RU63800U1

RU63800U1 - TUBULAR FURNACE

Info

Publication number: RU63800U1
Application number: RU2005122137/22U
Authority: RU
Inventors: Игорь Иванович Растопчук
Original assignee: ТОО "АтырауНефтеМаш"
Priority date: 2005-07-12
Filing date: 2005-07-12
Publication date: 2007-06-10

Abstract

Полезная модель используется для нагрева нефти и нефтепродуктов до рабочей технологической температуры. Трубчатая печь, содержит корпус 1 с радиантной и конвективной камерами, размещенный в корпусе продуктовый змеевик 8, прямые участки труб 9 которого расположены горизонтально и, по меньшей мере, одну горелку, Отличие предлагаемой трубчатой печи заключается в том, что корпус 1 печи выполнен горизонтальным с футерованными изнутри огнеупорным материалом торцевыми стенками 2, 3, продуктовый змеевик 8 выполнен из, по меньшей мере, одного ряда труб 9, расположенных по окружности с зазором между соседними трубами не более 3 мм и с, по меньшей мере, одним окном 12 между трубами для прохода дымовых газов, между внутренней поверхностью продуктового змеевика 8 и внутренней поверхностью торцевых стенок 2, 3 образована радиантная камера 10, а между наружной поверхностью змеевика 8 и боковыми стенками 4 корпуса - конвективная камера 11, у, по меньшей мере, одной торцевой стенки корпуса по его оси расположена топочная камера 17 с футерованным изнутри огнеупорным материалом туннелем 18, выходное отверстие 26 которого соединено с торцевой стенкой радиантной камеры, а входное - с, по меньшей мере, одной горелкой 20. Корпус 1 печи может быть выполнен цилиндрической формы со съемными торцевыми крышками 5, 6, и съемной верхней частью корпуса 7. В The utility model is used to heat oil and oil products to operating process temperature. The tubular furnace contains a housing 1 with radiant and convective chambers, a food coil 8 located in the housing, straight pipe sections 9 of which are horizontal and at least one burner. The difference of the proposed tubular furnace is that the furnace housing 1 is made horizontal with end walls lined with refractory material 2, 3, food coil 8 is made of at least one row of pipes 9 located around the circumference with a gap between adjacent pipes of not more than 3 mm and with at least one a window 12 between the pipes for the passage of flue gases, between the inner surface of the food coil 8 and the inner surface of the end walls 2, 3, a radiant chamber 10 is formed, and between the outer surface of the coil 8 and the side walls 4 of the housing is a convection chamber 11, at least on one end wall of the housing along its axis there is a combustion chamber 17 with a tunnel 18 lined from the inside with refractory material, the outlet 26 of which is connected to the end wall of the radiant chamber, and the inlet to at least one mount Coy 20. The furnace body 1 may be made cylindrical in shape with removable end caps 5, 6, and a detachable upper housing part 7.

вариантах осуществления змеевик может быть выполнен двухконтурным и возвратно-петлевым, а печь может быть снабжена опорами 13 для змеевика, выполненными в форме кольца или внутреннего 14 и наружного 15 обручей, соединенных перемычками 16. На внутренней поверхности кольца или внутреннем обруче располагают трубы. При трехрядном змеевике наружный ряд труб змеевика располагается между обручами и перемычками. Трубчатая печь отличается более высокой эффективностью работы, высокой теплопроизводительностью, малыми габаритами и металлоемкостью, простотой монтажных и ремонтных работ, более длинными межремонтными периодами.embodiments, the coil can be double-loop and loop-back, and the furnace can be equipped with supports 13 for the coil, made in the form of a ring or inner 14 and outer 15 hoops connected by jumpers 16. Pipes are placed on the inner surface of the ring or inner hoop. With a three-row coil, the outer row of coil pipes is located between the hoops and jumpers. The tube furnace is characterized by higher work efficiency, high heat output, small dimensions and metal consumption, ease of installation and repair work, longer turnaround times.

Description

Полезная модель относится к нефтяному и химическому машиностроению и может быть использована для нагрева нефти, нефтяных эмульсий, нефтепродуктов до рабочей технологической температуры.The utility model relates to petroleum and chemical engineering and can be used to heat oil, oil emulsions, oil products to operating process temperature.

