Трубчаста піч безполуменевого горіння

Винахід відноситься до нафтопереробної і нафтохімічної промисловості, точніше, до трубчастих печей для нагрівання і термічного розкладу вуглеводнів і інших продуктів. У нафтопереробній і нафтохімічній промисловості для нагрівання і хімічних перетворень різної сировини широко застосовуються трубчасті печі [1, 2]. Найбільш ефективними з них с печі безполуменевого горіння з передачею тепла від розжарених стін до продуктового змійовика [1, 2, 3]. Бокові стіни таких печей зібрані з декількох рядів безполуменевих пальників різних типів [1-3]. Завдяки великій поверхні випромінюючих стін були досягнуті задовільні показники радіаційного теплообміну і прийнятні габарити печей. Відповідно до закону Сте фана-Больцмана інтенсивність променевого теплообміну між випромінюючими і поглинаючими поверхнями пропорційна різниці четвертих ступенів температур і ступеня чорніння цих поверхонь. Таким чином, інтенсивність променевого теплообміну можна змінювати шляхом штучного збільшення чи зменшення ступеня чорніння теплообмінних поверхонь. Метою даного винаходу є інтенсифікація теплообміну в печі безполуменевого горіння шляхом зміни ступеня чорніння як випромінюючих стін, так і продуктового змійовика. Спеціальними дослідженнями було встановлено, що з підвищенням температури ступінь чорніння усіх вогнетривких матеріалів знижується й у діапазоні температур 800-1000°С вона складає 0,5-0,7 (e=0,5-0,7). Приблизно таке ж значення є мають і металеві труби, що покриваються в процесі роботи тонким шаром оксидів металу. У той же час ступінь чорніння деяких матеріалів па основі оксидів металів зростає з підвищенням температури і досягає значень e=0,9-0,95. З використанням цих наукових передумов запропонована високо температурна трубчаста піч зі штучним підвищенням ступеня чорніння випромінюючих стіп і трубчастих змійовиків. Розроблено спеціальні покриття на основі алюмосилікатів, модифікованих оксидами металів. Поставлена мета (інтенсифікація теплообміну в радіаційній камері печі) досягається тим, що поверхні випромінюючих стін і змійовиків покриваються складами з високим ступенем чорніння при робочих температурах. Трубчаста піч безполуменевого горіння складається з конвекційної зони 1 і радіаційної камери 2, бокові стіни якої виконані з декількох рядів радіаційних пальників 3. Поверхня керамічних блоків пальників, що утворюють радіаційну камеру покрита шаром матеріалу 4 з високим ступенем чорніння. Згоряння палива відбувається па цій зачорненій поверхні. Кераміка розжарюється в залежності від режиму роботи печі до 800-1100°С. Тепло, в основному радіацією, передається продуктовому змійовику 5, що також покритий спеціальним складом з високим ступенем чорніння. Чорніння випромінюючих стін і змійовиків може виконуватися в печах різного призначення. Продукт, що нагрівається, подається в змійовик конвективної зони, де він попередньо підігрівається і надходить у радіаційний змійовик. Як зазначалось, тепло до нього передається від випромінюючих стіп. Паливом служить вуглеводневий газ будь-якого складу. У радіаційному змійовику продукт нагрівається до необхідної температури. Наприклад, якщо це піч для піролізу вуглеводнів на олефіни, то температура вихідного пірогазу складає 800-870°С. Штучне підвищення ступеня чорніння інтенсифікує теплообмін, що приводить до підвищення КПД печі й економії палива. Проведені експерименти показали, що економія палива досягає 10%. Крім того, розроблені покриття мають високу механічну міцність, і нанесення їх на керамічні поверхні істотно збільшує термін служби останніх. Покриття з оксидів тугоплавких металів, які наносять на поверхню змійовика утворюють хімічно зв'язану з металом термічно і механічно міцну плівку, що значно знижує корозію металу. Термін служби змійовика збільшується в 1,5-2,5 рази. Таким чином, використання в печах механічно і термічно міцного покриття з високим ступенем чорніння дає великий економічний ефект. Література: 1. Бахшиян Ц.А. Тр убчатые печи с излучающими стенами топок. -М.: ГОСИНТИ, 1960. - 192с. 2. Мухина Т.Н., Барабанов Н.Л. и др. Пиролиз углеводородного сырья. - М.: Химия, 1987. - 240с. 3. Сульжик Н.И., Степанов А.В. Ресурсосбережение в нефте химических производствах. Киев: Нора-принт, 2000. -340с.