Трубчатая печь устройство, принцип действия, виды, рекомендации по выбору

Трубчатая печь устройство, принцип действия, виды, рекомендации по выбору

Трубчатая печь – это устройство, которое на данном этапе уже успело найти свое широкое применение во множестве отраслей. На данный момент, вакуумный рынок – это площадка, на которой можно найти огромнейшее количество различных установок. Немалую часть составляют именно трубчатые печи, которые активно используются на множестве предприятий. Отличия трубчатых печей могут состоять как в цене, так и в характеристиках, поэтому надо заранее оценить обстановку, после чего уже покупать себе подобный агрегат.

Навигация:

Трубчатая печь устройство, принцип действия, виды, рекомендации по выбору

Одна из ключевых задач трубчатых печей – это нагрева материала. Что касается уровня нагрева, то в этом плане все зависит от того, что требуется самому пользователю. Устройства подобного типа отлично справляются как со слабым нагревом, так и нагревом до высоких показателей температуры.

Еще одно направление, в котором подобные печи демонстрируют себя с положительной стороны – это нагрев сырья углеродов. Данный процесс сам по себе довольно сложен, из-за чего произвести качественную обработку весьма проблематично.

Что касается отраслей, в которых активно используются трубчатые печи, то их довольно много. Одной из самых перспективных областей, является нефтепроизводство.

В данной сфере, трубчатые печи выполняют функцию нагрева определенных структур до нужных показателей.

Еще одна отрасль, где подобные установки являются очень востребованными – это химическая промышленность, где они производят нагрев определенных химических элементов.

Что касается ассортимента трубчатых печей на современном рынке, то тут дела обстоят сравнительно неплохо.

На данный момент, разнообразие трубчатых печей просто огромнейшее, и среди всех квалификаций трубчатых печей, любой пользователь сможет себе подобрать то, что требуется именно ему.

Если речь идет о выполнении средних задач, то лучше всего брать бюджетные варианты, которые по своим характеристикам весьма неплохими.

Если же ваша цель – это применение на серийном производстве, то в таком случае лучше сразу брать более дорогостоящие установки, которые в любом случае выполнят все возложенные на них задачи.

Сейчас, в качестве примера, мы рассмотрим несколько элементов трубчатых печей:

  • Дымоход
  • Дымовая труба
  • Трубчатый змеевик

Дабы подробнее ознакомиться с принципом работы трубчатых печей, мы рассмотрим последовательность действий внутри системы, которые позволяют устройству начать свою работу.

  • Первый этап – Газ образовывается внутри главного сектора, где он вынужден пройти процесс первичного сжигания. Главный элемент, который в этом помогает – это горелки, которые находятся на боковых частях устройства. Следующий этап – это попадание газа в камеру радиации, из которой они поступают сразу в конвекционный сектор. В этом секторе, им предстоит пройти еще несколько процессов, после чего они уже могут поступить в другой отдел.
  • Второй этап – Далее материал оказывается внутри конвективного змеевика, из которого ему предстоит пройти долгий путь по экранным трубам, что собственно и позволяет достичь нужно уровня нагрева. Далее, материал уже выходит за пределы печи и попадает в охлаждающий сектор. Там он проходит первичную стадию охлаждения, после чего становится пригодным к использованию.

Что касается дальнейших действий агрегата, то он все еще остается в активном состоянии и продолжать излучать тепло на готовый материал. Делается это для того, чтобы изделие не деформировалось и оставалось в первоначальной форме. Подобный процесс способна произвести далеко не каждая печь, из-за чего многие предпочитают именно трубчатые вариации.

Все эти показатели уже говорят о том, что подобное оборудование является весьма эффективным и его использование в различных направлениях является вполне оправданным.

Устройство трубчатой печи

Трубчатая печь – это устройство, которое состоит из множества важных элементов, каждый из которых выполняет в систему свою роль. Стоит отметить, что все они являются очень полезными и убрав хотя-бы один из элементов, данная печь уже не сможет быть столь эффективной.

Трубчатая печь устройство, принцип действия, виды, рекомендации по выбору

  1. Каркас печи – это конструкция металлической формы, на которой совмещаются все остальные элементы данной печи. Сюда можно отнести такие элементы, как: трубчатый змеевик, футеровка и тому подобное.
  2. Фундамент печи – это элемент, который еще до начала работы проходит процесс изоляции от высоких температур. Фундамент системы – это элемент, который является порой для самой печи, вес которой может достигать весьма немалых показателей.
  3. Технологический змеевик – это один из самых главных элементов в системе. Конструкция данного элемента включает в себя ряд бесшовных труб, которые позволяю работать устройства при самых разных показателях температуры.
  4. Футеровка – это защитный элемент, который позволяет работать устройству без какой-либо нагрузки на её каркас.
  5. Дымовая труба – это элемент, который берет на себя целый ряд важных функций. Одна из них – это создание определенного уровня тяги внутри топки, вторая – это отвод вредных примесей от дымовых газов.

Но стоит напомнить, что это еще далеко не весь перечень элементов данного механизма. В него входит еще немалое количество других компонентов, которые также могут быть довольно важными и играть большую роль в общей работе.

Типы трубчатых печей:

Никому не секрет, что функционал трубчатых печей находится на высочайшем уровне и среди всех вариантов, пользователь может себе подобрать нужную модель. Что касается сферы применения трубчатых печей, то несомненно можно сказать, что они могут быть эффективны в любой отрасли, начиная от домашнего хозяйства и заканчивая большими предприятиями.

