RU2820369C1

RU2820369C1 - Tubular furnace

Info

Publication number: RU2820369C1
Application number: RU2023128686A
Authority: RU
Inventors: Антон Евгеньевич Лебедев; Илья Сергеевич Гуданов; Анна Валентиновна Лебедева; Алексей Александрович Александров; Юлия Игоревна Савчук
Filing date: 2023-11-03
Publication date: 2024-06-03

Abstract

FIELD: furnaces.

SUBSTANCE: invention relates to a tubular furnace. Furnace comprises a box-shaped housing with convection and radiation chambers, in which there are convective and radiant coils and burners installed in the bottom of the furnace. Radiant coil is made of vertical tubes, the tube section of the radiant coil is helical, the radiation chamber is divided by vertical partitions. Distinctive design features of the invention are that the tubes of the radiant coil have three parts. Lower parts of the tubes of the radiant coil are located in the horizontal plane, while the middle parts are located vertically, and the upper parts are L-shaped. Tubes of the convective coil are made in the form of flat spirals arranged one above the other with opposite direction of turns. Distance between the spirals increases from the lower spiral to the upper one, the thickness of the tubes in the spirals increases from the upper one to the lower one, and vertical partitions have rectangular windows arranged in a staggered order.

EFFECT: providing intensive and smooth heating of liquid media.

1 cl, 3 dwg

Description

Предлагаемое изобретение предназначено для нагрева нефтепродуктов или других жидких сред в нефтеперерабатывающей, химической и других отраслях промышленности.The present invention is intended for heating petroleum products or other liquid media in oil refining, chemical and other industries.

Известна трубчатая печь, содержащая камеру конвекции, камеру радиации с настенными однорядными трубными экранами, фронтальные стены камеры радиации, торцевые стены камеры радиации, отличающаяся тем, что она снабжена установленными на торцевых стенах двухрядными настенными шахматными трубными экранами, причем трубы каждого потока однорядного настенного экрана фронтальной стены через одну соединены с трубами двухрядного настенного экрана угольниками, а трубы двухрядного настенного шахматного экрана торцевых стен соединены калачами, при этом трубы одного потока расположены на каждой торцевой стене [Патент РФ на ПМ №19314, МПК F23D 14/00, опубл. 20.08.2001, БИ №23].A tubular furnace is known, containing a convection chamber, a radiation chamber with wall-mounted single-row pipe screens, the front walls of the radiation chamber, the end walls of the radiation chamber, characterized in that it is equipped with double-row wall staggered pipe screens mounted on the end walls, and the pipes of each stream of the single-row wall screen have a front walls through one are connected to the pipes of a double-row wall screen by angles, and the pipes of a double-row wall checkerboard screen of the end walls are connected by rolls, with pipes of the same stream located on each end wall [RF Patent for PM No. 19314, IPC F23D 14/00, publ. 08/20/2001, BI No. 23].

К недостаткам данной трубчатой печи относится невысокая интенсивность и плавность нагрева.The disadvantages of this tubular furnace include the low intensity and smoothness of heating.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является трубчатая печь, включающая коробчатый корпус с камерами конвекции и радиации, в которых размещены конвективный и радиантный змеевики и горелки, установленные в поде печи, причем радиантный змеевик выполнен из вертикальных труб. Концевой участок восходящей вертикальной трубы радиантного змеевика выполнен винтообразным, при этом длина вышеупомянутого концевого участка составляет не менее одного шага винта. Винтообразный концевой участок выполнен с шагом винта, равным 3-11 диаметров трубы и диаметром винта, не превышающим двух диаметров трубы. Вертикальная труба в верхней своей части закреплена на горизонтальной балке посредством хомутов, а горизонтальная балка связана тягами с пружинными амортизаторами, установленными на корпусе печи. Горелки в поде печи установлены с возможностью одностороннего или двухстороннего облучения вертикальных труб радиантного змеевика. Камера радиации разделена вертикальными перегородками, по меньшей мере, на две секции [Патент РФ №2318861, МПК C01G 9/20, опубл. 10.03.2008, БИ №7].The closest to the proposed invention is a tubular furnace, including a box-shaped body with convection and radiation chambers, which house convective and radiant coils and burners installed in the hearth of the furnace, and the radiant coil is made of vertical pipes. The end section of the ascending vertical pipe of the radiant coil is made helical, and the length of the above-mentioned end section is at least one pitch of the screw. The helical end section is made with a screw pitch equal to 3-11 pipe diameters and a screw diameter not exceeding two pipe diameters. The vertical pipe in its upper part is fixed to the horizontal beam by means of clamps, and the horizontal beam is connected by rods to spring shock absorbers installed on the furnace body. The burners in the furnace bottom are installed with the possibility of one-sided or two-sided irradiation of the vertical pipes of the radiant coil. The radiation chamber is divided by vertical partitions into at least two sections [RF Patent No. 2318861, IPC C01G 9/20, publ. 03/10/2008, BI No. 7].

