Ахметов и др. Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа (2006)

Рис. 2.92. Беспламенная панельная горелка типа ГБПш:

1— сварная распределительная камера;2— инжекторная труба;3— газовое сопло;4— воздушная регулирующаязаслонка; 5— трубки панельные; 6— керамическаяпризма; 7—изоляционный слой; 8 — газопроводная труба; 9 — крепление инжекторной трубы

Нормальная работа беспламенных панельных горелок с ровным фронтом горения и излучения обеспечивается при равенстве скоростей распространения пламени и истечения газовоздушной смеси. В трубках скорость смеси больше, чем в туннелях, а в туннелях скорость не должна быть меньше скорости распространения пламени. Следовательно, по существу смесь начинает гореть только после выхода ее из трубок в туннели. Однако практически возможно резкое снижение скорости смеси

втрубках вследствие засорения сопел, инжекторов, самих трубок или значительного падения давления топливного газа. Исходя из этих соображений, следует избегать больших объемов распределительных камер, чтобы при проскоке пламени в них не происходили сильные хлопки.

Конструкцияпанельныхгорелокпозволяетобеспечитьравномерные нагрев и лучеиспускание на большой площади, что в конечном счете приводит к малым размерам печей при их высокой эффективности за счет значительной средней теплонапряженности поверхности нагрева (до 80 тыс. ккал/м2ч).

Кроме того, при необходимости горение можно регулировать так, чтобы каждый участок трубного экрана получал тепловое излучение

втребуемом количестве; в печах с обычными горелками и форсунками это труднодостижимо.

181

ДЫМОВЫЕТРУБЫИГАЗОХОДЫ

Дымовая труба

Дымовая труба (рис. 2.93) — это устройство, предназначенное для:

—создания необходимого разрежения в рабочей и топочной камерах печей;

—привода газовой печной среды в движение;

—последующего отвода газовой печной среды в атмосферу.

Дымовые трубы обеспечивают тягу, необходимую для работы трубчатых печей.

Дымовая труба является ответственным инженерным сооружением, работающим в чрезвычайно тяжелых условиях высоких ветровых нагрузок, температуры и агрессивного воздействия дымовых газов.

Трубы имеют основные конструктивные элементы: фундамент, цоколь, ствол, оголовок, зольное перекрытие, бункер, вводы боровов, антикоррозионную защиту, теплоизоляцию, футеровку, ходовую лестницу, молниезащиту, светофорные площадки.

Диаметр дымовой трубы должен быть таким, чтобы скорость движения газов в ней не превышала допустимого значения (4…6м/с). Требуемая тяга вгазовомтрактепечиобусловленаразностьюплотностейатмосферноговоздуха и дымовых газов. Естественная тяга, создаваемая дымовой трубой, зависит от высоты трубы, температуры дымовых газов и температуры атмосферного воздуха. Разрежение в топке печи, создаваемое дымовой трубой, обычно составляет 15…20ммвод.ст.

Современные печные комплексы оснащаются следующими трубами:

—кирпичными с максимальной высотой 150 м и допустимой температуройпроходящейпечнойсреды до 800°С;

—железобетонными трубами с максимальной высотой 200м и допу-

стимой температурой газовой среды до 200°С;

182

—металлическими футерованными трубами с максимальной высотой 60м и допустимой температурой газовой среды до 800°С.

Железобетонные трубы из обычного бетона при наличии футеровки и тепловой изоляции не должны нагреваться более 500°С. Проектирование кирпичных и железобетонных труб осуществляется институтом ВНИПИТеплопроект.

Для выброса агрессивной печной среды из печей чаще всего применяются металлические трубы (нержавеющая сталь), собранные из отдельныхцаргвысотойдо 150м,установленныхнаспециальныхопорных конструкциях, позволяющих заменить любую часть ствола трубы в случае выхода ее из строя.

Большая часть эксплуатируемых в настоящее время дымовых труб изготовлена из стали Ст3. Металлические трубы конической формы

всоответствии с нормалями имеют высоту 30, 35 и 40м при диаметре на выходе до 2000мм и у основания — до 3200мм. К фундаменту они крепятся фундаментными болтами (до 16 штук).

Частота колебаний дымовых труб в ветровом потоке совпадает с частотой их собственных колебаний. При определенных скоростях ветра трубы попадают в резонанс, что увеличивает амплитуды их колебаний и приводит к значительным динамическим напряжениям.

Нижнюю часть дымовых труб изнутри футеруют огнеупорным кирпичом. Высота футеровки зависит от температуры дымовых газов и обычно составляет не менее 10…15м. Футеровка способствует затуханию колебаний стальных труб, поэтому ее нужно производить тщательно, с заполнением зазоров между ней и кожухом шлаком или инфузорнойземлей. Прихорошопрофутерованныхпо всейвысотетрубах необходимость в расчалках отпадает; их следует ставить только на период монтажных работ.