Известна трубчатая печь (а.с. СССР №348592, МПК C 10 G 9/20, публ. 23.08.72 г.). Она содержит вертикальный цилиндрический корпус с радиантной и конвективной камерами, отделенными друг от друга перегородкой, причем конвективная камера расположена в центре корпуса. В радиантной камере размещен продуктовый змеевик, прямые участки труб которого расположены вертикально и по концентрическим окружностям. В радиантной камере расположены подовые горелочные устройства, представляющие собой изогнутые по дуге форсунки, причем они расположены между трубами продуктового змеевика.Known tube furnace (AS USSR No. 348592, IPC C 10 G 9/20, publ. 23.08.72,). It contains a vertical cylindrical body with radiant and convective chambers separated from each other by a partition, and the convective chamber is located in the center of the body. In the radiant chamber there is a food coil, the straight pipe sections of which are located vertically and in concentric circles. In the radiant chamber, there are hearth burner devices, which are nozzles bent along an arc, and they are located between the pipes of the food coil.

Известная печь имеет ряд недостатков: недостаточно высокая теплопроизводительность, малый межремонтный период из-за недолговечности труб, сложность монтажных и ремонтных работ, сложность конструкции, большие габариты и металлоемкость.The known furnace has several disadvantages: insufficiently high heat output, short overhaul period due to the fragility of the pipes, the complexity of installation and repair work, the complexity of the design, large dimensions and metal consumption.

В качестве наиболее близкого аналога выбрана трубчатая печь, приведенная в пат. Российской Федерации №2202591 (МПК C 10 G 9/20, публ. 20.04.03 г.).As the closest analogue, the tube furnace shown in US Pat. Russian Federation No. 2202591 (IPC C 10 G 9/20, publ. 04/20/03).

Она содержит корпус с радиантной и двумя конвективными камерами. В радиантной камере расположены вдоль стен два продуктовых змеевика, прямые участки труб которых, выполнены горизонтальными. Каждый змеевик выполнен трехрядным, а между первым и вторым от оси корпуса рядами труб расположены навесные перегородки. В поду радиантной камеры установлены газовые короткофакельные горелки.It contains a housing with a radiant and two convective chambers. In the radiant chamber, two food coils are located along the walls, the straight sections of the pipes of which are made horizontal. Each coil is made in three rows, and hinged partitions are located between the first and second rows of pipes from the housing axis. In the hearth of the radiant chamber, gas torches are installed.

К недостаткам этой печи можно отнести невысокую теплопроизводительность, малый межремонтный период из-за недолговечности труб, сложность монтажных и ремонтных работ. Она отличается сложной конструкцией, большими габаритами и высокой металлоемкостью.The disadvantages of this furnace include low heat production, a short overhaul period due to the fragility of the pipes, the complexity of installation and repair work. It has a complex structure, large dimensions and high metal consumption.

Задачей полезной модели является создание конструкции трубчатой печи, обеспечивающей эффективную работу за счет высокой теплопроизводительности, имеющей малый межремонтный период за счет увеличения долговечности труб, обеспечивающей упрощение монтажных и ремонтных работ, а также небольшие габариты и более низкую металлоемкость.The objective of the utility model is to create a tube furnace design that ensures efficient operation due to high heat production, has a short overhaul period due to increased pipe durability, simplifies installation and repair work, as well as small dimensions and lower metal consumption.

Технический результат: высокая теплопроизводительность, повышение долговечности труб, упрощение монтажных и ремонтных работ, снижение габаритов и металлоемкости печи.Technical result: high heat production, increased pipe durability, simplified installation and repair work, reduced dimensions and metal consumption of the furnace.

