Температура дымовых газов на выходе из трубы газового котла. Путешествие по дымовой трубе: причина плохой тяги и температура газов в дымоходе Использование теплоты дымовых газов для нагрева рассола

С.В. Головатый, инженер;
А.В. Лесных, старший преподаватель;
д.т.н. К.А. Штым, профессор, заместитель заведующего кафедрой по научной работе, кафедра теплоэнергетики и теплотехники Инженерной школы, Дальневосточный федеральный университет, г. Владивосток

Дымовые трубы работают в сложных условиях: при перепадах температуры, давления, влажности, агрессивном воздействии дымовых газов, ветровых нагрузках и нагрузках от собственной массы. В результате механических (силовых и температурных), химических и комбинированных воздействий возникают повреждения конструкций дымовых труб.

Одной из проблем перевода тепловых источников на сжигание природного газа является возможность конденсации водяных паров дымовых газов в дымовых трубах. В свою очередь, образование конденсата на внутренней поверхности дымовых труб и последствия этого негативного процесса (такие, как намокание несущих конструкций, увеличение коэффициента теплопроводности стенок, размораживание и т.д.) приводят к следующим наиболее распространенным повреждениям конструкций:

1) разрушение защитного слоя железобетонных труб, обнажение и коррозия арматуры;

2) разрушение кирпича кирпичных труб;

3) интенсивная сульфатная коррозия внутренней поверхности бетона ствола железобетонных труб;

4) разрушение теплоизоляции;

5) пустошовка в кладке футеровки, снижение газоплотности и прочности футеровки;

6) разрушение кирпичной кладки футеровки железобетонных и кирпичных дымовых труб лещадками (поверхностное разрушение, отслаивание. - Прим. ред.);

7) пониженная прочность монолитной футеровки железобетонных труб.

Многолетний опыт эксплуатации дымовых труб подтверждает связь вышеописанных повреждений с конденсатообразованием: например, в процессе визуального осмотра внутренней и наружной поверхностей стволов дымовых труб различных котельных были выявлены следующие характерные повреждения: глубокие эрозийные повреждения практически по всей высоте трубы; в зонах активной конденсации водяных паров наблюдается разрушение кирпича на глубину до 120 мм, хотя при этом поверхность ствола находится в работоспособном состоянии.

Необходимо отметить, что для разных видов топлива содержание водяных паров в дымовых газах будет различным. Так, наибольшее количество влаги содержится в дымовых газах природного газа, а наименьшее количество водяных паров содержится в продуктах сгорания мазута и угля (таблица).

Таблица. Состав уходящих газов при сжигании природного газа.

Объектом исследования является кирпичная дымовая труба высотой H=80 м, предназначенная для удаления дымовых газов 5 паровых котлов ДЕ-16-14. Для данной дымовой трубы проводились измерения при температуре наружного воздуха -5 О С и скорости ветра 5 м/с. На момент проведения измерений в работе находились два котла, ДЕ-16-14: ст. № 4 с нагрузкой 8,6 т/ч (53,7% номинальной) и ст. № 5 с нагрузкой 9,5 т/ч (59,3% от номинальной), параметры работы которых использовались для задания граничных условий. Температура уходящих газов составила 124 О С на котле ст. № 4 и 135 О С - на котле ст. № 5. Температура уходящих газов на входе в дымовую трубу составила 130 О С. Коэффициент избытка воздуха на входе в дымовую трубу составил α=1,31 (О 2 =5%). Суммарный расход дымовых газов - 14,95 тыс. м 3 /ч.

На основании результатов измерений было произведено моделирование различных режимов работы дымовой трубы. Измеренные состав и температура дымовых газов учитывались при расчете характеристик потока дымовых газов. В расчете учитывались метеорологические и климатологические условия на момент проведения измерений (температура наружного воздуха, скорость ветра). В процессе моделирования для анализа были рассчитаны режимы работы теплоисточника при нагрузках и климатических условиях на момент измерений. Как известно, температура конденсации водяных паров уходящих газов в дымовых трубах начинается при температурах внутренней поверхности 65-70 О С.

По результатам расчета на образование конденсата при режиме работы теплоисточника, на момент измерений температура дымовых газов на внутренней поверхности трубы составляла 35-70 О С. При данных условиях на всей поверхности трубы возможно образование конденсата водяных паров. Для предотвращения образования конденсата водяных паров на внутренней поверхности дымовой трубы был подобран режим работы оборудования котельной, который обеспечит достаточный расход дымовых газов и температуру на внутренней поверхности дымовой трубы не ниже 70 О С. Для исключения образования конденсата на внутренней поверхности дымовой трубы необходимо вести работу с тремя котлами на номинальной нагрузке D ном при -20 О С и двумя котлами при +5 О С.

На рисунке приведена зависимость расхода уходящих газов (с температурой 140 О С) через дымовую трубу от температуры наружного воздуха.

Литература

1. Использование вторичных энергетических ресурсов/ О. Л. Данилов, В. А. Мунц; УГТУ-УПИ. - Екатеринбург: УГТУ- УПИ, 2008. - 153 с.

