Файл: Бельский, В. И. Промышленные печи и трубы учеб. пособие.pdf

и сводов ванных печей. Варят стекло в таких печах в горшках круглого сечения с расширением в верхней части. Загрузку шихты в горшки производят периодически по мере их освобож­ дения от стекломассы (выработки). Выработка стекломассы из горшков выполняется с оставлением горшков в печи или с уда­ лением их из рабочего пространства через специальные отвер­ стия, закрываемые во время работы печи футерованными зас­ лонками. Горшковые печи малоэффективны, и поэтому варка стекла в них ведется только для специальных целей — оптичес­ кого стекла, хрусталя и т. п.

ГЛАВА IX

ПЕЧИ НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕЙ И ХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Печи нефтеперерабатывающей и химической промышленно­ сти по назначению и конструкции весьма разнообразны. Наибо­ лее распространенными из них являются печи для переработки нефти и получения серосодержащих газов, являющихся основ­ ным сырьем для производства серной кислоты и др.

Остальные виды печей химической проімышленности, кроме печей для кальцинирования соды, в основном низкотемператур­ ные, небольшие по своим размерам и не имеют каких-либо суще­ ственных отличий (конструктивных элементов) от печей, описан­ ных выше.

§ 29. ТРУБЧАТЫЕ ПЕЧИ НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫ ВАЮ Щ ЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Трубчатые печи нефтеперерабатывающей промышленности служат для производства из нефтяного сырья моторного бензина и других продуктов (керосин, газойль, соляровое масло), в том числе сырья для химической промышленности (этилена, пропана, бутана).

Нагрев нефтяного сырья—сырой нефти (метод прямой гон­ ки) или продуктов ее переработки (крекинг-процесс) осущест­ вляют в трубчатых печах различных конструкций. На рис. 97 представлена типовая двухкамерная трубчатая печь с наклон­ ным сводом. До последнего времени печами этого типа оснаща­ лись все нефтеперерабатывающие заводы. В настоящее время строительство таких печей почти прекращено, однако они име­ ются в большом количестве на нефтеперерабатывающих заводах. Основанием печи служит ленточный бетонный фундамент, на ко­ тором установлен каркас печи, состоящий из вертикальных стоек, к верхней части которых прикреплены металлические фермы, со­ единенные по верхнему поясу металлическими прогонами. К про-

234

Рис. 97. Двухкамерная трубчатая печь с наклонным сводом

гонам крепят листы волнистого шифера, образующие кровлю, защищающую огнеупорную кладку свода от атмосферных осад­ ков. К нижнему поясу ферм крепят прогоны из швеллеров, к ко­ торым в поперечном направлении подвешивают чугунные балочки для навески шамотных фасонных изделий и подвесок из хро­ моникелевой жаропрочной стали для труб.

К вертикальным стойкам каркаса боковых и торцовых стен печи крепят в продольном направлении швеллеры, а к ним — чугунные подвески для навешивания шамотных фасонных изде­ лий, образующих футеровку рабочих камер печи. К вертикаль­ ным стойкам каркаса крепят также переходные площадки и ле­ стницы для обслуживания форсунок и соединений труб (змееви­ ка), по которым циркулируют нефтепродукты. В торцовых стенах к каркасу по периметру свода и пода крепят решетки из серого и жаропрочного чугуна для опирания труб змеевика.

Под печи выполняется из большеразмерных плит из жаро­ стойкого бетона. Кладку боковых стен рабочих камер до верха форсуночных камер выполняют из нормального шамотного кир­ пича толщиной 345 мм (1,5 кирпича), а выше форсуночных ка­ мер — из шамотных фасонных изделий, которые навешивают на

235

чугунные подвески. Торцовые стены печи (кроме конвекционной камеры) выполняют только из шамотных фасонных изделий, подвешенных на чугунных подвесках.

Свод печи делают из шамотных фасонных изделий, также на­ вешиваемых на чугунные подвески. В стенах и сводах печи ос­ тавляются температурные швы, заполняемые шнуровым асбес­ том. Стены конвекционной камеры (перевальные) выкладывают из шамотных фасонных изделий толщиной 460 мм.

С наружной стороны огнеупорная кладка стен и свода покры­ вается слоем теплоизоляционной обмазки. Боковые и торцовые стены печи после нанесения обмазки закрываются листами, ко­ торые крепят к каркасу печи.

