Руководство по эксплуатации трубчатых печей

РУКОВОДЯЩИЙ
ДОКУМЕНТ

ТРУБЧАТЫЕ
НАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ ПЕЧИ.
ТРЕБОВАНИЯ К ПРОЕКТИРОВАНИЮ,
ИЗГОТОВЛЕНИЮ И ЭКСПЛУАТАЦИИ

РД
3688-00220302-003-04

ОАО
«ВНИИНЕФТЕМАШ» 2004 г.

СОГЛАСОВАНО

Начальник
управления по надзору

в химической,
нефтехимической и

нефтеперерабатывающей
промышленности

А.А. Шаталов.

Письмо №
11-11/379 от 23.04.2004 г.

Зам. начальника
управления Л.Н. Ганьшина

УТВЕРЖДАЮ

Генеральный
директор ОАО «ВНИИНЕФТЕМАШ»

ЛИСТ УТВЕРЖДЕНИЯ

РД
3688-00220302-003-04

ТРУБЧАТЫЕ
НАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ ПЕЧИ.
ТРЕБОВАНИЯ К ПРОЕКТИРОВАНИЮ,
ИЗГОТОВЛЕНИЮ И ЭКСПЛУАТАЦИИ.

ОАО
«ВНИИНЕФТЕМАШ»

Заместитель
Генерального директора                      В.А. Емелькина

Заведующий
отделом № 30                                       А.Н. Бочаров

Заведующий
лабораторией ЗОЛЗ                             И.M. Королёв

Научный
сотрудник отдела № 41                             И.Д. Джалилова

Заведующий
отделом № 18                                       А.А. Казённов

Заведующий
лабораторией 18ЛЗ                              В.Н. Греков

Заведующий
сектором 18С2                                     Г.В. Филатов

Главный
конструктор проекта                                  В.И. Мешков

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ. НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
РД

1.1. Настоящий
руководящий документ распространяется на вновь разрабатываемые и
реконструируемые нагревательные трубчатые печи нефтеперерабатывающей,
нефтехимической, химической промышленности, работающие при температуре стенки
трубы змеевика до 650 °С и рабочим давлением до 16,0 МПа (160 кгс/см²)
и минимальной тепловой мощностью от 0,1 МВт. Змеевики печей, работающие при
температуре стенки трубы змеевика выше 650 °С, должны соответствовать РД
3689-001-00220302/31-2004 «Трубы радиантные и их элементы для реакционных
трубчатых печей. Требования к проектированию, изготовлению и поставке».

1.2. Трубчатая
печь — это огнетехническое сооружение, в котором тепло, высвобождающееся при
горении топлива (топлив) передается продукту (продуктам), находящемуся в
трубчатых змеевиках, размещаемых в теплоизолированных изнутри камерах.
Нагревательными считаются трубчатые печи, в которых имеет место нагрев или
нагрев, сопровождающийся испарением (перегревом) продукта.

1.3. Настоящий
РД устанавливает общие технические требования к проектированию, изготовлению и
эксплуатации трубчатых печей.

1.4. Трубчатые
печи относятся к техническим устройствам, применяемым на опасном производственном
объекте, и, в соответствии с «Постановлением Госгортехнадзора России о порядке
выдачи разрешений на применение технических устройств на опасных
производственных объектах» от 14.06.2002 г., должны иметь разрешение на
применение. Проектная документация на строительство и реконструкцию трубчатых
печей подлежит согласованию с органами Госгортехнадзора.

2. ТРЕБОВАНИЯ К ПРОЕКТИРОВАНИЮ

2.1. РАЗРАБОТКА ПРОЕКТОВ

2.1.1. Основным
исходным документом для разработки проекта печи является Техническое задание по
ГОСТ
Р 15.201.

При разработке
Технического задания рекомендуется использовать опросный лист, содержащий
следующую информацию:

— полное
наименование установки, организации — владельца, места расположения;

—
технологическое назначение печи;

— тип печи;

— полную
характеристику нагреваемых продуктов (фракционный состав по ИТК, наличие и
содержание коррозионно-опасных компонентов, температуру и давление на входе и
выходе из печи или требуемую долю отгона продукта на выходе из печи при
фиксированных входных параметрах);

— полную
характеристику топлив: жидких и газовых, включая содержание вредных примесей;

— допускаемое
минимальное значение КПД печи;

— потребность в
пароперегревателе и параметры пара на входе и выходе из печи (расход,
температуры и давления);

— необходимость
подачи пара или другого турбулизатора в змеевик;

— потребность в
воздухоподогревателе;

— агент
пожаротушения (водяной пар, азот или др.);

— тип системы
очистки наружной поверхности конвективных змеевиков, ее расположение;

— количество и
расположение штуцеров пожаротушения;

— расположение
штуцеров под датчики приборов К и А;

— расположение
воздушных и дренажных штуцеров;

— расположение и
размеры площадок, маршевых лестниц и площадок;

— габаритные
размеры с учетом вспомогательного оборудования (дымососы, вентиляторы,
отдельностоящие дымовые трубы, выносные секции воздухоподогревателей и прочее)
и специфические требования.

2.1.5. В состав
проекта печи должно входить задание на разработку проекта фундаментов под печь,
включающее следующую информацию:

— количество и
расположение фундаментных опор;

— размеры
фундаментных опор;

— размеры и
размещение фундаментных болтов;

— реакции на все
виды статических и динамических нагрузок, включая ветровую и сейсмическую:
усилия и моменты от нагрузок.

2.1.6.
Технические условия и эксплуатационные документы выполняются по ЕСКД в
соответствии с ГОСТ 2.114 и ГОСТ
2.601.

3. ТРЕБОВАНИЯ К КОНСТРУКЦИИ

3.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

3.1.1. Трубчатая
печь включает в себя:

— оборудование
(змеевики продуктовые, змеевики, предназначенные для выработки и/или перегрева
водяного пара, воздухоподогреватели), подвески, решётки и опоры для змеевиков;

— горелочные
устройства (на газовом, мазутном или комбинированном топливе; с наддувом или
самососные);

— гарнитуру
(люки-лазы, гляделки, взрывные окна, шибера);

—
теплоограждение (футеровка, теплоизоляция);

—
металлоконструкции (несущие и ограждающие, лестницы, марши и стремянки, газоходы,
воздуховоды, трубопроводы, дымовые трубы);

— тягодутьевые
машины (вентиляторы и дымососы).

3.1.2. Тип печи
определяется формой радиационной камеры, взаимным расположением камер радиации
и конвекции, конфигурацией радиантного змеевика, расположением горелок.

Различают:

— печи
цилиндрические, коробчатые;

— печи
однокамерные, многокамерные;

— печи с
вертикальным, горизонтальным, винтовым радиантным змеевиком;

— печи с
подовыми, сводовыми, настенными горелками; с расположением горелок на боковых,
торцевых стенах, в один или несколько ярусов.

3.1.3.
Конструкция трубчатой печи выбирается проектировщиком и согласовывается с
заказчиком.

3.1.4
Конструкция трубчатой печи и её элементов должна обеспечивать надежность,
долговечность и безопасность при изготовлении, монтаже и эксплуатации на
расчетных параметрах в течение расчетного ресурса безопасной работы, а также
возможность технического освидетельствования, технического диагностирования,
очистки, продувки, пропарки, промышленного ремонта и эксплуатационного контроля
металла.

Должны
предусматриваться условия для быстрой замены труб змеевика, снятия-установки
горелок.

3.1.5. В
многопоточных печах должна обеспечиваться тепловая и гидравлическая симметрия
всех потоков.

3.1.6.
Количество потоков в печи должно быть минимально возможным. Не допускается
объединение или разветвление потока в пределах печи.

3.1.7. Первый
ряд конвективного змеевика, в случае непосредственного облучения от факела
горелки, приравнивается по условиям работы к радиантному змеевику.

3.1.8. При
расчете коэффициента полезного действия печи следует принимать коэффициент
избытка воздуха на выходе из печи равным:

для жидкого топлива	1,25
для газового топлива	1,2
для естественной тяги	1,2
для принудительной тяги	1,15

3.1.9.
Теплонапряженность топочного объема, рассчитанная по полезно воспринятому
теплу, не должна превышать 124 кВт/м³ для печей с жидким топливом
или 165 кВт/м³ для печей с газовым топливом.

3.1.10. Среднее
теплонапряжение радиантных труб в топке не должно превышать 40 тыс. ккал/час ·
м², исключая многопоточные змеевики двухстороннего обогрева печей
риформинга.

3.1.11.
Конструкция печи должна обеспечивать тягу по всему тракту продуктов сгорания,
необходимую для работы выбранных горелок и удаления продуктов сгорания.

3.1.12.
Конструкция печи должна обеспечивать возможность беспрепятственного перемещения
от температурных деформаций всех элементов печи на всех режимах ее работы.

3.1.13. Шаг
радиантных труб, как правило, не должен превышать двух диаметров трубы.

3.1.14. В
конвекционной камере должно быть зарезервировано место для возможного
размещения в ней двух рядов дополнительных труб.

3.1.15. Во всех
случаях, по крайней мере, три первых ряда труб конвективного змеевика по ходу
продуктов сгорания должны быть гладкими.

3.1.16. При
применении труб с развитой поверхностью (оребренных или ошипованных) в
конвективном змеевике в случае использования жидкого топлива должна
предусматриваться система очистки наружной поверхности труб.

3.1.17.
Обдувочные устройства должны устанавливаться между рядами труб из расчета
обдувки более двух рядов в каждом направлении с перекрытием их радиуса действия
до 15 % (по длине конвекции). Могут быть установлены устройства газоимпульсной
очистки. Управление системой очистки рекомендуется осуществлять по методике
АООТ «НПО ЦКТИ».

3.1.18.
Управление обдувочными устройствами должно осуществляться со щита,
установленного на площадке обслуживания конвекционной зоны.

3.1.19. При
установке более 6 обдувочных устройств должна быть предусмотрена дополнительная
система, обеспечивающая автоматический пуск всех устройств в заданной
последовательности нажатием одной кнопки.

3.1.20.
Расстояние от крайних в ряду труб конвективного змеевика до поверхности
футеровки должно быть минимально возможным.

3.1.21.
Расстояние от радиантных труб до поверхности футеровки должно составлять от
одного до полутора диаметров трубы, но не менее 100 мм. Минимальное расстояние
от оси горизонтальной радиантной трубы до поверхности футеровки пода должно
быть не менее 300 мм.

3.1.22.
Конструкция печи должна позволять замену отдельной трубы без демонтажа всего
змеевика.

3.1.23.
Расстояние от оси горелок до ближайших труб экрана должно быть не менее 1100
мм. Для специальных печей и печей малой мощности возможны исключения.

3.1.24. Высоту
пола отмостки или площадки обслуживания до низа выступающих частей коммуникаций
и оборудования в местах регулярного прохода обслуживающего персонала следует
принимать 2,0 м, а в местах нерегулярного прохода — 1,8 м.

3.1.25. Каждая
топка в печах коробчатого типа должна иметь два люка лаза с минимальными
размерами в свету 600×600 мм, или дверь 1600×600 мм.

В поду
вертикальной цилиндрической печи должен быть предусмотрен, как минимум, один
свету — 450×450 мм.

На своде каждой
радиантной камеры вертикальной печи должен быть предусмотрен, как минимум, один
монтажный люк размерами в свету не менее 450×600 мм.

У основания
дымовой трубы и на газоходе должны быть предусмотрены по одному люку-лазу
размерами в свету не менее 600×600 мм, обеспечивающему доступ к шиберу.

3.1.26.
Количество и расположение гляделок должно быть достаточным для визуального
контроля состояния труб радиантного змеевика, трубных кронштейнов, пламени всех
горелок, футеровки.

3.1.27. Для
безопасной эксплуатации печи должны быть предусмотрены взрывные окна не менее
одного на каждые 100 м³ объема с общим проходом не менее
500×500 мм в безопасном для персонала месте или с отводом продуктов
взрыва в безопасное для персонала место. Допускается не устанавливать взрывные
предохранительные устройства в топочной камере трубчатой печи, если это
обосновано проектом и согласовано с организацией — владельцем печи.

3.1.28. Для
профилактической очистки площадок к печам должен быть подведен пар низкого
давления с присоединением шланга, а для ремонтного освещения — низковольтное
освещение во взрывобезопасном исполнении.

3.1.29.
Конструкция уплотнений входных и выходных труб змеевиков должна обеспечивать
возможность перемещения труб при термическом удлинении без нарушения
герметичности данного узла. При этом должно гарантироваться исключение подсосов
атмосферного воздуха.

3.1.30. Выход из
строя тягодутьевых машин в процессе эксплуатации не должен приводить к
необходимости остановки печи. Кроме резервирования тягодутьевых машин, должен
быть предусмотрен байпас по продуктам сгорания в дымовую трубу.

3.1.31. Деление
трубчатой печи на поставочные блоки должно быть отражено в технической
документации с указанием массы поставочных блоков и мест расположения монтажных
стыков. Монтажные стыки должны располагаться в местах, удобных для проведения
сварочных работ.

3.1.32.
Ориентировочная масса поставочного блока трубчатой печи, не требующая
согласования с монтажной организацией и заказчиком, составляет 15,0 тонн. При
формировании поставочных блоков большей массы требуется согласование с
монтажной организацией и заказчиком.

3.1.33. При
конструировании трубчатой печи следует учитывать нагрузки, возникающие при
монтаже и зависят от способа монтажа, также при гидравлическом испытании
змеевиков.

3.1.34.
Поставочные блоки трубчатой печи должны иметь стандартные строповые устройства.
Строповые устройства должны быть рассчитаны на фактическую массу поставочного
блока, нагрузки, возникающие при монтаже и зависящие от способа монтажа,
разработка строповых устройств производится на стадии рабочего проектирования.

3.1.35. Расчет
на прочность элементов трубчатой печи следует проводить в соответствии с
действующей нормативно-технической документацией, согласованной с
Госгортехнадзором РФ. При отсутствии стандартизированного метода расчёт на
прочность должен выполнять разработчик печи.

Температура
стенок труб змеевиков не должна превышать величины, принятой в расчетах на
прочность.

3.1.36.
Температура нагреваемого продукта (сырья) на выходе из печи должна назначаться
с учетом сопротивления трансферных линий, а также требуемой величины доли
отгона на входе в следующем за печью аппарате.

3.1.37. При
невозможности обеспечения свободного теплового расширения отдельных элементов
трубчатой печи, в расчетах на прочность необходимо учитывать дополнительные
напряжения.

3.1.38. Участки
элементов трубчатой печи и трубопроводов обвязки (в частности, наружные
перекидки из камеры конвекции в камеру радиации) с повышенной температурой
поверхности, с которыми возможно непосредственное соприкосновение обслуживающего
персонала, должны быть покрыты тепловой изоляцией в соответствии с требованиями
СНиП 2.04.14-88
«Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов».

3.1.39. Крышки
люков-лазов и гляделок должны быть прочными, плотными и должны исключать
возможность подсосов атмосферного воздуха внутрь печи, а также
самопроизвольного открывания.

3.1.40. Стойки
печи от нулевой отметки до пода должны иметь огневую защиту, способную
противостоять открытому пламени в течение 2-х часов.

3.1.41.
Металлоконструкции печей должны иметь общий контур заземления.

3.1.42. Все
устанавливаемые на печах электродвигатели должны быть выбраны в соответствии с
требованиями «Правил устройства электроустановок» (ПУЭ)
и иметь, при необходимости, свидетельство о взрывозащищённости.

3.2. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

3.2.1.
Конструкция трубчатой печи должна соответствовать климатическим условиям
площадки строительства.

3.2.2. Змеевики
для трубчатых печей выполняются по РД 26-02-80-2004 «Змеевики сварные для
трубчатых печей. Требования к проектированию, изготовлению и поставке».

Расчетным
давлением змеевика следует считать давление срабатывания предохранительных
клапанов на выкиде сырьевого насоса или компрессора либо максимально
развиваемое давление, если клапан не установлен.

3.2.3.
Максимальная температура стенки труб змеевика должна определяться для наиболее
теплонапряженной трубы при максимальном локальном тепловом потоке, определяемом
с учетом неравномерности распределения тепловой нагрузки по окружности и
длине/высоте трубы.

3.2.4
Максимальная расчетная (проектная) температура должна приниматься как минимум,
на 15 °С выше найденной в соответствии п. 3.2.3 настоящего РД.

3.2.5. Материал
змеевиков должен быть выбран максимально стойким (в том числе при нормальной
температуре) к коррозии от нагреваемых сред; он должен допускать теплосмены без
нарушения механических свойств, в том числе ударной вязкости.