2. Рабочие процессы и вопросы усовершенствования конвективных поверхностей котельных агрегатов/ Н.В. Кузнецов; Госэнергоиздат, 1958. - 17 с.

Снижение температуры дымовых газов может быть реализовано посредством:

Подбора оптимальных размеров и других характеристик оборудования исходя из требуемой максимальной мощности с учетом расчетного запаса надежности;

Интенсификации передачи тепла технологическому процессу посредством увеличения удельного потока тепла (в частности, при помощи завихрителей-турбулизаторов, увеличивающих турбулентность потоков рабочего тела), увеличения площади или усовершенствования поверхностей теплообмена;

Рекуперации тепла дымовых газов с использованием дополнительного технологического процесса (например, подогрев дополнительной питательной воды с помощью экономайзера);

. установки подогревателя воздуха или воды , или организации предварительного подогрева топлива за счет тепла дымовых газов. Следует отметить, что подогрев воздуха может быть необходим, если технологический процесс требует высокой температуры пламени (например, в стекольном или цементном производстве). Подогретая вода может использоваться для питания котла или в системах горячего водоснабжения (в т.ч. централизованного отопления);

Очистки поверхностей теплообмена от накапливающейся золы и частиц углерода с целью поддержания высокой теплопроводности. В частности, в конвекционной зоне могут периодически использоваться сажесдуватели. Очистка поверхностей теплообмена в зоне горения, как правило, осуществляется во время остановки оборудования для осмотра и ТО, однако в некоторых случаях используется очистка без остановки (например, в нагревателях на НПЗ);

Обеспечение уровня производства тепла, соответствующего существующим потребностям (не превышающего их). Тепловую мощность котла можно регулировать, например, посредством подбора оптимальной пропускной способности форсунок для жидкого топлива или оптимального давления, под которым подается газообразное топливо.

Возможные проблемы

Снижение температуры дымовых газов при определенных условиях может вступать в противоречие с целями обеспечения качества воздуха, например:

Предварительный подогрев воздуха горения приводит к повышению температуры пламени и, как следствие, к более интенсивному образованию NOx, что может привести к превышению установленных нормативов выбросов. Внедрение предварительного подогрева воздуха на существующих установках может оказаться затруднительным или экономически неэффективным вследствие недостатка пространства, необходимости установки дополнительных вентиляторов, а также систем подавления образования NOx (при наличии риска превышения установленных нормативов). Следует отметить, что метод подавления образования NOx при помощи впрыскивания аммиака или мочевины сопряжен с риском попадания аммиака в дымовые газы. Предотвращение этого может требовать установки дорогостоящих датчиков аммиака и системы управления впрыскиванием, а также - в случае значительных вариаций нагрузки - сложной системы впрыскивания, позволяющей впрыскивать вещество в область с надлежащей температурой (например, системы из двух групп инжекторов, установленных на разных уровнях);

Системы газоочистки, включая системы подавления или удаления NOx и SOx, работают лишь в определенном температурном диапазоне. Если установленные нормативы выбросов требуют использования подобных систем, организация их совместного функционирования с системами рекуперации может оказаться сложной и экономически неэффективной;

В некоторых случаях местные органы власти устанавливают минимальную температуру дымовых газов на срезе трубы с целью обеспечения адекватного рассеяния дымовых газов и отсутствия дымового факела. Кроме того, компании могут по собственной инициативе применять подобную практику для улучшения своего имиджа. Широкая общественность может интерпретировать наличие видимого дымового факела как признак загрязнения окружающей среды, в то время как отсутствие дымового факела может рассматриваться как признак чистого производства. Поэтому при определенных погодных условиях некоторые предприятия (например, мусоросжигательные заводы) могут специально подогревать дымовые газы перед выбросом в атмосферу, используя для этого природный газ. Это приводит к непроизводительному расходу энергии.

Энергоэффективность

Чем ниже температура дымовых газов, тем выше уровень энергоэффективности. Однако снижение температуры газов ниже определенного уровня может быть сопряжено с некоторыми проблемами. В частности, если температура оказывается ниже кислотной точки росы (температуры, при которой происходит конденсация воды и серной кислоты, как правило, 110-170оC в зависимости от содержания серы в топливе), это может привести к коррозии металлических поверхностей. Это может потребовать применения материалов, устойчивых к коррозии (такие материалы существуют и могут применяться на установках, использующих в качестве топлива нефть, газ или отходы), а также организации сбора и переработки кислого конденсата.

Срок окупаемости может находиться в диапазоне от менее пяти лет до пятидесяти лет в зависимости от множества параметров, включая размер установки, температуру дымовых газов и т.д.

Перечисленные выше стратегии (за исключением периодической очистки) требуют дополнительных инвестиций. Оптимальным для принятия решения об их использовании является период проектирования и строительства новой установки. В то же время, возможно и внедрение этих решений на существующем предприятии (при наличии необходимых площадей для установки оборудования).