Техническим результатом данного изобретения является создание трубчатой печи, обеспечивающей интенсивный и плавный нагрев жидких сред.The technical result of this invention is the creation of a tubular furnace that provides intense and smooth heating of liquid media.

Технический результат достигается тем, что предлагается трубчатая печь, содержащая коробчатый корпус с камерами конвекции и радиации, в которых размещены конвективный и радиантный змеевики и горелки, установленные в поде печи, причем радиантный змеевик выполнен из вертикальных труб, участок трубы радиантного змеевика выполнен винтообразным, камера радиации разделена вертикальными перегородками.The technical result is achieved by the fact that a tubular furnace is proposed, containing a box-shaped body with convection and radiation chambers, in which convective and radiant coils and burners are installed, installed in the hearth of the furnace, wherein the radiant coil is made of vertical pipes, the pipe section of the radiant coil is made helical, the chamber radiation is separated by vertical partitions.

Отличительными конструктивными признаками изобретения является то, что трубы радиантного змеевика имеют три части, причем нижние части труб радиантного змеевика расположены в горизонтальной плоскости, средние - вертикально, а верхние части имеют Г-образную форму, трубы конвективного змеевика выполнены в виде расположенных друг над другом плоских спиралей с противоположным направлением витков, причем расстояние между спиралями увеличивается от нижней спирали к верхней, толщина труб в спиралях от верхней к нижней, а вертикальные перегородки имеют прямоугольные окна, расположенные в шахматном порядке..Distinctive design features of the invention are that the radiant coil pipes have three parts, and the lower parts of the radiant coil pipes are located in a horizontal plane, the middle parts are vertical, and the upper parts are L-shaped, the convective coil pipes are made in the form of flat ones located one above the other spirals with opposite directions of turns, and the distance between the spirals increases from the bottom spiral to the top, the thickness of the pipes in the spirals from the top to the bottom, and the vertical partitions have rectangular windows arranged in a checkerboard pattern..

На фиг. 1 показана схема трубчатой печи.In fig. Figure 1 shows a diagram of a tube furnace.

На фиг. 2 изображен вид А.In fig. 2 shows view A.

На фиг. 3 представлен вид Б.In fig. 3 shows view B.

Трубчатая печь содержит коробчатый корпус 1 с камерами конвекции 2 и радиации 3, в которых размещены конвективный 4 и радиантный 5 змеевики и горелки 6, установленные в поде печи, причем радиантный змеевик 5 выполнен из вертикальных труб, участок трубы радиантного змеевика 5 выполнен винтообразным, камера радиации 3 разделена вертикальными перегородками 7. Трубы радиантного змеевика 5 имеют три части, причем нижние части труб радиантного змеевика 5 расположены в горизонтальной плоскости, средние - вертикально, а верхние части имеют Г-образную форму, трубы конвективного змеевика 4 выполнены в виде расположенных друг над другом спиралей с противоположным направлением витков, причем расстояние между спиралями увеличивается от нижней спирали к верхней, толщина труб в спиралях от верхней к нижней, а вертикальные перегородки 7 имеют прямоугольные окна 8, расположенные в шахматном порядке.The tubular furnace contains a box-shaped body 1 with chambers of convection 2 and radiation 3, in which convective 4 and radiant 5 coils and burners 6 are located, installed in the hearth of the furnace, and the radiant coil 5 is made of vertical pipes, the pipe section of the radiant coil 5 is helical, the chamber radiation 3 is divided by vertical partitions 7. The pipes of the radiant coil 5 have three parts, and the lower parts of the pipes of the radiant coil 5 are located in a horizontal plane, the middle parts are vertical, and the upper parts are L-shaped, the pipes of the convective coil 4 are made in the form of located on top of each other each other spirals with opposite directions of turns, and the distance between the spirals increases from the lower spiral to the upper, the thickness of the pipes in the spirals from the upper to the lower, and the vertical partitions 7 have rectangular windows 8, arranged in a checkerboard pattern.

Трубчатая печь работает следующим образом. Жидкость, предварительно нагретая в теплообменнике, подается в трубы конвективного змеевика 4, в верхнюю его часть, где нагревается за счет обтекания их горячими дымовыми газами. Далее жидкость поступает в трубы радиантного змеевика 5, в нижнюю его часть, затем в среднюю и верхнюю, где происходит ее окончательный нагрев от пламени сгораемого топлива, создаваемого горелками 6.The tube furnace works as follows. The liquid, preheated in the heat exchanger, is supplied to the pipes of the convective coil 4, to its upper part, where it is heated due to the flow of hot flue gases around them. Next, the liquid enters the pipes of the radiant coil 5, into its lower part, then into the middle and upper, where it is finally heated from the flame of combustible fuel created by the burners 6.

