RU2130477C1

RU2130477C1 - Tube furnace

Info

Publication number: RU2130477C1
Application number: RU96123963A
Authority: RU
Inventors: Л.Н. Парфенов
Original assignee: Парфенов Леонид Николаевич
Priority date: 1996-12-23
Filing date: 1996-12-23
Publication date: 1999-05-20

Abstract

FIELD: tube furnaces. SUBSTANCE: burners in radiation zone of tube furnace are in the form of gas chambers with holes through which fuel gas is metered into oxidizing flow in the amount corresponding to calculated temperature profile of coil pipes. EFFECT: higher safety of furnace operation, increased furnace unit power, and prolonged service life of coil pipes. 2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для проведения процессов пиролиза, термического крекинга, нагревания различных продуктов и предназначено для использования в нефтеперерабатывающей, химической и нефтехимической промышленности. The invention relates to devices for carrying out processes of pyrolysis, thermal cracking, heating of various products and is intended for use in the oil refining, chemical and petrochemical industries.

Известны трубчатые печи (А.с. СССР N 1275526, 1986), имеющие радиационную зону с горелочными устройствами, с помощью которых происходит нагревание змеевиков с продуктом, и конвекционную зону для утилизации тепла дымовых газов. Tubular furnaces are known (A.S. USSR N 1275526, 1986) having a radiation zone with burner devices, by means of which the coils with the product are heated, and a convection zone for utilizing the heat of flue gases.

Недостатком таких трубчатых печей является то, что обогрев змеевиков с продуктом осуществляется только за счет излучения от горелок, расположенных на наружных панелях печи. Смешение топливного газа и окислителя (воздуха или дымового газа с содержанием кислорода) происходит непосредственно в горелках, а так как горелки связаны с окружающим воздухом, то они являются источником открытого гоня, что опасно для работы на химических предприятиях. The disadvantage of such tube furnaces is that the coils with the product are heated only by radiation from the burners located on the outer panels of the furnace. The mixture of fuel gas and an oxidizing agent (air or flue gas with oxygen content) occurs directly in the burners, and since the burners are connected to the surrounding air, they are a source of open driving, which is dangerous for working in chemical plants.

Кроме того, температура пламени панельной горелки 1500 - 1700^oC, что приводит к разрушению футеровки прилегающей поверхности печи и собственно горелки. Горелки не могут обеспечить равномерный обогрев всей поверхности змеевиков с продуктом, а это приводит к местным перегревам змеевиков, к их закоксовыванию и ускоренному науглероживанию. Каждая горелка не имеет автоматического управления, управляется вручную с помощью запорной арматуры.In addition, the flame temperature of the panel burner 1500 - 1700 ^o C, which leads to the destruction of the lining of the adjacent surface of the furnace and the burner itself. Burners cannot provide uniform heating of the entire surface of the coils with the product, and this leads to local overheating of the coils, to their coking and accelerated carburization. Each burner does not have automatic control; it is manually controlled using shut-off valves.

Цель изобретения - повышение безопасности эксплуатации печи, увеличение единичной мощности печи, срока службы змеевиков до их замены, полная автоматизация технологического процесса в печи. The purpose of the invention is to increase the safety of operation of the furnace, increase the unit power of the furnace, the service life of the coils before replacing them, the full automation of the technological process in the furnace.

Поставленная цель достигается тем, что в трубчатой печи, имеющей корпус с радиационной зоной и конвекционной зоной для утилизации тепла дымовых газов, вместо горелок имеются устройства - газовые камеры с отверстиями, через которые дозируется топливный газ в поток окислителя в количестве, соответствующем расчетному температурному профилю змеевиков. This goal is achieved by the fact that in a tubular furnace having a housing with a radiation zone and a convection zone for utilizing flue gas heat, instead of burners, there are devices - gas chambers with openings through which fuel gas is dosed into the oxidizer stream in an amount corresponding to the calculated temperature profile of the coils .

На фиг. 1 показано продольное сечение радиационной зоны печи, на фиг. 2 - поперечное сечение радиационной зоны печи. In FIG. 1 shows a longitudinal section of the radiation zone of the furnace, FIG. 2 is a cross section of the radiation zone of the furnace.

Традиционная конвекционная зона печи, служащая для утилизации тепла дымовых газов, показана на фиг. 1, 2 пунктиром. The conventional convection zone of the furnace, used to recover the heat of the flue gas, is shown in FIG. 1, 2 dotted line.

Трубчатая печь содержит корпус с радиационной зоной 1, змеевик для нагрева (пиролиза, крекинга) продукта 2, газовые камеры 3 с отверстиями 4, датчик температуры 5 на змеевике с продуктом с комплектом приборов, преобразующих сигналы датчика в управляющий сигнал для управления клапаном на подучу топливного газа в газовые камеры 3, регулирующий клапан 6, газоанализатор 7 с комплектом приборов, преобразующих сигналы газоанализатора, измеряющего концентрацию кислорода в дымовых газах, регулирующая заслонка 8 на подаче окислителя в радиационную зону. The tube furnace contains a housing with a radiation zone 1, a coil for heating (pyrolysis, cracking) of the product 2, gas chambers 3 with openings 4, a temperature sensor 5 on the coil with the product with a set of devices that convert the sensor signals into a control signal to control the valve to receive fuel gas into the gas chambers 3, a control valve 6, a gas analyzer 7 with a set of devices that convert the signals of a gas analyzer measuring the concentration of oxygen in flue gases, a control valve 8 at the oxidizer supply to the radiation zone Well.