Змеевики трубчатых печей, по которым циркулируют нагре­ ваемые нефтепродукты, делают из бесшовных цельнотянутых труб из углеродистых или специальных марок стали диаметром от 60 до 152 мм и длиной от 6 до 18 м в зависимости от длины трубчатой печи. Трубы, устанавливаемые на поду печи, опирают концами на подовые решетки, а устанавливаемые по своду пе­ чи— на решетки сводового экрана и подвески, закрепленные па нижнем поясе фермы.

В конвекционной камере трубы опирают на решетки, изготов­ ляемые из специальных жаропрочных марок стали. Для соеди­ нения концов труб, выходящих из печи, применяют двойники из легированных сталей, кованые или литые.

Продукты переработки нефтяного сырья поступают в одну из нижных труб конвекционной камеры, проходят последовательно через все трубы, а затем через трубы, расположенные на поду и своде печи, откуда нефтяное сырье в жидком и парообразном состоянии подается в аппаратуру, где происходит разделение на­ гретых продуктов нефти на бензин, керосин и др.

Трубчатые печи обогревают жидким топливом. Продукты го­ рения нагревают огнеупорную кладку и трубы змеевика, распо­ ложенные непосредственно в рабочих камерах, как за счет кон­ векции, так и за счет радиации факела. Из рабочей камеры про­ дукты горения поднимаются вверх на высоту перевальных стен конвекционной камеры и за счет конвекции нагревают пучок труб, расположенных в ней, а затем поступают через боров и ды­ мовую трубу в атмосферу.

В настоящее время взамен трубчатых шатровых печей широ­ кое распространение получают более производительные и более совершенные печи для переработки нефтепродуктов. Одной из характерных особенностей этого вида печей (рис. 98) является расположение форсунок в поде печи и направление движения продуктов горения в рабочем пространстве печи и зоне подогре­ ва только снизу вверх. Такое направление продуктов горения при наличии пережима в верхней части рабочей камеры и равно­ мерный (по длине зоны подогрева) отбор охлажденных отходя­ щих газов с дальнейшим выбросом их через газопроводы и ды-

236

Рис. 98. Трубчатая печь с подовыми форсунками (горелками)

/ _ радиантная камера; 2 — конвекционная камера; 3 — змеевики; 4 — горелочные отвер­ стия; 5 — гляделки; 6 — дымоход; 7 — дымовая труба; 8 — поворотный шибер

мовую трубу в атмосферу позволяют обеспечить лучшую отдачу тепла нагреваемому продукту и повысить производительность и коэффициент полезного действия печи, который доходит до 0,77.

Основанием печи служат отдельно стоящие железобетонные фундаменты, к которым с помощью анкерных болтов крепятся ос­ новныестойки каркаса печи. Продольные и торцовые стойки каркаса через определенные промежутки (по высоте) обвязаны швеллерами и уголками, к которым крепятся подвески с укла­ дываемыми на них трубами змеевика.

К стойкам каркаса также крепятся металлические конструк­ ции пода печи, кронштейны пережима (в местах перехода рабо­ чей камеры в зону подогрева), конструкции оснований газопро­ водов и дымовой трубы, трубные решетки, а также лестницы и обслуживающие площадки. К конструкциям пода печи крепятся горелки, обвязки к ним (газо- и воздухопроводы).

Футеровка печи выполняется из фасонных шамотных изделий,

237

■ш ш .........

Устные обозначения^

Кцрличеглиняныи

■н1(красный) Кирпичфасонный подменой

0£кирпич шамотный Кирпич диатомиШый Обмазка изоляционная шлакобал бата бетон

:/^у4жепезобетон

Рис. 99. Пиролизная трубчатая печь

/ —»фундаменты; 2 — выстилка; 3 — опоры и подвески; 4 — балки; 5 — под: 6 — подвесные стены; 7 — подвесной свод; 8 — беспламенные горелки; 9 — теплоизоляция; 10 — штуцер для термопары; 11 — асбестовый шнур

навешиваемых на специальные подвески, закрепляемые с помощью болтов к швеллерам (продольным) каркаса печи, или из панелей жаростойкого бетона, облицованных с наружной сто­ роны стальными листами в виде короба (кассеты). Для обеспе­ чения прочности жаростойкого бетона к стальному листу в шах­ матном порядке привариваются анкеры U-образной формы.

Часть футеровки (при выполнении ее в бетонном варианте) —

238

основание под трубу, газоходы и сама дымовая труба—выпол­ няется из штучных огнеупорных материалов. Печи указанной конструкции работают самостоятельно или в виде установки (блока), состоящей из нескольких печей, но имеющих общий сборник продуктов горения и одну дымовую трубу. Целесообраз­ ность строительства таких установок заключается в том, что при остановке (на ремонт) одной из печей установка продолжает ра­ ботать и выпускать продукцию.

