Основные характеристики трубчатых печей

В промышленности применяются трубчатые печи с поверхностью нагрева радиантных труб от 15 до 2000 м². Теплопроизводительность печей меняется от 0,7 до 60 МВт, на крупных установках она может достигать 100 МВт. Температура и давление нагреваемой среды на входе и на выходе из печи в зависимости от типа технологического процесса также могут меняться в самых широких пределах (температура – от 70 до 900 ^оС, давление – от 0,1 до 30 МПа) [1].

Допускаемая теплонапряженность поверхности нагрева зависит от вида нагреваемого продукта и скорости его движения по трубам. Чем тяжелее нагреваемый продукт, тем меньше величина допускаемой теплонапряженности (см. табл. 11). Так при перегонке нефти теплонапряженность радиантных труб составляет 45 ¸ 60 кВт/м², в печах замедленного коксования – 25 ¸35 кВт/м², при нагреве масел – 10 ¸ 20 кВт/м². Для труб конвективных камер величина теплонапряженности составляет 10 ¸ 20 кВт/м². Теплонапряженность топочного пространства в современных трубчатых печах установок нефтепереработки составляет 50 ¸100 кВт/м³. КПД трубчатой печи зависит от величины коэффициента избытка воздуха, подаваемого в горелки печи, температуры отходящих продуктов сгорания топлива, качества тепловой изоляции печи. КПД современных трубчатых печей находится на уровне 0,65 ¸ 0,93.

Табл. 11

Допускаемая теплонапряженность труб радиантных змеевиков для основных процессов нефтепереработки [4]

Вышеприведенная классификация трубчатых печей [3] проводится без учета конструкции трубного змеевика. Трубчатые змеевики проектируются отдельно, поскольку нормализовать для них всю совокупность производственных требований весьма затруднительно. Поэтому при разработке трубчатой печи такие узлы, как корпус с обмуровкой и теплоизоляцией, трубные решетки для поддержки труб экранов и змеевиков, газосборники и дымовые трубы разрабатываются как самостоятельные унифицированные узлы, из которых и собираются в зависимости от условий применения. Таким образом, за счет сравнительно незначительных конструктивных модификаций печей около десяти типов можно получить до ста типоразмеров печей, обеспечивающих требования самых разнообразных технологических процессов.

Для выбора и привязки типовой трубчатой печи к конкретной технологической установке необходимо в соответствии с исходными данными произвести выбор материалов, диаметров и толщин стенок труб соответствующих змеевиков, определить число потоков в змеевиках и т.д. В некоторых случаях, например для установок пиролиза, существенное значение приобретает и технология изготовления труб, в частности чистота обработки внутренней поверхности труб. Детальные методы теплового расчета трубчатых печей изложены в специальной литературе [1, 2, 4 ¸10]. В последние годы все большее распространение для проведения теплотехнических расчетов печей и их отдельных элементов находят специализированные программные средства (системы автоматизированного проектирования) [4].