Некоторые применения энергии дымовых газов могут быть ограничены вследствие разницы между температурой газов и потребностями в определенной температуре на входе энергопотребляющего процесса. Приемлемая величина указанной разницы определяется балансом между соображениями энергосбережения и затратами на дополнительное оборудование, необходимое для использования энергии дымовых газов.

Практическая возможность рекуперации всегда зависит от наличия возможного применения или потребителя для полученной энергии. Меры по снижению температуры дымовых газов могут приводить к увеличению образования некоторых загрязняющих веществ.

Каким должен быть дымоход для газовых и дизельных котлов?

Дымоходы – это важная часть тепловых генераторов. Ни один котёл не может работать без дымохода. Функция дымохода – удаление из камеры сгорания котла продуктов сгорания или дымовых газов. В индивидуальных домах дымоходы бывают внутренними – проходящими через перекрытия и кровлю здания, наружными – смонтированными вертикально вдоль наружной поверхности стены и горизонтальными – выводящими газы через наружную стену здания. Последний вид дымоходов применяется для котлов с принудительным удалением дымовых газов и обычно представляет собой конструкцию «труба в трубе». (По внутренней трубе удаляются продукты сгорания, по внешней подводится воздух в камеру сгорания котла.) Дымоходы бывают индивидуальными – один на котёл или групповыми, на несколько котлов, как, например, в многоквартирных домах с поквартирным отоплением. Дымоходы должны рассчитываться и подбираться специалистом. Неправильно смонтированный дымоход может стать причиной нестабильной работы котла; установленный без учёта конфигурации крыши может «задуваться» ветром и гасить котёл. Для Вас важно знать, что внутренний диаметр дымохода должен быть не меньше, чем диаметр горловины котла, что на пути дымовых газов должно быть как можно меньше колен и изгибов и что при устройстве дымохода должны быть приняты меры по предотвращению образования конденсата.

Что такое конденсат и как он образуется?

Особенностью современных котлов, работающих на газе и жидком топливе является низкая температура дымовых газов на выходе из котла – от 100°С. В процессе сгорания углеводородного топлива – природного газа или солярки образуется водяной пар, углекислый газ, сернистый ангидрид и много других химических соединений. Поднимаясь по дымоходу, эта газовая смесь остывает. При снижении её температуры до +55°С (температуры «точки росы») водяной пар, присутствующий в газовой смеси, охлаждается и превращается в воду – конденсируется. В этой воде растворяются соединения серы и других химических веществ, находящихся в дымовых газах. Они образуют очень агрессивную смесь кислот, которая, стекая вниз, быстро разъедает материал дымоходов. До температуры «точки росы» отходящие газы охлаждаются обычно на высоте 4 – 5 м. от выхода котла. Поэтому дымоходы, высота которых больше – делают из нержавеющей стали и утепляют. В нижней части дымохода всегда устанавливают конденсатосборник. Для наружных дымоходов существует конструкция типа «сэндвич» - труба дымохода помещается в трубу большего диаметра, а пространство между ними заполняется теплоизолятором. Толщина слоя теплоизоляции выбирается в зависимости от величины минимальных температур наружного воздуха.

Дымоходы из нержавеющей стали весьма дороги. Можно ли для дымохода использовать кирпичную трубу, как в дровяной печи?

Делать этого не следует ни в коем случае. Во- первых, смесь кислот столь агрессивна, что кирпичная кладка, если она не выполнена из специального кислотоупорного кирпича, может быть разрушена за один отопительный сезон. Во вторых, дымовые газы через незаметные щели в кладке могут проникать в жилые помещения и причинять вред здоровью людей. Если в доме имеется канал из кирпичной кладки, то служить дымоходом он может только в том случае, если в него помещён вкладной дымоход из нержавеющей стали с теплоизоляцией.

Существуют – ли дымоходные системы в которых не используется металл?

Да. Недавно на российском рынке появилась дымоходная система оригинальной конструкции, которая называется «изолированная дымоходная система с проветриванием». Она состоит из отдельных модулей высотой 0,33 м. Каждый модуль представляет собой прямоугольный блок из лёгкого бетона, внутри которого крепится керамическая труба. Между внутренней стенкой блока и внешней стенкой керамической трубы имеется канал, который играет роль вентиляционного канала, чего нет у дымоходов других видов. Блоки устанавливаются один на другой, скрепляются специальным герметиком и монтируются в дымоход любой конфигурации и высоты. Комплектация дымоходной системы содержит полный набор необходимых элементов для подключения котловых дымоходов, для вывода дымохода через кровлю и декоративного завершения трубы. Четыре вида модулей позволяют сооружать одноходовые и двухходовые дымоходы или дымоходы с отдельными вентиляционными каналами. Это делает конструкцию дымоходной системы универсальной и многовариантной. Внутренняя керамическая труба устойчива к воздействию высоких температур и температурным колебаниям; кислотоустойчива (защищена от конденсата), герметична и прочна. Система проста в монтаже и не требует специалистов высокой квалификации. Стоимость изолированной дымоходной системы соизмерима со стоимостью дымоходов высокого класса из нержавеющей стали.