За счет того, что участок трубы радиантного змеевика 5 выполнен винтообразным обеспечивается более длительное нахождение жидкости в трубах.Due to the fact that the pipe section of the radiant coil 5 is helical, a longer stay of the liquid in the pipes is ensured.

Благодаря тому, что трубы конвективного змеевика 4 выполнены в виде расположенных друг над другом плоских спиралей с противоположным направлением витков, обеспечивается интенсивный нагрев жидкости от восходящих потоков дымовых газов. Противоположное направление витков в соседних плоских спиралях создает турбулентности к камере конвекции 2, что повышает интенсивность нагрева.Due to the fact that the pipes of the convective coil 4 are made in the form of flat spirals located one above the other with opposite directions of turns, intense heating of the liquid from the ascending flows of flue gases is ensured. The opposite direction of the turns in adjacent flat spirals creates turbulence towards the convection chamber 2, which increases the heating intensity.

Для постепенного нагрева жидкости расстояние между спиралями увеличивается от нижней спирали к верхней, а толщина труб в спиралях от верхней к нижней.To gradually heat the liquid, the distance between the spirals increases from the lower spiral to the upper, and the thickness of the pipes in the spirals from the upper to the lower.

За счет того, что трубы радиантного змеевика 5 имеют три части, причем нижние части труб радиантного змеевика 5 расположены в горизонтальной плоскости, средние - вертикально, а верхние части имеют Г-образную форму, удается интенсифицировать нагрев жидкости в камере радиации 3.Due to the fact that the pipes of the radiant coil 5 have three parts, and the lower parts of the pipes of the radiant coil 5 are located in a horizontal plane, the middle parts are vertical, and the upper parts are L-shaped, it is possible to intensify the heating of the liquid in the radiation chamber 3.

В нижней части камеры радиации 3 тепло передается нижним частям труб, расположенным в горизонтальной плоскости. Здесь происходит нагрев от нижней, менее горячей части пламени.In the lower part of the radiation chamber 3, heat is transferred to the lower parts of the pipes located in the horizontal plane. Here heating occurs from the lower, less hot part of the flame.

Далее жидкость поднимается в среднюю часть труб радиантного змеевика 5, где осуществляется дальнейшее нагревание от средней части пламени, имеющей более высокую температуру. Окончательный нагрев происходит в верхних частях, имеющих Г-образную форму, в наиболее горячей зоне пламени (верхней). Г-образная форма труб позволяет наиболее эффективно расположить трубы в максимально горячей зоне пламени.Next, the liquid rises into the middle part of the radiant coil 5 pipes, where further heating is carried out from the middle part of the flame, which has a higher temperature. The final heating occurs in the upper parts, which are L-shaped, in the hottest zone of the flame (upper). The L-shaped shape of the pipes allows the pipes to be most effectively positioned in the hottest flame zone.

Благодаря тому, что вертикальные перегородки 7 имеют прямоугольные окна 8, расположенные в шахматном порядке обеспечивается турбулентное движение нагретых газов в камере радиации 3, перетекание через окна 8, что также способствует повышению качества и равномерности нагрева жидкости.Due to the fact that the vertical partitions 7 have rectangular windows 8 arranged in a checkerboard pattern, turbulent movement of heated gases in the radiation chamber 3 is ensured, flowing through the windows 8, which also helps to improve the quality and uniformity of heating of the liquid.

Предлагаемая конструкция трубчатой печи обеспечивает интенсивный и плавный нагрев жидких сред.The proposed design of a tubular furnace provides intense and smooth heating of liquid media.

Claims

A tubular furnace containing a box-shaped body with convection and radiation chambers, in which convective and radiant coils and burners are installed, installed in the hearth of the furnace, wherein the radiant coil is made of vertical pipes, the section of the radiant coil pipe is made helical, the radiation chamber is divided by vertical partitions, characterized in that that the radiant coil pipes have three parts, and the lower parts of the radiant coil pipes are located in a horizontal plane, the middle parts are vertical, and the upper parts are L-shaped, the convective coil pipes are made in the form of flat spirals located one above the other with opposite directions of turns, Moreover, the distance between the spirals increases from the lower spiral to the upper, the thickness of the pipes in the spirals increases from the upper to the lower, and the vertical partitions have rectangular windows arranged in a checkerboard pattern.