Результат интеллектуальной деятельности: ТРУБЧАТАЯ ПЕЧЬ (ВАРИАНТЫ)

Изобретения относятся к нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, в частности к конструкциям трубчатых печей для нагрева нефтяных остатков в процессах висбрекинга, термического крекинга, замедленного коксования.

Известна трубчатая печь коробчатой формы, внутри которой размещены горизонтальные трубы змеевика и горелки, обогревающие трубы змеевика факелом горящего топлива. Оси факелов могут быть расположены горизонтально или под острым углом относительно пода печи. Топливо, поступающее на горелки, может быть жидким или газообразным. (А.Д.Судовиков. Установка термического крекинга. М.: Химия, 1977, с.37-38).

Недостатком известной печи является низкая эффективность использования топлива, нестабильность структуры и формы факела, вызывающая местные перегревы стенок труб, закоксовывание их внутренней поверхности, перегрев и прогар труб. Последнее сопровождается возгоранием нефтепродукта, остановкой и простоем печи.

Известна трубчатая печь коробчатой формы, включающая корпус, внутри которого вдоль фронтальных стен размещены горизонтальные трубы змеевика, настильную стену, расположенную по оси печи, и горелки, установленные в поду печи. Обогрев труб змеевика осуществляется с помощью настильной стены, на которую направлены горящие факелы. (Трубчатые печи. Каталог, изд. ЦИНТИХИМНефтемаш, Москва, 1998 г., с.11).

Недостатком известной печи является то, что она может стабильно работать только на газообразном топливе. При переходе на жидкое топливо в случае неполного сгорания топлива или при розжиге горелки горящее топливо опускается сверху вниз на под печи и через отверстия, имеющиеся в поду печи и в горелках (окна для воздуха), вытекает из печи наружу, где и догорает. Такое неконтролируемое горение жидкого топлива с наружной части печи вызывает ее перегрев и разрушение, что приводит к нарушению безопасности работы установки и к аварийной ситуации.

Технический результат, на достижение которого направлены предлагаемые изобретения, заключается в устранении перегрева печи и предотвращении ее разрушения.

Для достижения указанного технического результата в трубчатой печи по первому варианту, включающей коробчатый корпус, внутри которого вдоль фронтальных стен установлены горизонтальные трубы змеевика, настильную стену, размещенную по оси печи и горелки, согласно изобретению, под печи выполнен глухим в виде выступа или углубления с возможностью сбора капель несгоревшего топлива, при этом горелки установлены в верхней части выступа или над углублением.

Выступ может быть выполнен прямоугольным в поперечном сечении, а углубление - конусообразным.

Горелки, размещенные в верхней части выступа, целесообразно установить с возможностью направления факела вдоль настильной стены, а горелки, размещенные над углублением, - с возможностью направления факела на настильную стену.

По второму варианту для достижения того же технического результата в трубчатой печи, включающей коробчатый корпус, внутри которого размещены горизонтальные трубы змеевика и горелки, согласно изобретению, под печи выполнен глухим в виде выступа или углубления с возможностью сбора капель несгоревшего топлива, при этом горелки установлены в верхней части выступа или над углублением, а горизонтальные трубы змеевика размещены по оси печи.

Выступ может быть выполнен конусообразным в поперечном сечении, а углубление - прямоугольным.

Горелки, размещенные в верхней части выступа, целесообразно установить с возможностью направления факела на фронтальные стены печи, а горелки, размещенные над углублением, - вдоль фронтальных стен печи.

Указанное конструктивное решение печи по обоим вариантам (т.е. с настильной стеной или без таковой) позволяет собрать внутри печи (путем образования своеобразных «карманов») капли несгоревшего топлива, образовавшиеся либо при розжиге горелок, либо при нарушениях процесса горения, а затем или сжечь их внутри печи или вывести в отдельную емкость и тем самым предотвратить вытекание горящего топлива на наружную часть печи, ее перегрев и разрушение.

Таким образом, предлагаемая группа изобретений направлена на достижение одного и того же технического результата - устранение перегрева печи и предотвращение ее разрушения.

На фиг.1 и 3 представлены поперечные сечения предлагаемой конструкции (две модификации) по первому варианту (с настильной стеной).

На фиг.2 и 4 - разрезы фиг.1 и 3 по А-А и Б-Б соответственно.

На фиг.5 и 7 представлены поперечные сечения предлагаемой конструкции (две модификации) по второму варианту (без настильной стены).

На фиг.6 и 8 - разрезы фиг.5 и 7 по В-В и Г-Г соответственно.

Наименование элементов конструкции печи и их функции идентичны.

Печь по первому варианту содержит пустотелый коробчатый корпус 1, на фронтальных стенах которого размещены горизонтальные трубы змеевика 2, настильную стену 3, расположенную по оси корпуса 1. Под 4 печи выполнен глухим в виде выступа прямоугольной формы в поперечном сечении (фиг.1, первая модификация), либо в виде углубления конусообразной формы в поперечном сечении (фиг.3, вторая модификация). Выступ или углубление образуют «карманы» 5 для сбора капель несгоревшего топлива. В верхней части выступа или над углублением установлены горелки 6 с возможностью направления факела либо вдоль настильной стены 3 (фиг.1, первая модификация), либо с направлением факела на настильную стену 3 (фиг.3, вторая модификация). Печь снабжена огнеупорной футеровкой.

Работает печь следующим образом.

Исходный нефтяной остаток подают в горизонтальные трубы змеевика 2, жидкое топливо подают в горелки 6. Частицы несгоревшего топлива, образовавшиеся, например, при розжиге горелок или при неполном его сгорании, опускаются и собираются в «карманах» 5, откуда их можно вывести в отдельную емкость (не показана) или просто сжечь внутри печи. Факел от горелок 6 при этом направляется (настилается) на настильную стену 3. При контакте факела с настильной стеной 3 она раскаляется и начинает равномерно излучать тепло во внутреннюю часть корпуса и на трубы змеевика 2. Тем самым устраняется контакт динамически неустойчивого фронта факела от горелок 6 с трубами змеевика 2 и, следовательно, предотвращаются местные перегревы стенок труб, закоксовывание их внутренней поверхности, перегрев металла трубы, прогары и простой оборудования. Таким образом в предлагаемой конструкции одновременно с предотвращением перегрева печи достигается равномерный нагрев труб змеевика.

Печь по второму варианту содержит пустотелый коробчатый корпус 1, горизонтальные трубы змеевика 2, размещенные по оси печи. Под 4 печи выполнен глухим в форме либо выступа конусообразной формы в поперечном сечении (фиг.5, первая модификация), либо углубления прямоугольной формы в поперечном сечении (фиг.7, вторая модификация). Горелки 6 размещены либо в верхней части выступа (фиг.6, первая модификация), либо над углублением (фиг.8, вторая модификация). Выступ либо углубление образуют «карманы» 5 для сбора капель несгоревшего топлива.

Печь по второму варианту работает аналогично вышеописанной, при этом равномерный нагрев труб змеевика 2 осуществляется за счет настилания пламени на фронтальные стены и излучения ими тепла на трубы змеевика, размещенные по оси печи.

Таким образом, предлагаемая группа изобретений позволяет устранить перегрев и разрушение наружной части печи, решая одновременно проблему равномерного нагрева труб змеевика, необходимого для предупреждения их закоксовывания, и тем самым предотвращает аварийные ситуации на установке.