Пиролизная трубчатая печь, оборудованная газовыми кера­ мическими панельными горелками (рис. 99), служит для полу­ чения низших ароматических углеводородов, главным образом бензола и толуола. Процесс разложения нефтяных продуктов протекает при температурах 600—850° С (при выходе пирогаза из радиантных секций).

Трубы змеевика в нижней части печи опирают на литые ре­ шетки из жаропрочной стали, устанавливаемые через 1,5—2 м друг от друга по длине печи, а в рабочем пространстве печи — на подвески из жаропрочной стали, укрепленные на верхней ра­ ме, и на решетки, установленные в нижней части печи. Трубы змеевика, проходящие по своду, опираются на подвески, закреп­ ленные также на верхней раме. В торцовых стенах печи трубы змеевика опирают на чугунные изолированные с внутренней сто­ роны решетки.

Продукты переработки поступают в одну из нижних труб змеевика в нижней части печи, проходят по всему змеевику и выходят из труб, расположенных около свода.

Продукты горения нагревают трубы змеевика и находящийся в нем продукт переработки в рабочем пространстве печи до тем­ пературы около 850° С и в нижней части — печи — до 300—350° С. Охлажденные до 300° С продукты горения через дымоход, боров

идымовую трубу удаляются в атмосферу.

§30. ПЕЧИ ХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Механическая семиполочная печь

Механическая семиполочная печь предназначена для обжига колчеданов с получением сернистого газа SO2, являющегося ос­ новным продуктом при производстве серной кислоты (схемати­ чески по реакции: S 02+ 0 -F H 20 = H2S0 4 ).

Сырьем для получения S 0 2 служат: сера, серный колчедан и другие содержащие серу продукты. Важнейшим из указанных видов сырья является серный колчедан — пирит, богатые залежи которого находятся на Урале и в Закавказье.

При обжиге серного колчедана в полочных печах получают S 02 и отходы — колчедановые или пиритовые огарки по реакции: 4FeS2+ l 102 = 2 Fe2 0 3 + 8 S0 2. Пиритовые огарки, содержащие до 40—66% Fe, 10—12% Si02, 0,7—1,5% Cu, 0,3-0,6% Zn, после

239

обогащения используют как сырье для получения меди, чугуна и др.

Семиполочная печь (рис. 100) сооружается на бетонном фун­ даменте, к которому с помощью анкерных болтов крепят меха­ низм вращения вала с гребками, опорный механизм и металло­ конструкции каркаса печи, состоящего из колонн, нижней рамы, являющейся основанием, и каркас из листовой стали. Футеровку стен печи выполняют из шамотного кирпича или жаростойкого бетона.

240

конца вала; 21 — загрузочный бункер (№№ — номера камер и сводов); 22 — ось люков

Своды сферической формы, разделяющие рабочее простран­ ство печи по вертикали на несколько камер, выполняют из фа­ сонных шамотных изделий или из жаростойкого бетона.

В центре сводов имеются отверстия цилиндрической формы для прохождения вала и пересыпки колчедана с одного свода на другой. В рабочих сводах 1, 3 и 5 эти отверстия расположены по окружности свода (23 шт.) в местах примыкания его к футе­ ровке стен, а в сводах 2, 4 и 6 — около вала. В рабочем своде 7 имеются квадратные отверстия для удаления огарка, располо­ женные в местах примыкания свода к футеровке стен. В сушиль­ ном (верхнем) своде для пересыпки продукта на 1-й рабочий свод имеется специальное устройство — питатель рабочего свода.

Чугунный вал, к которому крепят чугунные гребки с лопат­ ками, устанавливается на опорное устройство. Верхняя часть ва­ ла вращается в направляющих роликах, укрепленных на метал­ локонструкциях, образующих верхнюю площадку печи. Вал и гребки охлаждаются воздухом, проходящим внутри вала. Вра­ щение вала осуществляется с помощью электродвигателя через редуктор и систему зубчатых шестерен.

Воздух для горения поступает в рабочее пространство печи через отверстия, перекрываемые шиберами. Газы выходят через патрубок, расположенный в камере, образованной сушильным сводом и первым рабочим сводом.

Дробленый до кусков размером 6—10 мм серный колчедан подается в загрузочную воронку, расположенную на верхней площадке печи, откуда поступает на свод сушильной камеры, по которой с помощью лопаток, насаженных на гребки, вращающие­