§ 12.2. Пожарная профилактика процесса нагревания горючих веществ пламенем и топочными газами

Нагревание пламенем и топочными газами относится к числу наиболее известных и давно применяемых способов нагрева. Этот способ не потерял своего значения и в настоящее время, так как позволяет осуществлять нагревание до высоких температур: 1000... 1100°С.

Наиболее часто топочные газы используют для нагрева проме­жуточных теплоносителей. Так, в котельных получают горячую во-

ду и водяной пар, которые затем используются в теплообменной аппаратуре в качестве теплоносителей.

Однако открытое пламя и топочные газы часто используют не­посредственно для нагрева горючих веществ, например в процессах перегонки нефти, крекинга, пиролиза, гидроочистки углеводородов, разгонки смол, переработки растительных масел и в других про­цессах. Нагревание это осуществляется в специальных печах, в ко­торых сжигается твердое, жидкое или газообразное топливо. На промышленных предприятиях чаще всего используют жидкое и га­зообразное топливо. Теплота сгорания передается поверхности теплообмена лучеиспусканием и конвекцией. Теплообменная по­верхность в печах обычно выполняется в виде пучков труб, соеди­ненных коллекторами, или в виде непрерывного змеевика. Такие печи носят название трубчатых (рис. 12.6).

Трубчатые печи получили широкое распространение в нефтепе­рерабатывающей, химической, нефтехимической и других отраслях промышленности. Печь состоит из каркаса /, кирпичной кладки 2 (3, 4), форсунки или горелки 5, труб 7 (8, 12), двойников 15. Внут­ренний объем печи разделяется перевальной стенкой 10 на камеры А и Б. Камера А называется радиантной, так как в ее пространстве передача тепла осуществляется главным образом радиацией за счет теплового излучения пламени, горячих продуктов горения и раскаленных поверхностей стенок печи. Камера Б называется кон­векционной, так как в ее пространстве передача тепла от топочных (дымовых) газов осуществляется в основном конвекцией.

Каркас 1 обычно изготовляется из стали и воспринимает на се­бя нагрузку от основных элементов печи и температурных напря­жений. Кирпичная кладка выполняется трехслойной: наружный слой 2 выкладывается из красного кирпича, средний слой 3 — из теплоизоляционного кирпича, внутренний слой 4 — из огнеупор­ного кирпича.

Радиационная камера А — это топка, в которой сжигается топ­ливо. В топке находятся газовые горелки или форсунки 5 для сжи­гания газа либо жидкости. Количество горелок (или форсунок) зависит от мощности печи, ее назначения, нагреваемого продукта и используемого топлива (бывает 16 и более форсунок либо го­релок) .

Теплообменная поверхность образуется трубами, внутри кото­рых движется нагреваемый продукт. Снаружи трубы обогревают­ся пламенем и продуктами.горения топлива. Трубы соединяются в секции, которые называют экранами. На рис. 12.6 хорошо видны боковой и потолочный экраны и конвекционные трубы 12.

Трубы соединяются в змеевик при помощи специальных уст­ройств, которые называются двойниками или ретурбендами (рис. 12.7) Две трубы монтируются в отверстия 2 двойника и раз­вальцовываются. Отверстия, предназначенные для очистки труб, закрываются пробками 6, которые с помощью болтов 4 и распор­ных гаек 5 обеспечивают необходимую герметичность узла. Такое 196

I-I

Рис. 12.6. Схема устройства трубчатой печи с горизонтальной конвекционной ка­мерой: А — радиантная камера; Б — конвекционная камера; 1 — каркас; 2 — красный кирпич; 3— теплоизоляционный кирпич; 4-—огнеупорный кирпич; 5 — форсунки (горелки); 6 — предохранительные дверцы; 7 — боковой экран; 8—по­толочный экран; 9 — подвески; 10 — перевальная стенка; 11 — система паротуше- ния; 12 — конвекционные трубы; 13 — подвесные кирпичи; 14 — коробка двойни­ков; 15 — двойники; 16 — паротушение двойников; 17 — крепление труб