3.2.6. Расчет
толщины стенки труб змеевиков должен производиться для максимальной расчетной
температуры и расчётного давления при расчётном сроке службы змеевиков 100000
часов в соответствии с действующей нормативно технической документацией.

Величина
прибавки на коррозию и эрозию должна назначаться в соответствии с расчетным
сроком эксплуатации змеевика.

3.2.7. В случае
использования конвективных змеевиков для получения или перегрева водяного пара,
должна быть обеспечена гарантия наличия в этих змеевиках воды, пароводяной
эмульсии или водяного пара в количестве, обеспечивающем расчетную температуру
змеевиков, или параметры труб змеевиков должны быть назначены по температуре
продуктов сгорания.

3.2.8.
Конструкция змеевика должна быть сварная. Фланцевые пары могут быть установлены
на потоках на входе и выходе из печи.

3.2.9. Все
соединения змеевиков, куда подходят трубы с одинаковым наружным диаметром,
должны быть приварными встык. При соединении труб с разными наружными
диаметрами должны применяться переходы только с одним дополнительным швом.
Конструкция и размеры переходов должны удовлетворять требованиям ГОСТ
17378.

3.2.10.
Конструкция змеевиков должна обеспечивать возможность неразрушающего контроля
сварных соединений.

3.2.11.
Независимо от крепления радиантных и конвективных труб и пучков, должна быть
обеспечена компенсация расширения между зонами конвекции и радиации.

3.2.12. На
период гидравлических испытаний змеевики печей, подверженные испытанию водой
или другим жидким агентом, должны быть оборудованы дренажными устройствами и
воздушниками.

3.2.13.
Конструкция радиантного змеевика должна позволять его поставку габаритными
блоками из шести и более труб с приварными двойниками или отводами и
гидроиспытанными в организации — изготовителе.

3.2.14. Змеевик
трубчатой печи, по требованию Заказчика и с учетом возможности его
транспортировки, может поставляться:

— россыпью —
отдельно трубы, отводы, решетки;

— «костылями» —
к трубе приварен отвод на 180°;

— «шпильками» —
две трубы, соединенные отводом 180°;

— секциями —
несколько труб, соединенных отводами на 180° совместно с элементами крепления
или без них;

— пакетами —
пучок соединенных между собой труб с трубными решетками.

3.2.15.
Допускается в исключительных случаях, по согласованию с заказчиком, конструкция
печи, обеспечивающая возможность технического освидетельствования и ремонта
змеевиков и футеровки после полного или частичного демонтажа змеевиков из печи.

Разработчик
такой конструкции трубчатой печи должен в технической документации указать
методику, периодичность и объем контроля труб (змеевиков), выполнение которых
обеспечит своевременное выявление и устранение дефектов.

3.2.16. При
разработке конструкции трубчатой печи должны учитываться Правила перевозки
грузов железнодорожным, водным и автомобильным транспортом.

Предпочтение
должно отдаваться габаритным печам или габаритным комплектным блокам, состоящим
из змеевиков, узлов металлоконструкций и футеровки.

При
конструировании змеевиков независимо от металлоконструкций должна быть
обеспечена их максимальная заводская готовность и блочность.

3.2.17.
Конструкция и схема змеевиков трубчатой печи должны обеспечивать эффективный
теплоподвод к стенкам труб.

Температура
стенок труб змеевиков не должна превышать величины, принятой в расчетах на прочность.

3.2.18.
Продуктовые змеевики трубчатых печей должны быть, по возможности,
самодренируемыми. На дренажных линиях должны быть предусмотрены запорные органы
с дистанционным управлением.

3.2.19.
Конструкция трубчатой печи должна обеспечивать возможность равномерного
прогрева её элементов при пуске и нормальном режиме работы, а также возможность
свободного теплового расширения отдельных её элементов.

3.2.20.
Конструкция газоходов должна исключать возможность образования взрывоопасного
скопления газов, а также обеспечивать необходимые условия для очистки газоходов
от отложений продуктов сгорания.

3.2.21. Выход
продуктов сгорания из топочной камеры должен быть симметричным, обеспечивающим
равномерное омывание труб конвективного змеевика.

Первые два —
четыре ряда труб конвективного змеевика выполняются гладкими, возможно, с
увеличенным шагом труб.

3.2.22. Печь
должна быть снабжена люками-лазами, гляделками, лючками для розжига горелок и
взрывными клапанами.

3.2.23.
Размещение и количество гляделок должно обеспечивать обзор всех труб и подвесок
радиантного змеевика, а также факелов горелок.

3.2.24. Тип
системы очистки наружной поверхности конвективного змеевика выбирается
разработчиком и согласуется с заказчиком.

3.2.25. Печь
должна быть оснащена системой лестниц и площадок для обслуживания змеевиков,
управления работой горелок, приборов КИП, систем очистки поверхностей нагрева,
шиберов.

3.2.26.
Металлоконструкции печей должны иметь общий контур заземления.

3.2.27. Дымовые
трубы, если они устанавливаются на печах и являются неотъемлемой частью
конструкции печи (определяющей параметры тракта дымовых газов) и должны
выполняться в соответствии с действующими нормативными документами и ОСТ
26.260.758-2003 «Конструкции металлические. Общие технические условия» или «Правилами
безопасности при эксплуатации дымовых и вентиляционных промышленных труб» ПБ
03-445-02. Должны учитываться условия рассеивания продуктов сгорания в
атмосфере.

Оценка выбросов
из дымовой трубы осуществляется в соответствии с «Методическими указаниями по
расчету валовых выбросов вредных веществ в атмосферу для предприятий
нефтепереработки и нефтехимии (РД-17-89)».

3.2.28. Печь
должна быть оснащена системой низковольтового электропитания (36 в) для
подключения переносных светильников.

3.2.29. КПД
каждой печи с утилизационным оборудованием должен быть не менее 83 %, в
отдельных случаях, по согласованию с Заказчиком, допускается меньшая величина
КПД.

3.2.30. Как
правило, каждый технологический поток целевого назначения должен иметь
независимый регулируемый нагрев.

3.2.31. При
пропуске через печь технологического потока целевого назначения несколькими
потоками, все потоки должны иметь симметричный нагрев, симметричную раздачу
всего продукта технологического потока. При этом, количество потоков должно
быть минимально возможным.

3.2.32. Отбор
дымовых газов из топки/топок печей должен быть симметричным относительно
расположения труб в вертикальных экранах с горизонтальными и вертикальными
трубами.

3.2.33.
Пересечение потоками газов сгорания экранных труб зоны радиации, кроме труб
«ударных» экранов перед конвекционными камерами и много поточных змеевиков
печей риформинга (связанных горячими трубопроводами с реакторами), не
допускается.

3.2.34. Мазутное
топливо должно быть подогрето до температуры обеспечивающей вязкость перед
форсункой соответственно ее характеристике.

3.2.35. Жидкое
топливо на печь должно подаваться по кольцевой циркуляционной системе
рассчитанной на двойной расход.

3.2.36.
Топливный газ перед горелками не должен иметь конденсата.

3.2.37. Пилотные
горелки должны снабжаться топливным газом по отдельной от основных горелок
топливной линии и иметь дистанционный и местный розжиг (нажатием кнопки
оператором по месту).

3.2.38. Забор
топливного газа от коллектора в заборную трубу не должен производиться из
нижней части коллектора.

3.2.39. Расчёт
минимального пожарного разрыва от трубчатых печей до другого оборудования
проводить от наружной обшивки печей.

3.3. ЗМЕЕВИКИ

3.3.1. Материалы
для труб змеевиков должны назначаться с учетом:

— расчетного
давления;

— максимальной
температуры стенки трубы;

— прибавки на
коррозию;

— нагреваемой
среды;

— допуска на
разностенность труб.

3.3.2. Змеевики
печей, за исключением камеры конвекции и перекидок, должны полностью
располагаться в топочном пространстве печи.

3.3.3. На случай
прогара труб к змеевику должен быть подключен пар или инертный газ для
продувки.

3.3.4.
Конструкция змеевика должна быть сварная и выполняться в соответствии с РД
26-02-80-2004 «Змеевики сварные для трубчатых печей. Требования к
проектированию, изготовлению и поставке».

3.4 ДВОЙНИКИ, ОТВОДЫ, КОЛЕНА

3.4.1. Для
соединения труб змеевика следует применять детали трубопроводов бесшовные
приварные из углеродистой и низколегированной стали по ГОСТ
17380-2001 «Общие технические условия», ГОСТ
30753-2001 «Отводы крутоизогнутые типа 2D», ГОСТ
17375 «Отводы крутоизогнутые типа 3D», ГОСТ
17376 «Тройники», ГОСТ
17378 «Переходы», ГОСТ
17379 «Заглушки эллиптические», а также по ТУ 3689-001-33776721-97 «Отводы
печные крутоизогнутые штампосварные», отводы крутоизогнутые бесшовные из
легированной и высоколегированной стали, параметры и размеры которых приведены
в ТУ 1468-001-17192736-01, ТУ 26-02-836-79 «Отводы крутоизогнутые протяжные
печные».

В необходимых
случаях применяются оребрённые трубы по CTП 442-2000 «Трубы оребрённые. Правила
изготовления и приёмки» ООО «Фирма Эскорт». Могут быть использованы трубы и
трубопроводные детали производства других фирм, имеющих соответствующую
документацию, согласованную с Госгортехнадзором России.

3.4.2. Отводы
изготавливаются с углом гиба 45, 60, 90 и 180°.

3.4.3.
Применение отводов, кривизна которых образовывается за счет складок (гофр) по
внутренней стороне отвода, не допускается.

3.4.4.
Применение секторных колен допускается при рабочем давлении не более 4,0 МПа
(40,0 кгс/см²) при условии, что угол между поперечными сечениями
секторов не превышает 22°30‘ и расстояние между соседними сварными швами по
внутренней стороне отвода обеспечивает контроль этих швов с обеих сторон по
наружной поверхности.

3.4.5 Двойники,
отводы и колена должны выполняться из того же материала, что и трубы змеевика.

3.4.6. Расчетная
толщина стенки двойника, отвода, колена должна включать прибавку на коррозию и
эрозию, величиной не менее той, что принята для труб змеевика.

3.4.7. Отводы,
двойники, колена, размещаемые в топочной камере, должны рассчитываться на те же
расчетные давление и температуру, что и стыкуемые с ними трубы.

3.4.8. Отводы,
двойники, колена, размещаемые вне топочного пространства, должны рассчитываться
на то же расчетное давление, что и стыкуемые с ними трубы змеевика; расчетная
температура принимается на 30 °С выше максимальной температуры нагреваемого
продукта в данной части змеевика.

3.4.9. Толщина
стенки отвода, двойника, колена должна быть как минимум равна толщине стыкуемой
с ними трубы.

3.4.10. Вне
зависимости от расположения отводов, конструкция печи должна позволять при
необходимости доступ к ним с целью замены.

3.5. ТРУБНЫЕ ОПОРЫ, ПОДВЕСКИ, РЕШЕТКИ

3.5.1.
Горизонтальные гладкие трубы змеевика должны опираться на металлические опоры.
Расстояние между опорами обосновывается расчётом.

3.5.2. Опоры
вертикальных труб устанавливаются на одном из концов, направляющие устройства
устанавливаются на противоположном конце, а также в средних частях при длине
трубы больше шести метров, если имеется возможность прогиба трубы.

3.5.3. Трубные
опоры должны иметь возможность свободно расширяться и не вызывать
дополнительные напряжения в трубах.

3.5.4. Проектом
и при монтаже труб змеевика должно быть обеспечено касание трубами
(горизонтально) всех опор без зазора при работе печи.

3.5.5. Опоры
могут быть цельнолитыми или сварными из листа. В случае изготовления литых опор
из двух и более частей, сварка опор должна производиться
организацией-изготовителем.

3.5.6. Литье
трубных опор должно выполняться по техническим условиям
организации-изготовителя с контролем предела текучести, проведением
механических испытаний, рентгеноскопии сварных швов (при их наличии) и опорных
частей, с контролем предела прочности в интервале рабочих температур. Контроль
100 %.

3.5.7. Все
находящиеся во внутреннем пространстве трубные опоры должны выполняться из
высоколегированных хромоникелевых сталей с учётом температурных условий.

3.5.8. Расчетная
температура для трубных опор, подвесок и решеток, контактирующих с продуктами
сгорания, должна назначаться следующим образом:

— для
радиантного и первых 2-х рядов конвективного змеевиков — на 120 °С выше
температуры продуктов сгорания на «перевале», но не меньше 880 °С;

— для
последующих рядов конвективного змеевика — на 60 °С выше температуры продуктов
сгорания, соприкасающихся с опорой;

— наличие
теплоизоляции на промежуточных решетках конвективного змеевика не снижает их
расчетную температуру.

3.5.9. Толщина
трубных опор должна рассчитываться с учетом прибавки на коррозию. Прибавка на
коррозию должна приниматься с учетом агрессивности среды, но не менее 3-х мм с
каждой стороны опоры.

3.5.10.
Конструкция радиантного змеевика должна позволять производить монтаж — демонтаж
одной трубы без смещения змеевика.

3.5.11.
Независимо от конструкции трубы (гладкая, ошипованная или оребрённая) трубные
опоры должны позволять замену любой трубы без разборки пучка конвекции.

3.5.12. Торцевые
трубные решетки конвективного змеевика должны проектироваться с учетом
следующих требований:

— со стороны
продуктов сгорания торцевая решетка должна иметь слой футеровки не менее 100 мм;
элементы крепления футеровки к торцевой решетке должны выполняться из
нержавеющей стали; если расчетная температура торцевой решетки превышает 425
°С, необходимо использовать легированную сталь для ее изготовления;

— вокруг каждого
отверстия для труб в торцевой решетке со стороны продуктов сгорания должны быть
приварены патрубки, внутренний диаметр которых не меньше чем на 10 — 15 мм
больше наружного диаметра трубы (с учетом высоты ребер или шипов, если
предусмотрены). Материал патрубков — тот же, что и для торцевых решеток.

3.6. ЗМЕЕВИКИ ПОДОГРЕВА ПИТАТЕЛЬНОЙ ВОДЫ,
ПАРООБРАЗОВАНИЯ И ПАРОПЕРЕГРЕВА

3.6.1. Особые
требования к конструкции змеевиков подогрева питательной воды, парообразования
и пароперегрева:

В коллекторах с
внутренним диаметром более 150 мм должны быть предусмотрены отверстия (лючки)
эллиптической или круглой формы с наименьшим размером в свету не менее 80 мм
для осмотра и чистки внутренней поверхности. Вместо указанных лючков
разрешается применение приварных штуцеров круглого сечения, заглушаемых
приварным донышком, отрезаемым при осмотре (чистке). Количество и расположение
штуцеров определяются разработчиком трубчатой печи. Лючки и штуцера допускается
не предусматривать, если к коллекторам присоединены трубы наружным диаметром не
менее 50 мм, расположенные так, что после их отрезки возможен доступ для
осмотра внутреннего пространства коллектора.

3.7. ВХОДНЫЕ-ВЫХОДНЫЕ ПАТРУБКИ, ПЕРЕКИДКИ

3.7.1. Материал
перекидочных трубопроводов назначается по материалу предыдущей трубы змеевика.

3.7.1. Входные-выходные
патрубки и перекидки могут заканчиваться разделкой кромки под сварку или под
фланцевое соединение.

3.7.2.
Допускается применять только фланцы приварные встык.

3.7.3. Фланцы
должны располагаться вне печи; должен быть обеспечен свободный к ним доступ.

3.7.4. При
необходимости размещения на патрубках и перекидках дренажных и воздушных
штуцеров, последние должны располагаться вне печи; должен быть обеспечен
свободный к ним доступ.

3.7.5.
Входные-выходные патрубки рассчитываются таким образом, чтобы они могли
воспринимать осевые усилия (F) и крутящие моменты (М), указанные в таблице 3.7.5, если иного нет в техническом
задании.

Таблица 3.7.5

3.8. ВОЗДУХОПОДОГРЕВАТЕЛЬ

3.8.1. Тип и
параметры воздухоподогревателя (рекуперативный, регенеративный), его
конструкцию (трубчатый, пластинчатый, с промежуточным теплоносителем, на
тепловых трубах и пр.), компоновку и параметры работы определяет разработчик
печи в соответствии с ГОСТ 27330 по
согласованию с заказчиком.