time-nn.ru

3.1.1. Снижение температуры дымовых газов

Повышение энергоэффективности (КПД) топливосжигающей установки позволяет достигнуть сокращения выбросов CO2 при условии, что это улучшение приводит к сокращению потребления топлива. В этом случае выбросы CO2 снижаются пропорционально сокращению потребления топлива. Однако результатом повышения КПД может быть и увеличение производства полезной энергии при неизменном расходе топлива (повышениеHp при неизменномHf в Уравнении 3.2). Это может привести к увеличению производительности или мощности производственной единицы с одновременным повышением энергоэффективности. В этом случае имеет место сокращение удельных выбросов CO2 (на единицу продукции), но абсолютный объем выбросов остается неизменным (см. раздел 1.4.1).

Ориентировочные показатели энергоэффективности (КПД) и соответствующие расчеты для различных процессов сжигания топлива приводятся в отраслевых Справочных документах и других источниках. В частности, в документе EN 12952-15содержатся рекомендации по расчету КПД водотрубных котлов и соответствующего вспомогательного оборудования, а в документе EN12953-11–жаротрубныхкотлов.

Общая характеристика

Одним из вариантов сокращения потерь тепловой энергии в процессе сгорания является снижение температуры дымовых газов, выбрасываемых в атмосферу. Это может быть достигнуто посредством:

Подбора оптимальных размеров и других характеристик оборудования исходя из требуемой максимальной мощности с учетом расчетного запаса надежности;

Интенсификации передачи тепла технологическому процессу посредством увеличения удельного потока тепла (в частности, при помощи завихрителей-турбулизаторов,увеличивающих турбулентность потоков рабочего тела), увеличения площади или усовершенствования поверхностей теплообмена;

Рекуперации тепла дымовых газов с использованием дополнительного технологического процесса (например, производства пара при помощи экономайзера, см. раздел 3.2.5);

Установки подогревателя воздуха или воды, или организации предварительного подогрева топлива за счет тепла дымовых газов (см. 3.1.1). Следует отметить, что подогрев воздуха может быть необходим, если технологический процесс требует высокой температуры пламени (например, в стекольном или цементном производстве). Подогретая вода может использоваться для питания котла или в системах горячего водоснабжения (в т.ч. централизованного отопления);

Очистки поверхностей теплообмена от накапливающейся золы и частиц углерода с целью поддержания высокой теплопроводности. В частности, в конвекционной зоне могут периодически использоваться сажесдуватели. Очистка поверхностей теплообмена в зоне горения, как правило, осуществляется во время остановки оборудования для осмотра и ТО, однако в некоторых случаях используется очистка без остановки (например, в нагревателях на НПЗ);

Обеспечение уровня производства тепла, соответствующего существующим потребностям (не превышающего их). Тепловую мощность котла можно регулировать, например, посредством подбора оптимальной пропускной способности форсунок для жидкого топлива или оптимального давления, под которым подается газообразное топливо.

Экологические преимущества

Энергосбережение.

Воздействие на различные компоненты окружающей среды

Снижение температуры дымовых газов при определенных условиях может вступать в противоречие с целями обеспечения качества воздуха, например:

studfiles.net

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Cтраница 3

Температура дымовых газов на выходе из печи должна быть выше начальной температуры нагреваемого сырья не менее, чем на 150 С, чтобы предотвратить интенсивный коррозионный износ поверхностей труб в конвекционной камере.  

Температура дымовых газов на выходе из котла, температура нагретого воздуха на входе в топку, расходные и термодинамические параметры перегретого и промежуточного пара, питательной воды для заданного коэффициента нагрузки считаются неизменными.  

Температура дымовых газов над перевальной стенкой особенно важна. Высокой температуре газов на перевале соответствует высокая теплонапряженность поверхности радиантных труб, температура их стенок и большая вероятность коксообразования. Отлагаясь на внутренней поверхности труб, кокс затрудняет теплопередачу, что приводит к дальнейшему повышению температуры стенок и к их прогару.  

Температура дымовых газов перед рекуператором в нагревательных печах достигает 1400 С.  

Температура дымовых газов, поступающих в трубу, должна поддерживаться не выше 500 С путем регулирования расхода охлаждающего воздуха, подаваемого в газоход вентилятором.  

Температура дымовых газов на входе в теплообменник пуско - вого подогревателя не должна превышать 630 - 650 С. Превышение этой температуры может привести к преждевременному выходу его из строя. Еще более важно, чтобы при работе пускового подогре - вателя в межтрубное пространство теплообменника всегда подавался воздух или газ. При отключении воздуха или газа температура трубных досок и труб резко повышается и теплообменник может выйти из строя. В этом случае необходимо немедленно снизить температуру дымовых газов до 450 С.  

Температура дымовых газов на входе во вторую камеру поддерживается равной 850 С. Выходящие из этой камеры газы с температурой 200 - 250 С поступают в первую (по ходу кислоты) камеру, где их температура снижается до 90 - 135 С.  

