переработка

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

защитные пленки на жаропрочных сталях разрушаются, что понижает их эксплуатационную стойкость и, следовательно, стойкость печных труб. Действие SO2 на сталь заметно при температурах металла, превышающих 400°С, и быстро возрастает с увеличением температуры.

В случае частых перерывов в работе печей газовая коррозия при высоких температурах также ускоряется, так как, охлаждаясь, металл частично обнажается и становится доступным для агрессивных сред.

Сквозные свищи и прогары в печных трубах

Обычно прогары труб являются следствием возникновения отдулин по указанной выше причине. Несвоевременное их обнаружение

иудаление изношенных труб, как правило, приводит к пожарам в печи. Образование сквозных свищей и последующих прогаров в печных трубах возможно и под влиянием других факторов: дефектов изготовления

инизкого качества металла труб, механических повреждений, износа труб выше допустимого, неправильной их эксплуатации, особенно при паровоздушном способе удаления кокса.

Например, известно, что при недостаточном количестве молибдена хромистые стали приобретают большую хрупкость. Так, в трубах из стали, содержащей 4…6% хрома (без молибдена), после некоторого срока службы при повышенных температурах металл в холодном состоянии терял вязкость и трубы становились настолько хрупкими, что при чистке бойками образовывались большие сквозные продольные трещины.

Перегрев, приводящий к прогарам труб при выжиге кокса, несомненно, также отражается на общем состоянии металла, например, снижает жаропрочность труб. Возможно, поэтому произошел разрыв в печи установки термического крекинга на одном из нефтеперерабатывающих заводов.

Толщинастенокразорвавшейсятрубы(рис.2.79) составляла7мм.Замертрубывместеразрывапоказал,чтовпериодразрываонаудлинилась на22ммпопоперечномусечению.Лабораторныйанализподтвердил,что составметаллатрубыотвечалсоставустали 15Х5М(толькосодержание

164

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

других участках: сильный перегрев и последующее быстрое охлаждение труб приводит к закалке на воздухе соседних труб из стали 15Х5М и значительному повышению их хрупкости. Поэтому очень важно, как при паровоздушном способе очистки, так и в случаях аварийного разрыва труб, проверять их твердость, что удобно делать прибором Польди.

Низкотемпературнаякоррозиязмеевиковидымовыхтрубпечей продуктами сгорания топлива

При сжигании сернистого топлива в топочных газах появляется значительное количество серного ангидрида, сероводорода, диоксида углерода, водяных паров, кислорода и других компонентов, вызывающих интенсивную низкотемпературную коррозию трубчатого змеевика

идымовой трубы. Особенной агрессивностью коррозионного воздействия отличается серный ангидрид. Его образование зависит от используемогодлясжиганиятопливаизбыткавоздуха.Вслучаенеправильной эксплуатации горелок или при нарушении герметичности топки увеличивается поступление воздуха в печь, что приводит к возрастанию коэффициента избытка воздуха до очень высоких значений (1,5…2,0)

иусилению коррозии. Активность влияния серного ангидрида на металлзначительно увеличивается при каталитическом действии пятиоксида ванадия в присутствии водяного пара, подаваемого на распыление топлива и образуемого при его сжигании.

Оксиды и сернистые соединения железа вместе с пылью от огнеупорной кладки и золой осаждаются на наружной поверхности труб конвекционной секции. В период остановки печей конденсат водяных паров растворяет серный ангидрид, и образуется серная кислота, которая разрушает металл.

Большое количество сернистых соединений, растворяясь в конденсате, оседает на внутренней поверхности дымовой трубы, что вызывает интенсивную коррозию, особенно в местах сварки ее обечаек и колец жесткости.

Для замедления коррозии по указанным выше причинам нужно принимать следующие меры: использовать топливо с меньшим содержанием сернистых соединений, добиваться хорошего распыления

иполного сжигания топлива при малых избытках воздуха, применять по возможности для распыления топлива воздух вместо пара; не допускать нарушения герметичности топки и подсоса атмосферного воздуха, систематически очищать наружную поверхность труб и боровов от отложений сернистых соединений, использовать антикоррозионные защитные покрытия для дымовых труб.

165

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Для подавления ванадиевой коррозии в качестве присадки к мазуту применяют перолин, представляющий собой смесь жидкого дистиллированного горючего с мельчайшим порошком кремния, который находится в жидкости в дисперсном состоянии.