Трубчатая печь устройство, принцип действия, виды, рекомендации по выбору

Трубчатые печи делятся на три основных категории:

  • Технологические
  • Теплотехнические
  • Конструктивные

Все эти категории отличаются друг от друга определенными аспектами. Теплотехнические печи лучше всего показывают себя в серийном производстве. Что касается конструктивных, то они могут продемонстрировать свои способности в высоконаучной деятельности. Технологические – это тот вариант, который является более универсальным и может найти свое применение практически везде.

Трубчатая печь лабораторная

Лабораторные трубчатые печи – это немного иная категория трубчатых печей. Главное отличие подобных печей – это более высокие показатели характеристик и менее габаритные размеры. Один из самых важных моментов в работе подобных печей – это стабильность, без которой в лабораториях попросту никак не обойтись.

Трубчатая печь устройство, принцип действия, виды, рекомендации по выбору

Не менее важный аспект – это показатели производительности, которые также должны быть на высоком уровне. Ведь именно производительность ,позволяет быстро и качественно производить лабораторные эксперименты, от которых может зависеть наше с вами будущее.

Что касается стоимости трубчатых печей, то в этом плане все не так просто. Подобные печи на данный момент находятся в зоне высокого ценового сегмента, из-за чего далеко не каждый пользователь сможет позволить себе лабораторную печь трубчатого типа.

Трубчатая вращающаяся печь

Одно из ключевых предназначений подобных печей – это сушка сульфидного сырья. Произведение подобного процесса требует наличия не только высоких характеристик, а еще и уровня высокого вакуума, который является неотъемлемой частью подобных систем. Не менее важным аспектом в подобных печах, является наличие метода противотока, который на данный момент является весьма эффективным.

Трубчатая печь устройство, принцип действия, виды, рекомендации по выбору

Еще один важный элемент подобных печей – это шихта, которая погружается вовнутрь печи, и позволяет достигать определенных показателей влажности. Стоит отметить, что данный элемент также является очень важным и без него, произвести качественную обработку материала будет довольно сложно.

Многие пользователи уже готовы менять свои старые печи на новые. Главная причина этого заключается во всех остальных преимуществах трубчатых печей вращающегося типа. Они более универсальны, производительны, стабильны, надежные и так далее.

Так что если вы решили покупать себе печь, то обязательно обратите свое внимание на данный вариант.

Источник: https://vakuumtest.ru/trubchataya-pech/

Трубчатые печи: конструкция и характеристики

  • Трубчатая печь является аппаратом предназначенным для передачи нагреваемому продукту тепла выделяющегося при сжигании топлива в топочной камере печи.
  • Трубчатая печь устройство, принцип действия, виды, рекомендации по выбору
  •  Рис.1 – Трубчатая печь

Характеристики

Основными характеристиками трубчатых печей являются: производительность печи, количество сырья, нагреваемое в трудных змеевеках в единицу времени.

Полезная тепловая нагрузка – это количество тепла переданного в печи сырью МВатт, ГКалл в час. Она зависит от тепловой мощности и размеров печи.

Коэффициент полезного действия печи и экономичность ее эксплуатации выражается отношением количества полезно используемого тепла к общему количеству тепла, которое выделяется при полном сгорании топлива.

Принцип работы

Наибольшее практическое применение на НПЗ получили радиантно – конвекционные печи. Они имеют две отделенные друг от друга секции.

  1. В радиантной секции –  тепло передается за счет радиационной теплопередачи путем поглощения у чистого тепла.
  2. Трубчатая печь устройство, принцип действия, виды, рекомендации по выбору
  3.  Рис.2 – Радиантная секция
  4. В конвекционной секции  – тепло передается за счет конвективной передачи тепла путем омывания поверхности труб дымовыми газами.

Внутри печи расположен многократный изогнутый стальной трубопровод змеевик, по которому непрерывно прокачивается нагреваемой смесь. Смесь подается в конвекционную секцию после чего проходит радианную секцию. Жидкое и газообразное топливо сжигают в горелках радиантной камеры.

В результате повышается температура дымовых газов и светящегося факела представляющего собой раскаленные частицы горячего топлива. Тепловые лучи падают на наружные поверхности труб и внутренние поверхности стен радиантной камеры печи.

Нагретые поверхности стен в свою очередь излучают тепло, которые также поглощается поверхностями радиантных труб. Большая часть используемого тепла передается в радиантные секции остальное в конвекционные секции.

Дымовые газы проходят конвекционную секцию, омывают находящиеся там трубы отдавая тепло. Эффективность передачи тепла конвекцией обусловлено скоростью движения дымовых газов. Пройдя конвекционную камеру дымовые газы уходят в дымовую трубу.

Конструкция

Рассмотрим конструкцию на примере радиантно – конвекционной печи. Печь представляет собой сдвоенный блок из двух печей вертикально факельного типа объединенных общей дымовой трубой установленной на потолочной раме.

Читайте также:  Как правильно пишется слово тепловодоснабжение правописание слова, гласные и ударение в слове тепловодоснабжение проверить слово в орфографическом словаре русского языка

Каркас

Нагрузка от веса печных труб, двойников, кровли площадок и лестниц в большинстве конструкций воспри­нимается каркасом, состоящим из стоек, ферм и связующих элементов. В зависимости от размеров печи принимается та или иная система каркаса. 