Температура дымовых газов, покидающих конвекционную камеру и уходящих в дымовую трубу, зависит от температуры поступающего в печь сырья и превышает ее на 100 - 150 С. Однако, когда температура сырья по технологическим причинам высока (печи для нагрева мазута, печи каталитического риформинга и др.), дымовые газы охлаждают, используя их тепло в пароперефевателе, воздухоподофевателе или для подофева кон-денсатной воды и получения водяного пара.  

Температура дымовых газов над перевальной стенкой является одним из важнейших показателей. Высокая температура дымовых газов над перевальной стенкой соответствует высокой теплонапряженности радиан-тных труб, высокой температуре их стенок и вероятности коксоотложе-ния в трубах печи, а следовательно, возможности их прогара. Высокая скорость нагреваемого потока сырья позволяет осуществлять больший теплосъем, понижать температуру стенок труб и, таким образом, работать с более высокой температурой газов над перевалом и теплонапря-женностью радиантных труб. Увеличение поверхности радиантных труб также способствует снижению их теплонапряженности и снижению температуры дымовых газов над перевалом. Чистота внутренней поверхности труб змеевика также является важнейшим фактором, влияющим на температуру газов над перевальной стенкой. Температура газов над перевалом тщательно контролируется и обычно не превышает 850 - 900 С.  

Температура дымовых газов на входе в радиационную зону составляет 1100 - 1200 С, на входе в конвективную 800 - 850 С.  

Температура дымовых газов на выходе из трубчатой печи равна 900 С.  

Температура дымовых газов перед рекуператором составит примерно 1100 С.  

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

ПОИСК

И только экранированием топочной камеры и увеличением ее объема были созданы нормальные условия для работы змеевика. Были созданы трубчатые печи радиантного типа. В ранних конструкциях таких печей трубы потолочного экрана защищали от сильного воздействия пламени манжетами из огнестойкого материала. Гофрированными чугунными манжетами на конвекционных трубах повышали поверхность нагрева в конвекционной камере печи. В результате экранирования потолка печи усилилась передача тепла радиацией, снизилась температура дымовых газов над перевалом и отпала необходимость в защитных манжетах и рециркуляции дымовых газов. Для максимального использования тепла 

Температура дымовых газов после кот- 210 210 - 

Нормами технологического проектирования предусматривается снижение температуры дымовых газов перед входом их в дымовую трубу при естественной тяге до 250 °С. При наличии специальных дымососов температуру можно снизить до 180-200 °С. Тепло дымовых газов, имеющих температуру 200-450°С (средняя цифра), может быть использовано для подогрева на установке воздуха, воды, нефти и для производства водяного пара. Ниже приводятся данные о тепловых ресурсах дымовых газов на установке ЭЛОУ - АВТ со вторичной перегонкой бензина производительностью 3 млн. т/год сернистой нефти  

Средняя температура дымовых газов в 293 305 310 - 

Ограничивается также температурный режим сырьевых теплообменников. Максимально допустимая температура при давлении регенерации 3,0-4,0 МПа не должна превышать 425 °С, в связи с чем температура дымовых газов, выходящих из реакторов перед-входом в сырьевой теплообменник, должна быть снижена путем смешения с холодным теплоносителем. 

Теплонапряженность труб, ккал/(м2-ч) радиантных конвекционных Температура дымовых газов, 

Поверхность калориферов, Температура нагрева воздуха в калориферах, °С Температура дымовых газов, °С 

Обычно автоматически регулируется температура дымовых газов на перевале с кор.рекцией по температуре продукта на выходе из печи. Для осуществления контроля и регулиро вания трубчатых печей в их обвязке предусм атривают следующие элементы. 

Расход жидкого топлива, кг/ч Температура дымовых газов на выходе из печи, °С. . . . Объем дымовых газов при температуре газов на выходе из 4000 3130 2200 

Температура дымовых газов перед котлами, °С 375 400 410 - 

В сушильных установках обрабатываемый материал не находится в непосредственной близости от топки, как это имеет место в топках для различного рода варочных, дистилляционных и то(му подобных котлов. Поэтому температура в камере сгорания сушильной установки может быть значительно выше, чем температура в топках, в которых размещены аппараты, потребляющие тепло. Однако и в данном случае температура определяется свойствами высушиваемого материала и требованиями, диктуемыми качеством изделия. Некоторые виды сырья не переносят высокой температуры, так что приходится уменьшать температуру дымовых газов до тем- 

По количеству тепла, отдаваемого данным количеством дымовых газов в радиационной системе, определяется температура дымовых газов, поступающих в конвективную систему. 

В процессе эксплуатации регенератора температура дымовых газов может превысить нормальную вследствие догорания окиси углерода. При своевременном обнаружении этого явления необходимо перераспределить воздух по секциям, уменьшая подвод era к тем секциям, где имеется избыток кислорода в дымовых газах, выходящих из секции, и увеличивая его ввод в секции, где недостаточно кислорода. В случае резкого повышения температуры отходящих газов временно прекращают подачу воздуха в отдельные или во все секции. 

