RU79987U1 - AUTOMATED FIRE TUBE HEATER - Google Patents
AUTOMATED FIRE TUBE HEATER Download PDFInfo
- Publication number
- RU79987U1 RU79987U1 RU2008143771/22U RU2008143771U RU79987U1 RU 79987 U1 RU79987 U1 RU 79987U1 RU 2008143771/22 U RU2008143771/22 U RU 2008143771/22U RU 2008143771 U RU2008143771 U RU 2008143771U RU 79987 U1 RU79987 U1 RU 79987U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heater
- burners
- heated
- housing
- heat exchanger
- Prior art date
Links
Landscapes
- Regulation And Control Of Combustion (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области теплотехники, в частности к подогревателям газовым автоматизированным и может быть использована преимущественно для нагрева транспортируемых по трубопроводам газообразных и жидких углеводородных продуктов. Нагреватель огневой трубный автоматизированный содержит корпус (1) с горизонтальным разъемом, топочный объем в котором отделен вкладышем (7) от воздушного канала, соединенного с воздухонагревателем рекуперативным (8), расположенным над корпусом (1), под закрепленной на нем дымовой трубой (9), входной (4) и выходной (5).коллекторы и теплообменник (6), горелочные устройства, соединенные с обвязкой (14) горелок (10), поддон (11) со штуцером (13) для отвода конденсата водяных паров. Входной патрубок обвязки подключен к выходному коллектору (5) теплообменника (6). Горелки (10) расположены над поддоном (11), а оси отверстий в горелках (10) для выхода топливо-воздушной смеси направлены на днище поддона (11). Входной (4) и выходной (5) коллекторы и теплообменник (6) выполнены в виде горизонтального нагреваемого трубопровода (3), расположенного соосно горизонтальному разъему корпуса (1). Горелки (10) расположены в верхней части разъемного корпуса (1) на входном участке размещения вкладышей (7), компланарно нагреваемому трубопроводу (3). Это позволит повысить эффективность и надежность, а также снизить трудоемкость изготовления нагревателя. 1 з.п. ф-лы, 6 илл.The utility model relates to the field of heat engineering, in particular to automated gas heaters and can be used primarily for heating gaseous and liquid hydrocarbon products transported through pipelines. The automated tube fire heater contains a housing (1) with a horizontal connector, the furnace volume in which is separated by a liner (7) from an air channel connected to a regenerative air heater (8) located above the housing (1), under a chimney fixed to it (9) , inlet (4) and outlet (5). collectors and heat exchanger (6), burners connected to the piping (14) of the burners (10), a tray (11) with a fitting (13) for the removal of water vapor condensate. The inlet piping is connected to the output manifold (5) of the heat exchanger (6). The burners (10) are located above the pan (11), and the axis of the holes in the burners (10) are directed to the bottom of the pan (11) to exit the fuel-air mixture. The input (4) and output (5) collectors and the heat exchanger (6) are made in the form of a horizontal heated pipeline (3) located coaxially with the horizontal connector of the housing (1). The burners (10) are located in the upper part of the detachable housing (1) at the inlet section of the liners (7), coplanarly heated pipe (3). This will improve efficiency and reliability, as well as reduce the complexity of manufacturing a heater. 1 s.p. f-ly, 6 ill.
Description
Полезная модель относится к области теплотехники, в частности к подогревателям газовым автоматизированным и может быть использована преимущественно для нагрева транспортируемых по трубопроводам газообразных и жидких углеводородных продуктов с теплотой сгорания не ниже 10 МДж/кг.The utility model relates to the field of heat engineering, in particular to automated gas heaters and can be used primarily for heating gaseous and liquid hydrocarbon products transported through pipelines with a calorific value of at least 10 MJ / kg.
Известен подогреватель газа (см. патент РФ на изобретение №2061200, МПК F27B 5/00, опубл. 27.05.1996 г.), содержащий радиантную и конвективную камеры, разделенные вертикальной перевальной стенкой, трубчатые змеевики, излучающие горелки, при этом трубчатые змеевики (из горизонтально расположенных труб) размещены вертикальными рядами в радиантной и конвективной камерах, перевальная стенка установлена в зазоре между соседними вертикальными рядами труб радиантной и конвективной камер и выполнена из жаростойкого материала с высокой излучающей способностью, толщина перевальной стенки не превышает 0,1 диаметра труб змеевика, стенки подогревателя выполнены из внутренней и наружной оболочек, установленных с зазором, заполненным легковесным теплоизоляционным материалом, причем внутренняя оболочка выполнена тонкостенной из жаростойкого материала.Known gas heater (see RF patent for the invention No. 2061200, IPC F27B 5/00, publ. 05.27.1996), containing radiant and convection chambers separated by a vertical wall, tubular coils emitting burners, while tubular coils ( of horizontally arranged pipes) are placed in vertical rows in the radiant and convective chambers, the saddle wall is installed in the gap between adjacent vertical rows of pipes of the radiant and convective chambers and is made of heat-resistant material with a high emitting Tew, saddle wall thickness not exceeding 0.1 diameter pipe coil heater wall formed of inner and outer shells, installed with a gap filled with lightweight insulating material, wherein the inner shell is made from thin-walled heat-resistant material.
Основным недостатком известного подогревателя газа является неравномерность нагрева горелками теплообменных труб (змеевика) по длине и периметру и, следовательно, снижение их срока службы и надежности теплообменника, вследствие изготовления его теплообменной поверхности, обогреваемой пламенем горелок, из труб и отводов, соединяемых большим количеством сварных швов. Кроме того, в известной конструкции не используется конденсат водяных паров при низкотемпературном режиме нагрева сырья для генерации в топке подогревателя парогазовой смеси (смеси дымовых газов и перегретого водяного пара), что также снижает надежность работы подогревателя (увеличивает риск воспламенения в топке возможных утечек нагреваемого продукта).The main disadvantage of the known gas heater is the uneven heating of the heat exchanger tubes (coil) by the burners along the length and perimeter and, consequently, a decrease in their service life and reliability of the heat exchanger, due to the manufacture of its heat exchanger surface heated by the burner flame, from pipes and outlets connected by a large number of welds . In addition, the known design does not use water vapor condensate in the low-temperature mode of heating the raw materials to generate a gas-vapor mixture in the heater furnace (a mixture of flue gases and superheated water vapor), which also reduces the reliability of the heater (increases the risk of ignition in the furnace of possible leakages of the heated product) .
Известен также подогреватель газа (см. патент РФ на изобретение №2225964, МПК F24H 3/08, опубл. 20.03.2004 г.), содержащий горелочное устройство, дымовую трубу, входной и выходной газовые коллекторы, теплообменный модуль, расположенный в корпусе и выполненный в виде коаксиально расположенных внутренней трубы и внешней, заглушенной со стороны горелочного устройства, при этом подогреватель содержит цилиндрический вкладыш для, разделения воздушного и дымового потоков, внутреннюю и внешнюю цилиндрические обечайки, образующие горелочный тоннель и A gas heater is also known (see RF patent for the invention No. 2225964, IPC F24H 3/08, publ. March 20, 2004), comprising a burner device, a chimney, gas inlet and outlet gas collectors, a heat exchange module located in the housing and made in the form of a coaxially located inner pipe and an external plugged from the side of the burner device, the heater comprising a cylindrical insert for separating air and smoke flows, an inner and outer cylindrical shell forming a burner tunnel, and
расположенные между цилиндрическим вкладышем и теплообменным модулем в нижней части корпуса, переходник, расположенный между дымовой трубой и корпусом и выполненный в виде двух конических внутренней и внешней обечаек, при этом входной и выходной газовые коллекторы выполнены в виде вставленных одна в другую труб, расположенных горизонтально по отношению к теплообменному модулю, ориентированному вертикально по отношению к корпусу, входной коллектор в виде внутренней горизонтальной трубы соединен с внутренней трубой теплообменного модуля и имеет заглушку со стороны выхода, а выходной коллектор в виде внешней горизонтальной трубы соединен с внешней трубой теплообменного модуля, к которой прикреплена внутренняя цилиндрическая, обечайка с образованием зазора для подвода воздуха, внешняя цилиндрическая обечайка прикреплена к цилиндрическому вкладышу, соединенному с внутренней конической обечайкой переходника, а внешняя коническая обечайка соединена с корпусом, горелочное устройство расположено в корпусе и выполнено в виде кольцевой горелки, причем цилиндрический вкладыш, цилиндрические и конические обечайки, кольцевая горелка расположены коаксиально по отношению к теплообменному модулю, внутренняя труба которого и входной коллектор выполнены перфорированными.located between the cylindrical liner and the heat exchanger module in the lower part of the casing, an adapter located between the chimney and the casing and made in the form of two conical inner and outer shells, while the inlet and outlet gas manifolds are made in the form of pipes inserted one into the other, arranged horizontally along relative to the heat exchange module oriented vertically with respect to the housing, the input manifold in the form of an internal horizontal pipe is connected to the inner pipe of the heat exchange mode it has a plug on the output side, and the output manifold in the form of an external horizontal pipe is connected to the external pipe of the heat exchanger module, to which the inner cylindrical shell is attached, forming a gap for air supply, the outer cylindrical shell is attached to the cylindrical liner connected to the inner conical shell adapter, and the outer conical shell is connected to the housing, the burner device is located in the housing and is made in the form of an annular burner, with a cylindrical the ladder, cylindrical and conical shells, the ring burner are located coaxially with respect to the heat exchange module, the inner tube of which and the inlet manifold are perforated.