3.8.2.
Температура продуктов сгорания на выходе из воздухоподогревателя принимается
такой, чтобы на выходе из дымовой трубы она была выше точки росы на 10 °С.

3.8.3.
Предварительный подогрев воздуха перед воздухоподогревателем с целью защиты
последнего от низкотемпературной коррозии, когда она необходима, осуществляют:

— в паровом
калорифере;

— с помощью
рециркуляции части подогретого воздуха;

— с помощью
вспомогательного горелочного устройства;

в специальной
«холодной» секции воздухоподогревателя.

3.8.4.
Температура стенки воздухоподогревателя в любой его части должна быть выше
точки росы.

3.8.5. В
трубчатом воздухоподогревателе предпочтительно продукты сгорания пускать по
трубному пространству, а воздух — по межтрубному.

3.9. ГОРЕЛКИ

3.9.1. Выбор
типа, количества и способа размещения горелок осуществляется разработчиком
печи. Горелки должны обеспечивать заданный диапазон тепловой мощности печи 60,0
— 110,0 % от номинальной.

Количеством горелок
и их размещением следует минимизировать неравномерность удельных тепловых
потоков через радиантные поверхности нагрева.

3.9.2.
Конструкция горелки и ее расположение должны исключать попадание труб и опорных
элементов змеевика в зону факела при всех возможных режимах работы печи.

Расстояние между
осями горелок и труб змеевика выбирается с учётом ориентации факела в
пространстве и вида топлива.

3.9.3.
Технические параметры выбранных горелок должны отвечать требованиям, которые
установлены ГОСТ 21204
(за исключением требований пунктов п. 4.2.9, п. 4.2.14 — в части установки
автоматического запорного органа перед каждой горелкой для многофакельных
печей), ГОСТ
27824.

3.9.4. Каждая
основная горелка должна быть оснащена запально-защитным устройством (ЗЗУ) с
постоянно действующей дежурной горелкой с независимой от основной горелки
системой топливоснабжения.

3.9.5. Дежурные
горелки должны быть оборудованы сигнализаторами погасания пламени, надёжно
регистрирующими наличие пламени, и устройствами электророзжига.

3.9.6. На
трубчатой многофакельной печи основные горелки составляют блок (или несколько
блоков), в котором каждая из горелок имеет подвод топливного газа от общего
коллектора. В блок объединяются горелки, имеющие единое управление (всей печи,
одной секции и т.д.), что определяется проектом разработчика. Каждая горелка
может быть отключена отсечной арматурой ручного управления.

3.9.7. При
работе горелочного блока, суммарная тепловая мощность которых свыше 2,0 МВт,
перед коллектором топливного газа устанавливаются два автоматических запорных
органа с автоматическим органом контроля утечки газа, установленным между ними
и связанным с атмосферой.

3.9.8. Горелки
должны устойчиво работать на проектных составах топливного газа как в пусковой
период, так и в нормальном рабочем режиме. Не допускается отрыв или проскок
пламени в диапазоне регулирования мощности.

3.9.9. Основные
теплотехнические характеристики горелок, приводимые в каталогах и
сопроводительной документации, получены при сжигании эталонных топлив. С целью
обеспечения безопасной эксплуатации трубчатой печи теплотехнические параметры
горелки должны быть пересчитаны на фактическое топливо.

3.9.10. Уровень
звука, генерируемого горелками, на расстоянии 1,0 м от любого фронта печи не
должен превышать 80 дБА.

3.9.11. Горелки
печей могут работать как на комбинированном топливе (мазут + газ), так и только
на одном виде топлива.

3.9.12. Горелка
должна обеспечивать при номинальной нагрузке возможность реализации следующего
из режимов:

1) 100 % на
газообразном топливе или на жидком;

2)
комбинированный режим:

— мазут от 35 до
70 %,

— топливный газ
от 65 до 30 %.

3.9.13. Распыл
жидкого топлива должен осуществляться паровым, воздушным или механическим
способом.

3.9.14.
Температура доступных для обслуживания персонала поверхностей горелки при
номинальной тепловой мощности не должна быть более 45 °С, металлических ручек —
40 °С, неметаллических ручек — 45 °С. В случае, если температура поверхностей
превысит указанную величину, то поверхность следует теплоизолировать.

3.9.15. Горелка
должна обеспечивать содержание NOx и СО в продуктах сгорания согласно ГОСТ
Р 50591 — 93.

3.10. ОБВЯЗКА ГОРЕЛОК

3.10.1. В
зависимости от вида топлива и типа выбранных горелок имеют место обвязки
различной степени сложности.

3.10.2. Обвязка
горелок комбинированных, работающих на дутьевом воздухе, включает в себя:

— систему подачи
жидкого топлива к основным горелкам;

— систему подачи
газового топлива к основным горелкам;

— систему подачи
газового топлива от независимого источника к дежурным горелкам;

— систему подачи
водяного пара на распыление жидкого топлива;

— систему подачи
пара (инертного газа) тушения;

— систему подачи
воздуха на горение.

Каждая из
перечисленных систем является независимой от других и представляет собой
совокупность раздающих трубопроводов с регулирующими, запорными,
(предохранительно-запорными), отсекающими устройствами, дренажными пусками и
продувочными трубопроводами.

3.10.3.
Устройство систем подачи топлива к горелкам должно соответствовать требованиям
«Общих правил взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических,
нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств» ПБ
09-540-03. Утверждены постановлением Госгортехнадзора России от 25.07.03 №
105, а также «Правил безопасности в газовом хозяйстве» (ПБ
12-368-00) Госгортехнадзора России.

3.10.4. Арматура
в системе обвязки должна быть в стальном исполнении не ниже класса «Б»
герметичности по ГОСТ
9544.

3.10.5. Способ
присоединения арматуры (сварка, фланцы) определяется проектно-конструкторской
документацией. Вне зависимости от выбранного способа присоединения арматуры,
должна быть обеспечена возможность оглушения неработающих (даже временно)
горелок на действующей печи.

3.10.6. Системы
подачи топлива к горелкам должны иметь продувочные трубопроводы инертного газа
с отключающими устройствами и штуцерами для отбора проб. Диаметр продувочного
трубопровода должен быть не менее 20 мм.

3.10.7. Свечи и
отводы на «факел» и трубопроводы подачи азота должны обеспечивать освобождение
от воздуха всех, без исключения, участков трубопроводов, а выброс в атмосферу
должен располагаться не ближе 3 м от возможных заборов воздуха (забор воздуха к
вентиляторам), не ниже 5 м от уровня самых верхних обслуживающих площадок и не
ниже 2 м над уровнем печи.

3.10.8. На
линиях подачи жидкого и газового топлива к блоку основных и пилотным горелкам
должны быть предусмотрены автоматические запорные органы, срабатывающие в
системах технологической защиты и блокировок.

3.10.9. На общем
трубопроводе газового топлива к основным горелкам печи должны быть
предусмотрены предохранительно-запорные клапаны (ПЗК), дополнительно к общему
отсекающему устройству на печи, срабатывающие при снижении давления газа ниже
допустимого.

3.10.10. На
трубопроводах жидкого и газового топлива многофакельных печей следует
предусматривать автономные регулирующие органы для обеспечения их
работоспособности в режиме пуска.

3.10.11. Все
системы обвязки горелок, кроме системы подачи воздуха на горение, должны иметь
дренажные спуски.

3.11. ШИБЕРЫ

3.11.1.
Регулирование разрежения на «перевале» (или у пода) печи осуществляется
посредством шиберов, размещаемых в газоходах.

3.11.2. Решение
о количестве и месте размещения шиберов принимает разработчик печи в
зависимости от принятой конструкции печи и требований к ее управлению.

3.11.3.
Конструкцию шибера разрабатывает автор проекта печи применительно к конкретной
геометрии газохода.

Применение
шибера из одного цельного полотна ограничено газоходами, воздуховодами и
дымовыми трубами, сечение которых не превышает 1,8 м².

Шибер
жалюзийного типа должен иметь как минимум одно полотно на каждые 1,8 м²
перекрываемого сечения.

3.11.4. Оси,
опоры и крепления шибера должны выполняться из того же материала, что и
полотно.

3.11.5. Каждый
шибер должен иметь указатель положения полотна.

3.11.6.
Подшипники, привод и указатели положения полотна шибера должны располагаться
снаружи.

3.11.7. Привод
шиберов может быть как ручной, так и электрический (пневматический),
обеспечивающий включение шибера в систему автоматического управления работой
печи.

3.11.8. Ручное
управление поворотом шибера должно быть возможным с «нулевой» отметки.

Конструкция
ручного управления шибером должна обеспечивать возможность изменения положения
полотна шибера без особых усилий, а также фиксацию выбранного положения.

Трос,
используемый в ручном механизме привода шибера, должен выполняться из
нержавеющей стали и быть диаметром не менее 3,0 мм.

3.12. ФУТЕРОВКА И ТЕПЛОИЗОЛЯЦИЯ

3.12.1. Выбор
материалов для футеровки и теплоизоляции элементов печи должен осуществляться с
учетом максимальной рабочей температуры, степени агрессивности продуктов сгорания,
а также скорости продукта, омывающего изоляционный материал.

3.12.2. Расчет
толщины футеровки и тепловой изоляции корпуса печи, газоходов, воздуховодов и
трубопроводов в пределах печи следует выполнять исходя из условий:

— обеспечения
такого значения расчетной температуры наружной поверхности перечисленных выше
элементов печи, при которой величина теплопотерь соответствует принятому уровню
технико-экономических показателей печи;

— соблюдения
требований техники безопасности.

3.12.3. Расчет
величины тепловых потерь через обшивку печи осуществляется при температуре
окружающего воздуха, равной средней за год в районе размещения печи, и
коэффициенте теплоотдачи от обшивки к воздуху 35 ккал/м² · ч ·
°С.

3.12.4.
Температура наружной поверхности любого элемента печи в зоне ее обслуживания не
должна превышать 60 °С. Вне пределов рабочих зон и зон обслуживания печи
температура наружной поверхности любого элемента печи может достигать 80 °С при
средней максимальной температуре наиболее жаркого месяца в районе расположения
печи.

3.12.5.
Расчетная температура горячей поверхности футеровки должна быть на 150 — 200 °С
ниже разрешенной температуры применения огнеупорного или теплоизоляционного
материала.

Минимальная
рабочая температура огнеупоров в топочной камере и шоковой зоне должна
назначаться не ниже 1000 °С.

3.12.6. Материал
горелочных камней должен быть рассчитан на работу, как минимум, при температуре
1500 °С.

3.12.7.
Конструкция футеровки стен, свода, пода должна предусматривать возможность
свободного температурного расширения всех её частей при выходе печи на
проектный режим работы. При многослойной футеровке температурные швы в соседних
слоях должны быть выполнены «вразбежку».

3.12.8.
Люки-лазы, двери, гляделки должны быть защищены от воздействия раскаленных
продуктов сгорания материалами того же качества, что и соседние участки стен.

3.12.9. Элементы
крепления футеровки должны выполняться из аустенитных хромоникелевых сплавов
кроме случаев, когда температура в зоне их размещения не превышает 260 °С, что
позволяет использовать углеродистую сталь.

3.12.10.
Футеровка всех стен, пода и свода печи выполняется многослойной, из огнеупорных
и теплоизоляционных материалов (шамотного, диатомового кирпича, легкого
жаростойкого бетона, муллитокремнеземистых, шамотоволокнистых и прочих
изделий).

Из жаростойкого
бетона футеровка может быть выполнена панельной, блочной или торкрет-бетонной.

3.12.11. При
многослойной (двухслойной, трехслойной) футеровке, толщина горячего слоя должна
быть не менее 75 мм. Элементы крепления каждого слоя (анкера) должны быть
независимыми.

3.12.12. Анкер
должен входить в закрепляемый слой на высоту не менее 70 % от его высоты.
Толщина слоя горячей футеровки над анкером должна составлять 10 — 15 мм.

3.12.13.
Расстояние между анкерами должно по максимуму составлять две полные толщины
футеровки, но не более 300 мм на стенах и не более 200 мм на стволе. Усы
анкеров должны быть ориентированы по разным направлениям для предотвращения
отрыва слоя футеровки.

3.12.14.
Внутренняя футеровка съемных крышек «ретурбендных» камер из теплоизоляционного
бетона должна быть толщиной не менее 50 мм. Крепление футеровки следует
выполнять посредством проволочной сетки, закрепляемой к обшивке с помощью
анкеров; все — из углеродистой стали.

3.12.15.
Внутренняя футеровка воздуховодов, газоходов, дымовой трубы из
теплоизоляционного бетона должна быть толщиной не менее 50 мм. Крепление
футеровки следует выполнять посредством проволочной сетки, закрепляемой к
обшивке с помощью анкеров. Материал анкеров может быть углеродистая сталь, если
температура продуктов сгорания не превышает 490 °С, в противном случае следует
использовать нержавеющую сталь типа 08Х18Н10Т.

3.12.16.
Теплоизоляционные плиты (маты) могут использоваться только в качестве
изоляционного материала, при наличии огнеупорного «горячего» слоя.

3.12.17.
Конструкция футеровки из теплоизоляционных плит (матов) и бетона должна
предусматривать наличие водонепроницаемой пленки между ними для предотвращения
(минимизации) попадания воды из бетона в плиты (маты).

3.12.18.
Теплоизоляционные плиты (маты) не могут быть использованы в сочетании с
кирпичом или минеральным волокном в «горячем» слое, если в жидком топливе
содержится более одного процента массового серы или в газовом — более 1,5 %
объемных.

3.12.19. Если
теплоизоляционные плиты (маты) используются для внутренней изоляции газоходов,
воздуховодов, их закрепление к обшивочному листу следует выполнять с помощью
штырей, пропускаемых сквозь плиту (мат), и проволочной сетки поверх плиты
(мата).

3.12.20. В
футеровке радиантной камеры печи должны быть предусмотрены проёмы для
размещения печной (горелочной) амбразуры из монолитного жаропрочного тяжёлого
бетона или из шамотных секторов. Геометрия печной амбразуры, а также состав
бетона назначаются изготовителем горелки.

3.13. МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИИ

3.13.1. В состав
металлоконструкций входят:

— несущие
(стойки, балки) и ограждающие (обшивочный лист) конструкции;

— система
площадок, марши, стремянки;

— газоходы,
воздуховоды, дымовые трубы.

3.13.2. Выбор
материального исполнения металлоконструкций осуществляется с учетом температуры
наиболее холодной пятидневки в районе строительства.

3.13.3.
Металлоконструкции изготавливаются и монтируются в соответствии с чертежами КМД
(конструкции металлические, деталировка), разработанными по рабочим чертежам КМ
(конструкции металлические).

3.13.4. Выбор
материалов и разработка чертежей КМ должна осуществляться в соответствии с
требованиями СНиП
II-23-81* «Стальные конструкции», СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия», СНиП 23-01-99
«Строительная климатология», СНиП II-7-81* «Строительство в
сейсмических районах, ОСТ 26.260.758-2001. Конструкции металлические. Общие
технические условия.

3.13.5.
Металлоконструкции должны быть рассчитаны на действие всех возможных нагрузок:
при изготовлении, транспортировке, монтаже, а также в процессе работы.

Комбинация
нагрузок, которые могут действовать одновременно, должна приниматься за
расчетную нагрузку.

3.13.6. Проект
металлоконструкций должен предусматривать возможность свободного теплового
расширения всех элементов печи.

3.13.7.
Минимальная толщина обшивки корпуса печи составляет 5,0 мм при наличии
усиливающих элементов. Для печей, обшивка которых выполняет хотя бы частично
роль металлоконструкций (является самонесущей), толщина обшивки должна быть не
менее 8,0 мм. Толщина обшивки пода должна быть не менее 6,0 мм.

3.13.8. В
конструкции корпуса печи должны отсутствовать детали и узлы, позволяющие
неорганизованные подсосы атмосферного воздуха, а также попадание в нее влаги
извне.

3.13.9. Обшивка
плоского свода должна иметь уклон, достаточный для беспрепятственной эвакуации
дождевой при необходимости, в несущих элементах металлоконструкций должны быть
предусмотрены отверстия для этой цели.

Если
предусматривается шатер, навес или крыша для защиты печи от атмосферных
осадков, они должны иметь достаточно большой уклон, козырьки и фронтон,
исключающие задувание ветром дождевых брызг в надсводовое пространство.