Для достижения указанного технического результата в трубчатой печи, содержащей корпус с радиантной и конвективной камерами, размещенный в корпусе продуктовый змеевик, прямые участки труб которого расположены To achieve the specified technical result in a tubular furnace containing a housing with radiant and convective chambers, a food coil located in the housing, straight pipe sections of which are located

горизонтально, и, по меньшей мере, одну горелку, корпус печи выполнен горизонтальным с футерованными изнутри огнеупорным материалом торцевыми стенками, змеевик выполнен из, по меньшей мере, одного ряда труб, расположенных по окружности с зазором между соседними трубами не более 3 мм и с, по меньшей мере, одним окном между трубами для прохода дымовых газов, причем радиантная камера образована между внутренней поверхностью змеевика и внутренней поверхностью торцевых стенок, а конвективная камера - между наружной поверхностью змеевика и боковыми стенками корпуса, у, по меньшей мере, одной торцевой стенки корпуса по его оси расположена топочная камера с футерованным изнутри огнеупорным материалом туннелем, выходное отверстие которого соединено с торцевой стенкой радиантной камеры, а входное - с, по меньшей мере, одной горелкой.horizontally, and at least one burner, the furnace body is made horizontal with the end walls lined with refractory material from the inside, the coil is made of at least one row of pipes located around the circumference with a gap between adjacent pipes of no more than 3 mm and s, at least one window between the pipes for the passage of flue gases, and the radiant chamber is formed between the inner surface of the coil and the inner surface of the end walls, and the convection chamber is between the outer surface of the coil and side At least one end wall of the body along its axis contains a furnace chamber with a tunnel lined with refractory material from the inside, the outlet opening of which is connected to the end wall of the radiant chamber, and the inlet one with at least one burner.

Преимущественно корпус печи выполнен цилиндрической формы. Помимо этого печь может быть выполнена со съемными торцевыми крышками, внутренняя поверхность которых футерована огнеупорным материалом, а верхняя часть корпуса также может быть выполнена съемной. В предпочтительном варианте осуществления трубчатая печь снабжена, по меньшей мере, двумя опорами для змеевика, которые выполнены в виде кольца, причем трубы змеевика установлены на внутренней поверхности кольца, или в виде наружного и внутреннего обручей, соединенных перемычками,, причем трубы змеевика установлены на внутренней поверхности внутреннего обруча.Mostly the furnace body is cylindrical in shape. In addition, the furnace can be made with removable end caps, the inner surface of which is lined with refractory material, and the upper part of the housing can also be made removable. In a preferred embodiment, the tube furnace is provided with at least two supports for the coil, which are made in the form of a ring, moreover, the pipe of the coil is installed on the inner surface of the ring, or in the form of the outer and inner hoops connected by jumpers, and the pipe of the coil is installed on the inner surface of the inner hoop.

Продуктовый змеевик может быть выполнен двухконтурным и возвратно-петлевым.Grocery coil can be double-loop and loopback.

В преимущественном варианте осуществления продуктовый змеевик выполнен трехрядным, причем трубы наружного и внутреннего ряда труб расположены в шахматном порядке, а печь может быть снабжена, по меньшей мере, двумя опорами для труб, выполненными в виде наружного и внутреннего обручей, соединенных перемычками, причем трубы наружного ряда размещены между наружным и внутренним обручами между перемычками.In an advantageous embodiment, the food coil is made in three rows, the pipes of the outer and inner rows of pipes being staggered, and the furnace can be equipped with at least two pipe supports made in the form of outer and inner hoops connected by jumpers, the outer tubes rows are placed between the outer and inner hoops between the jumpers.

Кроме того, печь может быть снабжена воздухоподогревателем, установленным перед дымовой трубой, соединенным воздуховодом с горелками.In addition, the furnace can be equipped with an air heater installed in front of the chimney connected by an air duct to the burners.

Помимо этого, горелки, соединенные с одним тоннелем топочной камеры, могут быть размещены в отдельном здании.In addition, burners connected to one tunnel of the combustion chamber can be housed in a separate building.

На фиг.1 изображена трубчатая печь с продольным разрезом, вариант; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - трубчатая печь с продольным разрезом, вариант; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.3; на фиг.5 изображена опора змеевика, вариант.Figure 1 shows a tubular furnace with a longitudinal section, an option; figure 2 is a section aa in figure 1; figure 3 is a tubular furnace with a longitudinal section, an option; figure 4 is a section bB in figure 3; figure 5 shows the support of the coil, option.