Недостатком известного подогревателя газа является недостаточно высокая надежность теплообменника из-за наличия обогреваемых пламенем сварных соединений, а также недостаточно равномерный нагрев теплообменника по длине при изменении теплопроизводительности горелки. Кроме того, в известном подогревателе газа не используется конденсат водяных паров для генерации в топке подогревателя парогазовой смеси, а также отсутствует отвод избыточного -конденсата водяных паров из топки. Указанный недостаток приводит к снижению надежности эксплуатации подогревателя (возможности воспламенения утечек газа в топке) и снижению его тепловой экономичности (так как теплота конденсации водяных паров на теплопередающей стенке модуля не используется для нагрева газа).A disadvantage of the known gas heater is the insufficiently high reliability of the heat exchanger due to the presence of flame-welded joints, as well as insufficiently uniform heating of the heat exchanger along the length when the heat output of the burner changes. In addition, the known gas heater does not use water vapor condensate to generate a gas-vapor mixture in the heater furnace, and there is no removal of excess β-condensate water vapor from the furnace. This drawback leads to a decrease in the reliability of operation of the heater (the possibility of ignition of gas leaks in the furnace) and to a decrease in its thermal efficiency (since the heat of condensation of water vapor on the heat transfer wall of the module is not used to heat gas).
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является подогреватель газа автоматизированный (см. патент РФ на полезную модель №60184, МПК F24H 3/08, опубл. 10.01.2007 г.), содержащий корпус с горизонтальным разъемом, топочный объем в котором отделен вкладышем от воздушного канала, соединенного с воздухонагревателем рекуперативным, расположенным над корпусом, под закрепленной на нем дымовой трубой, теплообменник с вертикальным расположением теплообменных модулей и горизонтальным расположением входного и выходного коллекторов, горелочные устройства, соединенные с обвязкой горелок, входной патрубок обвязки The closest in technical essence to the proposed solution is an automated gas heater (see RF patent for utility model No. 601484, IPC F24H 3/08, published January 10, 2007), comprising a housing with a horizontal connector, the furnace volume of which is separated by an insert from an air channel connected to a regenerative air heater located above the body, under a chimney fixed to it, a heat exchanger with a vertical arrangement of heat exchange modules and a horizontal arrangement of the input and output collectors, burner devices connected to the piping of the burners, the input pipe of the piping
подключен к выходному коллектору теплообменника, при этом теплообменник состоит из нескольких рядов подключенных параллельно теплообменных модулей, объединенных горизонтальными входными и выходными коллекторами, на нижней части каждого из теплообменных модулей размещены воронки, под каждым рядом модулей параллельно днищу корпуса, внутри него, с зазором между днищем и относительно друг друга размещены поддоны, объединенные в нижней их части съемными конденсатопроводами, причем один из поддонов имеет штуцер для отвода конденсата водяных паров, распределители газовоздушной смеси горелок расположены над зазорами между боковыми стенками поддонов, а оси отверстий в горелках для выхода газовоздушной смеси направлены на днища поддонов.connected to the output collector of the heat exchanger, while the heat exchanger consists of several rows of heat exchanger modules connected in parallel, connected by horizontal inlet and outlet headers, funnels are placed on the bottom of each of the heat exchanger modules, parallel to the bottom of the case, under each row of the modules, with a gap between the bottom and relative to each other pallets are placed, united in their lower part by removable condensate pipelines, one of the pallets having a fitting for removing condensate leading vapors, the distributors of the gas-air mixture of the burners are located above the gaps between the side walls of the pallets, and the axis of the openings in the burners for the exit of the gas-air mixture are directed to the bottoms of the pallets.
Однако известный подогреватель газа имеет недостаточно высокую надежность вследствие сварной конструкции его теплообменника и обогрева сварных швов высокотемпературным потоком дымовых газов.However, the known gas heater has insufficient reliability due to the welded structure of its heat exchanger and heating of the welds with a high temperature flue gas stream.
Задачей, на решение которой направлена предложенная полезная модель, является повышение эффективности и надежности, а также снижение трудоемкости изготовления нагревателя огневого трубного.The task to which the proposed utility model is directed is to increase the efficiency and reliability, as well as reduce the laboriousness of manufacturing a fire tube heater.
Техническим результатом, достигаемым при осуществлении полезной модели, является повышение продолжительности безотказной работы нагревателя вследствие исключения локального перегрева нагреваемого трубопровода и уменьшения количества сварных соединений трубопровода в зоне высоких температур.The technical result achieved by the implementation of the utility model is to increase the duration of the failure-free operation of the heater due to the exclusion of local overheating of the heated pipeline and the reduction in the number of welded joints of the pipeline in the high temperature zone.
Указанный технический результат достигается тем, что в нагревателе огневом трубном автоматизированном, содержащем корпус с горизонтальным разъемом, топочный объем в котором отделен вкладышем от воздушного канала, соединенного с воздухонагревателем рекуперативным, расположенным над корпусом, под закрепленной на нем дымовой трубой, входной и выходной коллекторы и теплообменник, горелочные устройства, соединенные с обвязкой горелок, входной патрубок обвязки подключен к выходному коллектору теплообменника, поддон со штуцером для отвода конденсата водяных паров, при этом горелки расположены над поддоном, а оси отверстий в горелках для выхода топливо-воздушной смеси направлены на днище поддона, согласно полезной модели, входной и выходной коллекторы и теплообменник выполнены в виде горизонтального нагреваемого трубопровода, расположенного соосно горизонтальному разъему корпуса, горелки расположены в верхней части разъемного корпуса на входном участке размещения вкладышей, компланарно нагреваемому трубопроводу.The specified technical result is achieved by the fact that in the automated fire tube heater comprising a housing with a horizontal connector, the furnace volume in which is separated by a liner from an air duct connected to a regenerative air heater located above the housing, under a chimney fixed to it, the input and output headers and heat exchanger, burner devices connected to the piping of the burners, the inlet pipe of the piping is connected to the output manifold of the heat exchanger, a tray with a fitting for removal condensate of water vapor, while the burners are located above the pan, and the axis of the holes in the burners for the exit of the fuel-air mixture are directed to the bottom of the pan, according to a utility model, the inlet and outlet headers and the heat exchanger are made in the form of a horizontal heated pipe, located coaxially with the horizontal connector of the housing, burners are located in the upper part of the detachable housing at the inlet section of the liners, coplanarly heated pipeline.
Корпус состоит из отдельных секций, каждая из которых, а также нагреваемый трубопровод и поддоны для конденсата соединены последовательно по ходу нагреваемого The housing consists of separate sections, each of which, as well as a heated pipeline and condensate trays are connected in series along the course of the heated
сырья, при этом входной патрубок обвязки горелок подключен к выходному коллектору теплообменника последней по ходу нагреваемого продукта секции нагревателя, а штуцер для отвода конденсата водяных паров подключен к поддону последней секции нагревателя.raw materials, while the inlet piping of the burners is connected to the outlet manifold of the heat exchanger of the last section of the heater along the heated product, and the fitting for the removal of condensate of water vapor is connected to the pan of the last section of the heater.
В нагревателе огневом трубном, автоматизированном реализован принцип лучистого нагрева стенки надземного трубопровода, нагревающего, соответственно сырье, транспортируемое по трубопроводу.In the fire tube heater, automated, the principle of radiant heating of the wall of the above-ground pipeline is implemented, heating, respectively, the raw materials transported through the pipeline.
Выполнение входного и выходного коллекторов и теплообменника в виде горизонтального нагреваемого трубопровода, расположенного соосно (компланарно) горизонтальному разъему корпуса, позволяет исключить (или количественно снизить) сварные соединения теплообменника, находящиеся в зоне воздействия высоких температур греющего теплоносителя. Тем самым снижается риск негерметичности теплообменника и повышается срок его безотказной работы.The implementation of the inlet and outlet manifolds and the heat exchanger in the form of a horizontal heated pipeline, located coaxially (coplanarly) to the horizontal housing connector, eliminates (or quantitatively reduces) the welded joints of the heat exchanger located in the zone of high temperature exposure of the heating coolant. This reduces the risk of leakage of the heat exchanger and increases the duration of its trouble-free operation.
Расположение факелов горелок в верхней части разъемного корпуса на входном участке размещения вкладышей, компланарно нагреваемому трубопроводу, позволяет обеспечить равномерный по окружности и по длине нагреваемого трубопровода подвод теплоты от вкладышей-излучателей (лучистого нагрева верхней части трубопровода) и от парогазовой смеси (лучистого и конвективного нагрева нижней части нагреваемого трубопровода). Тем самым исключается локальный перегрев нагреваемого трубопровода и повышается срок его безотказной работы.The location of the torches of the burners in the upper part of the detachable housing at the inlet section of the liners, the coplanar-heated pipeline, allows for a uniform supply of heat from the liners-emitters (radiant heating of the upper part of the pipeline) and the vapor-gas mixture (radiant and convective heating) bottom of the heated pipeline). This eliminates the local overheating of the heated pipeline and increases its uptime.