3.13.10.
Конструкция «ретурбендной» камеры должна удовлетворять следующим требованиям:

— глубина камеры
должна позволять свободное тепловое удлинение труб;

— расстояние в
свету от отвода в горячем состоянии до поверхности футеровки камеры должно быть
не менее 80 мм;

— крышки камеры
должны быть съемными; предпочтение следует отдавать конструкции на петлях;

— толщина листа
обшивки камеры, включая съемную крышку, должна быть не менее 5,0 мм при наличии
усиления.

3.13.11.
Лестницы и площадки должны обеспечивать доступ:

— для
регулирования работы горелок с одновременным визуальным контролем пламени;

— ко всем
люкам-лазам, дверям и гляделкам;

— к обоим торцам
камеры конвекции для возможности обслуживания «ретурбендных» камер;

— к шиберам и
системам очистки наружной поверхности труб конвективного змеевика;

— ко всем
фланцам трубопроводной обвязки, а также датчикам КИПиА;

— ко всему
вспомогательному оборудованию: вентиляторам, дымососам, воздухоподогревателям.

3.13.12. Система
лестниц и площадок должна обеспечивать возможность эвакуации в случае аварии.

3.13.13.
Вертикальная цилиндрическая печь диаметром корпуса более трех метров должна
иметь полную круговую площадку на отметке пода. Печи с меньшим диаметром могут
иметь индивидуальные стремянки и площадки к гляделкам.

3.13.14.
Площадки обслуживания должны иметь перила высотой не менее 1,25 м с продольными
планками, расположенными на расстоянии не более 0,4 м друг от друга и борт
высотой не менее 0,15 м, плотно прилегающий к настилу.

3.13.15. Ширина
свободного прохода площадок должна быть не менее 750 мм, а в местах постоянного
обслуживания — не менее 900 мм. Максимальное расстояние от площадки до точки
постоянного обслуживания не должно превышать 1,8 м.

3.13.16.
Расстояние по высоте между соседними площадками должно быть не менее 2000 мм.

3.13.17. Ступени
лестниц и настил площадок должны изготавливаться из просечно-вытяжного
стального листа или полосовой стали, поставленной на ребро с площадью просвета
ячеек не более 12 см².

— из
просечно-вытяжного листа толщиной не менее 6,0 мм;

— из сортовой
или полосовой (на ребро) стали с площадью просвета ячеек не более 12 см².

3.13.18. Все
стремянки, начиная с высоты 2,0 м от их основания, должны иметь прочные
ограждения в виде дуг, скреплённых между собой полосовой сталью. Расстояние
между полосами не более 0,15 м, глубина и ширина дуги — 0,7 м, ширина стремянки
не менее 0,5 м. Стремянки должны иметь жёсткую конструкцию и через каждые 5 — 8
м по вертикали промежуточные площадки.

Расстояние между
ступенями, а также от земли до первой ступени должно быть 0,3 ~ 0,35 м.

3.13.19 Участки
стремянок между двумя площадками должны располагаться по разным вертикалям.

3.13.20.
Стремянка не должна превышать восьми метров по вертикали.

3.13.21. Дымовая
труба является частью печи. Она должна быть самонесущей и может быть как
свободно стоящей, так и монтируемой на печи, футерованной и не футерованной, с
гасителем колебаний (интерцептером) и без него, с наружной теплоизоляцией и без
теплоизоляции, что должно быть определено техническим заданием на печь.

3.13.22.
Расчетная температура металлической стенки дымовой трубы принимается на 50 °С
больше ожидаемой максимальной температуры продуктов сгорания на входе в дымовую
трубу.

3.13.23. Толщина
металлической стенки дымовой трубы должна быть не менее шести миллиметров,
включая прибавку на коррозию. Минимальная прибавка на коррозию должна быть не
менее двух миллиметров.

3.13.24. Дымовая
труба монтируется на опору посредством болтового соединения. Количество болтов
не должно быть менее восьми.

3.13.25. В
соответствии с условиями монтажа, на металлической дымовой трубе следует
предусматривать монтажные проушины.

3.13.26.
Газоходы и воздуховоды должны иметь приспособления, исключающие их недопустимые
деформации (прогиб или коробление).

Допускаемая
величина прогиба футерованных воздуховодов и газоходов составляет 0,0025 от
длины.

Допускаемая
величина прогиба всех других газоходов и воздуховодов не должна превышать 0,004
длины.

3.13.27. Для
футеровки дымовой трубы следует назначать бетон, допускаемая температура
применения которого превышает расчетную температуру продуктов сгорания
минимально на 150 °С.

3.13.28.
Футеровка устья дымовой трубы должна быть защищена от попадания воды между
обшивкой трубы и футеровкой.

3.13.29.
Интерцептер выполняется в виде трех спиралей, приваренных к верхней трети
дымовой трубы. Шаг каждой спирали, как правило, равен 3 — 5 диаметрам верхней
части трубы. Ширина полосы составляет 1/8 — 1/12 верхнего диаметра дымовой
трубы, толщина — 2 — 3 мм.

3.13.30. При
необходимости установки на дымовой трубе светового ограждения, в соответствии
со специальными требованиями, снаружи трубы предусматривается вертикальная
лестница с площадками обслуживания.

3.13.31. На всех
дымовых трубах должны быть предусмотрены 2 — 3 молниеотвода, представляющие
собой стержни, выступающие на 1,5 метра над верхом трубы.

3.13.32.
Конструкция узла врезки газохода в дымовую трубу определяется соотношением
диаметров дымовой трубы и газохода.

При диаметре
газохода, не превышающем половину диаметра трубы, допускается непосредственная
врезка газохода в трубу с соответствующим усилением места врезки.

Для врезки
крупных газоходов необходимо в местах примыкания переходить с цилиндрической
формы газохода на прямоугольную с большим размером по высоте и соответствующим
усилением, включающим дополнительно два кольца (выше и ниже отверстия) и
вертикальные ребра.

3.13.33. Если
температура продуктов сгорания на входе в дымовую трубу близка к точке росы, а
в их составе имеются сернистые и иные соединения, способствующие образованию
конденсата, содержащего кислоту и вызывающего усиленную коррозию металла, на
наружной поверхности дымовой трубы устраивается теплоизоляция. Теплоизоляция
выполняется обычно из минераловатных плит, закрепляемых на специально
приваренных к трубе штырях. В качестве водоизоляционной защиты применяются
листы алюминия либо оцинкованной стали.

3.13.34. Если
температура продуктов сгорания на выходе из печи превышает 350 °С, дымовая
труба футеруется изнутри с целью предотвращения опасного перегрева её оболочки.

3.13.35.
Конструкция газоходов и воздуховодов, включая способы компенсации линейных
перемещений отдельных их участков, определяется разработчиком печи.

3.13.36.
Рекомендуемая минимальная толщина стенки газохода составляет 5,0 мм,
воздуховода — 3,0 мм. При отсутствии условий для коррозии или надежной защите
от нее толщина газохода может быть уменьшена до 4,0 мм, а воздуховода — до 2,0
мм.

3.13.37.
Газоходы и воздуховоды диаметром до 1620 мм изготавливают из цельносварных
труб. Применение электросварных труб со спиральным швом не допускается.

3.13.38. Царги
труб диаметром 630 — 820 мм рекомендуется изготавливать из одного листа длиной
6000 мм с одним продольным швом, а царги труб диаметром 2020 — 3500 мм — из
двух листов с двумя продольными швами.

3.13.39.
Обечайки криволинейных частей газоходов и воздуховодов вырезают из
цельносварной или ранее свальцованной и сваренной трубы независимо от
расположения её швов.

3.13.40.
Стыковые швы труб газоходов и воздуховодов следует выполнять равнопрочными
основному металлу и обеспечивающими плотность соединения.

3.13.41. Максимальную
поставочную длину элемента газохода или воздуховода принимают, исходя из
условий транспортировки и длины платформы.

3.13.42. Сборка
газохода или воздуховода на монтажной площадке осуществляется с помощью
полубандажей, заранее приваренных на заводе-изготовителе к концам поставочных
элементов газохода или воздуховода. Использование полубандажей позволяет
осуществлять контрольную сборку газоходов и воздуховодов на
заводе-изготовителе, контролировать и устранять неточности их изготовления.

Бандажи приваривают
угловыми швами снаружи и изнутри. Толщина бандажа и высота углового шва
принимаются равными толщине стенки трубы.

3.13.43.
Геометрические размеры сваренных из секторов отводов назначают, исходя из
минимальной ширины узкой части сектора не менее 200 мм и размещения бандажа на
конце отвода.

3.13.44. Радиус
кривизны сваренного из секторов отвода должен быть не менее диаметра газохода
(воздуховода). В газоходах (воздуховодах) диаметром менее 1220 мм для
обеспечения требуемой ширины узкой части сектора отвода не менее 200 мм радиус
гиба оси обычно больше диаметра трубы.

3.13.45. Если в
процессе пуска, эксплуатации или остановки печи возможно образование конденсата
в газоходах или воздуховодах, последние выполняются с уклоном, а для удаления
конденсата предусматривают специальные штуцера с запорным органом.

Величину уклона,
количество и места расположения конденсатоотводчиков назначает разработчик печи
в зависимости от конкретных условий прокладки газохода (воздуховода).

3.14. ТЯГОДУТЬЕВЫЕ МАШИНЫ

3.14.1. В
технически обоснованных случаях подача воздуха в горелки трубчатой печи
осуществляется с помощью дутьевого вентилятора, а эвакуация продуктов сгорания
из печи — с помощью дымососа.

3.14.2. Выбор
типа и марки тягодутьевой машины, из числа изготавливаемых серийно,
осуществляет разработчик печи по результатам теплового и аэродинамического
расчетов.

3.14.3. Как
правило, следует устанавливать один вентилятор и один дымосос, выбранные с 10 %
запасом производительности от номинальной. Параметры каждого из выбранных
вентиляторов (дымососов) должны соответствовать зоне его оптимальной
эффективности при номинальном режиме работы печи и проектном значении
коэффициента избытка воздуха.

3.14.4.
Воздухозаборные патрубки вентиляторов должны быть вынесены на высоту не менее
двух метров над землей, должны иметь защитный колпак от непогоды и защитную
сетку от попадания птиц в воздушный канал.

3.14.6. Дымососы
или вентиляторы, устанавливаемые на каркасе печи, должны иметь виброгасители.

3.15. ПОЖАРОТУШЕНИЕ ПЕЧИ

3.15.1 Система
пожаротушения печи должна обеспечивать подачу достаточного объёма агента
тушения (водяного пара или инертного газа) для локализации и ликвидации пожара
непосредственно в камерах печи при аварии и загорании в них нагреваемых
продуктов, а также для продувки камер печи от горючих газов и паров перед
розжигом и после остановки.

3.15.2. Водяной
пар должен быть перегретым или насыщенным.

3.16. ПАРОВОЗДУШНАЯ ОЧИСТКА ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ
ТРУБ ЗМЕЕВИКА ОТ КОКСА

3.16.1. Змеевики
печей, предназначенных для нагрева коксующихся продуктов, должны быть
приспособлены для регулярной очистки внутренней поверхности от кокса.

3.16.2. Для
проведения паровоздушной очистки змеевиков от отложений кокса, трубчатая печь
должна быть оборудована линиями подачи водяного пара и воздуха по ходу продукта
и выносными линиями для удаления продуктов сгорания кокса.

Для подачи
водяного пара в змеевик следует предусмотреть штуцер условным диаметром 50 — 70
мм.

Подача воздуха
осуществляется через штуцер условным диаметром 40 — 50 мм.

Линия эвакуации
продуктов сгорания кокса монтируется из труб условным диаметром 80 — 150 мм.

3.16.3. Для
ликвидации пробок, которые могут образовываться в процессе паровоздушной
очистки, предусматривается линия подачи водяного пара в змеевик против хода продукта.
Указанная линия выполняется из труб условным диаметром 50 — 70 мм.

3.16.4. Указания
по подготовке печи к проведению процесса паровоздушной очистки змеевиков,
расходные показатели и время процесса, а также порядок его проведения должны
быть приведены в проектной документации (см. «Инструкция по паровоздушной
очистке от кокса змеевиков трубчатых печей» ВНИИнефтемаш, Уфимский филиал, 1980
г.)

4. ТРЕБОВАНИЯ К СИСТЕМЕ УПРАВЛЕНИЯ РАБОТОЙ ПЕЧИ

4.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

4.1.1. Для
управления работой, обеспечения безопасных условий и расчетных режимов
эксплуатации трубчатая печь должна быть оснащена (как минимум) следующими
приборами:

а) по тракту
продуктов сгорания для:

— замера
разрежения у пода печи (не выше 1,0 м от пода), на выходе из топки (на
«перевале»), до и после воздухоподогревателя (если он предусмотрен схемой
печи), до шибера газохода;

— замера
температуры на выходе из топки (на «перевале»), до и после воздухоподогревателя
(если он предусмотрен схемой печи), на выходе из печи;

— определения
содержания горючих компонентов (окиси углерода, водорода, метана) на выходе из
топки печи (на «перевале»);

— определения
содержания оксидов азота на выходе из топки печи;

— определения
содержания кислорода до и после воздухоподогревателя, а при его отсутствии — на
выходе из печи;

б) по каждому из
нагреваемых в печи продуктов, включая воздухоподогреватель (если он
предусмотрен схемой печи), для:

— замера
температуры продукта (промежуточного теплоносителя, воздуха) на входе и выходе
из соответствующего змеевика;

— замера
давления продукта (промежуточного теплоносителя, воздуха) на входе и выходе из
соответствующего змеевика;

— замера расхода
каждого продукта через печь, включая выносную секцию воздухоподогревателя,

Примечание. Если один продукт проходит
через печь несколькими потоками, то необходимо иметь приборы для определения
расхода, температур и давлений по каждому потоку.

в) по каждому из
потоков топлива (включая топливо на пилотные горелки) и водяного пара к
горелкам для:

— замера
температуры топлива и водяного пара на общем потоке перед горелками;

— замера
давления топлива и водяного пара на общем потоке, а также перед горелками,
точки замера определяются проектом;

— замера расхода
топлива и водяного пара на общем потоке перед горелками;

г) по
воздуховодам к дутьевым горелкам:

— давление
воздуха в общем потоке и перед горелками.

Кроме
стационарных приборов, осуществляющих местный или дистанционный контроль
перечисленных выше параметров в потоке, желательно иметь переносные приборы:

— контактную
термопару для замера температуры наружной поверхности горячих трубопроводов в
границах печи, а также температуру наружной поверхности обшивки печи;

— оптический
пирометр для замера температуры наружной поверхности труб радиантного змеевика.

4.1.2. Места
установки чувствительных элементов датчиков, исполнительных механизмов
(регулирующие клапаны, шибера, заслонки и прочее), а также вторичных
показывающих и регистрирующих приборов должны соответствовать
проектно-конструкторской документации.

Количество точек
замера разрежения и температуры в каждом выбранном сечении печи по тракту
продуктов сгорания стационарными приборами назначается разработчиком печи в
зависимости от габаритов (длины) печи с таким расчетом, чтобы получить максимум
информации для исключения перекосов, однако, с учетом необходимости
дублирования замеров параметров, участвующих в формировании решения по
сигнализации, защитам и блокировкам, оно не должно быть меньше двух даже для
самой маленькой (короткой) печи.

4.1.3. Все
стационарные приборы, контролирующие работу печи, должны быть регистрирующими.

4.2. СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

4.2.1. Выбор
систем автоматического регулирования технологических процессов печи
производится разработчиком проекта печи.

4.2.2. Наиболее
распространённые схемы автоматического регулирования:

— Регулирование
расхода топлива на горелки по температуре нагреваемого продукта с коррекцией по
температуре продуктов сгорания на «перевале».

— Регулирование
расхода топлива на горелки по температуре продуктов сгорания на «перевале» с
коррекцией по температуре нагреваемого продукта.

— Регулирование
общего расхода воздуха на горение (для случая дутьевых горелок) по расходу
топлива.

— Регулирование
расхода водяного пара на распыление жидкого топлива по расходу последнего (для
комбинированных или чисто жидкостных горелок).

— Регулирование
разрежения в топке изменением положения шибера в газоходе на выходе из печи.

— Регулирование
соотношения первичного и вторичного воздуха на горение по содержанию окиси
углерода в продуктах сгорания на «перевале» (на выходе из топки).

4.3. СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ И СИГНАЛИЗАЦИИ

4.3.1. Трубчатая
печь должна быть обеспечена сигнализацией о текущих значениях технологических
параметров, включающую предварительную и аварийную сигнализации. В свою очередь
аварийная сигнализация должна сопровождаться звуковой и световой сигнализацией
(в объёмах определяемых разработчиком проекта).

