
— печи цилиндрические, коробчатые;
— печи однокамерные, многокамерные;
— печи с вертикальным, горизонтальным, винтовым радиантным змеевиком;
— печи с подовыми, сводовыми, настенными горелками; с расположением горелок на боковых, торцевых стенах, в один или несколько ярусов.
3.1.3. Конструкция трубчатой печи выбирается проектировщиком и согласовывается с заказчиком.
3.1.4 Конструкция трубчатой печи и её элементов должна обеспечивать надежность, долговечность и безопасность при изготовлении, монтаже и эксплуатации на расчетных параметрах в течение расчетного ресурса безопасной работы, а также возможность технического освидетельствования, технического диагностирования, очистки, продувки, пропарки, промышленного ремонта и эксплуатационного контроля металла.
Должны предусматриваться условия для быстрой замены труб змеевика, снятия-установки горелок.
3.1.5. В многопоточных печах должна обеспечиваться тепловая и гидравлическая симметрия всех потоков.
3.1.6. Количество потоков в печи должно быть минимально возможным. Не допускается объединение или разветвление потока в пределах печи.
3.1.7. Первый ряд конвективного змеевика, в случае непосредственного облучения от факела горелки, приравнивается по условиям работы к радиантному змеевику.
3.1.8. При расчете коэффициента полезного действия печи следует принимать коэффициент избытка воздуха на выходе из печи равным:
для жидкого топлива
для газового топлива
для естественной тяги
для принудительной тяги
3.1.9. Теплонапряженность топочного объема, рассчитанная по полезно воспринятому теплу, не должна превышать 124 кВт/м 3 для печей с жидким топливом или 165 кВт/м 3 для печей с газовым топливом.
3.1.11. Конструкция печи должна обеспечивать тягу по всему тракту продуктов сгорания, необходимую для работы выбранных горелок и удаления продуктов сгорания.
3.1.12. Конструкция печи должна обеспечивать возможность беспрепятственного перемещения от температурных деформаций всех элементов печи на всех режимах ее работы.
3.1.13. Шаг радиантных труб, как правило, не должен превышать двух диаметров трубы.
3.1.14. В конвекционной камере должно быть зарезервировано место для возможного размещения в ней двух рядов дополнительных труб.
3.1.15. Во всех случаях, по крайней мере, три первых ряда труб конвективного змеевика по ходу продуктов сгорания должны быть гладкими.
3.1.16. При применении труб с развитой поверхностью (оребренных или ошипованных) в конвективном змеевике в случае использования жидкого топлива должна предусматриваться система очистки наружной поверхности труб.
3.1.17. Обдувочные устройства должны устанавливаться между рядами труб из расчета обдувки более двух рядов в каждом направлении с перекрытием их радиуса действия до 15 % (по длине конвекции). Могут быть установлены устройства газоимпульсной очистки. Управление системой очистки рекомендуется осуществлять по методике АООТ «НПО ЦКТИ».
3.1.18. Управление обдувочными устройствами должно осуществляться со щита, установленного на площадке обслуживания конвекционной зоны.
3.1.19. При установке более 6 обдувочных устройств должна быть предусмотрена дополнительная система, обеспечивающая автоматический пуск всех устройств в заданной последовательности нажатием одной кнопки.
3.1.20. Расстояние от крайних в ряду труб конвективного змеевика до поверхности футеровки должно быть минимально возможным.
3.1.21. Расстояние от радиантных труб до поверхности футеровки должно составлять от одного до полутора диаметров трубы, но не менее 100 мм. Минимальное расстояние от оси горизонтальной радиантной трубы до поверхности футеровки пода должно быть не менее 300 мм.
3.1.22. Конструкция печи должна позволять замену отдельной трубы без демонтажа всего змеевика.
3.1.23. Расстояние от оси горелок до ближайших труб экрана должно быть не менее 1100 мм. Для специальных печей и печей малой мощности возможны исключения.