Соединение корпусов (секций корпуса), нагреваемых участков трубопровода и поддонов для конденсата последовательно по ходу нагреваемого сырья позволяет обеспечить необходимое соответствие подводимой (от горелок) и снимаемой (нагреваемым продуктом) теплоты и обеспечить гарантированную выработку парогазовой смеси во всех секциях нагревателя. Это повышает эффективность использования поверхности теплообмена и увеличивает срок службы нагреваемого трубопровода.The connection of the housings (sections of the housing), the heated sections of the pipeline and the condensate trays sequentially along the heated raw material allows us to provide the necessary correspondence between the supplied (from the burners) and the removed (heated by the product) heat and to ensure the guaranteed generation of the gas mixture in all sections of the heater. This increases the efficiency of using the heat transfer surface and increases the service life of the heated pipeline.
Подключение входного патрубка обвязки к выходному коллектору теплообменника последней по ходу нагреваемого продукта секции нагревателя позволяет отбирать на обвязку горелок часть гарантированно нагретого углеводородного продукта (или его паров) в качестве топлива. Это позволяет повысить надежность работы арматуры обвязки горелок, эффективность сжигания топлива на горелках, и, следовательно, увеличить срок службы нагреваемого трубопровода.Connecting the inlet piping to the outlet of the heat exchanger of the last section of the heater along the heated product allows you to select part of the guaranteed heated hydrocarbon product (or its vapor) as fuel for the burner piping. This makes it possible to increase the reliability of operation of the burner piping reinforcement, the efficiency of fuel combustion on the burners, and, therefore, increase the service life of the heated pipeline.
Основным назначением предложенного нагревателя огневого трубного автоматизированного является поддержание температурного уровня продукции, The main purpose of the proposed fire tube heater is to maintain the temperature level of products,
транспортируемой по трубопроводам, при котором исключается снижение пропускной способности трубопровода.transported by pipelines, which eliminates the reduction in pipeline throughput.
Нагреватель огневой трубный автоматизированный иллюстрируется следующими чертежами, где на фиг.1 представлена выходная (по нагреваемому продукту) секция нагревателя, вид сбоку; на фиг.2 представлена (в увеличенном масштабе) арматура газовая - обвязка горелок выходной (по нагреваемому продукту) секции нагревателя; на фиг.3 - входная (первая по ходу нагреваемого продукта) секция нагревателя (остальные промежуточные секции идентичны первой входной), вид сбоку; на фиг.4 - поперечный разрез А-А на фиг.1 выходной секции нагревателя; на фиг.5 - вид А на фиг.1 на торцевую часть выходной секции нагревателя; на фиг.6 - схема обвязки горелок нагревателя (схема размещения средств защиты, измерения, контроля и автоматического управления нагревателем).The automated tube fire heater is illustrated by the following drawings, in which Fig. 1 shows the outlet (according to the heated product) section of the heater, side view; figure 2 presents (on an enlarged scale) gas fittings - piping burners output (on the heated product) section of the heater; figure 3 is the input (first along the heated product) section of the heater (the remaining intermediate sections are identical to the first input), side view; figure 4 is a cross section aa in figure 1 of the output section of the heater; in Fig.5 is a view And in Fig.1 on the end part of the output section of the heater; Fig.6 is a diagram of the binding of the burner of the heater (the layout of the means of protection, measurement, control and automatic control of the heater).
Позиции на чертежах обозначают следующее: 1 - корпус; 2 - верхняя часть (откидная крышка) корпуса; 3 - нагреваемый трубопровод; 4 - входной коллектор; 5 - выходной коллектор; 6 - теплообменник; 7 - вкладыши; 8 - воздухонагреватель; 9 - дымовая труба; 10 - горелки; 11 - поддоны горелочные; 12 - патрубки конденсатные (водяных паров) соединительные; 13 - штуцер для отвода (контроля уровня) конденсата водяных паров; 14 - обвязка горелок 10; 15 - шкаф теплоизолированный; 16 - блок автоматического управления нагревателем; 17 - топливопровод основной; 18 - штуцер отвода углеводородного сырья к обвязке 14 горелок 10; 19 - электрозапальник; 20 - датчик наличия пламени (контрольный электрод) горелки 10; 21 - ложемент; 22 - воздушный шибер; 23-30 - топливные линии к обвязкам 14 горелок 10 с первой по восьмую секции нагревателя; 31 и 32 - топливные линии девятой секции нагревателя, соответственно, к ее первой и второй горелкам 10; 33 и 34 - фильтры топливные; 35 и 36 - тягомеры (датчики разрежения перед горелками 10); 37 и 38 - газоанализаторы уходящих дымовых газов и сигнализаторы загазованности; 39-56 - клапаны запорные с ручным управлением; 57-63 - клапаны запорно-регулирующие с ручным приводом; 64 и 65 - клапаны электромагнитные предохранительные; 66 - клапан регулирующий; 67 -привод электрогенератора; 68-72 - вентили под манометр; 73 и 74 - клапаны электромагнитные запорные, установленные перед каждой из горелок 10; 75 и 76 - датчики входного давления топлива; 77 - датчик давления топлива после регулятора; 78 и 79 - датчики давления топлива перед горелками 10; 80 и 81 - датчики температуры стенки нагреваемого трубопровода 3; 82 и 83 - датчики температуры продукта на входе и выходе нагревателя; 84 и 85 - термодатчики (пробоотборники) уходящих газов; 86 и 87 - датчики температуры топлива перед горелками 10; 88 и 89 - датчики температуры стенки The positions in the drawings indicate the following: 1 - housing; 2 - upper part (hinged lid) of the housing; 3 - heated pipeline; 4 - input collector; 5 - output collector; 6 - heat exchanger; 7 - inserts; 8 - air heater; 9 - chimney; 10 - burners; 11 - burner pallets; 12 - condensate nozzles (water vapor) connecting; 13 - fitting for removal (level control) of the condensate of water vapor; 14 - piping burners 10; 15 - heat insulated cabinet; 16 - block automatic control of the heater; 17 - main fuel line; 18 - fitting for the removal of hydrocarbons to the piping 14 of the burner 10; 19 - electric igniter; 20 - flame detector (control electrode) of the burner 10; 21 - lodgement; 22 - air gate; 23-30 - fuel lines to piping 14 of the burners 10 from the first to the eighth section of the heater; 31 and 32 - fuel lines of the ninth section of the heater, respectively, to its first and second burners 10; 33 and 34 - fuel filters; 35 and 36 - draft gauges (rarefaction sensors in front of burners 10); 37 and 38 - gas analyzers for flue gases and gas detectors; 39-56 - shut-off valves with manual control; 57-63 - shut-off and regulating valves with manual actuator; 64 and 65 - electromagnetic safety valves; 66 - control valve; 67 - electric generator drive; 68-72 - valves under the manometer; 73 and 74 - electromagnetic shut-off valves installed in front of each of the burners 10; 75 and 76 - fuel inlet pressure sensors; 77 - fuel pressure sensor after the regulator; 78 and 79 - fuel pressure sensors in front of the burners 10; 80 and 81 - temperature sensors of the wall of the heated pipeline 3; 82 and 83 - product temperature sensors at the inlet and outlet of the heater; 84 and 85 - temperature sensors (samplers) of flue gases; 86 and 87 - fuel temperature sensors in front of the burners 10; 88 and 89 - wall temperature sensors
поддонов 11 горелочных; 90 и 91 - электроприводные задвижки (клапаны запорные электропневматические).11 burner pallets; 90 and 91 - electric gate valves (electro-pneumatic shut-off valves).