Первичный риформинг природного газа с водяным паром осуществляют в вертикально расположенных и обогреваемых дымовыми газами трубах, нижние концы которых вводят непосредственно в реактор вторичного риформинга метана. Часть дымовых газов подают через перфорированную пластину в слой катализатора вторичного риформинга, что позволяет получать газ, обогащенный азотом. Температура дымовых газов - 815° С 

На смену печам кострового типа пришли печи конвекционные, в которых змеевик труб отделен от камеры сгорания перевальной стеной. При эксплуатации таких печей были установлены существенные недостатки высокая температура дымовых газов над перевальной стенкой, оплавление и деформирование кирпичной кладки, прогар труб верхних рядов змеевика. Для снижения температуры в топочной камере применяли рециркуляцию дымовых газов и осуществляли горение топлива с повышенным коэффициентом избытка воздуха. Однако повышенный расход воздуха снижал к. п. д. печей и не уменьшал прогар труб. 

Температура у пароперегревателя. В ряде случаев в конвекционной секции печи монтируется змеевик для перегрева водяного пара, подаваемого в ректификационные колонны для отпарки легкокипящих фракций. Пароперегреватель размещают там, где температура дымовых газов составляет 450-550° С, т. е. в средней или нижней секции конвекционной камеры. Температура перегретого пара составляет 350-400° С. 

Температура дымовых газов над перевальной стенкой особенно важна. Высокой температуре газов на перевале соответствует высокая теплонапряженность поверхности радиантных труб, температура их стенок и большая вероятность коксообразования. Отлагаясь на внутренней поверхности труб, кокс затрудняет теплопередачу, что приводит к дальнейшему повышению температуры стенок и к их прогару. 

Увеличение скорости движения нагреваемого сырья в трубах печи повышает эффективность отвода тепла, снижает температуру стенок труб и позволяет, таким образом, работать с более высокими теплонапряженностью радиантных труб и температурой дымовых газов на перевале. 

На типовой установке ЭЛОУ - АВТ (А-12/9) производительностью 3 млн. т/год со вторичной перегонкой бензина установлено пять печей суммарной тепловой мощностью 81 Гккал/ч. Во всех печах за 1 ч сжигается 11 130 кг топлива. Температура дымовых газов на выходе из конвекционных камер печей 375-410 °С. Для использования тепловой энергии дымовых газов перед вводом их в дымовую трубу в печах установлены выносные котлы-утилизато-ры типа КУ-40. 

Чем ниже температура дымовых газов, отходящих из конвекционной камеры, тем больше тепла воспринято нагреваемым нефтепродуктом. Обычно принимают температуру дымовых газов по выходе из конвекционной камеры на 100-150° С выше температуры сырья, поступающего в печь. Но так как температура поступающего в печь сырья бывает достаточно высокой, примерно 160-200° С, а для некоторых процессов достигает 250-300° С, то для утилизации тепла дымовых газов устанавливают воздухоподогреватель (рекуператор), в котором подогревается воздух, идущий в топку печи. При наличии воздухоподогревателя и дымососа возможно охлаждение дымовых газов перед выпуском их в дымовую трубу до температуры 150° С. При естественной тяге эта температура не менее 250° С. 

Конвекционные трубы получают тепло за счет конвекции дымовых газов, радиации от стенок кладки и излучения трехатомных газов. Как было отмечено в начале главы, теплопередача в камере конвекции зависит от скорости и температуры дымовых газов, а также температуры сырья, диаметра труб и их компоновки. Скорость-дымовых газов в конвекционной шахте обычно колеблется в пределах 3- 4 м/сек, а в дымовой трубе 4-6 м/сек. 

Решение. Определим к. п. д. печи, если температура дымовых газов на выходе из конвекционной камеры 

Температура дымовых газов на выходе из печи 500 С. Теплоту дымовых газов утилизируют в трубчатом трехходовом (по воэдуху) воздухоподогревателе с поверхностью нагрева 875 м. После воздухоподогревателя дымовые газы при 250 С удаляются в атмосферу через дымовую трубу без применения принудительной тягд. 

Зададимся температурой дымовых газов после нагревательной секции камеры радиации г, с = 850° С, а после реакционной секции ip. с = 750° С. Теплосодержание дымовых газов но рис. 6. 1 при а = 1,1 

Отличительной особенностью котлов-утилизаторов, как оборудования для генерации пара, является необходимость обеспечения пропуска большого кол>1чества греющих дымовых газов на единицу вырабатываемого водяного пара (Е1/д.г/С). Это отношение является прямой функцией начальной на входе в аппарат температуры дымовых газов и их расходом. Вследствие сравнительно невысокой температуры дымовых газов для генерирования пара их удельный расход в котлах-утилизаторах намного выше (в 8-10 раз), чем в обычных топочных котлах. Повышенный удельный расход греющих газов на единицу вырабатываемого пара предопределяет конструктивные особенности котлов-утилизаторов. Они имеют большие габариты, высокую металлоемкость. На преодоление дополнительного газодинамического сопротивления и создание требуемого разрежения в топке печи (на тягу) затрачивается 10-15% эквивалентной электрической мощности котла-утилизатора. 