Кстати, прочтите эту статью тоже:  Форсунки и горелки

  • Каркас каждой из печей входящих в блок выполнен в виде 6 пролетной пространственной конструкции состоящий из п-образных рам установленных на фундаментные опоры и связанных между собой сводовой и подовой рамами.
  • Трубчатая печь устройство, принцип действия, виды, рекомендации по выбору
  • Рис. 3 – Общий вид

Каркасы обеих печей связаны горизонтальными балками по высоте радиантных камер, торцевыми балками потолочный рамы. Дымовая труба шибером устанавливается на потолочную раму.

Всегда предусматривают защиту каркаса от излиш­него перегрева путем применения тепловой изоляции или оста­вления зазоров между стойкой каркаса и обмуровкой.

Змеевик

Нагреваемый продукт движется в змее­вике, расположенном в печи. Змеевик состоит из труб и соеди­нительных частей. Различают однопоточные, двухпоточные и многопоточные змеевики.

Соединительные части — двойники (ретурбенды) и калачи дают возможность очищать внутренние по­верхности труб от отложений солей и различных загрязнений, осматривать их и замерять толщины стенок труб в различных местах змеевика.

При полном отсутствии загрязнения внутрен­ней поверхности змеевика и наличии надежных способов кон­троля толщины стенки трубы возможно применение цельно­сварного змеевика (без ретурбендов).

Змеевик изготовляют из гладких бесшовных труб с толщиной стенок от 4 до 30 мм в за­висимости от температуры, давления и диаметра. В некоторых конвекционных печах для деструктивной гидрогенизации с целью увеличения поверхности нагрева применяют толстостен­ные трубы из легированной стали с ребристой насадкой из угле­родистой стали.

Выбирая материал труб, нужно учитывать разность темпе­ратур при передаче тепла через ряд тепловых сопротивлений. Во время эксплуатаций печи эти сопротивления не остаются по­стоянными и в какой-то период температура стенки трубы по­вышается до некоторого предела, когда дальнейшая работа мо­жет привести к аварии.

В данном примере, все сырьевые змеевики горизонтального типа. Радиантные и конвективные змеевики каждой печи, входящих в блок, 4-х поточные. Радиантные змеевики размещены вдоль фронтовых стен радиантных камер по одному потоку с каждого фронта. Направление потока снизу вверх.

Трубчатая печь устройство, принцип действия, виды, рекомендации по выбору

 Рис.4 – Змеевики печи

На сводовую раму установлено три блока конвекционных труб. Трубы конвективного змеевика размещены в блоке в шахматном порядке. Входные и выходные трубы змеевика уплотнены в торцевых панелях и крышках, а также в торцевых конвекционных решетках.

Трубные решетки

Трубные решетки яв­ляются опорами для труб продуктового змеевика.

Трубные решетки, омывае­мые дымовыми газами с температурой до 800° С, изготовляют из серого чугуна марки СЧ 21-40, а иногда из листовой стали.

Трубные решетки, кото­рые омываются дымовыми газами с температурой до 1000° С, изготовляют из жа­ростойкого чугуна, а при температуре выше 1000° С их марки ЭИ-316. Толщину отливок рекомендуется принимать не менее 20 мм. Под каждую трубу в месте соприкосно­вения ее с решеткой подкладывают асбестовый картон толщи­ной 5—6 мм.

В зависимости от количества опирающихся труб трубные решетки радиантной секции делятся на двух-, трех-, четырех-, пяти- и шеститрубные. Решетки покрывают слоем термоизо­ляции.

Трубные подвески

Трубные подвески поддерживают радиантные трубы в про­лете между трубными решетками и предотвращают их прови­сание.

Кстати, прочтите эту статью тоже:  Эксплуатация

Трубные подвески устанавливают внутри топочной камеры, где температура дымовых газов достигают 1100° С.

Панели

Обмуровка выполнена в форме панели. Каждая панель состоит из короба лист пяти миллиметровой усиленной ребрами жесткости с бортами заполняего легким жаростойким бетоном приготовленного из сухой смеси на высоком глиноземистом цементе с вермикулитово – керамзитовым наполнителем.

Трубчатая печь устройство, принцип действия, виды, рекомендации по выбору

 Рис.5 – Панели печи

Горелки

Короба герметично по периметру сварены между собой и с каркасом. В каждой печи установлены по 12 газомазутных горелок. На каждой основной горелке установленные сигнализаторы наличия пламени и постоянно действующая пилотная горелка.

На фронтовых стенах установлены по 12 гляделок по числу горел. С каждого торца каждой печи блока расположены двери-лазы и по одному взрывному клапану – взрывному окно.

Окна

Предохранительное окно топочной камеры – пред­назначено для ослабления действия силы взрыва, а также для инспекции топочной камеры. Рамы и дверцы изготовляют из се­рого чугуна СЧ 15-32, ось из стали марки Ст. 3.

Смотровое окно – служит для наблюдений за горел­ками в период эксплуатации печи и за состоянием труб ради­антной секции. Материал корпуса и крышки — серый чугун СЧ 15-32, рукоятки и оси–сталь марки Ст. 3.

Шибер

Шибер слу­жит для регулирования тя­ги. Материал для лопасти шибера — серый чугун СЧ 15-32. 

Лестницы и площадки

Система лестниц и площадок обслуживания включает: три яруса замкнутых площадок вокруг блока печей, 5 ярусов торцевых площадок для обслуживания блоков камер конвекции и торцевых гляделок. Основные площадки соединены маршевыми лестницами.

Трубчатая печь устройство, принцип действия, виды, рекомендации по выбору

  Рис.6 – Система лестниц

Схемы трубчатых печей

Ниже приведены распространенные схемы отечественных трубчатых печей.