Разрушение печных труб вследствие воздействия на сталь азота

Впервые разрушения печных труб от действия азота на сталь были обнаружены на установках, где создались условия для диссоциации аммиака на водород и азот. Этот процесс протекает при температурах выше 400°С, а при температурах более 600°С молекулярный азот диссоциирует с образованием активного атомного азота, который диффундирует вглубь стали и вызывает разупрочнение ее структуры. С этим явлением пришлось столкнуться при изучении работы ядерных реакторов, где отвод тепла осуществляется током чистого азота. Особенно активно реагируют с ним нержавеющие стали, содержащие хром, алюминий, титан и другие легирующие элементы.

На рис. 2.80 показан участок центробежнолитой трубы, проработавшей в печи риформинга всего 2600 часов.При аварии в нижней части трубы образовалось большое рваное отверстие, причем значительный кусок трубы был вырван.

В месте разрыва обнаружено много сквозных трещин.

Рис. 2.80. Разорванный участок трубы змеевика печи риформинга

ОГНЕУПОРАЯФУТЕРОВКАИТЕПЛОВАЯИЗОЛЯЦИЯ

Футеровка печей (рис. 2.81) — это конструкция из огнеупорных, кислотоупорных, теплоизоляционных и облицовочных материалов и изделий, ограждающая рабочую камеру, в которой протекают печные процессы, от взаимодействия с окружающей средой.

Футеровка предохраняет металлоконструкции печи, а также обслуживающийееперсоналотвоздействиявысокихтемпературипечнойсреды. Она обеспечивает необходимую газоплотность в рабочей камере печей,т.е.полнуюгерметизациюприработеподвысокимдавлением,либо достаточную газоплотность при давлениях, близких к атмосферному.

166

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рис. 2.81. Футеровка печи

Футеровка – один из основных конструктивных элементов печей, который дает возможность осуществления высокотемпературных термотехнологических и теплотехнических процессов в печной среде при наличии механических нагрузок с сохранением в течение длительного временигеометрическойформырабочейкамеры,механическойистроительной прочности.

Во многих печах футеровку выполняют из фасонных шамотных кирпичей с огнеупорностью:

1730°С — класс А;

1670°С — класс Б;

1580°С — класс В.

Большое разнообразие огнеупорных кирпичей (до80типоразмеров) очень усложняет сборку обмуровки. Поэтому в современных печах все чаще применяют блочные обмуровки из жаростойкого бетона и железобетона.

Для печей с металлическим каркасом применяют блоки массой 500кг и более, монтируемые с использованием кранов, и мелкие блоки массой 50кг, которые укладывают вручную.

В мировой практике строительства трубчатых печей четко наметилась тенденция перехода от тяжелой кирпичной огнеупорной обмуровки к облегченным жароупорным и теплоизоляционным блокам.

167

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Конструктивно блок комбинируется из сборных теплоизоляционных плит, защищаемых с огневой стороны слоем жаростойкого бетона. Значительное уменьшение массы обмуровки способствует распространению новых конструкций печей с облегченным каркасом.

Огнеупорная обмуровка должна удовлетворять следующим требованиям:

—обеспечивать длительную работоспособность печей в течение

6…8 лет;

—создавать условия высокой теплоотдачи в радиантных секциях печи с тем, чтобы уменьшить теплопотери в окружающую среду, обеспечивать нормальные санитарно-гигиенические условия работы обслуживающего персонала;

—исключать присосы воздуха в топку, камеру конвекции, газоходы и боров печи;

—обладать достаточной термостойкостью и прочностью, чтобы выдерживать значительные колебания температуры в топке;

—иметь минимальную массу и хорошую ремонтоспособность, обеспечивающую минимальные затраты на ремонт;

—стоимость материалов и их монтаж должны быть экономически оправданы.

ВНИПИтеплопроектом разработаны составы, методы приготовления и укладки различных марок легкого жаростойкого бетона, используемого для футеровки печей облегченных конструкций в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Применение этой футеровки допускается в отсутствие агрессивной среды и истирающих частиц в топочных газах при температуре в топке печи не более 1200°С.

Вследствие невысокой механической прочности легкий жаростойкий бетон используют в качестве самонесущей конструкции, не воспринимающей дополнительных нагрузок. В печах могут быть применены однослойные и многослойные панели. Толщина слоя футеровки одной панели не превышает 250 мм. Размеры и форма панели определяются конструкцией печи, расположением в ней горелок и с учетом способов транспортирования, производства монтажных и ремонтных работ. Для усиления крупные панели имеют металлическое основание. Возможны варианты футеровки печи нанесением легкого жаростойкого бетона на ее металлический кожух.