Нагреватель огневой трубный автоматизированный (на примере представленного девятисекционного варианта) содержит девять корпусов 1 (с горизонтальным разъемом и верхними откидными крышками 2), внутри которых расположен нагреваемый трубопровод 3. Соосно горизонтальному разъему каждого корпуса 1 расположены входной 4 и выходной 5 коллекторы и теплообменник 6, выполненные в виде горизонтального нагреваемого трубопровода 3. Топочный объем каждого корпуса 1 отделен вкладышами 7 от воздушного канала, соединенного с воздухонагревателем 8, расположенным над корпусом 1. На верхней части воздухонагревателя 8 установлена дымовая труба 9. Горелки 10 расположены в верхней части разъемного корпуса 1 внутри топки на входном участке размещения вкладышей 7, компланарно нагреваемому трубопроводу 3, над поддонами горелочными 11. Поддоны горелочные 11 установлены на поду корпусов 1 под вкладышами 7 в нижней части каждой из секций нагревателя. Оси факелов горелок 10 (оси отверстий в горелках 10 для выхода топливо-воздушной смеси) сориентированы на внутреннюю поверхность нижней части поддонов горелочных 11. Поддоны 11 каждой секции последовательно соединены друг с другом патрубками конденсатными 12, подключенными к. их нижней части. Для отвода (контроля уровня) конденсата водяных паров из поддона 1,1 выходной секции нагревателя предусмотрен штуцер 13. Горелочные устройства соединены с обвязкой 14 горелок 10 (арматурным блоком управления горелками нагревателя). Обвязка 14 горелок 10 размещается в теплоизолированном (вентилируемом при работе) шкафу 15. Обвязка 14 горелок 10 нагревателя позволяет осуществлять его эксплуатацию на автоматическом режиме управления. Блок 16 автоматического управления нагревателем размещается в индивидуальном теплоизолированном шкафу 15 выходной секции нагревателя (фиг.1-3).The automated fire tube heater (based on the example of the nine-section variant) contains nine buildings 1 (with a horizontal connector and upper hinged covers 2), inside of which there is a heated pipeline 3. Inlet 4 and 5 output collectors and a heat exchanger 6 are located coaxially with the horizontal connector of each case 1, made in the form of a horizontal heated pipeline 3. The furnace volume of each housing 1 is separated by inserts 7 from the air channel connected to the air heater 8, located a chimney 9 is installed above the housing 1. A chimney is installed on the upper part of the air heater 8. Burners 10 are located in the upper part of the detachable housing 1 inside the furnace at the inlet portion of the liners 7, the coplanarly heated pipe 3, above the burner trays 11. Burner trays 11 are installed on the bottom of the housings 1 under the liners 7 at the bottom of each of the heater sections. The axis of the torch burners 10 (the axis of the holes in the burners 10 for the exit of the fuel-air mixture) are oriented to the inner surface of the lower part of the pans of the burner 11. The pallets 11 of each section are connected in series with each other by condensate pipes 12 connected to their lower part. To remove (control the level) condensate of water vapor from the pan 1.1 of the outlet section of the heater, a nozzle 13 is provided. The burner devices are connected to the strapping 14 of the burners 10 (armature control unit for the burners of the heater). The harness 14 of the burners 10 is placed in a heat-insulated (ventilated during operation) cabinet 15. The harness 14 of the burners 10 of the heater allows its operation in automatic control mode. Block 16 automatic control of the heater is located in an individual heat-insulated cabinet 15 of the output section of the heater (Fig.1-3).
В нагревателе огневом секции корпуса 1 и нагреваемого трубопровода 3 соединены последовательно по ходу нагреваемого сырья. Входной патрубок обвязки подключен топливопроводом основным 17 к штуцеру 18 отвода углеводородного сырья, который размещен на верхней образующей выходного коллектора 5 теплообменника 6 последней по ходу нагреваемого продукта секции нагревателя.In the heater, the fire section of the housing 1 and the heated pipeline 3 are connected in series along the heated raw material. The inlet pipe of the piping is connected by the main 17 fuel line to the fitting 18 of the hydrocarbon discharge, which is located on the upper generatrix of the output manifold 5 of the heat exchanger 6 of the last section of the heater along the heated product.
Горелки 10 комплектуются электрозапальниками 19 и датчиками контроля наличия пламени 20 (контрольными электродами).The burners 10 are equipped with electric igniters 19 and sensors for monitoring the presence of flame 20 (control electrodes).
Корпуса 1 нагревателя размещаются на ложементах 21. На каждом корпусе 1, на входном участке воздухонагревателей 8, размещаются шиберы воздушные 22.The heater bodies 1 are placed on tool holders 21. On each body 1, in the inlet section of the air heaters 8, air gates 22 are placed.
Нагреватель также снабжен следующими устройствами: топливными линиями 23-30 к обвязкам 14 горелок 10 с первой по восьмую секции нагревателя; топливными линиями, например, линиями 31 и 32 девятой секции нагревателя, соответственно к ее первой и второй горелкам; фильтрами топливными 33 и 34; тягомерами (датчиками разрежения перед горелками 10) 35 и 36;.газоанализаторами уходящих дымовых газов и сигнализаторами загазованности 37 и 38; клапанами запорными с ручным управлением 39-56; клапанами запорно-регулирующими с ручным приводом 57-63; клапанами электромагнитными предохранительными 64 и 65; клапаном регулирующим 66; приводом электрогенератора 67; вентилями под манометр 68-72; клапанами электромагнитными запорными 73 и 74, установленными перед каждой из горелок 10; датчиками входного давления топлива 75 и 76; датчиком давления топлива после регулятора 77; датчиками давления топлива перед горелками 78 и 79; датчиками температуры стенки нагреваемого трубопровода 80 и 81; датчиками температуры продукта на входе и выходе нагревателя 82 и 83; термодатчиками (пробоотборниками) уходящих газов 84 и 85; датчиками температуры топлива перед горелками 86 и 87; датчиками температуры стенки поддонов 11 горелочных 88 и 89 (фиг.1-6).The heater is also equipped with the following devices: fuel lines 23-30 to the strands 14 of the burners 10 from the first to the eighth section of the heater; fuel lines, for example, lines 31 and 32 of the ninth section of the heater, respectively, to its first and second burners; fuel filters 33 and 34; traction meters (rarefaction sensors in front of the burners 10) 35 and 36; gas analyzers for flue gases and gas detectors 37 and 38; manual shutoff valves 39-56; manual shut-off valves 57-63; safety electromagnetic valves 64 and 65; control valve 66; electric generator drive 67; valves under the manometer 68-72; electromagnetic shutoff valves 73 and 74 installed in front of each of the burners 10; fuel inlet pressure sensors 75 and 76; fuel pressure sensor after regulator 77; fuel pressure sensors in front of burners 78 and 79; wall temperature sensors of the heated pipeline 80 and 81; temperature sensors of the product at the inlet and outlet of the heater 82 and 83; thermal sensors (samplers) of flue gases 84 and 85; fuel temperature sensors in front of burners 86 and 87; the temperature sensors of the wall of the pallets 11 of the burner 88 and 89 (Fig.1-6).
Нагреватель имеет систему автоматического управления, обеспечивающую его безопасную эксплуатацию при непостоянном присутствии обслуживающего персонала.The heater has an automatic control system that ensures its safe operation in case of inconsistent presence of maintenance personnel.
В качестве топлива на горелках нагревателя используется часть отбираемого из трубопровода жидкого или газообразного углеводородного продукта.As fuel on the burners of the heater, part of the liquid or gaseous hydrocarbon product taken from the pipeline is used.
В случае транспортирования негорючих продуктов по трубопроводам для нагрева сырья с использованием нагревателя необходимо предусмотреть подвод к нему жидкого или газообразного топлива.In the case of transportation of non-combustible products through pipelines for heating raw materials using a heater, it is necessary to provide for the supply of liquid or gaseous fuel to it.
В комплект оборудования нагревателя газа входят также, размещенные соответственно на входном и выходном участке нагреваемого трубопровода 3, электроприводные задвижки (клапаны запорные электропневматические) 90 и 91 (фиг.6).The gas heater equipment kit also includes, located respectively on the inlet and outlet sections of the heated pipeline 3, electric actuator valves (electro-pneumatic shut-off valves) 90 and 91 (Fig. 6).
Схема обвязки горелок 10 нагревателя представлена на фиг.2 и 6. Каждая из тридцати шести горелок 10 нагревателя (по четыре горелки на каждой из девяти секций нагревателя) подключена отдельной топливной линией к обвязке 14 горелок 10 собственной секции и общей обвязке нагревателя, установленной на выходной, девятой секции. Это позволяет осуществлять гибкое управление теплопроизводительностью нагревателя, плавно изменяя давление топлива перед горелками 10, а также дискретно включая и отключая горелки 10 и горелочные секции нагревателя.The piping diagram of the heater burners 10 is shown in FIGS. 2 and 6. Each of the thirty-six heater burners 10 (four burners in each of the nine heater sections) is connected by a separate fuel line to the piping 14 of the burners 10 of its own section and to the common heater piping installed on the output , ninth section. This allows flexible control of the heating capacity of the heater, smoothly changing the fuel pressure in front of the burners 10, as well as discretely turning on and off the burners 10 and burner sections of the heater.
Воздух к каждой из горелок 10 подается за счет тяги дымовой трубы 9. Рекуперативный подогрев воздуха теплотой уходящих дымовых газов осуществляется в воздухонагревателях 8.The air to each of the burners 10 is supplied due to the draft of the chimney 9. The regenerative heating of the air by the heat of the exhaust flue gases is carried out in the air heaters 8.
Горелки 10 обеспечивают качественное сжигание топлива в рабочем диапазоне его давлений. Качество сжигания топлива на горелках 10 нагревателя соответствует требованиям ГОСТ 21204 «Горелки газовые промышленные. Общие технические требования».Burners 10 provide high-quality combustion of fuel in the operating range of its pressures. The quality of fuel combustion on burners 10 of the heater meets the requirements of GOST 21204 “Industrial gas burners. General technical requirements. "
Дистанционный розжиг каждой горелки 10 производится с помощью электрозапальника 19. Электрозапальник 19 (свеча накаливания СН 100/12, электрической мощностью 100 Вт, напряжение переменного или постоянного тока 12 В) установлен на корпусе горелки 10. Проводники к запальнику проложены в трубке (чехле электрозапальника). Чехол электрозапальника 19 устанавливается в торцевом щитке узла подключения горелки 10. В нем размещается также чехол контрольного электрода 20 (датчика наличия пламени). Чувствительный элемент датчика 20 контроля наличия пламени размещен на начальном участке факела.Remote ignition of each burner 10 is carried out using an electric igniter 19. An electric igniter 19 (glow plug CH 100/12, electric power 100 W, voltage of alternating or direct current 12 V) is installed on the burner body 10. Conductors to the igniter are laid in the tube (electric ignition cover) . The cover of the electric igniter 19 is installed in the end shield of the burner connection unit 10. It also houses the cover of the control electrode 20 (flame detector). The sensing element of the flame monitoring sensor 20 is located in the initial portion of the flame.