3.1.25. Каждая топка в печах коробчатого типа должна иметь два люка лаза с минимальными размерами в свету 600×600 мм, или дверь 1600×600 мм.
На своде каждой радиантной камеры вертикальной печи должен быть предусмотрен, как минимум, один монтажный люк размерами в свету не менее 450×600 мм.
У основания дымовой трубы и на газоходе должны быть предусмотрены по одному люку-лазу размерами в свету не менее 600×600 мм, обеспечивающему доступ к шиберу.
3.1.26. Количество и расположение гляделок должно быть достаточным для визуального контроля состояния труб радиантного змеевика, трубных кронштейнов, пламени всех горелок, футеровки.
3.1.29. Конструкция уплотнений входных и выходных труб змеевиков должна обеспечивать возможность перемещения труб при термическом удлинении без нарушения герметичности данного узла. При этом должно гарантироваться исключение подсосов атмосферного воздуха.
3.1.30. Выход из строя тягодутьевых машин в процессе эксплуатации не должен приводить к необходимости остановки печи. Кроме резервирования тягодутьевых машин, должен быть предусмотрен байпас по продуктам сгорания в дымовую трубу.
3.1.31. Деление трубчатой печи на поставочные блоки должно быть отражено в технической документации с указанием массы поставочных блоков и мест расположения монтажных стыков. Монтажные стыки должны располагаться в местах, удобных для проведения сварочных работ.
3.1.32. Ориентировочная масса поставочного блока трубчатой печи, не требующая согласования с монтажной организацией и заказчиком, составляет 15,0 тонн. При формировании поставочных блоков большей массы требуется согласование с монтажной организацией и заказчиком.
3.1.33. При конструировании трубчатой печи следует учитывать нагрузки, возникающие при монтаже и зависят от способа монтажа, также при гидравлическом испытании змеевиков.
3.1.34. Поставочные блоки трубчатой печи должны иметь стандартные строповые устройства. Строповые устройства должны быть рассчитаны на фактическую массу поставочного блока, нагрузки, возникающие при монтаже и зависящие от способа монтажа, разработка строповых устройств производится на стадии рабочего проектирования.
3.1.35. Расчет на прочность элементов трубчатой печи следует проводить в соответствии с действующей нормативно-технической документацией, согласованной с Госгортехнадзором РФ. При отсутствии стандартизированного метода расчёт на прочность должен выполнять разработчик печи.
Температура стенок труб змеевиков не должна превышать величины, принятой в расчетах на прочность.
3.1.36. Температура нагреваемого продукта (сырья) на выходе из печи должна назначаться с учетом сопротивления трансферных линий, а также требуемой величины доли отгона на входе в следующем за печью аппарате.
3.1.37. При невозможности обеспечения свободного теплового расширения отдельных элементов трубчатой печи, в расчетах на прочность необходимо учитывать дополнительные напряжения.
3.1.38. Участки элементов трубчатой печи и трубопроводов обвязки (в частности, наружные перекидки из камеры конвекции в камеру радиации) с повышенной температурой поверхности, с которыми возможно непосредственное соприкосновение обслуживающего персонала, должны быть покрыты тепловой изоляцией в соответствии с требованиями СНиП 2.04.14-88 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов».
3.1.39. Крышки люков-лазов и гляделок должны быть прочными, плотными и должны исключать возможность подсосов атмосферного воздуха внутрь печи, а также самопроизвольного открывания.
3.1.40. Стойки печи от нулевой отметки до пода должны иметь огневую защиту, способную противостоять открытому пламени в течение 2-х часов.
3.1.41. Металлоконструкции печей должны иметь общий контур заземления.
3.1.42. Все устанавливаемые на печах электродвигатели должны быть выбраны в соответствии с требованиями «Правил устройства электроустановок» (ПУЭ) и иметь, при необходимости, свидетельство о взрывозащищённости.