Аварийная
сигнализация должна быть по следующим параметрам:

— погасание
пламени любой дежурной (пилотной) горелки;

— погасание
пламени любой основной горелки;

— снижение
расхода нагреваемого продукта на входе в печь до менее минимально допустимого;

— потеря
разрежения в топке до предельно допустимого;

— падение давления
топлива до минимально допустимого перед горелками;

— увеличение
давления топлива до максимально допустимого перед горелками;

— падение
давления воздуха на горение (для дутьевых горелок) до минимально допустимого;

— превышение
регламентированной температуры продукта на выходе из печи;

— снижение
температуры жидкого топлива ниже допустимой;

— превышение
регламентированной температуры продуктов сгорания на «перевале» (на выходе из
топки);

— превышение
регламентированной температуры продуктов сгорания на выходе из камеры
конвекции;

— превышение
регламентированного содержания окиси углерода в продуктах сгорания на
«перевале»;

— превышение
регламентированного содержания окислов азота в продуктах сгорания на
«перевале»;

— превышение
регламентированного содержания кислорода в продуктах сгорания на выходе из
печи.

— срабатывание
защит, предусмотренных настоящим РД.

4.3.2. Трубчатая
печь должна быть оснащена системами технологической защиты:

а) действующими
на отключение подачи топлива и воздуха к горелкам, в случаях:

— погасания
пламени дежурных горелок. Допускается работа при отказе в (рабочем режиме печи)
части дежурных горелок (определяется проектом) с выдачей аварийного сигнала при
работающих основных горелках;

— погасания
пламени основных горелок — контроль пламени и выработка сигнала на выдачу
аварийной сигнализации и блокировку печи по топливу определяется проектом, с
учётом обеспечения безопасной эксплуатации оборудования и надёжности
применяемой приборной техники.

— падения
давления топлива перед горелками ниже допустимого;

— превышения
допустимого давления топлива перед горелками;

— падения
давления воздуха на горение ниже допустимого (для дутьевых горелок);

— превышения
регламентированной температуры продуктов сгорания на «перевале» (на выходе из
топки);

— снижения
расхода нагреваемого продукта ниже допустимого;

— прогара труб
змеевика;

— недопустимого
уменьшения разрежения в топке.

б) действующей
на подачу пара тушения внутрь печи при прогаре труб радиантного змеевика,
служащего для нагрева жидкого пожароопасного продукта. Прогар змеевика
определяется совпадением следующих трёх факторов:

— падение
давления в сырьевом змеевике;

— повышение
температуры на «перевале» (на выходе из топки);

— изменение
содержания кислорода в дымовых газах на выходе из печи против
регламентированного.

в) должна быть
предусмотрена возможность подачи водяного пара в змеевик при его прогаре по
команде оператора в соответствии с технологическим регламентом.

г) действующей
на включение паровой завесы вокруг печи с целью её изоляции от газовой среды
при авариях на наружных установках по сигналу АСУ предприятия.

4.3.3. Трубчатая
печь, использующая газовое топливо, в режиме пуска должна быть оснащена
блокировками, запрещающими:

— подачу газа в
основную горелку при отсутствии факела на ее дежурной (пилотной) горелке;

— подачу газа в
рабочем режиме в горелки при отключенном дутьевом вентиляторе или в случае
закрытия воздушного шибера перед горелкой (группой горелок);

— подачу газа к
пилотным горелкам без предварительной вентиляции топки в течение не менее 15
мин.;

4.3.4.
Автоматические системы сигнализации, защиты и блокировок должны быть снабжены
устройствами, информирующими о причинах их срабатывания.

4.3.5. Системы
технологической защиты должны быть оснащены сигнализацией срабатывания
исполнительных органов.

4.3.6.
Необходимость оснащения трубчатой печи дополнительными приборами контроля,
системами регулирования, защиты, сигнализации и блокировок определяется
разработчиком печи.

5. ТРЕБОВАНИЯ К МАТЕРИАЛАМ И ПОЛУФАБРИКАТАМ

5.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

5.1.1. Материалы
и полуфабрикаты, применяемые для изготовления металлоконструкций трубчатой
печи, должны обеспечивать их надёжность как при монтаже, так и в течение
расчетного срока службы с учетом заданных условий эксплуатации.

Конструкции
металлические должны выполняться по ОСТ 26.260.758-2003 Общие технические
условия.

5.1.2. Поставка
полуфабрикатов (их сдаточные характеристики, объем и нормы контроля) должна
проводиться по нормативно-технической документации, согласованной с Госгортехнадзором
России.

5.1.3. Перед
изготовлением, монтажом и ремонтом должен производиться входной контроль
основных и сварочных материалов и полуфабрикатов в соответствии с ГОСТ 24297.

5.1.4. Данные о
качестве и свойствах материала полуфабрикатов должны быть подтверждены
сертификатом предприятия-изготовителя полуфабриката и соответствующей
маркировкой. При отсутствии или неполноте сертификатов (маркировки)
предприятие-изготовитель или организация, выполняющая монтаж или ремонт
змеевика трубчатой печи, должны провести необходимые испытания с оформлением
результатов протоколом, дополняющим (заменяющим) сертификат поставщика
полуфабриката.

6. ЭКСПЛУАТАЦИЯ ТРУБЧАТОЙ ПЕЧИ

6.1. ПОДГОТОВКА ПЕЧИ К ПУСКУ

6.1.1. До ввода
печи в эксплуатацию необходимо составить эксплуатационную документацию,
составить режимные карты, провести теплотехнические испытания и наладку режима
работы печи.

6.1.2.
Подготовка к работе, пуск, эксплуатация и остановка печи должны производиться с
учётом «Временной инструкции по пуску, эксплуатации и остановке типовых
трубчатых печей» («Правила эксплуатации трубчатых печей нефтеперерабатывающих и
нефтехимических предприятий» TП.01.88, приложение 1), а также инструкций
организаций-изготовителей запально-защитных (ЗЗУ) и основных горелочных
устройств.

6.1.3. Должны
быть в наличии акты приёмки металлоконструкций, фундаментов, проведённых
футеровочных работ, опрессовки змеевика и системы топливоподачи, паспорт и
эксплуатационная документация на печь.

6.1.4.
Произвести проверки в соответствии с инструкцией ТП.01.88, а также

— проверить
блокировку подачи газового топлива в зависимости от минимального и
максимального давления в коллекторе печи;

— проверить
циркуляцию продукта через змеевик (в диапазоне рабочих значений);

— продуть
топочную камеру печи водяным паром.

Продувку
проводить = 30 минут после появления пара на выходе из дымовой трубы.

6.2. ПУСК ПЕЧИ

6.2.1. Пуск печи
производится согласно эксплуатационной документации на установку, разработанной
с учётом «Правил эксплуатации» ТП.01.88, по распоряжению начальника цеха или
начальника установки.

6.2.2.
Последовательно зажечь все дежурные горелки печи (при наличии разрежения в
топке печи). Алгоритм розжига и работы дежурных горелок описан в техническом
описании организации — изготовителя. При пуске печи должны работать все
дежурные горелки. Они должны работать не менее 30 минут, после чего приступить
к пуску основных горелок.

6.2.3. Пуск
основных горелок проводить согласно инструкции на горелочное устройство,
последовательно. Регулируется соотношение топливо/воздух и выравниваются
нагрузки на каждой из основных горелок.

6.2.4. Подача
топлива к основным горелкам производится в соответствии с графиком сушки и
разогрева печи.

6.2.5. После
розжига основных горелок необходимо организовать нормальный режим горения в
топке печи для чего равномерно нагрузить горелки при регулировке количества
подаваемого для горения воздуха. Факела всех горелок должны иметь одинаковую
высоту. Коэффициент избытка воздуха после камеры радиации устанавливается по
анализам продуктов сгорания на содержание кислорода.

6.3. НОРМАЛЬНАЯ РАБОТА ПЕЧИ

6.3.1.
Обязанности технологического персонала. При нормальной работе печи технологический
персонал обязан поддерживать тепловой режим и оптимальное горение топлива в
соответствии с режимной картой за счёт регулирования соотношения подачи к
горелкам топлива, воздуха, контролируя состав дымовых газов по показаниям
газоанализаторов и по результатам визуального наблюдения за формой и цветом
пламени и продуктов сгорания.

6.3.2. Длина
факелов в печи должна быть одинаковой. Затягивание «языков» пламени в
конвекционную камеру и «омывание» пламенем конвективных труб не допускается.

6.3.3. При наличии
каких-либо отклонений от нормальной работы горелочных устройств
технологическому персоналу надлежит принять меры к устранению причин и
соответствующей их наладке, руководствуясь при этом инструкцией по монтажу и
эксплуатации данного горелочного устройства.

6.3.4. При
попадании газового конденсата в горелочные устройства немедленно перекрыть
подачу газообразного топлива в горелку, произвести дренирование конденсата,
проверить состояние конденсатоотбойников топливной сети, проконтролировать
температуру подогрева газа перед сжиганием и предупредить диспетчера
предприятия.

6.3.5.
Коэффициент избытка воздуха (по содержанию остаточного кислорода в продуктах
сгорания), а также полнота сгорания топлива должны определяться автоматическими
поточными газоанализаторами, а при их отсутствии — по результатам лабораторного
анализа пробы дымовых газов.

6.4 ОСТАНОВКА ТРУБЧАТЫХ ПЕЧЕЙ

6.4.1.
Нормальная остановка трубчатой печи производится постепенным снижением
температуры в соответствии с технологической инструкцией по эксплуатации
установки со скоростью 25 — 30 °С/ч.

6.4.2. После
снижения температуры в камере сгорания до 100 — 150 °С прекращается горение
всех форсунок. В течение 15 — 20 минут печь продувается паром.

6.5. АВАРИЙНАЯ ОСТАНОВКА ПЕЧЕЙ

6.5.1. Аварийные
остановки возможны при:

— снижении
давления и расхода нагреваемого продукта;

— внезапном
прекращении подачи топлива;

— прогаре (или
перегреве) труб змеевика;

— при
обнаружении значительного разрушения футеровки;

— возникновении
пожара внутри печи из-за разрушения змеевика.

6.5.2. При
возникновении аварийной ситуации прекращается подача топлива и воздуха. При
необходимости применяются противопожарные мероприятия в соответствии с
эксплуатационной документацией на печь.

Приложение A.1

ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ПРИМЕНИТЕЛЬНО К НАСТОЯЩЕМУ ДОКУМЕНТУ

1. Владелец
трубчатой печи — организация, индивидуальный предприниматель, в собственности
которого находится трубчатая печь, и которые несут юридическую,
административную и уголовную ответственность за ее безопасную эксплуатацию.

2. Давление
внутреннее (наружное) — давление, действующее на внутреннюю (наружную)
поверхность стенки трубы змеевика.

3. Давление
пробное — давление, при котором производится испытание змеевика.

4. Давление
рабочее — максимальное внутреннее избыточное или наружное давление, возникающее
при нормальном протекании процесса.

5. Давление
расчетное — давление, на которое производится расчет на прочность.

6. Допустимая
температура стенки максимальная (минимальная) — максимальная (минимальная)
температура стенки трубы змеевика, при которой допускается его эксплуатация.

7.
Запально-защитное устройство (ЗЗУ) — устройство, состоящие из дежурной горелки
с контролем пламени и электророзжигом (со вторичными приборами), и
предназначенное для розжига горелочных устройств в печах и установках
нефтеперерабатывающей отрасли, работающих на газообразном и жидком видах
топлива.

8. Горелка
дежурная — горелка предназначенная для розжига горелочных устройств в печах и
установках нефтеперерабатывающей отрасли и работающая постоянно.

9. Горелка
основная — горелочное устройство специальной конструкции, работающее на
газообразном и жидком топливе. Совокупность основных горелок обеспечивает
тепловую мощность печи.

10. Гляделка —
устройство, позволяющее осуществлять визуальный контроль определенной части
внутреннего пространства трубчатой печи.

11. Люк-лаз или
дверь — устройство, обеспечивающее доступ во внутреннее пространство трубчатой
печи.

12. Элемент печи
— сборочная единица печи, предназначенная для выполнения одной из основных ее
функций (продуктовый змеевик, воздухоподогреватель, пароперегреватель,
футеровка, кожух, металлоконструкции и др.).

13.
«Ретурбендная» камера — часть каркаса печи, футерованная изнутри,
предотвращающая потери тепла от крутоизогнутых отводов или ретурбендов,
расположенных снаружи торцевых решёток.

14.
Нормативно-техническая документация (НТД) — правила, отраслевые и
государственные стандарты, технические условия, руководящие материалы на
проектирование, изготовление, ремонт, реконструкцию, монтаж, наладку,
техническое диагностирование (освидетельствование), эксплуатацию.

ПЕРЕЧЕНЬ НТД, НА КОТОРУЮ ИМЕЮТСЯ ССЫЛКИ В НАСТОЯЩЕМ
ДОКУМЕНТЕ

1. Федеральный
закон Российской Федерации «О промышленной безопасности опасных
производственных объектов» № 116-ФЗ
от 21.07.97 г.

2. Правила
устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением (ПБ
03-576-03), утвержденные Госгортехнадзором России 11.06.03 г., № 91.

3. Общие правила
взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических и нефтеперерабатывающих
производств. ПБ
09-540-03. Утверждены постановлением Госгортехнадзора России от 25.07.03 №
105.

4. Правила
промышленной безопасности для нефтеперерабатывающих производств. ПБ
09-563-03. Утверждены постановлением Госгортехнадзора России № 105 от
25.07.03.

5. Инструкция по
проектированию паровой защиты технологических печей на предприятиях
нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. М., 1976 г.

6. Правила
безопасности в газовом хозяйстве. ПБ 12-245-98. Утверждены
Постановлением Госгортехнадзора России от 30.11.98 № 71.

7. Правила
технической эксплуатации и требования безопасности труда в газовом хозяйстве.
М., ПИО ОБТ, 1999 г.

8. Правила
безопасной эксплуатации и охраны труда для нефтеперерабатывающих производств. ПБЭ
НП-2001.

9. Правила
устройства электроустановок (ПУЭ). Москва, 2003 г.

10. Методические
указание по расчету валовых выбросов вредных веществ в атмосферу для
предприятий нефтепереработки и нефтехимии. (РД-17-89)
М., 1990 г.

11. Правила
технической эксплуатации трубчатых печей нефтеперерабатывающих и
нефтехимических предприятий. Теплотехническая часть. ТП.01.88. М. 1988 г.

12. Правила
пожарной безопасности при эксплуатации нефтеперерабатывающих предприятий.
ППБ-79. М., 1979 г.

13. Инструкция
по проектированию паровой защиты технологических печей на предприятиях
нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. М., 1976 г.

14. ГОСТ
Р 15.201. Система разработки и постановки продукции на производство.
Продукция производственно-технологического назначения.

15. ГОСТ
2.601-95. Система разработки и постановки продукции на производство.
Эксплуатационные документы.

16. ГОСТ
15150-69. Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для
различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и
транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды.

17. ГОСТ
17375-2001. Детали трубопроводов стальные бесшовные приварные на Ру < 10
МПа [< 100 кгс/см²]. Отводы крутоизогнутые. Конструкция и
размеры.

18. ГОСТ
17376-2001 Тройники. Конструкция.

19. ГОСТ
17378-2001 Переходы. Конструкция.

20. ГОСТ
17379-2001 Заглушки эллиптические. Конструкция.

21. ГОСТ
30753-2001 Отводы крутоизогнутые типа 2D.

22. ГОСТ
21204-83. Горелки газовые промышленные. Общие технические требования.

23. ГОСТ
27330-87. Воздухонагреватели, Типы и параметры.

24. ГОСТ
27824-88. Горелки промышленные на жидком топливе. Общие технические
требования.

25. ГОСТ
Р50591-93. Агрегаты тепловые газопотребляющие. Горелки газовые
промышленные. Предельные нормы концентраций NOX в продуктах сгорания.

26. ГОСТ
9544. Арматура трубопроводная запорная. Нормы герметичности затворов.

27. ГОСТ 24297. Входной
контроль продукции. Основные положения.

28. ГОСТ
12.1.003-83. Шум. Общие требования безопасности.

29. СНиП II-23-81*
«Стальные конструкции».

30. СНиП 2.01.07-85*
«Нагрузки и воздействия».

31. СНиП 23-01-99
«Строительная климатология».

32. СНиП
II-7-81* «Строительство в сейсмических районах».

33. СНиП 2.04.14-88
«Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов».

34. ОСТ
26.260.758-2001. Конструкции металлические. Общие технические условия.