Печи типа СС

Печи типа СС – секционные с горизонтально расположенным змеевиком, отдельно стоящей конвекционной камерой, встроенным воздухоподогревателем и свободного вертикально-факельного сжигания топлива. Трубный змеевик каждой секции состоит из двух или трех транспортабельных пакетов заводского изготовления. Змеевик каждой секции самонесущий и устанавливается непосредственно на поду печи.

Печи типа ЦС – цилиндрические с пристенным расположением труб змеевика в одной камере радиации и свободного вертикально-факельного сжигания комбинированного топлива. Печи выполняются в двух вариантах: без камеры конвекции и с камерой конвекции (рис. XXI-12).

Кстати, прочтите эту статью тоже:  Цилиндрические печи типа ЦС

Цилиндрическая камера радиации установлена на столбчатом фундаменте для удобства обслуживания газовых горелок, размещенных в поду печи. Радиантный змеевик собран из вертикальных труб на приваренных калачах; в центре пода печи установлена газомазутная горелка. Змеевики упираются на под печи, вход и выход продукта осуществляется сверху.

Печь типа ЦД4

Печь типа ЦД4, продольный разрез которой показан на рис. XXI-13, является радиантно-конвекционной, у которой по оси камеры радиации имеется рассекатель-распределитель в виде пирамиды с вогнутыми гранями, представляющими собой настильные стены для факелов горелок, установленных в поду печи.

Рассекатель-распределитель разбивает камеру радиации на несколько независимых зон теплообмена (см. рис. XXI-13, их четыре) с целью возможной регулировки теплонапряженности по длине радиантного змеевика.

Внутренняя полость каркаса рассекателя разбита на отдельные воздуховоды; в кладке грани рассекателя по высоте грани есть каналы прямоугольного сечения для подвода вторичного воздуха к настильному факелу каждой грани.

Каждый воздуховод оснащен поворотным шибером, управляемым с площадки обслуживания.

В кладке граней рассекателя на двух ярусах по высоте граней расположены каналы прямоугольного сечения для подвода вторичного воздуха из воздуховодов к настильному факелу каждой грани. Изменяя подачу воздуха через каналы, можно регулировать степень выгорания топлива в настильном факеле, что позволяет выравнивать теплонапряженность по высоте труб в камере радиации.

Радиантный подвесной змеевик состоит из труб, расположенных у стен цилиндрической камеры. Настенные радиантные трубы размещены в один ряд и имеют одностороннее облучение, а радиальные с двусторонним облучением размещены в два ряда.

Печи типа КС

Печи типа КС – цилиндрические с кольцевой камерой конвекции, встроенным воздухоподогревателем, вертикальными трубными змеевиками в камерах радиации и конвекции и свободного вертикально-факельного сжигания топлива (рис. XXI-14).

Комбинированные горелки расположены в поду печи. На стенах камеры радиации установлен одно- или двухрядный настенный трубный экран.

Конвективный змеевик так же, как и воздухоподогреватель, набирают секциями и располагают в кольцевой камере конвекции, установленной соосно с цилиндрической радиантной камерой.

Печи типа КД4

Печи типа КД4 – цилиндрические четырехсекционные с кольцевой камерой конвекции, встроенным воздухоподогревателем, дифференциальным подводом воздуха по высоте факела, вертикальным расположением змеевика радиантных и конвекционных труб, настильным сжиганием
комбинированного топлива.

Печи выполняются в двух конструктивных исполнениях: с дымовой трубой, установленной на печи или стоящей отдельно.

Источник: https://pronpz.ru/pechi/konstruktiv.html

Трубчатые печи – эффективное и простое производственное оборудование

Трубчатые печи – дорогой и сложный вид оборудования для технических предприятий. Их применяют для разогрева объектов температурой превышающей 230 градусов по Цельсию. Для приобретения подобного вида оборудования, необходимо ознакомиться со всей информация об изделии, а также расчетами трубчатой печи по параметрам.

Устройство и принцип работы трубчатой печи

Трубчатые печи применяют для разогрева сырья и для получения различных химических реакций под действием высоких температур.

Печи применяют для получения температуры, что нельзя достичь, применяя пар. В большинстве случаев трубчатые печи закупают для нефтехимической промышленности с целью получить реакционные превращения нефтепродуктов.

Также часто использует оборудование на химических производствах. Трубчатую печь разработали русские инженеры Шухов и Гаврилов. На современном рынке имеется большое многообразие видов и конструкций, но несмотря на разные устройства трубчатых печей, во всех имеются основные, неизменные элементы:

  • рабочая камера;
  • огнеупорная футеровка;
  • змеевик;
  • горелка, куда помещается топливо для сгорания;
  • дымовая труба.

Принцип работы печи основан на сжигании газа или мазута при помощи горелки, расположенной на стенках камеры или поду радиационной камеры.

Сгоревшие газы после поступают в камеру конвекции, далее направляются по дымоходной трубе в атмосферу.

Полученный продукт по нескольким (или одному) потокам проходит в трубы змеевика, перемещается через трубы экранов в камере радиации, и, после нагрева до нужной температуры, выходит из печи.

Главный технологический приём, ведущий к получению целевого продукта – высокое тепловое воздействие на исходный материал, помещенный в рабочую секцию. Важная часть оборудования – радиационный отсек. Это своеобразная камера сгорания.

Передача тепла осуществляется с помощью излучения, полученная высокой температурой газов. Тепло, которое образуется в результате горения продукта, – первичное. Это основной источник тепла, поглощаемый в радиационной секции.

Читайте также:  Отключение канализации за неуплату жку законно или нет

В результате создается поглощающая поверхность.

