Промышленная печь , также известная как нагреватель прямого нагрева или нагреватель прямого нагрева , представляет собой устройство, используемое для обеспечения тепла для промышленного процесса, обычно выше 400 градусов по Цельсию. [1] Они используются для обеспечения тепла для процесса или могут служить реактором , обеспечивающим тепло реакции. Конструкции печей различаются по функциям, мощности нагрева, типу топлива и методу подачи воздуха для горения. Тепло генерируется промышленной печью путем смешивания топлива с воздухом или кислородом или за счет электрической энергии . Остаточное тепло выйдет из печи в виде дымовых газов . [1] Они разработаны в соответствии с международными нормами и стандартами, наиболее распространенными из которых являются ISO 13705 (Нефтяная и газовая промышленность. Нагреватели для общего обслуживания нефтеперерабатывающих заводов) / Стандарт 560 Американского института нефти (API) (Нагреватели для общего обслуживания нефтеперерабатывающих заводов). ). Типы промышленных печей включают печи периодического действия , металлургические печи , вакуумные печи и солнечные печи . Промышленные печи используются в таких областях, как химические реакции , кремация , нефтепереработка и стекольное производство .
Топливо поступает в горелку и сжигается воздухом, подаваемым из воздуходувки. В конкретной печи может быть более одной горелки, которая может быть расположена в ячейках, нагревающих определенный набор труб. В зависимости от конструкции горелки также могут быть установлены на полу, на стене или на крыше. Пламя нагревает трубы, которые, в свою очередь, нагревают жидкость внутри первой части печи, известной как радиационная секция или топка . В этой камере, где происходит горение, тепло передается в основном за счет излучения трубкам вокруг огня в камере.
Жидкость, подлежащая нагреву, проходит через трубки и таким образом нагревается до желаемой температуры. Газы от сгорания известны как дымовые газы . После того, как дымовой газ покидает топку, большинство конструкций печей включают в себя конвекционную секцию, где больше тепла рекуперируется перед выбросом в атмосферу через дымовую трубу . (HTF = Теплоноситель. Промышленные предприятия также используют свои печи для нагрева вторичной жидкости со специальными присадками, такими как антикоррозийные и высокоэффективные теплопередачи. Эта нагретая жидкость затем циркулирует по всему заводу в теплообменниках, которые используются там, где требуется тепло. вместо прямого нагрева производственной линии, поскольку продукт или материал могут быть летучими или склонными к растрескиванию при температуре печи.)
В радиантной секции трубы получают почти все тепло за счет излучения пламени. В вертикальной цилиндрической печи трубы расположены вертикально. Трубки могут быть вертикальными или горизонтальными, располагаться вдоль огнеупорной стенки, посередине и т. д. или располагаться в ячейках. Шпильки используются для скрепления изоляции и на стенке печи. На этом снимке внутренней части печи они расположены на расстоянии около 1 фута (300 мм) друг от друга.
Показанные ниже трубы, имеющие красновато-коричневый цвет из-за коррозии , представляют собой трубы из углеродистой стали и проходят по высоте излучающей секции. Трубки расположены на некотором расстоянии от изоляции, поэтому излучение может отражаться к задней части трубок и поддерживать однородную температуру стенок трубок. Направляющие для трубок сверху, посередине и снизу удерживают трубки на месте.
Конвекционная секция расположена над радиационной секцией, где прохладнее для рекуперации дополнительного тепла. Передача тепла здесь происходит за счет конвекции , а трубы имеют оребрения для увеличения теплоотдачи. Первые три ряда труб в нижней части конвекционной секции и вверху радиантной секции представляют собой область голых трубок (без ребер) и известны как защитная секция («ударные трубы»), названные так потому, что они до сих пор подвергаются большому количеству радиации из топки, а также защищают трубы конвекционной секции, которые обычно изготовлены из менее стойкого материала, от высоких температур в топке.
Область радиантной секции непосредственно перед тем, как дымовые газы попадают в защитную секцию и в конвекционную секцию, называется перемычкой. Переходник — это трубка, соединяющая выход конвекционной секции с входом радиантной секции. Перепускной трубопровод обычно располагается снаружи, чтобы можно было контролировать температуру и рассчитывать эффективность конвекционной секции. Смотровое стекло в верхней части позволяет персоналу видеть форму и рисунок пламени сверху и визуально проверять, происходит ли попадание пламени. Попадание пламени происходит, когда пламя касается трубок и образует небольшие изолированные пятна очень высокой температуры.
Это серия трубок горизонтального/вертикального типа шпильки, соединенных на концах (с изгибами на 180°) или спиральной конструкции. Излучающая катушка поглощает тепло посредством излучения. Они могут быть однопроходными или многопроходными в зависимости от допустимого падения давления на стороне процесса. Излучающие катушки и колена размещены в радиационном боксе. Материалы излучающих змеевиков варьируются от углеродистой стали для работы при низких температурах до высоколегированных сталей для работы при высоких температурах. Они поддерживаются лучистыми боковыми стенами или свисают с лучистой крыши. Материалом этих опор обычно является высоколегированная сталь. При проектировании излучающей катушки необходимо учитывать возможность расширения (в жарких условиях).