Условияэксплуатациидымовыхтруб определяются возможнойкоррозией их тонких стенок дымовыми газами, а в случае прогаров печных труб или воспламенения сажи — перегревами до высоких температур. Внастоящеевремяповсеместновводятсявэксплуатациютеплостойкие железобетонные трубы. Во избежание возможного загорания сажи, накапливающейся на стенках труб, их периодически продувают острым паром.

Агрессивныедымовыегазы,например,образуютсяприсжиганиитоплив, содержащих серу (мазут, угли и т. д.). При этом сера, содержащаяся

втопливе, окисляется до сернистого ангидрида и частично переходит

всерныйандигидрид,присоединениикоторогосводянымпаром,содержащимсявотводимыхгазах,образуютсяпарысернойкислоты,которые,

183

конденсируясь на поверхности стен газоходов и футеровки вызывают коррозию материалов – разрушение цементного камня в кладке.

Сернокислотная коррозия вызывает дефекты, характеризующиеся следующими признаками:

—разрушением защитного слоя в плитах покрытия;

—оголением арматуры;

—коррозией арматуры;

—коррозией стен;

—появлением неплотностей в стенах (трещин) и местах примыкания газоходов к трубе;

—коррозией крышек во взрывных клапанах и смотровых люках с образованием сквозных отверстий;

—выпучиванием кладки с наклоном верха стен;

—обрушением плит перекрытия;

—разрушением уплотнений в температурных швах;

—обводнением подземных газоходов грунтовыми водами вследствие разрушения гидроизоляции.

Впроцессе эксплуатации труб установок промышленных предприятий и тепловых электростанций необходимо систематически наблюдать за состоянием газоходов и дымовых труб.

При обследовании определяется прочность затяжки стяжных колец, наличие вертикальных и горизонтальных трещин, состояние молниеприемников и токоотводов, оголовка, металлоконструкций светофорных площадок и ходовой лестницы, состояние футеровки и кладки ствола трубы.

Дефекты дымовой трубы установки Л24/7

Высота дымовой трубы установки Л24/7 (рис. 2.94) составляет 60м. Внутренний диаметр цокольной части3,7м. Внутренний диаметр устья 1,5м. Построена в 1966г. Введена в действие в 1968г. Ствол трубы кирпичный, конической формы, выполнен из кирпича марки М100 сложного рас-

твора марки М50.

Толщина стенки ствола в цокольной части 750 мм, в устье 250 мм.

184

Труба оборудована:

—наружными и внутренними ходовыми скобами;

—светофорными площадками на высоте 40 и 55 м;

—системой молниезащиты;

—футеровка трубы состоит из 8 барабанов.

Выявленныедефектыпоказаны на рисунках 2.95…2.101.

Рис. 2.95. Выветривание раствора кирпичной кладки

Рис. 2.96. Вертикальные трещины с раскрытием шва

Рис. 2.97. Выкрашивание кирпича

185

Рис. 2.100. Разрушение футеровки

Рис. 2.101. Отход футеровки от ствола

186

ДЫМОХОДЫ

Дымоходы (борова) соединяют выход из конвекционной камеры с дымовой трубой.

Борова—этофутерованныеканалыдлятранспортирования отходящей из печей газовой печной среды до выбросных труб. Конструкции боровов типизированы, и они выбираются в зависимости от количества газовой печной среды, ее температуры и химического состава. При температуре отходящих газов до 500°С борова футеруются глиняным кирпичом марки 75, а при более высоких температурах – шамотным кирпичом класса В или Б на шамотном растворе с несущей конструкцией из глиняного кирпича.

Внихпредусматриваютлюки-лазыдляосмотраичисткиприремон- тах. Все каналы дымоходов снабжают системой паротушения.

Для регулирования тяги на дымоходах или в самом низу дымовой трубы устанавливают шиберы.

Шиберы — плоские заслонки, частично прикрывающие сечение тракта, по которому проходят дымовые газы, предназначенные для достаточно плотного отключения печей от тяговой установки, а также для достижения легкого и чувствительного регулирования количества газовой печной среды, выходящей из печи, и их давления. При пожаре шибером прикрывают боров, что резко снижает тягу и интенсивность горения и предотвращает попадание пламени в дымовую трубу.

Шиберставитсяпривыходеотходящихгазовизкамерыпечиипредставляет собой чугунную, керамическую заслонку, опущенную в боров и подвешенную на тросе, перекинутом через блок с противовесом или непосредственно на барабан ручной или электрической лебедки.

Шибера в боровах для зоны с температурой дымовых газов до600°С выполняются из чугуна. Для зоны с температурой выше 600°С шибера дляпредотвращениякороблениявыполняютсяводоохлаждаемымиили керамическими.