Таким образом, каждая горелка 10 оснащена индивидуальными датчиками 20 розжига и контроля наличия пламени.Thus, each burner 10 is equipped with individual sensors 20 for ignition and flame monitoring.
Контроль наличия тяги (разрежения в топке) осуществляется на каждой секции датчиками тяги, соответственно, 35 и 36.The presence of traction (vacuum in the furnace) is monitored on each section by traction sensors, respectively, 35 and 36.
Система автоматического управления (САУ) нагревателем (включающая блок 16 автоматического управления, датчики и исполнительные механизмы) выполняет следующие задачи:The automatic control system (ACS) of the heater (including the automatic control unit 16, sensors and actuators) performs the following tasks:
- обеспечение функционирования нагревателя газа в автоматическом режиме;- ensuring the functioning of the gas heater in automatic mode;
- предоставление полной информации о состоянии нагревателя газа на уровень диспетчерского управления;- providing complete information about the state of the gas heater to the level of supervisory control;
- обеспечение возможности дистанционного управления с уровня диспетчерского управления;- providing remote control capabilities from the level of supervisory control;
- обеспечение возможности местного управления и представления местных сигнализации и индикации при проведении пуско-наладочных работ и при нештатных ситуациях.- providing local management capabilities and the presentation of local alarms and indications during commissioning and in emergency situations.
При работе нагревателя, после открывания клапанов электропневматических 90 и 91, установленных, соответственно, на входном и на отводящем участках трубопровода нагреваемого сырья (фиг.6) нагреваемый продукт поступает на вход первой секции (фиг.1) нагревателя. Из нее продукт перемещается по нагреваемому трубопроводу 3, последовательно проходит восемь входных секций и выходит из девятой выходной When the heater is in operation, after opening the electro-pneumatic valves 90 and 91 installed, respectively, at the inlet and outlet sections of the pipeline of heated raw materials (Fig.6), the heated product enters the inlet of the first section (Fig.1) of the heater. From it, the product moves through the heated pipeline 3, sequentially passes eight input sections and leaves the ninth output
секции нагревателя. Во внутритрубном пространстве нагреваемого трубопровода 3 происходит нагрев перемещаемого в нем продукта. Нагрев продукта происходит за счет его конвективного теплообмена с внутренней поверхностью стенки трубы трубопровода 3. Интенсификация нагрева продукта и обеспечение соответствия допустимых и фактических теплонапряжений трубной теплопередающей поверхности осуществляется за счет многоструйного распределения и регулирования подвода топлива на горелках 10 нагревателя.heater sections. In the in-tube space of the heated pipeline 3, the product moved in it is heated. Heating of the product occurs due to its convective heat exchange with the inner surface of the pipe wall of the pipe 3. The intensification of the heating of the product and ensuring compliance with the allowable and actual heat stresses of the pipe heat transfer surface is achieved through multi-jet distribution and regulation of the fuel supply to the burners 10 of the heater.
Технологические измерения параметров нагреваемого продукта на входе и на выходе нагревателя: давления, температуры осуществляются датчиками и средствами САУ нагревателя (фиг.5). Давление на выходе из нагревателя (входе топлива на обвязку 14 горелок 10) измеряется датчиком 75. Температура нагреваемого продукта на входе нагревателя измеряется датчиком 82. Температура нагретого продукта на выходе нагревателя измеряется датчиком 83.Technological measurements of the parameters of the heated product at the inlet and at the outlet of the heater: pressure, temperature are carried out by sensors and means of the ACS of the heater (figure 5). The pressure at the outlet of the heater (fuel inlet to the piping 14 of the burners 10) is measured by the sensor 75. The temperature of the heated product at the heater inlet is measured by the sensor 82. The temperature of the heated product at the heater outlet is measured by the sensor 83.
Наружный обогрев нагреваемого трубопровода 3 осуществляется в основном парогазовой смесью, обладающей огнегасящими свойствами. Основными ее компонентами являются азот, углекислый газ и перегретые водяные пары. Содержание кислорода в парогазовой смеси, контактирующей с наружной поверхностью нагреваемого трубопровода 3, при работе поддерживается на уровне, недостаточном для свободного горения возможных утечек продукта при разгерметизации трубопровода. Концентрация кислорода, необходимая для безопасной работы нагревателя, устанавливается при пусконаладочных работах путем регулирования положения воздушных шиберов 22 при одновременном контроле содержания кислорода в парогазовой смеси. В дальнейшем указанная концентрация кислорода, не превышающая 2% объемн., обеспечивается (благодаря применению инжекционных горелок) практически постоянной в рабочем диапазоне регулирования нагревателя.External heating of the heated pipeline 3 is carried out mainly by a gas-vapor mixture with fire-extinguishing properties. Its main components are nitrogen, carbon dioxide and superheated water vapor. The oxygen content in the vapor-gas mixture in contact with the outer surface of the heated pipeline 3, during operation, is maintained at a level insufficient for free combustion of possible product leaks during depressurization of the pipeline. The oxygen concentration necessary for safe operation of the heater is established during commissioning by adjusting the position of the air gates 22 while monitoring the oxygen content in the gas mixture. Subsequently, the indicated oxygen concentration, not exceeding 2% by volume, is ensured (due to the use of injection burners) almost constant in the operating range of the heater control.
Таким образом, конструкция нагревателя соответствует требованиям ВРД39-1.8-055-2002 «Типовые технические требования на проектирование КС, ДКС и УС ПХГ», (пункт 7.6.6) и обеспечивает нагрев газа в нагревателе без прямого воздействия пламени горелок 10 на стенку трубы нагреваемого трубопровода 3. Передача теплоты к стенке трубы производится без ее локальных перегревов и осуществляется с помощью промежуточной среды - парогазовой смеси, обогащенной перегретым водяным паром.Thus, the design of the heater complies with the requirements of ВРД39-1.8-055-2002 “Typical technical requirements for the design of the compressor station, gas compressor station and utility storage facility”, (paragraph 7.6.6) and provides gas heating in the heater without direct exposure to the burner flame 10 on the wall of the pipe being heated pipeline 3. Heat is transferred to the pipe wall without local overheating and is carried out using an intermediate medium - a gas-vapor mixture enriched in superheated water vapor.
Для предотвращения перегрева стенки труб нагреваемого трубопровода 3 с помощью САУ и датчиков 80, 81 (фиг.6) осуществляется непрерывный контроль температуры стенки нагреваемого трубопровода 3 (фиг.5) в каждой из теплообменных секций нагревателя и автоматическая их защита.To prevent overheating of the wall of the pipes of the heated pipeline 3 using self-propelled guns and sensors 80, 81 (FIG. 6), the temperature of the walls of the heated pipeline 3 (FIG. 5) is continuously monitored in each of the heat-exchange sections of the heater and their automatic protection.
Генерация парогазовой смеси и ее равномерное распределение по наружной поверхности нагреваемого трубопровода 3 осуществляется в нижней части топочного объема нагревателя, в которую направляются продукты сгорания от горелок 10 и перегретый пар от поддонов горелочных 11 (фиг.3). В стационарном режиме работы нагревателя топливо, поступающее из обвязки 14 горелок 10, равномерно распределяется на все тридцать шесть горелок 10. Топливо, истекающее из сопел (форсунок) горелок 10 в воздушных каналах между откидными крышками 2 и вкладышами 7, инжектирует в них воздух, поступающий из воздухонагревателей 8. Образовавшаяся топливо-воздушная смесь из газораспределителей истекает в виде струй-факелов, оси которых направлены на нижнюю часть поддонов 11. Горение образовавшейся топливо-воздушной смеси происходит на внешней поверхности вкладышей (излучателей) 7 в виде системы равномерно распределенных объемно-настильных факелов. Сжигание топлива на внешней поверхности вкладышей 7 и подача продуктов сгорания на поверхность поддонов 11 позволяет испарять из них конденсат водяных паров, перегревать водяные пары и смешивать их с продуктами полного сгорания топлива. Образующаяся при этом парогазовая смесь имеет повышенную, концентрацию водяных паров и обладает улучшенными огнегасящими свойствами, по сравнению с обычными продуктами сгорания топлива.The generation of gas-vapor mixture and its uniform distribution on the outer surface of the heated pipe 3 is carried out in the lower part of the furnace volume of the heater, into which the combustion products from the burners 10 and superheated steam from the burner pallets 11 are sent (Fig. 3). In the stationary mode of operation of the heater, the fuel coming from the strapping 14 of the burners 10 is evenly distributed to all thirty-six burners 10. The fuel flowing out of the nozzles (nozzles) of the burners 10 in the air channels between the hinged covers 2 and the inserts 7 injects air into them from air heaters 8. The resulting fuel-air mixture from the gas distributors flows in the form of torch-jets, the axes of which are directed to the lower part of the pallets 11. The resulting fuel-air mixture burns on an external surface sti liners (emitters) 7 in the form of a system of uniformly distributed volume-spread torches. The combustion of fuel on the outer surface of the liners 7 and the supply of combustion products to the surface of the pallets 11 allows them to evaporate condensate of water vapor, superheat water vapor and mix them with the products of complete combustion of fuel. The resulting vapor-gas mixture has an increased concentration of water vapor and has improved fire extinguishing properties compared to conventional products of fuel combustion.