Печь трубчатая содержит цилиндрический горизонтальный корпус 1, теплоизолированный базальтовым утеплителем, имеющий торцевые стенки 2, 3 и боковые стенки 4. Печь имеет съемные торцевые крышки 5, 6 и съемную верхнюю часть корпуса 7 для удобства монтажа змеевика и демонтажа змеевика при его ремонте или замене. Торцевые крышки 5, 6 изнутри The tubular furnace contains a cylindrical horizontal housing 1, insulated with basalt insulation, having end walls 2, 3 and side walls 4. The furnace has removable end covers 5, 6 and a removable upper part of the housing 7 for ease of installation of the coil and dismantling of the coil when it is being repaired or replaced. End caps 5, 6 inside

футерованы огнеупорным кирпичом. Внутри корпуса 1 размещен продуктовый змеевик 8, прямые участки труб 9 которого расположены горизонтально и по окружности. Трубы 9 одного ряда змеевика плотно упакованы. Зазор между соседними трубами 9 не более 3 мм. Между внутренней поверхностью продуктового змеевика 8 и внутренней поверхностью торцевых стенок 2, 3 образована радиантная камера 10, а между наружной поверхностью змеевика и боковыми стенками корпуса -конвективная камера 11. Для прохода дымовых газов из радиантной камеры в конвективную между трубами выполнено, по меньшей мере, одно окно 12. Змеевик 8 может быть выполнен из одного, двух (фиг.2) и трех рядов труб (фиг.4). Конструкция змеевика может быть двухконтурной (фиг.4), возвратно-петлевой. Большой размер змеевика обеспечивает равномерный нагрев труб змеевика при осевом входе дымовых газов, чем достигается долговечность змеевика. В зависимости от необходимой максимальной температуры нагрева применяется подключение змеевика прямоточное или противоточное (при температуре продукта до 80°С - прямоток, при температуре выше 80°С - противоток). При трехрядном выполнении змеевика трубы наружного и внутренних рядов расположены в шахматном порядке.lined with refractory bricks. Inside the housing 1 there is a food coil 8, straight pipe sections 9 of which are located horizontally and around the circumference. The pipes 9 of one row of the coil are tightly packed. The gap between adjacent pipes 9 is not more than 3 mm. A radiant chamber 10 is formed between the inner surface of the food coil 8 and the inner surface of the end walls 2, 3, and a convection chamber 11 is formed between the outer surface of the coil and the side walls of the housing 11. At least one window 12. The coil 8 can be made of one, two (figure 2) and three rows of pipes (figure 4). The design of the coil can be double-circuit (figure 4), a loopback. The large size of the coil ensures uniform heating of the pipes of the coil with the axial inlet of flue gases, which ensures the durability of the coil. Depending on the required maximum heating temperature, a direct-flow or counter-current coil connection is used (at a temperature of the product up to 80 ° C - direct-flow, at a temperature above 80 ° C - counter-flow). With a three-row execution of the coil, the pipes of the outer and inner rows are staggered.

Трубы змеевика опираются на, по меньшей мере две опоры 13. Опоры могут быть выполнены в виде кольца (не показано). Трубы змеевика 8 при этом опираются на внутреннюю поверхность кольца. В варианте осуществления каждая опора состоит из внутреннего 14 и наружного 15 The coil pipes are supported by at least two supports 13. The supports can be made in the form of a ring (not shown). The pipes of the coil 8 are supported on the inner surface of the ring. In an embodiment, each support consists of an inner 14 and an outer 15

обручей, соединенных перемычками 16. Эти опоры хорошо поддерживают змеевик, который скользит по ним при тепловом удлинении, и очень упрощают монтаж и демонтаж змеевика при ремонте. При трехрядном выполнении змеевика трубы наружного ряда располагаются между перемычками 16 и между обручами 14, 15, а трубы среднего ряда на внутреннем обруче 14.hoops connected by jumpers 16. These supports well support the coil, which slides over them with thermal elongation, and greatly simplify the installation and dismantling of the coil during repair. With a three-row execution of the coil, the pipes of the outer row are located between the jumpers 16 and between the hoops 14, 15, and the pipes of the middle row on the inner hoop 14.