Предельные размеры железобетонных панелей: без жесткой арматуры 1,0×1,0 м, с каркасом из уголков 1,5×2,0 м, с металлическим основанием не более 2,5…3,0 м.

168

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

При возведении футеровки для уменьшения величины раскрытия усадочных трещин предусматриваются усадочные швы шириной 3 мм

иглубиной20мм;расстояниемеждушвами600…800мм.Чтобыпредотвратить выпадение раствора из швов панелей предложены различные конструктивные решения: сужение шва в сторону более нагретой поверхности либо устройство пазов в торцевой части панели. Ширина шва между панелями 20…40 мм.

Элементы технологического оборудования, проходящие через футеровку (штуцера, патрубки), крепят к кожуху печи или к металлическому основанию панели.

Длясоединенияотдельныхслоевмногослойныхпанелейприменяют керамические и металлические анкеры, которые крепят к основанию панелей. Анкеры размещают с шагом не более 350…500 мм и приваривают к металлическому основанию электросваркой.

Сборка жаростойкой футеровки печи из панелей должна выполняться так, чтобы все нагрузки, включая нагрузку от массы панелей

итемпературных усилий, воспринимались металлоконструкцией каркаса и кожуха. Для уменьшения величины раскрытия трещин на более нагретой поверхности панелей последние армируют металлическими сетками из проволоки диаметром 3…4 мм, шагом 100×100 мм или 150×150 мм, которые защищают слоем бетона 20…30 мм. Панели с сеткой при монтаже устанавливают на двухслойные консольные пояса из жаростойкого бетона, которые являются несущими элементами футеровки, передающими усилия от веса панелей на кожух агрегата.

Футеровка может быть неподвесной, когда она выполняется в виде стены (для ровных стен ниже 1,5 м и стен вертикальных цилиндрических печей), и подвесной, когда блоки, имеющие выступы, поддерживаются в вертикальном направлении стержнями, а в горизонтальном направлении — балками, прикрепленными к каркасу печи.

СТЕНЫ

Стены, как и вся обмуровка, предназначены для герметизации топки и камер трубчатой печи, а также образования поверхности для размещения экранов радиантных труб и отражения лучистой энергии. Стены должны быть прочными в условиях высоких температур, герметичными и обладающими незначительной теплопроводностью.

В печах старых конструкций стены трехслойные: внутренний слой, подверженный действию огня и раскаленных дымовых газов, выложен из огнеупорного кирпича, средний – из изоляционного кирпича

169

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

или плит, наружный — из обыкновенного кирпича повышенной прочности. Хотя толщина этих стен значительна (до 0,7 м), особой долговечностью они не отличаются: сравнительно быстро расслаиваются и разрушаются.

Более просты по конструкции и гораздо надежнее в эксплуатации стены,выложенныетолькоизогнеупорногокирпичанарастворе,составленномизогнеупорнойглиныишамотногопорошка.Длягерметизации стены снаружи штукатурят или обшивают металлическими листами.

В зависимости от теплонапряженности топочной камеры огнеупорную кладку выполняют из шамотного кирпича марок А, Б и В, который имеет следующую огнеупорность: кирпич марки А – не ниже 1730°С, марки Б-1670°С, марки В-1580°С.

Исходя из того, что почти все старые печи работают в форсированных режимах, предпочтительно применение кирпича марки А. Кирпич марок Б и В в жестких условиях эксплуатации с течением времени оплавляется, в результате толщина стен уменьшается, а под печи покрывается твердыми наростами сплавившегося шамота. В дальнейшем, при ремонтах, эти наросты удаляют с большими трудностями. Особенно недопустимо оплавление стен при наличии подовых трубных

170

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Благодаря отсутствию раствора каждый блок-кирпич легко воспринимает тепловые деформации и компенсирует их в пределах зазоров

взамках. Этому же способствует разгруженность кладки от собственного веса. Нагрузку от кладки почти целиком воспринимает металлический каркас печи. Замки-лабиринты в соединениях кирпичей обеспечиваютнадежнуюгерметизациюкладки,чтооченьважнодляснижения тепловыхпотерьчерезстеныиуменьшенияколичестваподсасываемого

втопку воздуха. Объем блочной кладки невелик вследствие малой толщины стен (до 250 мм).