3.2. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ
3.2.1. Конструкция трубчатой печи должна соответствовать климатическим условиям площадки строительства.
3.2.2. Змеевики для трубчатых печей выполняются по РД 26-02-80-2004 «Змеевики сварные для трубчатых печей. Требования к проектированию, изготовлению и поставке».
Расчетным давлением змеевика следует считать давление срабатывания предохранительных клапанов на выкиде сырьевого насоса или компрессора либо максимально развиваемое давление, если клапан не установлен.
3.2.3. Максимальная температура стенки труб змеевика должна определяться для наиболее теплонапряженной трубы при максимальном локальном тепловом потоке, определяемом с учетом неравномерности распределения тепловой нагрузки по окружности и длине/высоте трубы.
3.2.4 Максимальная расчетная (проектная) температура должна приниматься как минимум, на 15 °С выше найденной в соответствии п. 3.2.3 настоящего РД.
3.2.5. Материал змеевиков должен быть выбран максимально стойким (в том числе при нормальной температуре) к коррозии от нагреваемых сред; он должен допускать теплосмены без нарушения механических свойств, в том числе ударной вязкости.
3.2.6. Расчет толщины стенки труб змеевиков должен производиться для максимальной расчетной температуры и расчётного давления при расчётном сроке службы змеевиков 100000 часов в соответствии с действующей нормативно технической документацией.
Величина прибавки на коррозию и эрозию должна назначаться в соответствии с расчетным сроком эксплуатации змеевика.
3.2.7. В случае использования конвективных змеевиков для получения или перегрева водяного пара, должна быть обеспечена гарантия наличия в этих змеевиках воды, пароводяной эмульсии или водяного пара в количестве, обеспечивающем расчетную температуру змеевиков, или параметры труб змеевиков должны быть назначены по температуре продуктов сгорания.
3.2.8. Конструкция змеевика должна быть сварная. Фланцевые пары могут быть установлены на потоках на входе и выходе из печи.
3.2.9. Все соединения змеевиков, куда подходят трубы с одинаковым наружным диаметром, должны быть приварными встык. При соединении труб с разными наружными диаметрами должны применяться переходы только с одним дополнительным швом. Конструкция и размеры переходов должны удовлетворять требованиям ГОСТ 17378.
3.2.10. Конструкция змеевиков должна обеспечивать возможность неразрушающего контроля сварных соединений.
3.2.11. Независимо от крепления радиантных и конвективных труб и пучков, должна быть обеспечена компенсация расширения между зонами конвекции и радиации.
3.2.12. На период гидравлических испытаний змеевики печей, подверженные испытанию водой или другим жидким агентом, должны быть оборудованы дренажными устройствами и воздушниками.
3.2.14. Змеевик трубчатой печи, по требованию Заказчика и с учетом возможности его транспортировки, может поставляться:
3.2.15. Допускается в исключительных случаях, по согласованию с заказчиком, конструкция печи, обеспечивающая возможность технического освидетельствования и ремонта змеевиков и футеровки после полного или частичного демонтажа змеевиков из печи.
Разработчик такой конструкции трубчатой печи должен в технической документации указать методику, периодичность и объем контроля труб (змеевиков), выполнение которых обеспечит своевременное выявление и устранение дефектов.
3.2.16. При разработке конструкции трубчатой печи должны учитываться Правила перевозки грузов железнодорожным, водным и автомобильным транспортом.
Предпочтение должно отдаваться габаритным печам или габаритным комплектным блокам, состоящим из змеевиков, узлов металлоконструкций и футеровки.
При конструировании змеевиков независимо от металлоконструкций должна быть обеспечена их максимальная заводская готовность и блочность.
3.2.17. Конструкция и схема змеевиков трубчатой печи должны обеспечивать эффективный теплоподвод к стенкам труб.
Температура стенок труб змеевиков не должна превышать величины, принятой в расчетах на прочность.