Трубчатая печь устройство, принцип действия, виды, рекомендации по выборуДвухскатная двухкамерная трубчатая печь (поперечный разрез)

Футеровка образует отражающую поверхность, которая в теории не должна поглощать тепло, переданное через печь – тепло переходит излучением прямо на змеевик. Только 80% получаемого тепла направляется в камеру радиации, всё остальное – в конвективную секцию.

Конвекционная камера предназначена для применения физического тепла сгораемого продукта. Температура составляет около 900 градусов по Цельсию.

Разогретое углеродное сырье сначала перемещается в змеевик, расположенный внутри конвекционной камеры, а после направляется в печные змеевики камеры радиации. Благодаря использованию противоточного движения, можно в полной мере использовать тепло, полученное при результате сжигания.

Преимущества и недостатки

Чтобы решить, нужна ли трубная печь на определенном производстве, следует ознакомиться с плюсами и минусами оборудования.

Плюсы печи:

  1. Малые габариты.
  2. Небольшое количество тепловых потерь.

Каждая печь имеет не только положительные стороны, но и некоторые недостатки.

Минусы:

  1. Несколько или одну трубу нет возможности отключить при аварийном состоянии агрегата. Для этого потребуется обесточивать весь аппарат.
  2. Расчеты трубчатой печи показывают, что происходит не экономичное использование полученной температуры в двух камерах.
  3. Трубы змеевика забиваются из-за попадания сгораемых продуктов, что используются в процессе. Из-за этого происходит увеличенный расход топлива.

Классификация типов трубчатых печей

Классификация печей – это логическая последовательность оборудования в зависимости от их основных свойств. Применяется для поиска необходимых данных и  их сохранения, а также классификация помогает распространять накопленный опыт, промышленную практику и теорию эксплуатации данного вида оборудования.

Классификация:

  1. Технологические.
  2. Теплотехнические.
  3. Конструктивные.

Технологические признаки

Этот вид по назначению делят на реакционно-нагревательные и нагревательные. Нагревательные необходимы для доведения помещаемого внутрь печи сырья до необходимой температуры. Это одна из самых распространённых групп агрегатов, характеризующаяся большой производительностью, стабильностью и температурными характеристиками в 500 градусов по Цельсию.

Трубчатая печь устройство, принцип действия, виды, рекомендации по выборуНагревательные трубчатые печи

Реакционно-нагревательные применяется не только для нагрева, но и обеспечения направленной реакции, нужной для конкретной цели. Такую разновидность печей на различных производствах используют, как реактор.

Теплотехнические признаки

По способу распространения тепла, оборудование разделяется на несколько типов трубчатых печей:

  1. Конвективные.
  2. Радиационные.
  3. Радиационно-конвективные.

Конвективные способы получения тепла – самый старый тип печи. Это переходной момент между двумя видами.

В современное время подобные виды печей используется очень редко, поскольку другие разновидности превосходят их по экономичности с точки зрения строительства и эксплуатации. Но бывают и исключения.

Редко встречаются ситуации, когда нагреву подвергаются чувствительные к температуре вещества.

Печь состоит из нескольких частей:

  1. Камера, в которой происходит непосредственное сгорание.
  2. Трубочное пространство, отделенное перегородкой.

Пространство необходимо, чтобы трубы не нагревались прямо под пламенем, и большая часть тепла вещества переходит через конвекцию.

Чтобы трубы не испортились под воздействием большой температуры разогретого газа, а также для сохранения необходимого уровня коэффициента отдачи тепла, при процессе сжигания применяют большое количество воздуха, добиваются переизбытка.

Газы перемещаются по трубам сверху вниз. Поскольку постепенно температура понижается, то и сечение пространства трубы тоже сокращается, но объемная скорость продукта, который подвержен процедуре сгорания, остается неизменной.

Радиационные печи оборудованы таким образом, чтобы все установленные трубы, через которые проходит вещество, помещались на стенках камеры сгорания. Именно по этой причине ее размер сильно отличается от конвективной.

На трубу подаётся прямое воздействие газообразной среды с высокой температурой. Благодаря этому процессу получается добиться следующих результатов:

  1. Уменьшение площади теплоотдачи оборудования, поскольку тепло, отданное трубам, получается гораздо больше, чем количество тепла, передаваемое через конвекцию.
  2. Сохраняется футеровка за трубчатыми змеевиками из-за снижения температуры. Это обеспечивается благодаря закрытию футеровки трубами, а также из-за того, что происходит отдача тепловой энергии более холодным трубкам.

Все стенки свод в редких случаях полностью заслоняются трубами. Это нецелесообразно, поскольку тепловое излучение поверхностей (открытых) будет сильно ограничена, а это приведет к получению меньшего количества тепла.

Радиационный тип печи обладает очень простой конструкцией, но при этом передает много тепла. По этой причине оборудование выделяется малым количеством капитальных затрат. Но производители не могут воспользоваться получаемым теплом, как на радиационно-конвективных агрегатах. Поэтому тепловая эффективность радиационного аппарата занижена.

Радиационный тип используют при нагреве веществ до малых температур – 300 градусов по Цельсию. А также в случаях, когда необходимо произвести низкие затраты на сооружение и монтаж оборудования.

Радиационно-конвективная печь оснащается несколькими отдельными секциями – радиальная и конвективная. Из этого произошло и название. Расчеты трубчатой печи показывают, что много тепла передается в радиационную секцию – до 80%. Всё остальное поступает в оставшуюся секцию.