35. СТП 442-2000
«Трубы оребрённые. Правила изготовления и приёмки» ООО «Фирма Эскорт».

36. ТУ
3689-001-33776721-97 «Отводы печные крутоизогнутые штампосварные».

37. ТУ
1468-001-17192736-01 «Отводы крутоизогнутые бесшовные из легированной и высоколегированной
стали».

38. ТУ
26-02-836-79 «Отводы крутоизогнутые протяжные печные».

39. РД
26-02-80-2004. Змеевики сварные для трубчатых печей. Требования к
проектированию, изготовлению и поставке.

СОДЕРЖАНИЕ

Эксплуатация трубчатых
печей включает
четыре элемента: пуск; наладка и
поддержание нормального режима работы;
остановка печей, проведение ремонтных
работ.

Пуск печи
осуществляют после тщательной проверки
готовности к эксплуатации. Печь считается
готовой, если:

• полностью
  завершены монтажные (ремонтные) работы;

• проведены
  гидравлические испытания технологических
  трубопроводов и змеевика на прочность
  и герметичность;

• просушена
  футеровка печи и все элементы печи
  находятся в исправном состоянии;

• проверена
  исправность системы автоматизации и
  блокировок печи.

Операцию пуска печи проводят в такой
последовательности:

• проверяют исправность и готовность
  всего оборудования и контрольно-измерительных
  приборов (КИП), обслуживающих печь, а
  также наличие соответствующих регламенту
  топлива, пара, воздуха;

• проверяют положение шибера (должен
  быть открыт) и измеряют разрежение
  (тягу) в топке;

• закрывают все люки-лазы и топку тщательно
  продувают водяным паром (15-20 мин) до
  появления пара из дымовой трубы или
  инертным газом, после чего отбирается
  проба воздуха из топки печи и делается
  анализ на отсутствие углеводородов;

• готовят топливную систему печи к работе
  (в случае необходимости из системы
  отводят конденсат);

• включают насосы для равномерной отладки
  расхода потоков выше минимальных
  значений, при этом холодное сырье
  циркулирует через печь в аппараты
  (колонны) и из них снова в печь;

• зажигают пламя форсунок, осуществляя
  подачу топлива и одновременно без
  промедления поднося запальник или
  горящий факел (толстая проволока с
  паклей, смоченной жидким топливом)
  через люк горелки к устью форсунки.
  Горелки зажигают в последовательности,
  обеспечивающей равномерность обогрева
  змеевика по длине труб;

• следят за устойчивостью горения
  включенных горелок и при их затухании
  операции включения повторяют.

Число одновременно горящих горелок
зависит от требуемой скорости повышения
температуры сырья.

Наладка и поддержание
нормального режима
эксплуатации печи достигается путём
постепенного повышения температуры
нагреваемого сырья со скоростью не
более 30-50°С/час. Одновременно следят за
равномерностью распределения потоков,
циркулирующих через печь, производительностью
по сырью, давлением на входе и температурой
на выходе из печи.

В процессе наладки постепенно увеличивают
число работающих горелок при необходимости
увеличения тепловой нагрузки.

Особо следят в этот период за работой
горелок, с тем, чтобы обеспечить одинаковую
интенсивность пламени и равномерный
обогрев змеевика.

После установления
регламентных параметров работы печи
(производительности, давления на входе
в каждый из потоков змеевика, температуры
на выходе из каждого потока змеевика,
температуры и расхода топлива, температуры
дымовых газов и тяги в топке) начинается
нормальный
эксплуатационный период работы печи.
В этот период с помощью систем контроля
и регулирования поддерживают стабильными
параметры работы печи и ведут
систематическое визуальное наблюдение
за ее работой. В частности, через гляделки
технологический персонал следит за
формой и равномерностью распределения
факелов по длине топки, за провисанием
или деформацией труб змеевика, за
образованием пятен перегрева отдельных
участков труб, обрывом или деформацией
подвесок или футеровки и др.

Остановка печи
может быть аварийной (в случае прогара
труб, прекращения подачи сырья и др.),
когда отрабатывает система блокировок
и работа печи переходит в аварийный
режим, и нормальной. При нормальной
остановке последовательность операций
обычно следующая:

• понижают постепенно температуру сырья
  на выходе из печи уменьшением подачи
  топлива и отключением отдельных горелок
  до тех пор, пока температура нагретого
  сырья снизится на 60-100°С, продолжая
  прокачивать сырье через змеевик (по
  линии циркуляции через аппараты,
  связанные с печью);

• по достижении необходимой температуры
  сырья на выходе из печи останавливают
  сырьевой насос, закрывают задвижки на
  входе сырья в печь и открывают задвижку
  на линии вывода сырья из змеевика в
  дренажную ёмкость;

• когда давление в змеевике печи снизится
  ниже давления водяного пара, последний
  подают в змеевик и продувают его в
  течение нескольких часов до тех пор,
  пока в нём не установится нужная
  концентрация углеводородной смеси,
  при которой можно вести газоопасные
  работы, предварительно установив
  заглушки на подводящих и отводящих
  трубопроводах.

Ремонт трубчатых печей
призван обеспечивать
нормальную их эксплуатацию в течение
длительного времени.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Дата актуализации: 01.01.2021

РД 3688-00220302-003-04

Руководящий документ. Трубчатые нагревательные печи. Требования к проектированию, изготовлению и эксплуатации

Обозначение:	РД 3688-00220302-003-04
Обозначение англ:	RD 3688-00220302-003-04
Статус:	Не действует
Название рус.:	Руководящий документ. Трубчатые нагревательные печи. Требования к проектированию, изготовлению и эксплуатации
Дата добавления в базу:	01.09.2013
Дата актуализации:	01.01.2021
Дата окончания срока действия:	01.01.2011
Область применения:	Руководящий документ распространяется на вновь разрабатываемые и реконструируемые нагревательные трубчатые печи нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической промышленности, работающие при температуре стенки трубы змеевика до 650°С и рабочим давлением до 16,0 МПа (160 кгс/см2) и минимальной тепловой мощностью от 0,1 МВт. Змеевики печей, работающие при температуре стенки трубы змеевика выше 650°С, должны соответствовать РД 3689-001-00220302/31- 2004 «Трубы радиантные и их элементы для реакционных трубчатых печей. Требования к проектированию, изготовлению и поставке».
Оглавление:	1 Общие положения. Назначение и область применения РД 2 Требования к проектированию нагревательных трубчатых печей 3 Требования к конструкции    3.1 Общие положения    3.2 Общие требования    3.3 Змеевики    3.4 Двойники, отводы, колена    3.5 Трубные опоры, подвески, решетки    3.6 Змеевики подогрева питательной воды, парообразования и пароперегрева    3.7 Входные-выходные патрубки, перекидки    3.8 Воздухоподогреватель    3.9 Горелки    3.10 Обвязка горелок    3.11 Шиберы    3.12 Футеровка и теплоизоляция    3.13 Металлоконструкции    3.14 Тягодутьевые машины    3.15 Пожаротушение печи    3.16 Паровоздушная очистка внутренней поверхности труб змеевика от кокса 4 Требования к системе управления работой печи    4.1 Общие положения    4.2 Системы автоматического регулирования    4.3 Системы автоматической защиты и сигнализации 5 Требования к материалам и полуфабрикатам    5.1 Общие положения 6 Эксплуатация трубчатой печи    6.1 Подготовка печи к пуску    6.2 Пуск печи    6.3 Нормальная работа печи    6.4 Остановка трубчатой печи    6.5 Аварийная остановка печи Приложение А.1 Основные термины и определения применительно к настоящему документу Приложение А.2 Перечень НТД, на которые имеются ссылки в настоящем документе
Утверждён:	ОАО ВНИИНЕФТЕМАШ
Принят:	23.04.2004 Госгортехнадзор России (Russian Federation Gosgortekhnadzor 11-11/379)
Расположен в:	Техническая документация Строительство Нормативные документы Отраслевые и ведомственные нормативно-методические документы Проектирование и строительство объектов нефтяной и газовой промышленности
Чем заменён:	ГОСТ Р 53682-2009 «Установки нагревательные для нефтеперерабатывающих заводов. Общие технические требования»
Нормативные ссылки:	СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия» СНиП II-7-81* «Строительство в сейсмических районах» СНиП 2.04.14-88* «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов» СНиП II-23-81* «Стальные конструкции» ПУЭ «Правила устройства электроустановок» ГОСТ 15150-69 «Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды» ГОСТ 27330-87 «Воздухонагреватели. Типы и параметры» ГОСТ 2.601-95 «Единая система конструкторской документации. Эксплуатационные документы» ГОСТ 12.1.003-83 «Система стандартов безопасности труда. Шум. Общие требования безопасности» ГОСТ 24297-87 «Входной контроль продукции. Основные положения» Федеральный закон 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» ПБ 12-245-98 «Правила безопасности в газовом хозяйстве» СНиП 23-01-99* «Строительная климатология» ГОСТ 21204-83 «Горелки газовые промышленные. Классификация. Общие технические требования, маркировка и хранение» ГОСТ Р 15.201-2000 «Система разработки и постановки продукции на производство. Продукция производственно-технического назначения. Порядок разработки и постановки продукции на производство» ГОСТ 30753-2001 «Детали трубопроводов бесшовные приварные из углеродистой и низколегированной стали. Отводы крутоизогнутые типа 2D (R = DN). Конструкция» ГОСТ 17375-2001 «Детали трубопроводов бесшовные приварные из углеродистой и низколегированной стали. Отводы крутоизогнутые типа 3D (R около 1,5 DN). Конструкция» ГОСТ 17376-2001 «Детали трубопроводов бесшовные приварные из углеродистой и низколегированной стали. Тройники. Конструкция» ГОСТ 17378-2001 «Детали трубопроводов бесшовные приварные из углеродистой и низколегированной стали. Переходы. Конструкция» ГОСТ 17379-2001 «Детали трубопроводов бесшовные приварные из углеродистой и низколегированной стали. Заглушки эллиптические. Конструкция» ПБ 09-563-03 «Правила промышленной безопасности для нефтеперерабатывающих производств» ПБ 09-540-03 «Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств» ГОСТ 9544-75 «Арматура трубопроводная запорная. Нормы герметичности затворов» ГОСТ Р 50591-93 «Агрегаты тепловые газопотребляющие. Горелки газовые промышленные. Предельные нормы концентраций NОх в продуктах сгорания» ПБ 03-576-03 «Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением» ГОСТ 2.601-2006 «Единая система конструкторской документации. Эксплуатационные документы» РД 17-89 «Методические указания по расчету валовых выбросов вредных веществ в атмосферу для предприятий нефтепереработки и нефтехимии» ПБ 03-445-02 «Правила безопасности при эксплуатации дымовых и вентиляционных промышленных труб» РД 3689-001-00220302/31-2004 «Трубы радиантные и их элементы для реакционных трубчатых печей. Требования к проектированию, изготовлению и поставке» ГОСТ 27824-88 «Горелки промышленные на жидком топливе. Общие технические требования» ГОСТ 2.114-95 «Единая система конструкторской документации. Технические условия» Правила «Правила технической эксплуатации и требования безопасности труда в газовом хозяйстве Российской Федерации» ГОСТ 9544-93 «Арматура трубопроводная запорная. Нормы герметичности затворов» ГОСТ 21204-97 «Горелки газовые промышленные. Общие технические требования» ГОСТ 27330-97 «Воздухонагреватели. Типы и основные параметры» ПБ 12-368-00 «Правила безопасности в газовом хозяйстве» ПБЭ НП 2001 «Правила безопасной эксплуатации и охраны труда для нефтеперерабатывающих производств» ГОСТ 27824-2000 «Горелки промышленные на жидком топливе. Общие технические требования» ГОСТ 17380-2001 «Детали трубопроводов бесшовные приварные из углеродистой и низколегированной стали. Общие технические условия»

Скачать РД 3688-00220302-003-04

Министерство образования и науки Самарской области

Государственное бюджетное образовательное учреждение

среднего профессионального образования

«Губернский колледж г.Сызрани»

Технический профиль

Методическое пособие

ТРУБЧАТЫЕ ПЕЧИ

ПМ 01 Эксплуатация технологического

оборудования.

Сызрань.

2018 год

Методическое пособие по теме ПМ 01 «Эксплуатация технологического оборудования.

( название методической разработки)

Краткая характеристика Методического пособия

В настоящем методическом пособии представлены конструкции, назначение, эксплуатация, вопросы подготовки, ревизии и ремонта трубчатых печей.

Предназначено для обучающихся СПО «ГК г. Сызрани» по специальности 18.02.09 Переработка нефти и газа при обучении профессиональному модулю ПМ 01. Эксплуатация технологического оборудования

Методическое пособие позволит сформировать у обучающихся знания и практические навыки при эксплуатации оборудования нефтеперерабатывающих предприятий.

Составитель: Леонтьева Наталья Юрьевна– преподаватель спец. дисциплины.

ОДОБРЕНО НА ЗАСЕДАНИИ ПЦК

Переработка нефти и газа. Экология

( название комиссии)

Председатель _____________________ В.В. Мокеева

Ф.И.О

Протокол № __________ от «____»__________2018 г

Методист технического профиля _______________ Л.Н. Барабанова

Ф.И.О.

«УТВЕРЖДАЮ»

Заместитель директора по УПР

Руководитель технического профиля __________________ В.В. Колосов

Содержание

Трубчатые печи

1. Учебная цель

При изучении темы «Трубчатые печи» обучающийся должен получить знания по классификации, конструкции, назначению, эксплуатации, вопросам подготовки, ревизии и ремонта трубчатых печей.

2. Концепция, основные термины

Назначение, типы и особенности трубчатых печей. Конструктивные элементы печей. Эксплуатация, ревизия и ремонт трубчатых печей.

Печь трубчатая — Печь химического производства непрерывного действия, в которой обрабатываемые жидкие или газообразные материалы протекают по трубам, расположенным в нагревательной камере.

Печь трубчатая радиационно-конвективная — Трубчатая печь, имеющая две отдельных секции радиационную и конвективную, причем большая часть тепла передается материалу излучением в радиационной секции.

Футеровка — Защитная жаростойкая облицовка печей, дымовых труб, топок, боровов и т.п.

Экран — Устройство, отражающее или поглощающее тепловое излучение.

Змеевик трубчатый — Устройство, состоящее из параллельных труб, последовательно соединенных между собой калачами или специальными трубными двойниками.

Двойник трубчатый — Устройство, соединяющее прямые трубы в змеевик и имеющее съемные пробки.

Калач трубный — Изогнутая труба, соединяющая прямые трубы в змеевик.

Корпус — Жесткая конструкция для герметизации рабочей камеры печи.

Каркас — Устройство, состоящее из несущих колонн и балок, обеспечивающее устойчивость и жесткость печей и топок.

Свод — Конструкция, перекрывающая верх печи, топки, борова и т.п.

Решетка трубная — Устройство, предназначенное для крепления трубного змеевика печи.

Подвеска трубная — Устройство для подвески нескольких труб к своду печи.

Шибер — Устройство для отключения печей от тягодутьевых установок, а также для регулирования давления и количества выходящих газов.

Рекуператор — Устройство для утилизации тепла отходящих газов, в котором тепло постоянно подводится к одной поверхности и отводится от другой поверхности стенки, отделяющей нагреваемый воздух от отходящих газов.

Продукты горения (газ топочный) — Газообразные продукты, образующие при горении топлива в печах и топках.

Гляделка — Устройство, обеспечивающее возможность безопасного и доступного наблюдения за ходом процессов в печи.

3. Содержание учебного элемента

Р
ис. 1

3.1. Общие положения

Технологическая печь — аппарат, предназначенный для передачи нагреваемому продукту тепла, выделяющегося при сжигании топлива непосредственно в этом аппарате.

Как правило, технологическая печь имеет камеру радиации, в которой размещен радиантный змеевик, и камеру конвекции, в которой размещен конвекционный змеевик.

В топку печи через горелочные устройства (ГУ) вводится топливо, через амбразуры и отверстия в кладке и каркасе вводится необходимый для сжигания топлива воздух.

Тепло, выделяемое при сжигании топлива, расходуется на повышение температуры дымовых газов и частиц горящего топлива, которые раскаляются и образуют горящий факел. Температура, размер и конфигурация факела зависит от температуры и количества воздуха, поступающего в печь, способа его подвода, конструкции и нагрузки по топливу ГУ, теплоты сгорания топлива, расхода распыляющего агента, степени экранирования кладки.

85-90% тепла, передаваемого радиантным трубам — лучистое тепло, 10-15% — передается им конвекцией.