Равномерное распределение парогазовой смеси по длине и периметру нагреваемого трубопровода 3 обеспечивается благодаря коаксиальному расположению вкладышей 7 в верхней части корпуса 1, верхнему размещению горелок 10 и равномерному расположению факелов горелок 10 по всему поперечному сечению топки. Дополнительную равномерность лучистого обогрева нагреваемого трубопровода 3, а также его экранирование от прямого теплового излучения факелов горелок 10, также обеспечивают вкладыши 7.The uniform distribution of the gas-vapor mixture along the length and perimeter of the heated pipeline 3 is ensured by the coaxial arrangement of the inserts 7 in the upper part of the housing 1, the upper arrangement of the burners 10 and the uniform arrangement of the torches of the burners 10 along the entire cross section of the furnace. An additional uniformity of the radiant heating of the heated pipeline 3, as well as its shielding from direct thermal radiation of the torches of the burners 10, also provide liners 7.
Парогазовая смесь, поступающая в зазор между вкладышами 7 и поддонами 11, а затем вверх, омывая нагреваемый трубопровод 3, обогревает его внешнюю поверхность (которая изнутри охлаждаются нагреваемым продуктом). При этом часть водяных паров (во входных секциях нагревателя, при средней температуре стенки трубопровода ниже температуры конденсации - «точки росы») конденсируется на его поверхности. Капли конденсата стекают вниз, во внутреннюю полость поддонов 11.The vapor-gas mixture entering the gap between the liners 7 and the pallets 11, and then upward, washing the heated pipeline 3, heats its outer surface (which is cooled internally by the heated product). At the same time, part of the water vapor (in the inlet sections of the heater, at an average temperature of the pipe wall below the condensation temperature - the “dew point”) condenses on its surface. Drops of condensate flow down into the internal cavity of the pallets 11.
Для поддержания одинакового уровня водяного конденсата, «зеркала испарения», на днищах всех поддонов 11, все поддоны 11 внизу соединены патрубками конденсатными 12. Избыточное количество конденсата, при необходимости, может отводиться в промканализацию из поддонов 11 через штуцер 13 для отвода конденсата.To maintain the same level of water condensate, an “evaporation mirror”, on the bottoms of all pallets 11, all pallets 11 at the bottom are connected by condensate nozzles 12. An excess amount of condensate, if necessary, can be diverted to the sewage system from pallets 11 through a condensate outlet 13.
(Через штуцер 13 при пуске нагревателя в теплое время года, целесообразно одноразово, до начала генерации водяного конденсата, заливать небольшое количество технической воды, чтобы ее уровень не превышал уровень установки переливного штуцера. При этом образование парогазовой смеси в топке нагревателя газа происходит практически одновременно с включением горелок 10 в работу.)(It is advisable to fill in a small amount of process water through the nozzle 13 when starting the heater in the warm season, one time, before the generation of water condensate, so that its level does not exceed the installation level of the overflow nozzle. In this case, the formation of a gas-vapor mixture in the furnace of the gas heater occurs almost simultaneously with turning the burners 10 on.)
Контроль температуры днища поддонов (показателя эффективности генерации парогазовой смеси) осуществляется с помощью датчиков температуры 88 и 89 (фиг.6).The temperature control of the bottom of the pallets (an indicator of the efficiency of generating a gas-vapor mixture) is carried out using temperature sensors 88 and 89 (Fig.6).
Нагреватель огневой трубный автоматизированный работает следующим образом.Automated fire tube heater works as follows.
Парогазовая смесь, проходя снизу вверх топку нагревателя, в которой размещен нагреваемый трубопровод 3, отдает большую часть располагаемой теплоты продукту, нагреваемому в теплообменнике б. Затем парогазовая смесь поступает во внутреннее пространство каждого рекуперативного воздухонагревателя 8. В воздухонагревателе 8 происходит рекуперативный нагрев воздуха, поступающего на горение, парогазовой смесью. Затем охлажденные продукты полного сгорания топливного газа и водяные пары поступают в дымовые трубы 9, размещенные над нагревателем и удаляются из них в атмосферу за счет естественной тяги (самотяги) каждой дымовой трубы 9. Контроль за температурой уходящих дымовых газов и возможным содержанием в них продуктов химнедожога топлива осуществляется с помощью датчиков температуры и пробоотборников 84, 85 и газоанализаторов 37 и 38 (фиг.2, 3, 6).The gas-vapor mixture, passing from the bottom to the top of the heater furnace, in which the heated pipeline 3 is placed, gives off most of the available heat to the product heated in the heat exchanger b. Then the gas-vapor mixture enters the interior of each recuperative air heater 8. In the air heater 8, the recuperative heating of the air entering the combustion with the gas-vapor mixture occurs. Then, the cooled products of complete combustion of the fuel gas and water vapor enter the chimneys 9 located above the heater and are removed from them into the atmosphere due to the natural draft (self-pulling) of each chimney 9. Monitoring the temperature of the flue gases and the possible content of chemical burn products fuel is carried out using temperature sensors and samplers 84, 85 and gas analyzers 37 and 38 (Fig.2, 3, 6).
Воздух, необходимый для горения и генерации парогазовой смеси, подается на вход каждого воздухонагревателя 8 во входные участки воздушных каналов (под воздушный шибер 22 на фиг.4). Изменение расхода воздуха (с целью поддержания минимально необходимой концентрации кислорода в парогазовой смеси) производится путем регулирования положения воздушного шибера 22 при одновременном контроле состава уходящих дымовых газов. Регулирование осуществляется вручную при первоначальном пуске нагревателя и во время проведения наладочных работ с использованием переносного газоанализатора. Подача воздуха в нагреватель осуществляется за счет самотяги дымовой трубы 9, размещенной над каждой из секций нагревателя,The air required for combustion and generation of a gas-vapor mixture is supplied to the inlet of each air heater 8 to the inlet sections of the air channels (under the air gate 22 in FIG. 4). The change in air flow (in order to maintain the minimum necessary concentration of oxygen in the gas mixture) is made by adjusting the position of the air gate 22 while monitoring the composition of the flue gas. Regulation is carried out manually at the initial start-up of the heater and during commissioning using a portable gas analyzer. The air supply to the heater is carried out due to the traction of the chimney 9, located above each of the sections of the heater,
Воздух, нагреваемый в рекуперативном воздухонагревателе 8, омывает его теплообменную поверхность, разделяющую потоки парогазовой смеси и воздуха. Нагретый воздух подается по внутреннему воздушному каналу к выходным отверстиям, соединенным с общим воздушным коллектором в корпусе 1 нагревателя, образованными его теплоизолированными боковыми стенами и вкладышами 7. Из воздушного коллектора нагретый воздух поступает к горелкам 10.The air heated in the recuperative air heater 8, washes its heat exchange surface, separating the flows of the vapor-gas mixture and air. Heated air is supplied through an internal air channel to the outlet openings connected to a common air collector in the heater body 1, formed by its heat-insulated side walls and liners 7. From the air manifold, heated air enters the burners 10.
Автоматическое регулирование теплопроизводительности нагревателя осуществляется путем изменения расхода топлива, поступающего на горелки 10. В качестве топлива на нагревателе используется часть потока углеводородной продукции, отбираемой за последней по ходу сырья секцией нагреваемого трубопровода 3. Подогретый продукт отбирается из верхней части выходного горизонтального коллектора через штуцер 18 (фиг.4).The heater’s heat output is automatically controlled by changing the fuel flow to the burners 10. As a fuel, the heater uses a part of the hydrocarbon stream taken from the last section of the heated pipeline after the last raw material 3. The heated product is taken from the top of the horizontal outlet through fitting 18 ( figure 4).
Подаваемое на обвязку 14 (фиг.1) нагревателя топливо проходит последовательно клапан запорный с ручным управлением 40 (фиг.2), а затем подается на фильтр 33. Отфильтрованное топливо поступает на клапаны: электромагнитный предохранительный 64 и регулирующий 66. Эти клапаны являются исполнительными механизмами блока автоматического управления 16. С их помощью осуществляются функции защиты и регулирования.The fuel supplied to the heater strapping 14 (Fig. 1) passes sequentially a manually controlled shut-off valve 40 (Fig. 2), and then is supplied to the filter 33. The filtered fuel is supplied to the valves: electromagnetic safety valve 64 and regulating valve 66. These valves are actuators automatic control unit 16. With their help, protection and regulation functions are carried out.
САУ включает управляющую и силовую части. Управляющая часть обеспечивает выполнение функций контроля и управления и строится на основе программируемого контроллера. Управляющая часть включает средства для отображения измеряемых параметров, индикации предельных и аварийных значений параметров и расчетных показателей, индикации положения исполнительных механизмов, отображения диагностической информации, а также кнопки и ключи управления.Self-propelled guns includes control and power units. The control part provides the implementation of control and management functions and is based on a programmable controller. The control part includes means for displaying the measured parameters, indicating limit and emergency values of the parameters and calculated indicators, indicating the position of the actuators, displaying diagnostic information, as well as buttons and control keys.