Заполнив бункер высушенным катализатором, открывают задвижку под бункером и ссыпают катализатор в прокалочную колонну. Объем бункера соответствует полезному объему прокалочной колонны, т. е. одной загрузке. Заполнив колонну катализатором, разжигают топку под давлением (на жидком топливе), направляя дымовые газы в атмосферу. Затем, отрегулировав горение в топке, дымовые газы вводят в кожух прокалочной колонны. Прогрев кожух и удостоверившись в нормальном горении топлива, направляют дымовые газы в низ прокалочной колонны в минимальном количестве, необходимом лишь для преодоления сопротивления слоя катализатора. Затем начинают медленный подъем температуры дымовых газов на выходе из топки и разогрев катализатора. Разогрев системы продолжают примерно 10-12 ч за это время вводят такое количество дымовых газов, чтобы не было уноса катализатора сверху. Достижение температуры в низу колонны 600-650° С считается началом прокаливания катализатора. Продолжительность прокаливания при этой температуре 10 ч. 

Затем постепенно понижают температуру дымовых газов на выходе из топки и при 250-300° С прекращают подачу топлива, но 

Температура газов на перевале, тепловая напряженность поверхности нагрева радиантных труб и коэффициент прямой отдачи топки взаимно связаны между собой. Чем больше коэффициент прямой отдачи, тем при прочих равных условиях меньше температура дымовых газов на п(зревале и тем меньше тепловая напряженность поверхности нагрева радиантных труб и наоборот. 

Трубчатые змеевиковые реакторы. Трубчатый змеевиковый реактор с вертикальным расположением труб был разработан для производства битумов по непрерывной схеме на отечественных НПЗ . Температурный режим реакторов. (Кременчугского и Новогорьковского НПЗ) поддерживается за счет тепла дымовых газов, поступающих из форкамерной печи. Однако при таком решении плохо учитывается специфика экзотермического процесса окисления. Действительно, для ускорения нагрева реакционной смеси в первых по ходу потока трубах реактора необходимо повысить температуру дымовых газов, но в результате перегревается окисляемый материал в последующих трубах, где реакция окисления и выделение тепла идут с высокими скоростями. Так м образом, приходится поддерживать какую-то промежуточную температуру дымовых газов, нео[ тпмал у, как для нагрева реакционной смеси до температуры реакциь, так и для последующего поддер.жания температуры на желательном уровне. Для установок Ангарского, Киришского, Полоцкого, Новоярославского и Сызранского НПЗ найдено более удачное решение сырье предварительно нагревается в трубчатой печи, а избыточное тепло реакции в случае необходимости снимают, обдувая воздухом трубы реактора, помещенные в общий кожух (по проекту Омского филиала ВНИПИнефти каждая труба реактора помещена в отдельный кожух). 

Если температура дымовых газов на выходе из общих сборных коллекторов регенератора превышает 650°, это указывает на начало дожпга окиси углерода. Для прекращения его необходимо резко у.м еньшить подачу воздуха в верхнюю часть регенератора. 

С целью снижения температуры дымовых газов над перевальной стеной в радпантно-конвекционных печах старой конструкции, особенно печах термического крекинга, применяют рециркуляцию дымовых газов. Более холодные дымовые газы из борова печи возвращают в камеру сгорания, что приводит к перераспределению тепла между камерами. В камере конвекции снижается тепловая напряженность верхних труб, но ввиду увеличения объема дымовых газов скорость их увеличивается, при этом улучшается теплопередача по всей камере конвекции. Коэффициент рециркуляции в трубчатых печах колеблется в пределах 1-3. 

Несовершенство конструкции горелок печей и котлов для сжигания топлива и недостаточная герметич1юсть топок не позволяют пока работать при малых избытках воздуха. Поэтому считают, что температура трубок воздухоподогревателей должна быть выше температуры точки росы агрессивных дымовых газов, т. е. не ниже 130 °С. Для этого применяют предварительный или промежуточный подогрев холодного воздуха или специальные схемы компоновок поверхности пагрева. Имеются аппараты, конструктивно оформленные так, что поверхность теплообмена со стороны дымовых газов значительно больше, чем со стороны атмосферного воздуха, поэтому секции воздухоподогревателей компонуют из труб с разным коэффициентом оребрения, увеличивающимся к холодному концу (к месту входа холодного воздуха), и таким образом температура стенки труб приближается к температуре дымовых газов. По такому принципу сконструированы воздухонагреватели Башоргэнер-гонефти из чугунных ребристых и ребристо-зубчатых труб с хорошими эксплуатационными показателями. 

Нагрев и прокаливание катализатора проводят прямым контактом с дымовыми газами, поступающими из топки, в которой сжигается газообразное или жидкое топливо. Температуру дымовых газов автоматически поддерживают на уровне 630-650° С, при этом температура в зоне прокаливания составляет 600-630° С. Прокаленный катализатор через иереточные трубки нижней решетки-затвора поступает в чону охлаждения, где движется между рядами труб, охлаждаемых воздухом, и сам охлаждается до нужной температуры. На конец переточноп трубки надет подвижный металлический стакан, положением которого регулируют высоту слоя катализатора на расположенном ниже транспортере и, следовательно, скорость выгрузки продукта. Ленточным транспортером подают выгружаемый катализатор в грохот для отсева мелочи. Далее его ссыпают в металлические бочки и сдают на склад готовой продукции. 

Чем выше температура нагреваемого сырья в радиантных трубах и больше его склонность к коксообразованию, тем меньше должна быть теплонапряженность, а следовательно, ниже температура дымовых газов над перевалом. Для данной печи увеличение поверхности радиантных труб ведет к снижению температуры дымовых газов над перевалом и теплопапряженности радиантных труб. Загрязнение внутренней поверхности труб коксовыми или другими отложениями может привести к повышению температуры дымовых газов над перевалом и к прогару первых рядов труб в конвекционной камере печи. Температура над перевалом тщательно контролируется и обычно не превышает 850-900° С. 

Температура дымовых газов над перевальной стеной обычно поддерживается 700-850° С, т. е. достаточно высокая для того, чтобы передать часть тепла радиацией верхним рядам труб конвекционной камеры. Но основное количество тепла в камере конвекции передается за счет припудительпой конвекции дымовых газов (создаваемой дымовой трубой или дымососом). 

Доля отгона на выходе из печи е = 0,4, плотность паров отгона = 0,86. плотность остатка = 0,910. Диаметр труб в камере радиации 152 X 6 мм, в камере конвекции 127 X 6 мм, полезная длина труб 11,5 м, количество труб соответственно 90 и 120 штук. Состав топлива и теоретйческий расход воздуха такой же, как в примерах 6. 1и6. 2 теплосодержание дымовых газов при избытке воздуха а = 1,4 найти по рис. 6. 1. Температура дымовых газов на перевале 

Общая продолжительность гидротермальной обработки вместе с разогревом составляет примерно одни сутки. После начала падения давления в аппарате температуру дымовых газов на выходе из топки постепенно понижают и, наконец, гасят форсунку. Охлаждают аппарат холодным воздухом из топки черех кожух. Высушенные шарики выгружают и направляют в бункер прокалочной колонны. 

Отсасывающие пирометры. В практике измерения высоких температур дымовых газов используют отсасывающие пирометры. Основными элементами отсасывающих пирометров являются термопара, помещенная в охлаждаемый корпус, система экранов и устройство для отсоса газов. Один от другого и от защитного чехла термозлектроды изолированы жесткими элементами (трубочки соломка, бусы одно- и двухканальные) из кварца (до 1100°С), из фарфора (до 1200°С), из фарфора с повышенным содержанием глинозема (до 1350 °С) керамическими материалами и стеклоэмалями, наносимыми методами протяжки. 

Когда закоксовываются нирозмеевики, происходит постенен-ное повышение температуры стенки трубы, растет перепад давления, а в местах перегрева труб могут наблюдаться белые пятна. Об образовании отложений кокса в пирозмеевиках судят и по возрастанию температуры дымовых газов на перевале печи. Закоксованпость ЗИА характеризуется ростом гидравлического сопротивления системы с повышением температуры продуктов пиролиза после ЗИА. Увеличение гидравлического сопротивления в пирозмеевиках и ЗИА сопровождается повышением давления в печном агрегате и как следствие этого растет время контакта, снижается выход низших олефинов. 

Температура дымовых газов и воздуха , поступающих в дымосборник, не должна быть выше 500° С. Нельзя завышать объем дымо-сборника (в большом дымосборнике трудно создать нужное теплонапряжение), но и занижать его размер нельзя - в маленьком дымосборнике трудно создать нужное разрежение: он не справится с большим количеством дымовых газов и воздуха. Каждому камину по его размеру соответствует свой дымосборник. Внутренние поверхности дымосборника должны быть гладкими." На уровне перевала с любой стороны обязательно устанавливается герметически закрывающаяся прочистная дверка.

Как отмечалось выше, горение топлива в каминах протекает при многократном избытке воздуха. У камина нет входной дверки, путь дыму из топливника в комнату преграждает постоянный поток воздуха, направленный из помещения в очаг и далее - через дымовую трубу в атмосферу, Чтобы пропустить весь этот объем дымовых газов и воздуха дымовая труба должна быть достаточного сечения с предельно гладкой внутренней поверхностью. Сечение дымовой трубы должно соответствовать сечению входного проема камина. Известно, что, чем выше дымовая труба, тем большая тяга создается в ней. Это следует учитывать, но из расчета на это не следует занижать сечение дымовой трубы.

По данным шведских исследователей отношение площади поперечного сечения прямоугольной дымовой трубы к площади входного проема камина при высоте дымовой трубы 5 м должно составлять 12 процентов; при высоте дымовой трубы 10 м - 10 процентов.