Трубчатая печь работает следующим образом:
Продукт, предназначенный для пиролиза, крекинга или нагревания поступает сначала в конвекционную зону печи для предварительного подогрева за счет тепла отходящих дымовых газов, затем подается в радиационную зону 1 по змеевикам 2.The tube furnace operates as follows:
The product intended for pyrolysis, cracking or heating first enters the convection zone of the furnace for preheating due to the heat of the exhaust flue gases, then it is fed into the radiation zone 1 through the coils 2.

Между змеевиками располагаются газовые камеры 3 с отверстиями 4, через которые подается топливный газ в количестве, соответствующем расчетному температурному профилю змеевиков. Between the coils there are gas chambers 3 with openings 4 through which fuel gas is supplied in an amount corresponding to the calculated temperature profile of the coils.

Окислитель (горячий воздух или дымовые газы с содержанием кислорода 5-99% объемных) с температурой более 700^oC подается в радиационную зону обогрева змеевиков.An oxidizing agent (hot air or flue gases with an oxygen content of 5-99% vol.) With a temperature of more than 700 ^o C is fed into the radiation heating zone of the coils.

Выходящий из отверстий газовых камер топливный газ интенсивно перемешивается с окислителем и сгорает во всем объеме движущегося потока окислителя, создавая радиационное излучение. Движущийся поток окислителя в смеси с продуктами сгорания топливного газа обеспечивает дополнительно конвекционный режим обогрева всей поверхности трубчатых змеевиков 2. The fuel gas leaving the openings of the gas chambers is intensively mixed with the oxidizing agent and burns out in the entire volume of the moving oxidizing stream, creating radiation. The moving flow of the oxidizing agent mixed with the products of combustion of fuel gas provides an additional convection mode for heating the entire surface of the tubular coils 2.

Сочетание радиационного и конвекционного способов обогрева змеевиков радиационной зоны печи позволяет увеличить коэффициент теплопередачи, и, следовательно, снизить температуру в радиационной зоне с обычных 1500 - 1700^oC на 250 - 300^oC и более и при этом сохранить необходимую температуру для обогрева змеевиков.The combination of radiation and convection methods of heating the coils of the radiation zone of the furnace allows to increase the heat transfer coefficient, and, therefore, reduce the temperature in the radiation zone from the usual 1500 - 1700 ^o C by 250 - 300 ^o C and more and at the same time maintain the necessary temperature for heating the coils.

Кроме того, обеспечивается высокая равномерность обогрева поверхности змеевиков радиационной зоны, которая позволяет снизить локальные перегревы змеевиков и, как следствие этого, снижается коксообразование продукта и науглероживание металла змеевика, тем самым увеличивается пробег змеевиков между выжигами кокса в 1,7 - 2 раза по сравнению с традиционными печами. In addition, high uniformity of heating of the surface of the coils of the radiation zone is ensured, which allows to reduce local overheating of the coils and, as a result, reduces coke formation of the product and carburization of the metal of the coil, thereby increasing the mileage of the coils between coke burns by 1.7 - 2 times compared with traditional stoves.

Одновременно увеличивается срок службы змеевиков в 2 - 3 раза. At the same time, the service life of the coils is increased by 2 to 3 times.

Размещение газовых камер внутри радиационной зоны и их конструкция, позволяющая подавать окислитель централизованно, обеспечивает герметичность наружных поверхностей печи и создает отсутствие контакта открытого огня радиационной зоны с окружающей средой. The placement of gas chambers inside the radiation zone and their design, which allows the oxidizer to be fed centrally, ensures the tightness of the outer surfaces of the furnace and creates the absence of contact of the open fire of the radiation zone with the environment.

Количество потоков (рядов) змеевиков зависит от требуемой производительности печи и ее назначения и может быть в количестве от 1 до 100. The number of flows (rows) of coils depends on the required productivity of the furnace and its purpose and can be in an amount from 1 to 100.

Регулирование подачи топливного газа в газовые камеры 3 осуществляется с помощью приборов 5 и клапанов 6. Регулирование подачи окислителя - по приборам 7 и заслонками 8. The regulation of the supply of fuel gas to the gas chambers 3 is carried out using devices 5 and valves 6. The regulation of the supply of oxidizing agent is carried out using instruments 7 and dampers 8.

Управляя режимом работы печи, можно осуществить четное позонное регулирование интенсивности обогрева змеевиков. By controlling the operating mode of the furnace, it is possible to carry out even zone control of the heating intensity of the coils.

Образовавшиеся дымовые газы из радиационной зоны поступают в конвекционную зоны для утилизации их тепла. The resulting flue gases from the radiation zone enter the convection zone to utilize their heat.

Трубчатая печь характеризуется более широким диапазоном применения, возможностью осуществления нагрева любого жидкого или газообразного продукта, повышением единичной мощности в 4 - 5 раз, увеличением пробега змеевиков между выжигами кокса в 1,7 - 2 раза и срока службы змеевиков до их замены в 2 - 3 раза, возможностью выполнить печь герметичной за счет использования подогретого окислителя от стороннего источника подогрева и тем самым повысить безопасность ее работы. The tube furnace is characterized by a wider range of applications, the possibility of heating any liquid or gaseous product, increasing the unit power by 4–5 times, increasing the mileage of the coils between coke burns by 1.7–2 times, and the service life of the coils before replacing them by 2–3 times, the ability to make the furnace airtight through the use of a heated oxidizer from an external source of heating and thereby increase the safety of its operation.

Предлагаемая конструкция печи позволяет полностью автоматизировать этапы пуска, ведения технологического режима и останова процесса. The proposed design of the furnace allows you to fully automate the stages of start-up, maintenance of the technological regime and shutdown of the process.

Claims

A tube furnace having a housing with a radiation zone and a convection zone for recovering flue gas heat, characterized in that there are devices in the radiation zone - gas chambers with openings through which fuel gas is dosed into the oxidizer stream in an amount corresponding to the calculated temperature profile of the coils.