ГАРНИТУРА

К гарнитуре печей относятся детали, предназначенные для удержаниятруботпровисания,длясборкиблоковфутеровкистениподвесных сводов, а также гляделки, предохранительные окна и площадки.

Детали для удержания труб от провисания

Детали для удержания труб от провисания отличаются многообразием форм и конструкций, которые зависят от расположения экранов, длины и веса труб, температурных режимов и т.д.

187

Число рядов этих деталей зависит от веса и длины каждой трубы и условий, в которых она работает. При расчетах учитывают нагрузки от собственного веса трубы и веса трубы с продуктом. Обычно длину расчетного участка принимают до 4,5 м.

Трубные решетки

Трубные решетки (рис. 2.102) применяют для удержания труб конвекционных камер. Их крепят к специально выполненному для этой цели участку фундамента печи.

Рис. 2.102. Трубные решетки

Решетки конвекционных труб однокамерных печей можно с одной стороны крепить к металлоконструкциям, а с противоположной стороны заделывать в кладку перевальных стен. В местах заделки оставляют достаточные зазоры, чтобы при тепловых деформациях решетки не разрушали кладку.

Для конвекционных труб обычно достаточно надежны решетки из чугуна марки СЧ21-40, и лишь для нескольких верхних рядов, где температура среды высока, целесообразно применять решетки из жароупорной стали или ее заменителей.

Длявысокихконвекционныхкамеррешеткисоставляютизнескольких частей, соединенных болтами из нержавеющей стали. Нижние участки отверстий решеток снабжены приливами, увеличивающими площади опирания труб.

Подвески

Подвески (рис. 2.103) используются для крепления труб потолочного экрана. Их прикрепляют к элементам каркаса.

Трубные подвески могут быть закрытыми и открытыми. Закрытые подвески прочнее, но для смены их в случае прогара требуется демонтаж печных труб.

Учитывая их высокую температуру в радиантной камере, подвески и кронштейны изготовляют из высоколегированных жаропрочных ста-

188

лей. Для литых изделий, например, применяют сталь ЭИ316 (ЭИ319), обладающуюжаростойкостьюпритемпературахдо 1000°Сватмосфере сернистых топочных газов. Применяют также хромомарганцевоникелевые и хромомарганцевокремнистые стали.

По сравнению с печными трубами подвески находятся в более тяжелых рабочих условиях, так как они не охлаждаются потоками нефтепродуктов и нагреваются иногда до 1100°С. В топочных газах часто содержатся большие количества сернистого газа, водяных паров, оксида углерода, водорода и других агрессивных агентов, вызывающих коррозию металла подвесок.Так, ударная вязкость стали 20Х23Н13, из которой сделаны подвески, эксплуатировавшиеся в печах АВТ, в течение полугода снизилось более чем втрое.

Рис. 2.103. Подвески

Исходя из условий работы подвесок, к их литью предъявляют следующие основные требования:

—подвески не должны иметь раковин, короблений, острых углов и резких переходов от одного сечения к другому;

—отверстия боковых креплений и отверстия труб должны тщательно зачищаться от литейного шлака и быть скруглены.

Кронштейны

Кронштейны (рис. 2.104) используют для крепления труб бокового экрана. Кронштейны крепятся к элементам каркаса.

Рис. 2.104. Кронштейны

189

Детали для удержания блоков футеровки стен и подвесных сводов

Для сборки и удержания блоков футеровки стен и подвесных сводов применяют подвески, крючья и кронштейны различных конструкций; некоторые из них показаны на (рис. 2.105).

Рис. 2.105. Детали для удержания блоков футеровки стен

и подвесных сводов:

а— на вертикальных участках; б — на наклонных участках; в — на горизонтальных участках

Приправильноммонтажеподвескиикронштейнынаходятсявнезоны высоких температур, поэтому их отливают из чугуна марки СЧ 21-40 или из жаростойкого чугуна ЖЧХ-1,5. Кирпичи последовательно нанизывают на тавровую полку подвесок и кронштейнов, которые соединяются с соответствующими элементами каркаса печи на болтах.

Гляделки (смотровые окна)

Гляделки, или смотровые окна, предназначены для наблюдения в процессе работы за состоянием печных труб и работой форсунок (размером и яркостью пламени) (рис. 2.106).

Их изготовляют из чугуна СЧ 21-40 и крепят на болтах снаружи кладки к металлоконструкции печи. Для большей обзорности на участке установки гляделок в стенах печи выполняют отверстие, расширяющееся внутрь печи.

Рис. 2.106. Гляделки (смотровые окна)

Предохранительные (взрывные) окна

Предохранительныеокнаотличаютсяотгляделокбольшимиразмерами(рис.2.107).Онипредназначеныдляослаблениясилыхлопка(взрыва) в топке печи в случае нарушения нормального режима, при ремонтах ими пользуются как лазами, через которые обслуживающий персонал проникает внутрь печи.

190