С одного (фиг.1) или двух (фиг.3) торцевых стенок корпуса по его оси расположена топочная камера 17, представляющая собой стальной цилиндрический горизонтальный корпус с туннелем 18, футерованным изнутри кирпичом. Топочная камера 17 установлена на ложементе рамы-подставки 19. При тепловых удлинениях она скользит на ложементе рамы-подставки 19. На входе в туннель 18 топочной камеры установлена, по меньшей мере, одна горелка 20. Выходное отверстие 26 туннеля топочной камеры расположено в торцевой стенке корпуса 1. Воздух к горелке подает вентилятор 21 по воздуховоду 22. Воздух может быть предварительно подогрет в воздухоподогревателе 23, расположенном между конвективной камерой и дымовой трубой 24. Горелки 20 могут устанавливаться для любых видов топлива (газ, дизельное топливо, нефть, мазут, комбинированное топливо). Горелка 20 устанавливается в блочно-модульном здании 25. В этом здании устанавливаются и различные приборы.From one (Fig. 1) or two (Fig. 3) end walls of the casing along its axis there is a combustion chamber 17, which is a steel cylindrical horizontal casing with a tunnel 18 lined with brick inside. The combustion chamber 17 is installed on the lodgement of the support frame 19. With thermal extensions, it slides on the lodgement of the support frame 19. At least one burner 20 is installed at the entrance to the tunnel 18 of the combustion chamber 20. The outlet 26 of the combustion chamber tunnel is located in the end wall casing 1. Air to the burner is supplied by a fan 21 through the duct 22. The air can be preheated in an air heater 23 located between the convection chamber and the chimney 24. Burners 20 can be installed for any type of fuel (gas, diesel fuel, oil, fuel oil, combined fuel). The burner 20 is installed in a block-modular building 25. Various devices are also installed in this building.

Печь работает следующим образом. В змеевик 8 печи подают нефть или нефтепродукты. Розжиг горелок 20 производят с пульта дистанционного управления (не показан). К горелке в здание 25 в зимнее время подают The furnace operates as follows. In the coil 8 of the furnace serves oil or petroleum products. Ignition of the burners 20 is carried out with a remote control (not shown). The burner in building 25 is served in winter

подогретый в воздухоподогревателе 23 воздух вентилятором 21 по воздуховоду 22. К горелке 20 подают также топливо. В туннеле 18 топочной камеры 17 топливо и воздух горят при оптимальных условиях и малых потерях теплоты. В объеме туннеля 18 выделяется много энергии, которая идет на разогрев его футерованной поверхности. Через небольшое в сравнении с длиной туннеля выходное отверстие 26 туннеля проходит весь тепловой поток излучения его внутренней поверхности. Лучеиспускательная способность выходного отверстия 26 близка к излучательной способности абсолютно горячего тела. В результате интенсивность теплоотдачи радиацией значительно выше, чем у простого факела в «прототипе», т.е. вырастает теплопроизводительность. Кроме того, тепловой радиационный поток излучают нагретые торцевые стенки корпуса. Указанное расположение прямых участков труб змеевика горизонтально и по окружности, большой размер змеевика обеспечивает хорошую теплопередачу, равномерный нагрев труб и продукта в трубах. Температура дымовых газов в радиантной камере 1200-1600°С. Через окна 12 поток дымовых газов попадает из радиантной камеры 10 в конвективную камеру 11, где дымовые газы передают тепло продукту конвекцией, что снижает температуру уходящих газов и повышает к.п.д. печи. Затем дымовые газы подогревают воздух в воздухоподогревателе 23 и выбрасываются в дымовую трубу 21 с температурой около 300°С.the air heated in the air heater 23 by the fan 21 through the duct 22. Fuel is also supplied to the burner 20. In the tunnel 18 of the combustion chamber 17, fuel and air burn under optimal conditions and low heat losses. A lot of energy is released in the volume of the tunnel 18, which goes to warm its lined surface. Through a small, in comparison with the length of the tunnel, tunnel outlet 26, the entire heat flux of radiation from its inner surface passes. The emissivity of the outlet 26 is close to the emissivity of an absolutely hot body. As a result, the heat transfer intensity of radiation is much higher than that of a simple torch in the "prototype", i.e. heat output is increasing. In addition, the heat radiation flux emit heated end walls of the housing. The indicated location of the straight sections of the coil pipes horizontally and around the circumference, the large size of the coil provides good heat transfer, uniform heating of the pipes and product in the pipes. The temperature of the flue gases in the radiant chamber is 1200-1600 ° C. Through the windows 12, the flue gas stream enters from the radiant chamber 10 into the convection chamber 11, where the flue gases transfer heat to the product by convection, which reduces the temperature of the flue gases and increases the efficiency ovens. Then the flue gases heat the air in the air heater 23 and are discharged into the chimney 21 with a temperature of about 300 ° C.