Трубчатая печь устройство, принцип действия, виды, рекомендации по выборуТрубчатая печь АНУ-5,5 предназначена для нагрева нефти, бензина, дизельного топлива

Конвективная часть используется для получения физического тепла от сгорания продукта, который выходит из радиационной секции с температурой до 900 градусов по Цельсию.

Секция сконструирована таким образом, чтобы температура продукта, выходящего с боров, превышала на 150 градусов ту, что получается при входе в печь.

Это означает, что теплонагрузка окажется ниже, чем в радиационной секции, что обусловлено пониженным коэффициентом отдачи тепловой энергии от дымовых газов.

Большая часть печей, использующихся на предприятиях, именно радиационно-конвективные. Змеевики трубчатых печей устанавливаются в двух секциях.

Конструктивные

  1. Печи оснащаются разным количеством камер – одна, две, многокамерные.
  2. Многокамерные агрегаты наиболее удобны в эксплуатации. Если появляется необходимость произвести ремонт или техническое обслуживание, нет необходимости останавливать полностью весь агрегат.

  3. Змеевики могут располагаться в разных плоскостях – горизонтально, вертикально винтовое размещение.
  4. Корпус делают в нескольких исполнениях – цилиндр, коробка, с вертикальным и наклонным сводом.
  5. Трубы имеют двустороннее или одностороннее облучение. Первый вариант более удобен, поскольку тепло распределяется равномерно по всей окружности трубки.

    Таким образом, нагрев используется более эффективно, чем при одностороннем варианте.

Сфера использования

Из-за своих характеристик, разные варианты трубчатых печей имеют различные сферы применения.

Радиационные печи используются на объектах промышленного назначения, где требуется нагреть предмет до 300 градусов, а также если необходимо сжечь дешевые виды топлива.

Конвекционными печами нагревают среду, чувствительную к большим температурам, и требующую мягкого нагрева. В качестве примера можно привести керосин и бензин, то есть, летучие продукты, получаемые из нефти.

Этот вид печи применяется чаще остальных в промышленности из-за разнообразия конструкций, а также эксплуатационных параметров.

Основные показатели работы трубчатых печей

Главные показатели – это производительность, полезная тепловая нагрузка, а также КПД.

Производительность высчитывают по тепловым и материальным балансам установки. Это число может колебаться согласно расчетов трубчатой печи – от 50 до 15 тыс. т/сут.

Полезная тепловая нагрузка высчитывается из теплоты, которая была затрачена при нагревании и испарении выбранного продукта, а также на перегрев водяного пара, если в печи установлен пароперегреватель.

Имеется несколько разновидностей КПД:

  1. Топливный – это отношение всего поглощенного тепла к количеству тепла, что было получено исключительно при горении топлива, не учитывая физическое тепло, и которое попадает через воздух, водяной пар и топливо.
  2. Термический – это отношение общего количества получаемого поглощаемого тепла к количеству тепла, что была выделена при горении топливного материала, учитывая теплоемкость топлива, воздуха, а также распыляющей среды. Расчеты трубчатой печи показывают, что топливный КПД не должен опускаться ниже 90%. Величина его будет напрямую зависеть от сгорания топлива, а также потерь тепла через корпус.

Особенности эксплуатации

Схема эксплуатации печи выглядит следующим образом:

  1. Пуск.
  2. Наладка.
  3. Поддержание режима работы.
  4. Остановка.
  5. Проведение ремонта.

Пуск осуществляется только после того, как специалисты проводят тщательную проверку всего оборудования. Печь готова к эксплуатации в случае, если:

  1. Монтажные работы полностью завершены.
  2. Проведены гидравлические испытания змеевика и всех вращающихся вдоль печи труб.
  3. Параметры герметичности их прочность устройства совпадают с регламентом.
  4. Футеровка печи полностью высушена, и все элементы в исправном состоянии.
  5. Проверена система автоматизации и блокировки.

Пуск осуществляется в установленной последовательности:

  1. Проверяется исправность всего оборудования и контрольно-измерительных приборов, установленных на печи, а также топливо, подходящее по инструкции.
  2. Шибер находится в открытом состоянии.
  3. Все люки плотно закрываются и продуваются водяным паром в течение 20 минут.
  4. Топливная система подготавливается к работе.
  5. Насосы настраивают в работоспособное состояние, чтобы отладить расход потоков выше минимальных значений.
  6. Пламя форсунок зажигается, топливо подается.
  7. Идёт контроль за устойчивостью горения. Если горелки тухнут, то их запускают снова.

Чтобы произвести поддержание оборудования в нормальном режиме, необходимо постепенно повышать температуру горения. Скорость нагрева не должна превышать 50 градусов в час. Также во время наладки постепенно увеличивают количество работающих горелок. Если необходимо – повышают нагрузку. После достижения необходимых параметров начинается ввод в нормальный режим эксплуатации.

Трубчатая печь устройство, принцип действия, виды, рекомендации по выборуПуск трубчатых печей осуществляется только после того, как специалисты проводят тщательную проверку всего оборудования

Остановка может быть аварийной или нормальной. Аварийная осуществляется, если происходит сгорание труб, или прекращается подача сырья.

Нормальная остановка выглядит следующим образом:

  1. Отключаются горелки, пока температура не понизится до 60 градусов.
  2. Когда необходимая температура будет достигнута, отключают насос, закрывают задвижки.
  3. При снижении давления в змеевике, ниже давления водяного пара, его подают в змеевик и оставляют на несколько часов, пока нужная концентрация углеводородной смеси не придет в норму.