Силовая часть САУ обеспечивает: автоматический ввод резерва (АВР) по двум фидерам питания; коммутацию и защиту исполнительных механизмов.The power part of the self-propelled guns provides: automatic reserve input (ATS) for two power feeders; switching and protection of actuators.
АВР обеспечивает бесперебойное питание путем автоматического включения резервного питания в случае нарушения основной питающей линии. АВР обеспечивает:ATS provides uninterrupted power supply by automatically turning on the backup power supply in case of violation of the main supply line. ATS provides:
контроль обрыва фаз на основном и резервном вводе; контроль неправильной последовательности фаз; контроль перенапряжения (уставка значения регулируется);phase failure control at the main and backup input; control of the wrong phase sequence; overvoltage control (the value setting is adjustable);
контроль понижения напряжений (уставка значения регулируется); защиту от короткого замыкания; индикацию о наличии питания на вводах и переключении на резерв;undervoltage control (the setpoint value is adjustable); short circuit protection; indication of the presence of power at the inputs and switching to the reserve;
возможность переключения основной/резервный ввод.ability to switch primary / backup input.
При работе в автоматическом режиме САУ нагревателя газа (фиг.6) выполняет следующие основные функции:When working in automatic mode, self-propelled guns gas heater (6) performs the following main functions:
Контроль:The control:
1) наличия монооксида углерода на выходе из дымовых труб 9 секций нагревателя (рабочий диапазон 0...1% объемн.), газоанализаторы-сигнализаторы загазованности 37 и 38;1) the presence of carbon monoxide at the exit from the chimneys of 9 sections of the heater (operating range 0 ... 1% by volume), gas analyzers-gas detectors 37 and 38;
2) давления топлива, в том числе:2) fuel pressure, including:
- на входе в обвязку 14 горелок 10 девятой выходной секции, на выходе из нагреваемого трубопровода 3 (рабочий диапазон 0...7,5 МПа), датчик 75;- at the entrance to the piping 14 burners 10 of the ninth output section, at the outlet of the heated pipeline 3 (operating range 0 ... 7.5 MPa), sensor 75;
- на входе в обвязку 14 горелок 10 входных, с первой по восьмую, секций нагревателя (рабочий диапазон 0...0,3 МПа), датчики 76;- at the entrance to the piping 14 burners 10 input, from the first to the eighth, heater sections (operating range 0 ... 0.3 MPa), sensors 76;
- в коллекторе топливопроводов после регулятора давления 66 и привода электрогенератора 67 (рабочий диапазон 0...0,3 МПа), датчик 77;- in the manifold of the fuel lines after the pressure regulator 66 and the drive of the electric generator 67 (operating range 0 ... 0.3 MPa), sensor 77;
- перед каждой горелкой 10 (рабочий диапазон 0...0,3 МПа), датчики 78 (в первой входной секции) и 79 (в девятой, выходной секции).- in front of each burner 10 (operating range 0 ... 0.3 MPa), sensors 78 (in the first inlet section) and 79 (in the ninth, outlet section).
3) температуры топлива (0°С... плюс 150°С) перед горелками 10 нагревателя, датчики 86 (в первой входной секции) и 87 (в девятой, выходной секции);3) fuel temperature (0 ° С ... plus 150 ° С) in front of the burners 10 of the heater, sensors 86 (in the first inlet section) and 87 (in the ninth, outlet section);
4) температуры нагреваемого продукта (минус 50°С... плюс 50°С) на входе нагревателя, датчик 82;4) temperature of the heated product (minus 50 ° С ... plus 50 ° С) at the heater inlet, sensor 82;
5) температуры нагретого продукта (0°С... плюс 150°С) на выходе нагревателя, датчик 83;5) temperature of the heated product (0 ° C ... plus 150 ° C) at the heater outlet, sensor 83;
6) температуры стенки нагреваемого трубопровода 3 в каждой из секций нагревателя (50°С...550°С), датчики 80 и 81 (всего датчиков девять);6) the wall temperature of the heated pipeline 3 in each of the heater sections (50 ° C ... 550 ° C), sensors 80 and 81 (there are nine sensors in total);
7) температуры дымовых газов на выходе из каждой дымовой трубы 9 нагревателя (50°С...800°С), датчики 84 и 85;7) the temperature of the flue gases at the outlet of each chimney 9 of the heater (50 ° C ... 800 ° C), sensors 84 and 85;
8) температуры днища поддонов 11 в каждой из секций нагревателя (50°С...800°С), датчики 88 и 89;8) the temperature of the bottom of the pallets 11 in each of the heater sections (50 ° C ... 800 ° C), sensors 88 and 89;
9) наличия пламени на горелках 10, контрольные электроды 20 (36 шт.);9) the presence of flame on the burners 10, control electrodes 20 (36 pcs.);
10) разрежения в топке каждой секции (2...50 Па), тягомеры 35 и 36;10) rarefaction in the furnace of each section (2 ... 50 Pa), traction meters 35 and 36;
11) наличия рабочего тока (0...30 А), потребляемого каждым электрозапальником 19 (всего 36 шт., по одному на каждую горелку 10) в режиме розжига горелки 10 (напряжение питания 12 В переменного (или постоянного) тока).11) the presence of a working current (0 ... 30 A) consumed by each electric igniter 19 (total 36 pcs., One for each burner 10) in the ignition mode of the burner 10 (supply voltage 12 V AC (or DC) current).
12) положения исполнительных механизмов:12) provisions of executive mechanisms:
- клапаны запорные электропневматические 90 и 91 - открыты/закрыты;- electro-pneumatic shut-off valves 90 and 91 - open / closed;
- клапаны предохранительные 64 и 65 - открыты/закрыты;- safety valves 64 and 65 - open / closed;
- клапан регулирующий 66 - открыт/закрыт (степень открытия);- control valve 66 - open / closed (opening degree);
- клапаны электромагнитные запорные 73 и 74 - открыты/закрыты.- electromagnetic shutoff valves 73 and 74 - open / closed.
Управление исполнительными механизмами:Management of executive mechanisms:
- клапаны запорные электропневматические 90 и 91 - открыть/закрыть;- electro-pneumatic shut-off valves 90 and 91 - open / close;
- клапаны предохранительные 64 и 65 - открыть/закрыть;- safety valves 64 and 65 - open / close;
- клапан регулирующий 66 - открыть/закрыть;- control valve 66 - open / close;
- клапаны электромагнитные запорные 73 и 74 поочередно - открыть/закрыть;- electromagnetic shut-off valves 73 and 74 in turn - open / close;
- электрозапальники 19 поочередно - включить/отключить.- electric flickers 19 in turn - enable / disable.
Автоматический пуск (розжиг горелок 10) нагревателя, по соответствующему алгоритму.Automatic start (ignition of burners 10) of the heater, according to the corresponding algorithm.
Автоматическое регулирование:Automatic regulation:
- температуры нагреваемого продукта в заданном диапазоне 0...150°С (с погрешностью до 5°С) путем непрерывного регулирования (изменения давления топлива после клапана регулирующего 66 в пределах диапазона регулирования регулирующего клапана) и дискретного регулирования (включения или выключения горелок 10 клапанами 73 и 74, при отклонении температуры нагретого продукта от заданной температуры;- the temperature of the heated product in a predetermined range of 0 ... 150 ° C (with an error of up to 5 ° C) through continuous regulation (changes in fuel pressure after the control valve 66 within the control range of the control valve) and discrete control (turning on or off the burners with 10 valves 73 and 74, when the temperature of the heated product deviates from the set temperature;
- отключение каждого из электрозапальников 19 (запальных свечей) при успешном розжиге соответствующей горелки 10.- shutdown of each of the electric igniters 19 (glow plugs) upon successful ignition of the corresponding burner 10.