Вертикальные стены печей беспламенного горения с излучающими стенами топок полностью или на отдельных участках составлены из керамических панелей. Панели могут чередоваться с кладкой из простых блоков. Керамические панели представляют собой конструктивный элемент горелок, прикрепляемых к каркасу печи. Уплотнения между отдельными горелками, а также между горелками и кладкой осуществляются асбестовой прокладкой или асбестовым шнуром.

Втехнике кладки печей следует отметить тенденцию к применению в качестве материала для обмуровки жаростойкого бетона. Железобетонные стены печи отличаются простотой конструкции и низкой стоимостью. Однако жаропрочность таких стен и их способность переносить резкие колебания температур пока еще полностью не изучены.

Вэксплуатации находятся печи из крупноблочного жаростойкого бетона, стены которых являются несущими. Это исключает необходимость в металлическом каркасе. В конструкциях некоторых печей, имеющих бетонную и блочную обмуровку, а также обычную обмуровку на растворе, предусмотрены воздушные каналы в стенах для охлаждения их естественной вентиляцией.

Долговечность кладки обеспечивается наряду с прочими условиями качеством заполнения температурных швов. Диаметр укладываемого

вшов асбестового шнура должен быть больше ширины шва не менее чем на 5 мм. Ширину температурных швов устанавливают из расчета 5…6 мм на 1 пог. м шамотной кладки.

Для повышения стойкости обмуровки к высоким температурам иногда применяют огнеупорные обмазки, которые наносят на ее внутреннюю поверхность. В качестве такой обмазки применяют раствор концентрата сульфитспиртовой барды. Применяют также обмазку, состоящую из шамотного порошка, глины и жидкого стекла. Однако технология нанесения обмазок сложна, поэтому широкого практического применения они не имеют.

171

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

В наиболее тяжелых температурных условиях работают перевальные стены, поэтому конструктивно они должны быть более прочными и долговечными. Их толщина обычно больше толщины контурных стен.

Под печи выкладывают из трех слоев: нижний слой из простого кирпичастелитсянабетоннуюпостельплашмя,безраствора;второйслой– из простого кирпича на цементно-глиняном растворе; третий слой (самый верхний) — из огнеупорного кирпича, положенного на ребро, с шамотно-глиняным раствором.

ПОДВЕСНЫЕСВОДЫ

Основными требованиями, предъявляемыми к подвесным сводам, являются долговечность и герметичность.

Долговечность сводов зависит от качества кирпича и надежности подвесок, которые необходимо предохранять от воздействия открытого пламени и высоких температур дымовых газов.

На рис. 2.83 приведена конструкция свода, составленного из попарно стыкованных кирпичей, подвешиваемых на крючьях к каркасу печи.

Рис. 2.83. Крепление кирпичей на своде печи:

1 — подвесной кирпич; 2 — изоляционный шнур; 3 — штукатурка; 4— изоляция; 5— обмуровка стен; 6 — подвесной крючок; 7 — удерживающие прутья; 8 — палец

Система заделки швов обеспечивает надежную герметичность свода и предохраняет штыри и крючья от прогорания. Наибольшей герметичностью и долговечностью отличаются широко применяемые в настоящее время подвесные своды, собранные из фасонных огнеупорных блоков на замках, зубчиках или со множеством лабиринтных сопряжений. На рис. 2.84 показана конструкция такого свода. Фасонные кирпичные блоки нанизывают на чугунные подвески, которые на болтах

172

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

прикреплены к балкам, связывающим нижние пояса ферм. Собранный из фасонных блоков подвесной свод для заделки зазоров в стыках заливают сверху раствором шамота с огнеупорной глиной и изолируют.

Рис. 2.84. Конструкция свода печи

ФУНДАМЕНТ

Фундамент проектируют с усилением под несущими стойками каркаса печи и сооружают из монолитного или сборного железобетона. Площадь опорной плиты рассчитывают с учетом нормативного допускаемого напряжения сжатия бетона.

Правильность расположения фундамента и его осей, а также высотныхопорныхотметокрегламентирована нормамипредельныхотклонений от проектных размеров: отклонение осей фундамента и размещения отверстий для фундаментных болтов ±10 мм; минимальный зазор для подливки между опорной плитой рамы и опорными плоскостями фундамента 25…30 мм. Для защиты бетона от разрушения грунтовыми водами предусматривают при возведении фундаментов дренажные приспособления и гидроизоляцию. Фундаменты конструктивно изолируют от воздействия высоких температур устройством каналов для циркуляциивоздуха,таккакцементбетонапри300…400°Стеряеткристаллическую воду, поэтому его прочность снижается.

173