Излучающая способность дымовых газов — величина переменная и зависит от температуры дымовых газов, концентрации трехатомных компонентов в них и толщины газового слоя. Теплопередача в камере радиации повышается с ростом температуры и концентрации в дымовых газах диоксида углерода, водяного пара и диоксида серы. В конкретной печи толщина газового слоя — величина постоянная.

Следовательно, излучательная способность газов в камере радиации конкретной печи зависит от температуры дымовых газов и концентрации трехатомных компонентов в них.

В камере конвекции 60-70% общего количества тепла, получаемого нагреваемым продуктом, передается конвекцией, 20-30% -излучением дымовых газов, до 10% тепла передается излучением кладки ограждающих стен печи. Основной фактор, определяющий эффективность передачи тепла конвекцией, это скорость дымовых газов в конвекционной камере.

В промышленности применяют трубчатые печи с поверхностью нагрева радиантных труб 15-2000 м² . Тепло производительность трубчатых печей составляет от 0,12 до 240 МВт, а производительность по нагреваемой среде достигает 8-10 55 0 кг/ч. Температура нагреваемой среды на входе и выходе из печи в зависимости от технологического процесса изменяется в широком диапазоне — от 70 до 900°С, а давление от 0,1 до 30 МПа.

Основные показатели, характеризующие работу печи:

• производительность;

• полезная тепловая нагрузка;

• тепло напряженность поверхности нагрева и топочной камеры;

• коэффициент полезного действия;

• коэффициент избытка воздуха;

• потери тепла и их источники;

• количества и состав выбросов вредных веществ в атмосферу;

Производительность печи характеризуется количеством продукта, нагреваемого в печи в единицу времени и может быть измерена непосредственно.

Полезная тепловая нагрузка (тепловая мощность) — количество тепла, воспринимаемого нагретым продуктом в единицу времени (кДж/ч), и может быть определена расчетным методом по измеренным расходу и температурам на входе и выходе из печи навеваемого продукта, и водяного пара, расходу и температурам на входе и выходе воздуха из воздухонагревателя и т.д.

Данная величина определяется расчетным способом раздельно по радиантным и конвекционным трубам, так как они имеют разные допустимые значения этого показателя.

Теплонапряженность топочного пространства — количества тепла, выделяемого при сжигании топлива в единицу времени в расчете на м объема топки (кДж/м), текущее значение этого показателя может быть определено расчетным способом с использованием микропроцессорного контроллера.

Коэффициент полезного действия печи — часть полезно используемого тепла от общего тепла, выделяемого при сжигании топлива. В настоящее время нет прямого способа измерения коэффициента полезного действия печи, но известны способы его расчета с помощью микропроцессорных устройств.

Коэффициент избытка воздуха. Для нормальной работы печи нужно обеспечить поступление в печь воздуха, что достигается за счет естественной или искусственной тяги. Первая создается дымовой трубой, вторая — дымососом.

Количество подаваемого воздуха зависит от многих факторов.

Теоретический (стехиометрический) расход воздуха — минимальное количество воздуха, требующееся для полного сгорания топлива, зависит от химического состава топлива. С повышением содержания углерода в топливе теоретический расход воздуха уменьшается.

Чем выше удельный вес топлива, тем меньше расход воздуха. При сжигании газообразного топлива требуется больше воздуха, чем для сжигания жидкого топлива. Следует обратить внимание, что расход воздуха для получения единицы полезного тепла при сжигании топлива практически не зависит от вида сжигания топлива.

Коэффициент избытка воздуха в топке технологической печи зависит от типа ГУ, способа сжигания топлива, требований по минимальному образованию вредных веществ и герметичности ограждающих стен печи.

Потери тепла при эксплуатации печи — существуют три источника потерь тепла:

• тепло, теряемое при химическом недожоге топлива;

• тепло, теряемое в окружающую среду через ограждающие стены;

• тепло, теряемое с уходящими дымовыми газами;

Тепло, теряемое при химическом недожоге топлива, в основном, зависит от работы печи и ее ГУ. При сравнительно высоких коэффициентах избытка воздуха, при которых, как правило, эксплуатируются технологические печи, тепло с химическим недожогом топлива практически не теряется.

Потери тепла в окружающую среду через ограждающие стены зависят от многих факторов: величины поверхности кладки, степени тепловой изоляции кладки, атмосферных условий (температуры воздуха, направления и скорости ветра, осадков и т.д.).

По отечественным данным величина потерь тепла в окружающую среду оценивается в 7-11% от общего количества тепла, выделяемого при сжигании топлива; по зарубежным данным — 1-3%. Для определения теплопотерь в окружающую среду можно использовать непосредственное измерение температуры поверхности стен с помощью контактных термометров или инфракрасной съемки. Для сокращения этих потерь нужно обеспечивать хорошую теплоизолирующую кладку и наружную теплоизоляцию стен, например, минеральной ватой. Сокращение этих потерь не обеспечивает существенной экономии тепла.

Тепло, теряемое с уходящими дымовыми газами, — наиболее значимая составляющая часть потерь. Эти потери зависят от температуры и количества дымовых газов, сбрасываемых в атмосферу через дымовую трубу, составляют 60-80% общих потерь тепла. Так при коэффициенте избытка воздуха 1,2-1,0%-ная экономия тепла приводит к понижению температуры уходящих газов на 20^оС. При этом понижение коэффициента избытка воздуха очень выгодно при низком КПД печей, при повышенном КПД — менее выгодно. В экстремальном случае при 100% КПД избыток воздуха не имеет значения. Для снижения теплопотерь с уходящими дымовыми газами необходимо широко применять утилизацию тепла дымовых газов в котлах-утилизаторах и экономайзерах, обеспечивать работу печи с оптимальным коэффициентом избытка воздуха для сокращения потока дымовых газов.

3.2. Типы трубчатых печей

В настоящее время четко наметилась тенденция строительства трубчатых печей большой единичной мощности, которые в отличие от малопроизводительных печей эксплуатируются в более жестком технологическом режиме. Работа печей в тяжелых условиях (при высоких температурах и давлениях и в агрессивных средах) стала возможной благодаря новым конструктивным решениям и применению новых жаропрочных и жаростойких материалов.

Наряду с новыми типами печей на нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводах продолжают эксплуатироваться ранее построенные двухскатные двухкамерные печи (Рис. 2) тепловой мощностью от 7-8 до 45-60 МВт (от 6-8 до 40-50 Гкал/час). Свод такой печи сделан наклонным для выравнивания тепловых нагрузок на трубчатые змеевики потолочного экрана. Большой объем топочного пространства позволяет сжигать топливо в длинном факеле и обеспечивает интенсивный лучистый теплообмен. Для равномерного обогрева змеевиков вдоль боковых стен печи в амбразурах из огнеупорного кирпича рассредоточены комбинированные горелки.

Типовая двухскатная двухкамерная печь

Рис.2.

Трубчатый змеевик состоит из толстостенных труб длиной 6-18 м, выполненных из углеродистой или легированной стали и соединенных между собой двойниками (ретурбентами) либо калачами. Нефтяное сырье проходит по змеевику с большой скоростью, вследствие чего достигаются высокие коэффициенты теплопередачи.

Трубы в двухскатных печах располагаются горизонтально, что дает возможность сравнительно легко удалять продукты из змеевика при остановках печи. Трубчатый змеевик однорядный по потолку и поду. Двускатные печи получили широкое распространение благодаря простоте устройства и обслуживания и удобству проведения ремонтных работ. Однако конструкция двухскатных двухкамерных печей обладает существенными недостатками. Габаритные размеры печей очень велики. Так, типовая печь тепловой мощностью 18 МВт (16 Гкал/час) имеет размеры 20 х 15 х 8 м. На сооружение ее требуется 218 т металла и 180 м³ огнеупорного кирпича. Большие размеры печи обусловлены сравнительно теплотехническими показателями: теплонапряженность топки 60-95 кВт/м², теплонапряженность радиантных труб не выше 35 кВт/м². Одностороннее облучение длинными факелами создает неравномерность нагрева труб по окружности и длине трубчатого змеевика. При форсировании режима горения возможны случаи прогара труб.

КПД печей невысок (0,6 — 0,7). Из-за высоких удельных затрат металла и огнеупоров и низкой эффективности эксплуатации строительство двухскатных печей прекращено; взамен них сооружаются более экономические трубчатые печи.

Более высокими техническими показателями и эффективностью эксплуатации характеризуются вертикальные печи (Рис. 3) с настенными боковыми и полубоковыми экранами и стеной из огнеупорных материалов в центральной части.

Вертикальная печь с настильным пламенем

Рис.3

Пламя подовых горелок, настилаясь на стену, образует поверхность, равномерно излучающую тепло. Благодаря этому оказалось возможным разместить печные трубы на небольшом расстоянии от нее (менее 1,5 м) и обеспечить высокую теплонапряженность поверхности нагрева до 41 кВт/м² (35000 ккал/(м² ч). Камера конвекции находится над камерой радиации. Верхнее расположение конвекционной камеры создает положительный эффект самотяги. Топочные газы по короткому дымоходу отводятся в дымовую трубу. Для небольших печей, установленных рядом, монтируется одна общая труба. Большие печи для равномерного отвода топочных газов имеют несколько дымовых труб.

Вертикальные печи компактны. Удельный расход металла для сооружения их в 1,4 раза ниже, чем для двухскатных печей одинаковой тепловой мощности.

Вертикальная цилиндрическая печь с подвесным конусом

Рис.4.

В цилиндрической печи (Рис.4.) трубы размещаются в вертикальном положении по окружности, защищая футеровку стен от перегрева. В центральной части пода топки установлены длиннофакельные горелки. Равномерность распределения тепла по длине труб создается подвесным металлическим конусом; в результате нагрева его до высокой температуры увеличивается количество тепла, излучаемого на верхнюю часть трубчатого змеевика. Конвективная секция, трубы которой являются составной частью радиантной секции, омываются потоком топочных газов, проходящих через кольцевое пространство между конусом и цилиндрической стеной с большой скоростью, что интенсифицирует теплообмен.

Основные достоинства вертикальных печей: компактность конструкции, высокий КПД, относительно низкая стоимость сооружения.

Для установки каталитического риформинга, гидроочистки и аэродинамики Ленгипрогазом были разработаны конструкции многокамерных печей с вертикальными трубчатыми змеевиками (Рис.5)

Многокамерная печь для установки каталитического риформинга конструкции Ленгипрогаза

Рис.5

I — вход продукта; II — выход продукта; III — отвод топочных газов; 1 — сводовые уплотнения конвективной камеры; 2 — верхние уплотнения; 3 — продуктовый змеевик; 4 — площадка для обслуживания горелок; 5 — горелка; 6 — каркас; 7 — шпренгельная балка; 8 — футеровка; 9 — гляделка.

Вертикальное размещение труб позволяет экономить дорогостоящий жаропрочный материал для трубных подвесок, количество которых невелико. Равномерный обогрев печных труб по всей длине обеспечивают рассредоточенные по фронту и высоте комбинированные газомазутные горелки типа ФГМ-4.

Трубчатая печь имеет только одну конвекционную камеру. Сторона печи, обращенная к реакторам установки, глухая, что дает возможность размещать аппараты на небольшом расстоянии от печи. Трансферные линии трубопроводов от печи к аппаратам получаются короткими. Компенсация тепловых удлинений прямых коротких участков трансферных линий осуществляется за счет гибкости труб. Внутренние стены радиантных камер для повышения устойчивости выполнены в виде двух стен, обращенных выпуклостями одна к другой. Свод футеруется огнеупорным кирпичом. Использование жаропрочного бетона взамен кирпича сокращает сроки строительно-монтажных работ и уменьшает затраты металла. Общая экономия стоимости строительства таких печей достигает 30%.

В случае четырехкамерной печи каталитического риформинга и гидроочистки топочные газы отводятся в общий канал, представляющий собой узкую длинную шахту, где для механической прочности и придания потокам параллельности движения сделаны перемычки по всей высоте канала. Из дымового канала продукты сгорания топлива поступают в конвекционную камеру, разделенную на три хода промежуточными стенками, которые соединены между собой кирпичными перемычками.

Трубчатый змеевик камеры конвекции двухпоточный, печные трубы размещены в коридорном порядке для удобства очистки от отложений. Из камеры конвекции топочные газы через стояк, футированный шамотным кирпичем, попадают в боров, а затем поступают в воздухоподогреватель для нагрева воздуха. Охлажденные до 225 ^оС топочные газы из воздухоподогревателя отсасываются дымососом в дымовую трубу. Нагретый в воздухоподогревателе воздух подводится к горелкам и применяется для распыления топлива. Во избежание конденсации серной кислоты из топочных газов воздух перед поступлением в воздухоподогреватель предварительно подогревается до 70-80 ^оС за счет рециркуляции части горячего воздуха, отводимого по байпасной линии специальным дутьевым вентилятором в камеру смешения с холодным воздухом. В морозные дни и в период растопки печи холодный атмосферный воздух направляется непосредственно к горелкам, минуя воздухоподогреватель. В этом случае в качестве резервного используется паровое распыление жидкого топлива. Мазут, применяемый в качестве топлива, для лучшего распыления подогревается до 110 ^оС.

Змеевики четырехкамерных печей собраны из четырехтрубных секций и отдельных U- образных шпилек, соединенных между собой фланцевыми двойниками. Трубы выполнены из стали Х5М-У. Диаметры труб для змеевиков блоков гидроочистки и риформинга составляют соответственно 219 х 9 и 219 х 17 мм.

Для предотвращения разрушения печи от взрыва в радиантной камере установлены предохранительные клапаны: пять на своде и два на фронтальной стене. Конструкция печи компактная. Печь имеет высокий к.п.д., который достигает 83%. Опыт работы четырехкамерных печей показал надежность их в эксплуатации.

В нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности построено и работает много трубчатых печей с излучающими стенами, в которых установлены панельные горелки беспламенного сжигания топлива. Эти печи малогабаритные и на их сооружение расходуется значительно меньше дефицитных материалов, чем при строительстве упомянутых выше типов печей. КПД таких печей высок (0,80-0,82).

Печи большой единичной мощности. Характерной особенностью трубчатых печей нефтеперерабатывающих и нефтехимических установок, сооружаемых во всем мире в последние 10 лет, является их большая единичная мощность.

Целесообразность применения крупной трубчатой печи заключается в ее бесспорных преимуществах по сравнению с несколькими печами, имеющими в сумме такую же мощность.

Вопросы к размышлению:

1. Назовите способы передачи тепля в трубчатых печах.

2. Назовите типы трубчатых печей, применяемых на нефтеперерабатывающих заводах.

3. Почему печи большой единичной мощности имеют преимущество перед шатровыми печами?

4. Из какого материала выполнены трубчатые подвески потолочных экранов?

3.2. Конструктивные элементы печей

Детали и узлы печей

Конструктивно трубчатая печь состоит из следующих основных деталей и узлов: фундамента; металлического каркаса; огнеупорной футеровки и тепловой изоляции; трубчатых змеевиков; оборудования для сжигания топлива с системой трубопроводов и арматуры; дымоходов и дымовой трубы; гарнитуры (трубных подвесок, опорных узлов, решеток, кронштейнов, подвесок для огнеупорных кирпичей или жаропрочных блоков, предохранительных дверок с гляделками и др.), а также вспомогательных устройств для обслуживания (площадок, лестниц, систем трубопроводов сжатого воздуха, пароснабжения и паротушения).

3.2.1.Фундаменты, каркасы, своды, стены и поды

Фундаменты печей. Фундамент проектируется с усилением под несущими стойками каркаса печи и сооружается из монолитного или сборного железобетона. Площадь опорной плиты рассчитывается с учетом нормативного допускаемого напряжения сжатия бетона. Правильность расположения фундамента и его осей, а также высотных опорных отметок регламентируется нормами предельных отклонений от проектных размеров. Для защиты бетона от разрушения грунтовыми водами при возведении фундаментов предусматриваются дренажные приспособления и гидроизоляция. фундаменты .конструктивно изолируют от воздействия высоких температур устройством каналов для циркуляции воздуха, так как цемент бетона при 300-400°С теряет кристаллическую воду, вследствие чего снижается его прочность.

Каркасы печей. Каркас является основным несущим узлом, воспринимающим нагрузки от веса огнеупорной обмуровки, трубчатых змеевиков, гарнитуры, системы для, сжигания топлива. Во многих типах печей на каркасе монтируются дымовые трубы и вспомогательные устройства.

Поперечный разрез односкатной трубчатой печи.