3.2.18. Продуктовые змеевики трубчатых печей должны быть, по возможности, самодренируемыми. На дренажных линиях должны быть предусмотрены запорные органы с дистанционным управлением.
3.2.19. Конструкция трубчатой печи должна обеспечивать возможность равномерного прогрева её элементов при пуске и нормальном режиме работы, а также возможность свободного теплового расширения отдельных её элементов.
3.2.20. Конструкция газоходов должна исключать возможность образования взрывоопасного скопления газов, а также обеспечивать необходимые условия для очистки газоходов от отложений продуктов сгорания.
3.2.21. Выход продуктов сгорания из топочной камеры должен быть симметричным, обеспечивающим равномерное омывание труб конвективного змеевика.
3.2.22. Печь должна быть снабжена люками-лазами, гляделками, лючками для розжига горелок и взрывными клапанами.
3.2.23. Размещение и количество гляделок должно обеспечивать обзор всех труб и подвесок радиантного змеевика, а также факелов горелок.
3.2.24. Тип системы очистки наружной поверхности конвективного змеевика выбирается разработчиком и согласуется с заказчиком.
3.2.25. Печь должна быть оснащена системой лестниц и площадок для обслуживания змеевиков, управления работой горелок, приборов КИП, систем очистки поверхностей нагрева, шиберов.
3.2.26. Металлоконструкции печей должны иметь общий контур заземления.
3.2.27. Дымовые трубы, если они устанавливаются на печах и являются неотъемлемой частью конструкции печи (определяющей параметры тракта дымовых газов) и должны выполняться в соответствии с действующими нормативными документами и ОСТ 26.260.758-2003 «Конструкции металлические. Общие технические условия» или «Правилами безопасности при эксплуатации дымовых и вентиляционных промышленных труб» ПБ 03-445-02. Должны учитываться условия рассеивания продуктов сгорания в атмосфере.
Оценка выбросов из дымовой трубы осуществляется в соответствии с «Методическими указаниями по расчету валовых выбросов вредных веществ в атмосферу для предприятий нефтепереработки и нефтехимии (РД-17-89)».
3.2.28. Печь должна быть оснащена системой низковольтового электропитания (36 в) для подключения переносных светильников.
3.2.29. КПД каждой печи с утилизационным оборудованием должен быть не менее 83 %, в отдельных случаях, по согласованию с Заказчиком, допускается меньшая величина КПД.
3.2.30. Как правило, каждый технологический поток целевого назначения должен иметь независимый регулируемый нагрев.
3.2.31. При пропуске через печь технологического потока целевого назначения несколькими потоками, все потоки должны иметь симметричный нагрев, симметричную раздачу всего продукта технологического потока. При этом, количество потоков должно быть минимально возможным.
3.2.32. Отбор дымовых газов из топки/топок печей должен быть симметричным относительно расположения труб в вертикальных экранах с горизонтальными и вертикальными трубами.
3.2.33. Пересечение потоками газов сгорания экранных труб зоны радиации, кроме труб «ударных» экранов перед конвекционными камерами и много поточных змеевиков печей риформинга (связанных горячими трубопроводами с реакторами), не допускается.
3.2.34. Мазутное топливо должно быть подогрето до температуры обеспечивающей вязкость перед форсункой соответственно ее характеристике.
3.2.35. Жидкое топливо на печь должно подаваться по кольцевой циркуляционной системе рассчитанной на двойной расход.
3.2.36. Топливный газ перед горелками не должен иметь конденсата.
3.2.37. Пилотные горелки должны снабжаться топливным газом по отдельной от основных горелок топливной линии и иметь дистанционный и местный розжиг (нажатием кнопки оператором по месту).
3.2.38. Забор топливного газа от коллектора в заборную трубу не должен производиться из нижней части коллектора.
3.2.39. Расчёт минимального пожарного разрыва от трубчатых печей до другого оборудования проводить от наружной обшивки печей.