Предлагаемая трубчатая печь имеет к.п.д. на 15% выше, чем у известных печей, теплосъем с единицы поверхности выше на 30%, а The proposed tube furnace has an efficiency 15% higher than that of known furnaces, heat removal per surface unit is 30% higher, and

межремонтный период увеличивается до 2-х раз, она имеет небольшие размеры и металлоемкость в сравнении с известными трубчатыми печами.the overhaul period is increased up to 2 times, it has small dimensions and metal consumption in comparison with the known tubular furnaces.

Claims

1. A tube furnace comprising a housing with radiant and convective chambers, a food coil located in the housing, straight pipe sections of which are horizontal and at least one burner, characterized in that the furnace housing is horizontal with end walls lined with refractory material, the food coil is made of at least one row of pipes located around the circumference with a gap between adjacent pipes of not more than 3 mm and with at least one window between the pipes for passage of smoke g call, the radiant chamber is formed between the inner surface of the food coil and the inner surface of the end walls, and the convection chamber is formed between the outer surface of the coil and the side walls of the housing, at least one end wall of the housing along its axis is a combustion chamber with lined with refractory material from the inside a tunnel, the outlet of which is connected to the radiant chamber, and the inlet to at least one burner.

2. The tube furnace according to claim 1, characterized in that the furnace body is made of a cylindrical shape.

3. The tube furnace according to claim 1, characterized in that it is made with removable end caps, the inner surface of which is lined with refractory material.

4. The tube furnace according to claim 3, characterized in that the furnace body is made of a cylindrical shape.

5. The tube furnace according to claim 1, characterized in that the upper part of the housing is removable.

6. The tubular furnace according to claim 5, characterized in that the furnace body is made of a cylindrical shape.

7. The tube furnace according to claim 5, characterized in that it is made with removable end caps, the inner surface of which is lined with refractory material.

8. A tube furnace according to any one of claims 1 to 7, characterized in that it is provided with at least two support for the coil, made in the form of a ring, and the pipe coil installed on the inner surface of the ring.

9. A tube furnace according to any one of claims 1 to 7, characterized in that it is provided with at least two supports made in the form of an outer and inner hoops connected by jumpers, the pipe being installed on the inner surface of the inner hoop.

10. A tube furnace according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the food coil is double-loop and loop-back.

11. The tube furnace of claim 10, characterized in that it is equipped with at least two supports for the coil, made in the form of a ring, and the pipe coil installed on the inner surface of the ring.

12. The tube furnace of claim 10, characterized in that it is equipped with at least two supports made in the form of an outer and inner hoops connected by jumpers, the pipe being installed on the inner surface of the inner hoop.

13. The tube furnace according to claim 10, characterized in that the food coil is made in three rows, and the pipes of the outer and inner rows of pipes are staggered.

14. The tube furnace according to item 13, characterized in that it is equipped with at least two supports for pipes made in the form of an outer and inner hoops connected by jumpers, and the tubes of the outer row are placed between the outer and inner hoops between the jumpers.

15. A tube furnace according to any one of claims 1 to 7, 11-14, characterized in that it is equipped with an air heater installed in front of the chimney connected by an air duct to the burners.

16. A tube furnace according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the burners connected to one tunnel of the combustion chamber are installed in a separate building with an air duct with burners.

17. Tube furnace according to any one of paragraphs.11-14, characterized in that the burners connected to one tunnel of the combustion chamber are installed in a separate building.

18. The tube furnace according to clause 16, characterized in that it is equipped with an air heater installed in front of the chimney connected by an air duct to the burners.