Ремонт осуществляется для бесперебойной работы оборудования в течение долгого времени. Для обеспечения ремонтных работ приглашается бригада специалистов. Своими силами не следует вскрывать и заменять составные части, поскольку это может привести к серьезным, опасным для жизни, последствиям.

Источник: https://pechiexpert.ru/trubchatye-pechi-01/

Трубчатая печь: устройство, принцип действия, виды, рекомендации по выбору

Трубчатые печи – это цилиндрическая конструкция с вращающимся барабаном и непрерывным циклом работы. Используется не только для термической обработки металла, но и для разогрева и технологической обработки сыпучих веществ. Первая конструкция предназначалась именно для обработки цементного клинкера.

Свернуть

Корпус агрегата – это цилиндрическая основа, изготовленная из жаропрочной стали. Внутренняя поверхность защищена слоем футеровки. Максимальный диаметр – 5000 мм, а длина может достигать 200 м.

Устройство

Трубчатая печь устройство, принцип действия, виды, рекомендации по выборуКонструкция таких устройств аналогична со всеми нагревательными агрегатами, отличие только в цилиндрической форме топочного отсека. Для монтажа и изготовления печи понадобится:

  • для промышленной установки необходим отдельный фундамент, в его конструкции учитывается высокий уровень нагрева поверхностей. Лабораторные аппараты в такой конструкции не нуждаются;
  • наружный корпус агрегата. Это главная деталь, которая воспринимает нагрузку слоя футеровки, загружаемых деталей, различных устройств управления. Каркас собран на опорной раме, каждая стойка которой закреплена с помощью анкеров к основанию печи. Отдельные части корпуса соединяются с помощью ферм и шарниров, которые равномерно распределяют нагрузку от высоких температур и массы печи;
  • слой футеровки из огнеупорного шамотного кирпича, предохраняющий наружный корпус от высокого уровня нагрева и сохраняющий тепло в рабочем отсеке. На промышленных установках наружный слой футеровки закрывают теплоизоляционными листовыми материалами. Блоки слоя с маркировкой «А», «Б», «В» должны выдерживать температуру нагрева соответственно 17300, 16700, 15800. Для современных промышленных агрегатов допускается использование жаростойкого пенобетона;
  • устройство, отвечающее за уровень производительности агрегата – технологический змеевик. Его изготавливают из толстостенной горячекатаной бесшовной трубы. Это обусловлено условиями его работы в агрессивной среде с высоким уровнем нагрева. Горизонтальную конструкцию теплообменника крепят на кронштейнах или подвесах к основному каркасу печи. Вертикальная конвекционная конструкция заводится в специальные направляющие, где трубы заведены в отдельные отверстия;
  • нагревательные элементы предназначены для быстрого набора температуры в рабочей камере. Промышленные печи оснащаются разными видами горелок, работающими на газу или жидком топливе. Основная задача равномерное и быстрое распределение тепла по всей площади печи;
  • в качестве устройства, способствующего снижению потерь тепла, промышленные трубчатые агрегаты оснащаются утилизаторами тепловой энергии. Они нагревают поступающий воздух до температуры в 3000, благодаря чему значительно увеличивается производительность агрегата;
  • блок управления и безопасности. Используются различные термодатчики, которые управляют работой печи и препятствуют возникновению аварийных ситуаций;
  • система отвода отработанных газов в атмосферу по дымовой трубе, которая обеспечивает подачу кислорода в топку и выводит продукты горения.

Принцип работы

Основная работа таких устройств разбита на 2 этапа:

  1. При сгорании топлива образующийся газ собирается в главном секторе топочного отсека. Выделяется большое количество тепла, и дым постепенно вытесняется в полость теплообменника с конвекционными трубами. Постепенно остывая, он вытесняется нагретым воздухом. Температура доводится до заданного уровня.
  2. В конвекционные трубы снизу поступает холодный воздух, затем проходя по нагретым пучкам трубопроводных экранов, он разогревается до максимальной температуры и поддерживает оптимальный и заданный уровень нагрева трубчатой камеры печи. Детали проходят термическую обработку в несколько этапов и после окончания работы агрегата выдвигаются на тележке или другом виде оборудования.

Температура может постепенно понижаться в период перерыва в нагреве, все зависит от операции по обработке изделий, а детали остывая, получают определенные свойства и структуру. За работой печей следит автоматика с системой термодатчиков.

Самодельные конструкции потребуют от домашнего мастера контроля за процессами на глазок. Качество деталей после обработки должно соответствовать ГОСТу и основным характеристикам.Трубчатая печь устройство, принцип действия, виды, рекомендации по выбору

Классификация

Трубчатые печи подразделяются по нескольким свойствам:

  • теплотехническим;
  • технологическим;
  • конструкционным.

Разберем классификацию по этим подгруппам подробнее.

Теплотехнические свойства оборудования

В этой категории печи классифицируются:

  1. По уровню полезной тепловой нагрузки: с большим уровнем нагрева; средним; малым.
  1. По показателям температуры нагрева: высокотемпературная; низкотемпературная.
  1. Методам передачи тепла деталям.
Классификация Краткое описание оборудования
Конвективные Самая испытанная конструкция, но в современных агрегатах такой принцип не используется. Исключение – оборудование для нагревания материалов с помощью температуры нагретого газа в теплообменнике.
Радиантные Все конвекционные трубы проходят по стенам камеры сгорания топлива, и вещество разогревается до более высокого уровня. Площадь рабочей камеры в таких устройствах увеличена. Особое значение отдается именно камере сгорания, а не конвекционной системе трубопроводов. Радиантные агрегаты экономичны при производстве и в процессе работы.
Радиантно – конвективные Эти смешанные устройства позволяют использовать температуру нагрева от прямого сгорания топлива и от поступающего горячего воздуха из системы конвекции. Такая схема используется во всех современных моделях.

Технологические свойства

По этим признакам, трубчатые агрегаты подразделяются:

  1. Производительность оборудования: с большой мощностью; средней; маломощные печи.
  1. Давление: атмосферные печи; вакуумные; с подачей воздуха под высоким давлением.
  1. Назначение. Подразделены на нагревательные, которые предназначены для разогрева, обработки и испарения влаги и других материалов. Вторая категория – реакционные. Они предназначены для разогрева материалов до уровня плавления и изменения их свойств после обработки высокими температурами.

Конструкционные свойства

Признак Классификация
Форма корпуса Выпускаются нескольких форм:

  • коробчатая ширококамерная;
  • коробчатая с узкой камерой;
  • кольцевая;
  • секционная;
  • с наклоненным сводом печи.
Количество камер радиации С одной или двумя камерами сгорания газов и многокамерные агрегаты.
Положение трубчатого змеевика Выпускаются с горизонтальным, вертикальным или винтовым положением этого устройства.
Расположение трубок в пучке С шахматным или коридорным порядком установки труб.
Способ сжигания поступающего топлива С факельным или беспламенным горением топлива в топке.
Способ подвода тепловой энергии к экрану С одной или с двух сторон экрана.
Расположение форсунок С боковым или подовым положением горелок.
Место установки конвекционных камер нагрева газов Их можно устанавливать по боковым стенкам или непосредственно в центре топки. А по отношению в радиантным камерам – верхним, нижним, боковым или центральным.
Топливо С газовыми горелками, с форсунками, работающими на жидком топливе и смешанные.

Трубчатые печи нефтеперерабатывающей промышленности могут подразделяться еще по целому ряду характеристик, но это уже информация для энергетиков.

Особенности эксплуатации

Весь цикл работы таких печей разбит на выполнение нескольких основных операций. Рассмотрим каждую подробнее.

Этапы работы Описание выполняемых операций
  Проверка и пуск оборудования Эта операция разбита на несколько этапов:

  • после завершения работ по монтажу проводятся гидравлические испытание системы трубопроводов, проводится предварительная сушка футеровки;
  • проверка уровня тяги, системы управления и аварийного отключения подачи топлива. Шиберная заслонка должна быть полностью открытой;
  • из топливной системы сливается возможный конденсат и проверяется ее готовность к работе;
  • проверка насосов и регулировка потоков воздуха;
  • подача топлива и зажигание пламени горелок. Контроль за работой форсунок и равномерном обогреве рабочей камеры.
 
Контроль и поддержание заданного режима работы печи
В этом вопросе важно обеспечить постепенный набор температуры в камере по 300 за час и распределить поток воздуха в конвекционной системе. Для этого может понадобиться потушить или запалить пламя в дополнительных форсунках.
Температура доведена до заданного уровня, теперь в дело вступает автоматика, но контролировать ее работу все равно потребуется. Для этого через смотровые лючки контролируется величина и форма факела, за возможной деформацией отдельных трубок, состоянием слоя футеровки.
  Остановка работы агрегата При аварийной ситуации работа прерывается автоматически или ручным способом. Полностью перекрывается поступление топлива. Для нормального выключения потребуется выполнить ряд работ:

  • постепенно понижается температура в камере и конвекционной системе. Для этого уменьшается подача газа, и отключаются несколько горелок или форсунок. Все время, пока температура в печи не понизится до 600 , по трубам поступает сырье, которое отводится по отдельным каналам;
  • температура опустилась до минимального уровня, на канале сырья выходящего из печи устанавливается насос и из рабочего змеевика откачивается обрабатываемый материал;
  • при понижении уровня давления вещества в змеевик подается водяной пар и в течение нескольких часов проводится зачистка труб рабочего змеевика. При выполнении всех работ обязательно проведение инструктажа по ТБ и обязательное соблюдение всех правил по обслуживанию опасной установки.

Производители

Купить такое оборудование лучше у официальных дилеров или заказать прямую поставку от завода изготовителя. Не советуем обращаться к непроверенным продавцам, предлагающих дорогостоящую технику в полцены, такая покупка может обернуться напрасной тратой денег.

Приведем несколько компаний производителей, одних из лидеров рынка такого оборудования:

  • питерская компания «Nabertherm» выпускает компактную технику для лабораторий и домашних мастерских, являющуюся оптимальным решением по соотношению цены и качества;
  • компания «Borel» производит прочные и производительные агрегаты для различных областей применения;
  • печи для специальных исследований от фирмы «THERMCONCEPT Dr. Fischer GmbH & Co. KG» из Германии. Официальный дистрибьютор – компания «THERMCONCEPT» осуществит подбор, доставку и монтаж промышленного оборудования;
  • универсальная трубчатая печь «SNOL 0,3/1250» как и вся техника этого производителя выполняет целый спектр термической обработки материалов в лабораторных и промышленных масштабах.

Вывод

Сфера применения трубчатых печей достаточно широкая – от проведения исследования качеств и свойств материала в небольшой научной лаборатории до использования в обработке нефти на нефтеперегонных предприятиях. Такая техника будет работать с высокой производительностью и уровнем КПД при правильном подборе и покупки качественной трубчатой печи у дистрибьюторов компании изготовителя техники.

Источник: https://pechnoy.guru/pechi/promyshlennye/trubchatye-pechi.html

Ссылка на основную публикацию