Автоматическая защита нагревателя:Automatic heater protection:
- при загазованности хотя бы в одном из шкафов 15 обвязки 14 горелок 10 выше 20% НКПВ, газосигнализаторы 37 и 38;- if there is gas in at least one of the cabinets 15, piping 14 burners 10 above 20% NKPV, gas detectors 37 and 38;
- от превышения температуры стенки нагреваемого трубопровода 3 в одной из девяти секций выше заданной, например 350°С (датчики 80 и 81 на фиг.6), (основная причина - малый расход нагреваемого продукта через нагреваемый трубопровод 3 или наличие внутритрубных отложений);- from exceeding the wall temperature of the heated pipeline 3 in one of the nine sections above the specified one, for example 350 ° C (sensors 80 and 81 in FIG. 6), (the main reason is the low consumption of the heated product through the heated pipeline 3 or the presence of in-pipe deposits);
- от погасания пламени хотя бы на одной из включенных в работу горелок 10 (клапаны 64, 66 и 73, 74 открыты) - при отсутствии сигнала с соответствующего контрольного электрода 20;- from the extinction of the flame at least one of the burners 10 included in the operation (valves 64, 66 and 73, 74 are open) - in the absence of a signal from the corresponding control electrode 20;
- от превышения давления нагретого продукта на входе в обвязку 14 горелок 10 (входного давления топлива) выше 0,2...7,5 МПа, в зависимости от нормальной заданной величины входного давления топлива, подаваемого на нагреватель;- from exceeding the pressure of the heated product at the inlet to the piping 14 of the burners 10 (fuel inlet pressure) above 0.2 ... 7.5 MPa, depending on the normal set value of the fuel inlet pressure supplied to the heater;
- от превышения давления топлива в коллекторе перед горелками 10 выше 0,5 МПа;- from excess of fuel pressure in the manifold in front of the burners 10 above 0.5 MPa;
- от превышения давления топлива перед каждой из горелок 10 выше 0,3 МПа;- from excess of fuel pressure in front of each of the burners 10 above 0.3 MPa;
- от минимального давления входного давления топлива, ниже 0,2 МПа, - датчик 75;- from the minimum pressure of the inlet fuel pressure, below 0.2 MPa, - sensor 75;
- от превышения температуры нагретого продукта на выходе из нагревателя выше заданной величины, например 80°С, датчик 83;- from exceeding the temperature of the heated product at the outlet of the heater above a predetermined value, for example 80 ° C, sensor 83;
- от уменьшения разрежения в топке одной из секций ниже 5 Па, [0,5 кгс/м2], датчики 35 и 36.- from reducing the vacuum in the furnace of one of the sections below 5 Pa, [0.5 kgf / m 2 ], sensors 35 and 36.
Защита нагревателя огневого трубного автоматизированного осуществляется путем прекращения подачи топлива на горелки 10, путем закрытия предохранительного клапана 64. Если загазованность в шкафу 15 обвязки 14 горелок 10 девятой секции не снижается от уровня 20% НКПВ - производится отключение подачи нагреваемого продукта на нагреватель путем закрытия клапанов 90 и 91.Automated fire tube heater is protected by stopping the supply of fuel to burners 10, by closing the safety valve 64. If the gas content in the cabinet 15 of the piping 14 of the burners 10 of the ninth section does not decrease from the level of 20% LEL, the supply of the heated product to the heater is turned off by closing the valves 90 and 91.
Запуск нагревателя в работу автоматически заблокирован при условии:Starting the heater in operation is automatically blocked provided:
- если входное давление топлива перед обвязкой горелок 10 ниже 0,2 МПа, [2 кгс/см2], датчик 75;- if the input pressure of the fuel before strapping the burners 10 is lower than 0.2 MPa, [2 kgf / cm 2 ], sensor 75;
- если загазованность в шкафу 15 обвязки 14 горелок 10 выше 20% НКПВ, датчики 37 и 38.- if the gas contamination in the cabinet 15 piping 14 burners 10 is higher than 20% NKPV, sensors 37 and 38.
Выдача сигналов оператору (диспетчеру) осуществляется при:Signals are issued to the operator (dispatcher) when:
- загазованности в шкафах 15 обвязки 14 горелок 10 выше 20% НКПВ, датчики 37 и 38;- gas contamination in cabinets 15 piping 14 burners 10 above 20% NKPV, sensors 37 and 38;
- превышении содержания монооксида углерода в уходящих дымовых газах выше заданной величины, например 0,5% объемн.;- exceeding the content of carbon monoxide in the flue gas above a predetermined value, for example, 0.5% volume .;
- отклонении от нормы (например, выше 7,5 МПа или ниже 0,2 МПа) входного давления топлива на входе в обвязку 14 горелок 10 нагревателя;- deviation from the norm (for example, above 7.5 MPa or below 0.2 MPa) of the inlet fuel pressure at the inlet to the piping 14 of the burners 10 of the heater;
- погасании пламени хотя бы на одной из включенных в работу горелок 10 (при отсутствии сигнала с соответствующего контрольного электрода о наличии пламени);- extinction of the flame at least one of the burners 10 included in the operation (in the absence of a signal from the corresponding control electrode about the presence of a flame);
- превышении температуры стенки нагреваемого трубопровода 3 хотя бы в одной из девяти секций выше 350°С;- exceeding the wall temperature of the heated pipeline 3 in at least one of the nine sections above 350 ° C;
- превышении температуры нагретого продукта выше заданной величины, например, выше 80°С;- exceeding the temperature of the heated product above a predetermined value, for example, above 80 ° C;
- отклонении давления топлива перед горелками 10 за пределы рабочего диапазона 0,03...0,3 МПа;- deviation of the fuel pressure in front of the burners 10 outside the operating range of 0.03 ... 0.3 MPa;
- снижении разрежения в топке нагревателя ниже 5 Па.- reducing the vacuum in the heater furnace below 5 Pa.
САУ нагревателем осуществляет обработку результатов прямых измерений и индицирует:ACS heater processes the results of direct measurements and indicates:
- результаты расчета технологического параметра - расхода топлива на нагреватель (обработка результатов измерений давления и температуры топлива перед каждой из горелок 10);- the results of the calculation of the technological parameter - fuel consumption for the heater (processing the results of measurements of pressure and temperature of the fuel in front of each burner 10);
- результаты расчета технологического параметра - теплового КПД нагревателя. Обмен информацией с диспетчерским уровнем управления и обмен информацией с вышестоящими автоматизированными системами управления САУ нагревателя может, - the results of the calculation of the technological parameter - thermal efficiency of the heater. The exchange of information with the supervisory control level and the exchange of information with higher-level automated control systems of the ACS of the heater can,
например, осуществляться по интерфейсу RS-485 с протоколом Modbus RTU с поддержкой режима работы «многоточечное соединение» (или Ethernet 10 Base T).for example, carried out via RS-485 interface with Modbus RTU protocol with support for the "multi-point connection" (or Ethernet 10 Base T) operating mode.
Основными преимуществами предложенного нагревателя огневого трубного автоматизированного, по сравнению с известными конструкциями, являются:The main advantages of the proposed fire tube heater, in comparison with known designs, are:
- возможность использования в качестве топлива части потока углеводородного сырья;- the possibility of using part of the hydrocarbon feed stream as fuel;
- меньшее гидравлическое сопротивление по ходу нагреваемого сырья;- less hydraulic resistance along the heated raw material;
- модульная (секционная) конструкция нагревателей, обеспечивающая удобство их линейной компоновки на трубопроводе;- modular (sectional) design of heaters, providing the convenience of their linear layout on the pipeline;
- небольшое потребление энергии (только на питание блока управления), так как подача воздуха на горение и удаление дымовых газов осуществляются за счет естественной тяги дымовой трубы.- low energy consumption (only for power supply to the control unit), since the supply of air for combustion and removal of flue gases is carried out due to the natural draft of the chimney.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008143771/22U RU79987U1 (en) | 2008-11-05 | 2008-11-05 | AUTOMATED FIRE TUBE HEATER |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008143771/22U RU79987U1 (en) | 2008-11-05 | 2008-11-05 | AUTOMATED FIRE TUBE HEATER |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU79987U1 true RU79987U1 (en) | 2009-01-20 |
Family
ID=40376487
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008143771/22U RU79987U1 (en) | 2008-11-05 | 2008-11-05 | AUTOMATED FIRE TUBE HEATER |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU79987U1 (en) |
-
2008
- 2008-11-05 RU RU2008143771/22U patent/RU79987U1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN204756953U (en) | Take exhaust -heat boiler's heat accumulation formula waste gas incinerator | |
| CN109595568B (en) | High-purity waste ammonia gas incinerator, system and process | |
| EP3262347A1 (en) | A gas outlet monitoring system | |
| EP2636951A1 (en) | Apparatus and method for flaring waste gas | |
| RU2378583C1 (en) | Fire pipe automated heater | |
| RU79987U1 (en) | AUTOMATED FIRE TUBE HEATER | |
| CN206281664U (en) | A kind of multitubular bundles integrated form radiant tube combustion experimental system | |
| US20110053099A1 (en) | Radiant heating apparatus | |
| CN107270313B (en) | Ground flare and exhaust treatment system | |
| CN2800045Y (en) | Gas or electric heating furnace for oil well pipe | |
| RU74689U1 (en) | FIRE NEUTRALIZER OF INDUSTRIAL DRAINS | |
| CN104482546A (en) | Waste liquid incinerator with built-in evaporation device | |
| CN108592161A (en) | A kind of fuel gas heating apparatus | |
| CN207778445U (en) | Gas combustion control device | |
| CN202849503U (en) | Field assembly welding annular welding joint heat treatment device of large chemical equipment | |
| CN113915992A (en) | Atmosphere-adjustable electricity-saving heating furnace with balanced temperature | |
| RU60184U1 (en) | AUTOMATED GAS HEATER | |
| RU91413U1 (en) | HEATING WATER BOILER (OPTIONS) | |
| CN104728840A (en) | Self-gasification combustor | |
| CN100458342C (en) | High temperature heat furnace | |
| CN209783322U (en) | Flue gas heating device | |
| CN217838815U (en) | Sludge carbonization pyrolysis system | |
| RU2789040C1 (en) | Heat generator | |
| US20240210028A1 (en) | Fire Water Plant I | |
| CN109578988A (en) | A kind of boiler combustion device of PLC control |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20101106 |