3.3. ЗМЕЕВИКИ
3.3.1. Материалы для труб змеевиков должны назначаться с учетом:
— максимальной температуры стенки трубы;
— прибавки на коррозию;
— допуска на разностенность труб.
3.3.2. Змеевики печей, за исключением камеры конвекции и перекидок, должны полностью располагаться в топочном пространстве печи.
3.3.3. На случай прогара труб к змеевику должен быть подключен пар или инертный газ для продувки.
3.3.4. Конструкция змеевика должна быть сварная и выполняться в соответствии с РД 26-02-80-2004 «Змеевики сварные для трубчатых печей. Требования к проектированию, изготовлению и поставке».
3.4 ДВОЙНИКИ, ОТВОДЫ, КОЛЕНА
3.4.1. Для соединения труб змеевика следует применять детали трубопроводов бесшовные приварные из углеродистой и низколегированной стали по ГОСТ 17380-2001 «Общие технические условия», ГОСТ 30753-2001 «Отводы крутоизогнутые типа 2D», ГОСТ 17375 «Отводы крутоизогнутые типа 3D», ГОСТ 17376 «Тройники», ГОСТ 17378 «Переходы», ГОСТ 17379 «Заглушки эллиптические», а также по ТУ 3689-001-33776721-97 «Отводы печные крутоизогнутые штампосварные», отводы крутоизогнутые бесшовные из легированной и высоколегированной стали, параметры и размеры которых приведены в ТУ 1468-001-17192736-01, ТУ 26-02-836-79 «Отводы крутоизогнутые протяжные печные».
В необходимых случаях применяются оребрённые трубы по CTП 442-2000 «Трубы оребрённые. Правила изготовления и приёмки» ООО «Фирма Эскорт». Могут быть использованы трубы и трубопроводные детали производства других фирм, имеющих соответствующую документацию, согласованную с Госгортехнадзором России.
3.4.2. Отводы изготавливаются с углом гиба 45, 60, 90 и 180°.
3.4.3. Применение отводов, кривизна которых образовывается за счет складок (гофр) по внутренней стороне отвода, не допускается.
3.4.4. Применение секторных колен допускается при рабочем давлении не более 4,0 МПа (40,0 кгс/см 2 ) при условии, что угол между поперечными сечениями секторов не превышает 22°30 ‘ и расстояние между соседними сварными швами по внутренней стороне отвода обеспечивает контроль этих швов с обеих сторон по наружной поверхности.
3.4.5 Двойники, отводы и колена должны выполняться из того же материала, что и трубы змеевика.
3.4.6. Расчетная толщина стенки двойника, отвода, колена должна включать прибавку на коррозию и эрозию, величиной не менее той, что принята для труб змеевика.
3.4.7. Отводы, двойники, колена, размещаемые в топочной камере, должны рассчитываться на те же расчетные давление и температуру, что и стыкуемые с ними трубы.
3.4.8. Отводы, двойники, колена, размещаемые вне топочного пространства, должны рассчитываться на то же расчетное давление, что и стыкуемые с ними трубы змеевика; расчетная температура принимается на 30 °С выше максимальной температуры нагреваемого продукта в данной части змеевика.
3.4.9. Толщина стенки отвода, двойника, колена должна быть как минимум равна толщине стыкуемой с ними трубы.
3.4.10. Вне зависимости от расположения отводов, конструкция печи должна позволять при необходимости доступ к ним с целью замены.
3.5. ТРУБНЫЕ ОПОРЫ, ПОДВЕСКИ, РЕШЕТКИ
3.5.1. Горизонтальные гладкие трубы змеевика должны опираться на металлические опоры. Расстояние между опорами обосновывается расчётом.
3.5.2. Опоры вертикальных труб устанавливаются на одном из концов, направляющие устройства устанавливаются на противоположном конце, а также в средних частях при длине трубы больше шести метров, если имеется возможность прогиба трубы.