Горелка в вертикальной цилиндрической печи, как указано выше, расположена в полу и горит вверх. Некоторые печи имеют боковые горелки, например, в локомотивах поездов . Плитка горелки изготовлена из жаростойкого огнеупора и является местом сдерживания пламени. Воздушные регистры, расположенные под горелкой и на выходе воздуходувки, представляют собой устройства с подвижными створками или лопатками, которые контролируют форму и характер пламени, независимо от того, распространяется ли оно или даже закручивается. Пламя не должно распространяться слишком сильно, так как это может привести к попаданию пламени. Воздушные регистры можно классифицировать как первичные, вторичные и, если применимо, третичные, в зависимости от того, когда в них поступает воздух.
Регистр первичного воздуха подает первичный воздух, который первым подается в горелку. Вторичный воздух добавляется в дополнение к первичному воздуху. Горелки могут включать в себя смеситель предварительного смешивания воздуха и топлива для лучшего сгорания перед подачей в горелку. Некоторые горелки даже используют пар в качестве предварительной смеси для предварительного нагрева воздуха и лучшего смешивания топлива и нагретого воздуха. Пол печи в основном изготовлен из материала, отличного от материала стены, обычно это твердый литой огнеупор, позволяющий техническим специалистам ходить по полу во время технического обслуживания.
Печь можно зажечь небольшим запальным пламенем или, в некоторых старых моделях, вручную. В настоящее время большинство пилотных пламен зажигается с помощью трансформатора зажигания (так же, как автомобильные свечи зажигания). Пилотное пламя, в свою очередь, зажигает основное пламя. В пилотном пламени используется природный газ, в то время как в основном пламени может использоваться как дизельное топливо , так и природный газ. При использовании жидкого топлива используется распылитель, иначе жидкое топливо просто выльется на под печи и станет опасным. Использование пилотного пламени для зажигания печи повышает безопасность и удобство по сравнению с использованием ручного метода розжига (например, спички).
Сажеобдувочные аппараты находятся в конвекционной секции. Поскольку эта секция находится над излучающей секцией и из-за ребер движение воздуха медленнее, здесь имеет тенденцию скапливаться сажа . Продувка сажи обычно выполняется, когда эффективность конвекционной секции снижается. Это можно рассчитать, наблюдая за изменением температуры на перекрестном трубопроводе и на выходе из конвекционной секции.
Сажевообдувочные машины используют проточные среды, такие как вода, воздух или пар, для удаления отложений из трубок. Обычно это делается во время технического обслуживания при включенном вентиляторе. Существует несколько различных типов сажеобдувочных аппаратов. Настенные воздуходувки роторного типа устанавливаются на стенках печи, выступающих между конвекционными трубами. Копья соединены с источником пара с помощью отверстий, просверленных в нем через определенные промежутки по длине . Когда он включен, он вращается и выдувает сажу из трубок через дымовую трубу.
Дымовая труба представляет собой цилиндрическую конструкцию, расположенную в верхней части всех камер теплопередачи. Затвор прямо под ним собирает дымовые газы и поднимает их высоко в атмосферу, где они не представляют опасности для персонала .
Заслонка дымовой трубы , находящаяся внутри, работает как дроссельная заслонка и регулирует тягу (разницу давлений между воздухозаборником и выходом воздуха) в печи, что и приводит к протягиванию дымовых газов через конвекционную секцию. Демпфер дымохода также регулирует потери тепла через штабель. Когда заслонка закрывается, количество тепла, выходящего из печи через дымовую трубу, уменьшается, но давление или тяга в печи увеличивается, что создает опасность для тех, кто работает вокруг нее. Если в печи есть утечки воздуха, пламя может выйти из печи. топку или даже взорваться, если давление слишком велико.
Изоляция является важной частью печи, поскольку она повышает эффективность за счет минимизации утечки тепла из нагретой камеры. Для изоляции используются огнеупорные материалы, такие как огнеупорный кирпич , литые огнеупоры и керамическое волокно . Дно печи обычно представляет собой огнеупоры литого типа, а стены прибиваются гвоздями или приклеиваются. Керамическое волокно обычно используется для крыши и стенок печи и различается по плотности , а затем по максимальному температурному диапазону. Например, 8# 2300 °F означает плотность 8 фунтов/фут3 с максимальной температурой 2300 °F. Фактическая номинальная рабочая температура для керамического волокна немного ниже максимальной номинальной температуры. (т.е. 2300 °F подходит только до 2145 °F до постоянной линейной усадки).
Бетонные столбы являются фундаментом, на котором монтируется обогреватель. Их может быть четыре «нет». для нагревателей меньшего размера и может составлять до 24 шт. для обогревателей больших размеров. Проектирование опор и всего фундамента производится с учетом несущей способности грунта и сейсмических условий, преобладающих в данном районе. Фундаментные болты затираются в фундамент после установки обогревателя.
Корпус обогревателя снабжен дверцами доступа в различных местах. Дверцы доступа следует использовать только во время выключения обогревателя. Обычный размер входной двери составляет 600x400 мм, что достаточно для перемещения людей/материалов в обогреватель и из него. Во время эксплуатации дверцы доступа надежно запираются болтами с использованием герметичных высокотемпературных прокладок.
{{cite book}}: |author=имеет общее имя ( справка )CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite book}}: |author=имеет общее имя ( справка ){{cite book}}: |author=имеет общее имя ( справка )CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )