Теплотехника - Чечеткин А.В.
Скачать (прямая ссылка):
На основе анализа тепловых режимов печей все огромное многообразие печей может быть заменено ограниченным числом физических моделей, каждой из которых присущ свой тепловой режим.
Различают четыре основных типа режимов: радиационный, конвективный, массообменный и электрический. Первые два режима характерны для печей-теплообменников. В печах-теплообменниках для целей обеспечения условий теплообмена в зоне технологического процесса служит топочное устройство.
Массообменный режим связан с химическим превращением вещества и характерен для печей теплогенераторов. В печах-теплогенераторах зоны технологического процесса и теплогеыерации совмещены. Пример печи-теплогенератора — печь для обжига в «кипящем слое».
На рис. 4.1 приведена классификация типовых тепловых режимов печей.
Технологические и теплотехнические процессы взаимосвязаны: многообразие технологических процессов, протекающих в печах, различа
производств
Камерные
Механические (подовые)
Туннельные
конструктивным особенностям
257
9 А. В. Нечеткий, Н. А. Занемонец
ется в той мере, в какой различается энергетика этих процессов. Технологические и теплотехнические процессы практически определяют конструктивные особенности печей.
Построение классификации по признаку основных конструктивных особенностей имеет свои преимущества и может быть принято как первичное, особенно в химическом машиностроении. Классификация по конструктивным признакам в известной мере традиционна, сводит многообразие печей к сравнительно небольшому числу типов, позволяет стандартизовать печи и методы их расчета. Ю. X. Локшин приводит классификацию печей по конструктивным особенностям (рис. 4.2), построенную по десятичной системе, что позволяет механизировать поиск информационных материалов по печам.
§ 4.3. НЕКОТОРЫЕ ТИПЫ ПЕЧЕЙ ХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Ниже рассмотрены технологические особенности и характеристики некоторых печей в соответствии с классификацией по основным конструктивным особенностям.
Трубчатые печи. Трубчатые печи широко распространены в химической, нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности и применяются для таких технологических процессов, как термический и каталитический крекинг, перегонка нефти, очистка масел и др.; отличаются высокой тепловой эффективностью, так как теплота передается трубчатой поверхности не только конвекцией, но и радиацией.
Трубчатые печи могут сооружаться высокой тепловой мощности, поэтому являются достаточно компактными агрегатами. Однако по сравнению с паровыми котлами они обладают меньшими коэффициентами теплоотдачи со стороны нагреваемой среды, а отложение кокса на внутренней поверхности трубок снижает эффективность использования теплообменной поверхности.
В настоящее время на основе достижений современной теплотехники в области общей комплексной теории печных процессов по вопросам сжигания топлива и интенсификации процессов теплопередачи создан ряд конструкций высокопроизводительных трубчатых печей.
Трубчатая печь представляет собой непрерывный змеевик, по трубам которого прокачивают перерабатываемый продукт. Змеевик такой печи составлен из прямых труб, соединенных между собой калачами или специальными перепускными двойниками. Шаг между трубами составляет (1,8... 2) й, где й — наружный диаметр трубы. Обычно трубчатые печи относятся к радиационно-конвективному типу. Только конвективные или только радиационные печи применяются редко.
На рис. 4.3 показан разрез типовой двухкамерной печи с наклонным сводом радиационно-конвективного типа. Наклонный свод способствует равномерному поглощению лучистой теплоты. Форсунки для подачи топлива размещаются в специальных муфелях. Основным видом топлива в трубчатых печах являются газ и мазут. Распыл мазута осуществляется паром. Горение длиннопламенное. Коэффициент избытка воздуха в топке ат = 1,4... 1,8. При воздушном распыле мазута коэффициент избытка воздуха в топке снижается до ат = 1,2... 1,3, что
258
Рис. 4.3. Двухкамерная печь с наклонным сводом: / - форсунки; 2 — муфели; 3, 4 - потолочные экраны; 5, 6 - подовые экраны; 7 — конвекционная камера
ведет к снижению потерь теплоты с уходящими газами. К. п. д. трубчатых печей составляет 50...70% и достигает 80% при утилизации теплоты уходящих газов.
Тепловая мощность трубчатых печей не превышает 27 кВт. Тепловое напряжение топочного объема составляет 27...83 кВт, а теплонапря-жеиие поверхности нагрева радиационных труб - 16...55 кВт/м2.
Скорость дымовых газов в трубном пучке составляет 3...4 м/с при обычной естественной тяге, которая обеспечивается дымовой трубой высотой 40...50 м. Скорость жидкой среды в трубах составляет 0,5...3 м/с, а при переработке газов и паров — 20... 150 м/с.
На рис. 4.4 приведена схема конвективной трубчатой печи с горизонтальным расположением труб. Регулирование температуры дымовых газов на входе в конвективный пучок достигается рециркуляцией уходящих газов. Преимуществом печей конвективного типа является большая степень равномерности нагрева труб по сравнению с радиационным обогревом труб в однорядном экране.