3.5.3. Трубные опоры должны иметь возможность свободно расширяться и не вызывать дополнительные напряжения в трубах.
3.5.4. Проектом и при монтаже труб змеевика должно быть обеспечено касание трубами (горизонтально) всех опор без зазора при работе печи.
3.5.5. Опоры могут быть цельнолитыми или сварными из листа. В случае изготовления литых опор из двух и более частей, сварка опор должна производиться организацией-изготовителем.
3.5.6. Литье трубных опор должно выполняться по техническим условиям организации-изготовителя с контролем предела текучести, проведением механических испытаний, рентгеноскопии сварных швов (при их наличии) и опорных частей, с контролем предела прочности в интервале рабочих температур. Контроль 100 %.
3.5.7. Все находящиеся во внутреннем пространстве трубные опоры должны выполняться из высоколегированных хромоникелевых сталей с учётом температурных условий.
3.5.8. Расчетная температура для трубных опор, подвесок и решеток, контактирующих с продуктами сгорания, должна назначаться следующим образом:
— наличие теплоизоляции на промежуточных решетках конвективного змеевика не снижает их расчетную температуру.
3.5.9. Толщина трубных опор должна рассчитываться с учетом прибавки на коррозию. Прибавка на коррозию должна приниматься с учетом агрессивности среды, но не менее 3-х мм с каждой стороны опоры.
3.5.11. Независимо от конструкции трубы (гладкая, ошипованная или оребрённая) трубные опоры должны позволять замену любой трубы без разборки пучка конвекции.
3.5.12. Торцевые трубные решетки конвективного змеевика должны проектироваться с учетом следующих требований:
— со стороны продуктов сгорания торцевая решетка должна иметь слой футеровки не менее 100 мм; элементы крепления футеровки к торцевой решетке должны выполняться из нержавеющей стали; если расчетная температура торцевой решетки превышает 425 °С, необходимо использовать легированную сталь для ее изготовления;
3.6. ЗМЕЕВИКИ ПОДОГРЕВА ПИТАТЕЛЬНОЙ ВОДЫ, ПАРООБРАЗОВАНИЯ И ПАРОПЕРЕГРЕВА
3.6.1. Особые требования к конструкции змеевиков подогрева питательной воды, парообразования и пароперегрева:
В коллекторах с внутренним диаметром более 150 мм должны быть предусмотрены отверстия (лючки) эллиптической или круглой формы с наименьшим размером в свету не менее 80 мм для осмотра и чистки внутренней поверхности. Вместо указанных лючков разрешается применение приварных штуцеров круглого сечения, заглушаемых приварным донышком, отрезаемым при осмотре (чистке). Количество и расположение штуцеров определяются разработчиком трубчатой печи. Лючки и штуцера допускается не предусматривать, если к коллекторам присоединены трубы наружным диаметром не менее 50 мм, расположенные так, что после их отрезки возможен доступ для осмотра внутреннего пространства коллектора.
3.7. ВХОДНЫЕ-ВЫХОДНЫЕ ПАТРУБКИ, ПЕРЕКИДКИ
3.7.1. Материал перекидочных трубопроводов назначается по материалу предыдущей трубы змеевика.
3.7.1. Входные-выходные патрубки и перекидки могут заканчиваться разделкой кромки под сварку или под фланцевое соединение.
3.7.2. Допускается применять только фланцы приварные встык.
3.7.3. Фланцы должны располагаться вне печи; должен быть обеспечен свободный к ним доступ.
3.7.4. При необходимости размещения на патрубках и перекидках дренажных и воздушных штуцеров, последние должны располагаться вне печи; должен быть обеспечен свободный к ним доступ.
3.7.5. Входные-выходные патрубки рассчитываются таким образом, чтобы они могли воспринимать осевые усилия (F) и крутящие моменты (М), указанные в таблице 3.7.5, если иного нет в техническом задании.