На большинстве объектов промысловой подготовки нефти в качестве генераторов тепла употребляются разные типы трубчатых печей. На нефтегазоперерабатывающих и нефтехимических фабриках трубчатые печи являются главными генераторами тепла.
Трубчатые печи являются аппаратом, предназначенным для передачи нагреваемому продукту тепла, выделяющегося при сжигании горючего в топочной камере печи.
Трубчатые печи – один из самые сложных видов оборудования многих технологических установок предприятий по добычи нефти, газа, нефтехимической, коксохимической и других отраслях индустрии.
В зависимости от назначения в технологической схеме производства того либо иного продукта, печи смогут быть испарителями и подогревателями сырья, и высокотемпературными нагревателями, а в некоторых нефтехимических процессах (пиролиз, термокрекинг, конверсия и др.) печи являются реакторами.
Существуют разные конструкции трубчатых печей, отличающихся методом теплопередачи, формой и количеством топочных камер, числом камер в зоне радиации, размещением конвекционной камеры довольно радиантной, длиной труб, методом сжигания горючего, числом потоков нагреваемого продукта и др.
Современные трубчатые печи по большей части являются радиантно-конвекционными. Они складываются из камеры радиации (топочной камеры), где сжигается горючее, размещена радиантная поверхность (экран), поглощающая лучистое тепло по большей части за счет радиации. Радиантные трубы приобретают тепло не только излучением (85 – 90%), вместе с тем и от соприкосновения дымовых газов с поверхностью труб, имеющих более низкую температуру (передача тепла свободной конвекцией).
В камере конвекции расположены конвекционные трубы, принимающие тепло в основном при соприкосновении дымовых газов с поверхностью нагрева методом конвекции. В камере конвекции теплопередача осуществляется кроме этого за счет радиации трехатомных газов и от излучения стенок кладки. Громаднейшее количество тепла в камере конвекции передается методом конвекции; оно достигает 60 – 70% общего числа тепла, принимаемого этими трубами. Теплопередача излучением от газов образовывает 20 -30%; излучением стенок кладки конвекционной камеры передается в среднем около 10% тепла.
Нагреваемый продукт в печи последовательно проходит через конвекционные и радиантные трубы, поглощая тепло. При таком противоточном перемещении сырья и продуктов сгорания горючего самый полно употребляется тепло, полученное при его сжигании.
Главными чертями трубчатых печей являются производительность печи по нагреваемому продукту, нужная тепловая нагрузка, коэффициент поверхности и теплонапряженность нагрева нужного действия печи.
Производительность печи – это количество сырья, подаваемого в печь для нагрева в единицу времени. По пропускной способности печи дробят на малые (до 300 т/дни), средние (до 1000 т/дни) и громадные (более 1000 т/дни).
Тепловая мощность печи – это количество тепла, принимаемое нагреваемым продуктом в единицу времени. По этому показателю печи дробят на малые (до 3 МВт), средние (до 15 МВт) и громадные (более 15 МВт). В индустрии на больших нефтехимических фабриках употребляются печи тепловой мощностью от 50 до 80 МВт.
Теплонапряженность поверхности нагрева – это количество тепла, передаваемое нагреваемому продукту, через единицу поверхности змеевиковых труб в 1 м2 в единицу времени (Вт/м2). Потому, что радиантные и конвекционные трубы трудятся в различных условиях, различают теплонапряженность радиантных труб, теплонапряженность конвекционных труб и среднюю теплонапряженность труб печи.
Величина теплонапряженности поверхности нагрева отражает эффективность теплопередачи через поверхность нагрева: чем больше тепловая напряженность поверхности нагрева, тем меньших размеров требуется печь для передачи заданного количества тепла. Но довольно высокая теплонапряженность поверхности нагрева может привести к коксованию продукта и прогар труб благодаря чрезмерного увеличения температуры стены трубы. Температура стены трубы зависит кроме этого от скорости и температуры сырья его перемещения по трубам. Чем ниже температура сырья и выше скорость его перемещения, тем громадную теплонапряженность поверхности труб возможно допустить.
Вид нагреваемого продукта оказывает значительное влияние на допустимую величину теплонапряженности поверхности труб. Чем более тяжелое сырье подвергается нагреву, тем меньше допускается теплонапряженность труб. Так, при перегонке нефти теплонапряженность радиантных труб образовывает 45 – 60 кВт/м2, в печах замедленного коксования 25 – 35 кВт/м2, при нагреве остаточных масел 20 – 25 кВт/м2. Для конвекционных труб теплонапряженность образовывает в среднем 10 – 20 кВт/м2.
Тепловая напряженность топочного пространства – характеризует количество тепла, выделяемого при сгорании горючего в единицу времени в единице количества топки (Вт/м2). Эта величина характеризует эффективность применения количества топки и определяется возможностью размещения нужной радиантной поверхности в топочной камере, а не процессом горения горючего. В современных трубчатых печах теплонапряженность топочного пространства образовывает 40 – 80 кВт/м3.
Коэффициент нужного действия трубчатой печи является отношением нужного применяемого тепла к неспециализированному количеству тепла, выделенному при сгорании горючего. При полном сгорании горючего эта величина зависит в основном от коэффициента избытка воздуха, температуры уходящих дымовых газов и качества тепловой изоляции печи. Современные трубчатые печи имеют коэффициент нужного действия в пределах 0,65 – 0,85.
6.1. Главные типы печей
На действующих объектах промысловой подготовки нефти, установках нефтегазопереработки применяется печи и шатровые печи беспламенного горения, каковые на данный момент отнесены к печам устаревшей конструкции.
подготовка и Сбор нефти