Рис. 6.

1 — стойка каркаса; 2 — стропила фермы: 3 — трубные подвески; 4 кровля; 5 — теплоизоляция из изоляционного кирпича; 6 — кладка из фасонного шамотного кирпича; 7 — конвекционная шахта; 8 — предохранительное окно; 9 — трубные решетки; 10 — гляделка; 11 — площадка для обслуживания форсунок; 12 — короба форсуночные.

Каркас представляет собой сборную конструкцию из отдельных рам или ферм, изготовленных из углеродистого стального проката.

Конфигурация каркаса соответствует форме трубчатой печи. Опорные стойки каждой фермы или рамы при помощи шарнирных узлов и плит крепятся к фундаменту анкерными болтами. Рамы крупных печей шатрового типа с большими пролетами ферм имеют шарнирные соединения узлов для компенсации линейного удлинения балок, возникающего при нагреве. В малых печах шарнирные узлы рам отсутствуют, а удлинения балок компенсируются за счет их упругой деформации. Фермы каркаса соединяются между собой горизонтальными балками и прогонами для кровли. По нижнему поясу балок закрепляются трубные подвески для продуктовых змеевиков, подвески и кронштейны для обмуровочных кирпичей.

3.2.2. Обмуровка печи

Огнеупорная футеровка печи предназначается для защиты каркаса от воздействия высоких температур продуктов сгорания топлива и эффективного использования тепла в камерах печи. Футеровка и тепловая изоляция снижают потери тепла в окружающую среду. Во многих печах, шатрового типа применяется футеровка, собираемая из фасонных шамотных кирпичей с огнеупорностью:

• класс А—1730°С;

• класс Б—1670°С;

• класс В—1580°С.

Большое разнообразие огнеупорных кирпичей (до 80 типоразмеров) очень усложняет сборку обмуровки. Поэтому в современных печах все чаще применяют блочные обмуровки из жаростойкого бетона и жeлeзoбeтoнa.

В результате применения сборного железобетона снижаются затраты металла и трудоемкость выполняемых операций; становится возможным широкое внедрение индустриальных методов ведения строительно-монтажных работ, благодаря чему значительно сокращаются сроки и стоимость сооружения печей. Экономия в стоимости строительства печей из сборного железобетона достигает 30%.

3.2.3. Трубчатые змеевики

Змеевик является наиболее ответственной частью печи. Он собирается из дорогостоящих горячекатаных бесшовных печных труб и печных двойников (ретурбендов) или калачей. Для печей установок пиролиза, конверсии углеводородного сырья и других установок используются безретурбендные сварные трубчатые змеевики, которые более надежны и герметичны. Они целиком размещаются в камерах радиации и конвекции печи, что позволяет лучше герметизировать топку и ликвидировать подсосы воздуха из окружающей среды.

На установках AT, АВТ, ВТ, где тепловой режим эксплуатации печей стабильный и температура нагрева сырья сравнительно невысока, с учетом коррозионных свойств нефти применяют печные трубы из углеродистых сталей 10 и 20, либо из низколегированных сталей Х5М и Х5ВФ. Эти трубы обладают достаточной теплоустойчивостью и не подвергаются интенсивной коррозии. Однако на установках термического и каталитического крекинга и других установках, где протекают процессы, характеризующиеся более высокими температурами нагрева и наличием коррозионных агентов, срок службы печных труб из низколегированных сталей мал (1—3 года). Особенно быстро выходят из строя участки трубчатого змеевика радиантной секции, где откладываются кокс и различные осадки, а также образуется большое количество сероводорода. Для таких печей ВНИИНефтемашем рекомендованы стали 1Х8ВФ и Х9М. По теплоустойчивости при температурах 550°С и 600 °С сталь 1Х8ВФ не уступает известным маркам стали Х5М и Х5ВФ, а по коррозионной стойкости в горячих сероводородных средах превосходит их в 2—3 раза.

3.2.4. Трубные решетки и подвески

Решетки и подвески являются опорными деталями трубчатого змеевика печи. Для двухскатных печей трубные решетки изготовляются трех типов: концевые решетки радиантных секций, концевые решетки конвекционных секций и опорные решетки в средней части камеры конвекции. Конструкции трубной подвески и трубной решетки конвекционной части приведены на рис.7 и 8 соответственно.

Трубные решетки для двускатных трубных печей

Рис.7

А — подвеска типа П, Б – тип Пв

Большинство трубных решеток камеры конвекции выполняются из чугунного литья Сч 21—40. Решетки потолочного экрана радиантной секции, а также верхние детали решетки конвекционной секции изготовляются из литых сталей Х23Н13 (ЭИ319) и Х25Н12-Л (ЭИ316), которые жаростойки до 1050 °С.

Трубная решетка конвекционной части

Рис. 8

В радиантных камерах двухскатных печей по несколько рядов трубных подвесок, служащих для предохранения радиантных труб от провисания. По конструкции их подразделяют на глухие, или закрытые, и открытые. Недостатком применения глухих подвесок является необходимость вырезки труб в случае смены дефектной подвески.

По сравнению с печными трубами подвески находятся в более тяжелых рабочих условиях, так как они не охлаждаются потоками нефтепродуктов и нагреваются иногда до 1100С. В топочных газах часто содержатся большие количества сернистого газа, водяных паров, окиси углерода, водорода и других агрессивных агентов, вызывающих коррозию металла подвесок.

Исходя из условий работы подвесок, к их литью предъявляются следующие основные требования: подвески не должны иметь раковин, короблений, острых углов и резких переходов от одного сечения к другому. Отверстия боковых креплений и отверстия труб должны тщательно защищаться от литейного шлака и быть скруглены.

Подвески и кронштейны для огнеупорных кирпичей находятся вне зоны интенсивного нагрева, поэтому они изготовляются из чугуна Сч 21—40. В печах установок каталитического риформинга опорные элементы вертикального трубчатого змеевика изготовляются из жаростойкой стали Х23Н13, а подвески для шамотного кирпича—из жаропрочной листовой стали.

Печные двойники (ретурбенды)

Двойники (ретурбенды) служат для соединения печных труб в непрерывный змеевик. Конструкция применяемых двойников должна обеспечивать прочное и герметичное соединение печных труб допускать сравнительно легкое вскрытие их для очистки от кокса и отложений. Гидравлические сопротивления в двойниках должны быть небольшими, а сами они устойчивы против коррозии Двойники применяются при температурах до 550 °С и давлениях до 100 кгс/см².

В зависимости от рабочих условий (давления и температуры) печные двойники выпускаются трех ступеней на условные давления 2,5, 6,5 и 10МПа (25, 65 и 100 кгс/см²). Корпуса и пробки двойников для некоррозионных сред с температурой до 450 °С изготовляются из стали 25Л, а нажимные болты и траверсы для сред с температурой до 425 °С – из сталей ЗОХ и 40ХН. В случае коррозионных сред и сред с более высокой температурой используют легированные стали Х5М-Л и Х8В-Л (иногда Х5Т-Л и Х8Т-Л) для всех деталей, за исключением нажимных болтов, которые выполняются из стали 30ХМА.

Двойники по конструкции могут быть двухтрубными, четырехтрубными, угловыми. Все они обеспечивают сборку печных труб в змеевик.

3.2.6. Гарнитура и дымовые трубы

Гарнитура печей изготовляется из серого чугуна Сч 15—32. Ее элементы предназначаются: предохранительные окна—для ослабления силы взрыва при аварии, а также для того, чтобы обслуживающий персонал мог попасть в топочную камеру на случай ревизии и ремонта; гляделки — для наблюдения за работой горелок и за состоянием трубчатого змеевика и футеровки; шибер — для регулирования тяги в печи. При пожаре шибером прикрывают боров, что резко снижает тягу и интенсивность горения и предотвращает попадание пламени в дымовую трубу. На рис.9 приведены подвески для поддержки кирпичей.

Подвески для поддержки кирпичей

Рис. 9

А – вертикальных стен; Б – горизонтальных и наклонных сводов; В – установка подвесок.

Дымовые трубы обеспечивают подвод воздуха в печь и удаление топочных газов естественной либо искусственной тягой. Естественная тяга создается посредством одних только дымовых труб, а искусственная — при помощи дымососов (вентиляторов), которые смонтированы дополнительно к имеющимся дымовым трубам, когда разряжение, создаваемое одними только дымовыми трубами, недостаточно для преодоления всех сопротивлений на пути движения потока уходящих топочных газов, например, при установке воздухоподогревателей.

Движущая сила при естественной тяге зависит от высоты дымовой трубы, определяемой расчетом, где учитываются: температуры окружающего воздуха и уходящих топочных газов, а также потери напора на преодоление сопротивлений на пути движения газов. Металлические дымовые трубы двухскатных печей при высоте 40 м создают в борове разряжение 2,7 кПа (20 мм рт. ст.).

В последнее время дымовые трубы сооружают из кирпича или — железобетона и их высоту увеличивают для того, чтобы ослабить воздействие отходящих газов и пыли, выбрасываемых в атмосферу. Поэтому при расчетах высоты дымовых труб руководствуются санитарными нормами допустимых концентраций вредных газов и пыли в воздухе рабочей зоны производственных помещений.

Вопросы к размышлению:

1. Назовите основные элементы трубчатых печей.

2. Почему вертикальное расположение змеевика в печи считается наиболее оптимальным?

3. Назовите марку стали змеевиков печей установок АВТ.

4. Какие огнеупорные материалы применяются в камерах сгорания трубчатых печей?

5. Из какого материала выполнены трубчатые подвески потолочных экранов?

3.4. Процесс горения

Горение представляет собой процесс быстрого и полного окисления горючего вещества, происходящий при высокой температуре и сопровождающийся выделением тепла. В горении участвуют два компонента, а именно, окисляемое (горящее вещество, называемое топливом, и окислитель — вещество, содержащее кислород, способный достаточно быстро вступать в реакцию с топливом. В топках котельных агрегатов в настоящее время ис­пользуют только самый дешевый и распространенный в природе окислитель, а именно атмосферный воздух, 21% объема которого составляет кислород.

Характер горения топлива в каждом отдельном случае определяется рядом различных факторов, среди которых основными являются:

• вид сжигаемого топлива,

• способ сжигания,

• аэродинамические особенности процесса,

• характер подвода кислорода к топливу.

Наиболее распространенные инжекционные газовые горелки имеют периферийную подачу газа. Выходя из жиклеров кольцевого коллектора с большой скоростью, газ инжектирует воздух и смешивается с ним. Для нормального горения газа требуется определенное количество воздуха и хорошее их смешение. Перемешивание газа и воздуха происходит в амбразуре и заканчивается в топке. В результате образуется газо-воздушная смесь, кото­рая, сгорая, создает длинное светящееся пламя. Инжекционные горелки могут работать с большим или с меньшим избытком воздуха. Поэтому перекрывая их регистры, можно либо увеличивать, либо уменьшать длину факела, которая зависит от скорости истечения газа: с возрастанием ее длина факела уменьшается. О количественном отношении газа и воздуха в смеси можно судить по цвету факела. При неполном сгорании газа из-за недостатка воздуха пламя темнеет, приобретает фиолетовый оттенок в средней части и светящийся желтый или красный цвет на конце.

При избытке воздуха в смеси длина факела уменьшается, пламя становится полупрозрачным и отрывается от горелки, причем горение сопровождается сильным шумом. Нормальное соотношение газа и воздуха в смеси дает при сгорании светло-соломенный цвет пламени, прозрачные раскаленные топочные газы и стабильную форму факела.

Процесс горения жидкого топлива проходит следующие стадии:

• смешение капель топлива с воздухом,

• подогрев и испарение,

• термическое расщепление капель,

• образование газовой фазы, ее воспламенение и сгорание.

Горение можно ускорить, повышая температуру и давление смеси и турбулизируя ее. Мелкое распыление частиц топлива и равномерное их распределение в воздушном потоке приводят к увеличению активной поверхности реакции, облегчают нагрев и испарение частиц и способствуют быстрому и полному горению. Наиболее благоприятно процесс смешения и разложения топлива протекает в случае подвода всего воздуха для горения к основанию факела. Необходимо, чтобы сгорание топлива заканчивалось в топочной камере без залегания факела в конвекционную секцию. Дымление при сгорании должно быть минимальным. Чрезмерно ослепительное пламя свидетельствует о повышении избытка воздуха. Искрение пламени указывает на содержание в жидком топливе твердых частиц, темно-красные продольные полосы — на его плохое распыление, а общее потемнение и краснота пламени — на недостаток воздуха.

Длина факелов всех горелок должна быть одинаковой и от­регулирована так, чтобы верхняя часть факелов не достигала поверхности экранов. Длинные и широко рассеянные факелы жидкостных горелок, касающиеся поверхности печных труб, создают большие местные перегревы, что приводит к пережогу металла и образованию окалины, а при наличии отложений внутри труб могут возникнуть отдулины, деформация и даже прогары. При низкой температуре поверхности труб рассеянные длинные факелы вызывают саже образование и снижение теплопередачи.

Длина факела зависит от скорости подачи воздушно-топливной смеси, тонкости ее распыления, качества и быстроты перемешивания топлива с воздухом. Поэтому длину факела изменяют не только регулировкой подачи топлива, но и перекрытием воздушных регистров.

Укорочения длины факела достигается увеличением скоростей воздушных струй в регистре и утонением распыла топлива. Все количество воздуха, необходимое для сгорания топлива, должно подводиться через регистры горелок. Подсос воздуха через неплотности двойниковых коробов, обмуровки и газового тракта отрицательно влияет на работу печи, так как приводит к понижению температуры топочных газов и уменьшению КПД.

При наладке режима горения топлива возможны попеременные затухание и воспламенение факела. Такие пульсации его горения могут объясняться разнообразными причинами: подводом в инжекционные горелки слишком большого количества топлива или пара; сильным обводнением топлива, когда в горелки попадают крупные капли воды и при их испарении временно прерывается подача топлива; чрезмерным перегревом жидкого топлива, при котором испарение более легких фракций и образование паров мешают прохождению топлива; недостаточным нагревом топлива, если оно представляет собой смесь тяжелых и легких углеводородных компонентов. В панельных горелках пульсации горения могут обусловливаться акустическими явлениями.

Общее одновременное изменение режима горения газовых горелок иногда происходит в результате колебаний давления газов в газовых магистралях.

За температурой топочных газов, особенно над перевальной стенкой, должен быть постоянный контроль. Наблюдая за показаниями потенциометра, следует регулировать шуровку горелок так, чтобы разброс точек показаний температуры над перевалами был минимален и не превышал допускаемых значений.

Оптимальный режим работы печи при выводе ее на нормальную эксплуатацию должен устанавливаться путем сопоставления следующих показателей: часовой производительности собственно печи и отдельных змеевиков, температуры и давления сырья на входе в каждый змеевик и выходе из него, температуры и расхода топлива и пара, температуры и состав топочных газов, величины тяги. Несложными расчетами можно вычислить тепло-напряженности топки и поверхностей нагрева, коэффициенты теп­лопередачи, количества тепла, передаваемого сырью, его потери и, наконец, КПД печи.

Об экономичности сжигания топлива судят по коэффициенту избытка воздуха. Для его нахождения отбирают пробы топочных газов.

Место отбора проб рассредоточивают по всему газовому тракту (около горелок, в нескольких местах топки, в конвекционной шахте, в борове). Для более совершенного контроля горения топлива используют газоанализаторы, автоматически определяющие состав топочных газов и дающие показания процентного содержания (по объему) в них СО₂ и отдельно СО + Н₂. Чем больше концентрация СО₂ меньше СО содержание СО + H₂ в газах, тем с меньшим избытком воздуха сжигается топливо и тем лучше и полнее оно сгорает. Наличие некоторого количества несгоревших СО + Н₂ объясняется недостатком воздуха в топливе. Итак, наиболее рационально топливо будет сжигаться при максимальном содержании CO₂ и полном отсутствии СО + Н₂ в дымовых газах.

О полноте сгорания топлива можно судить по цвету дыма, выходящего из дымовой трубы. Как известно, при полном сгорании газов образуются водяные пары и диоксид углерода, не имеющие цвета.

Бесцветен и азот воздуха, который не участвует в горении. Следовательно, при полном сгорании газа дыма из трубы не видно, а в холодное время года может наблюдаться лишь водяной пар. При сгорании жидкого топлива дым имеет сероватый оттенок. В случае недостатка воздуха сгорание топлива становится неполным и из трубы виден черный дым. Однако возникновение темного дыма объясняется и другими причинами: применение мало нагретого топлива большой вязкости; снижением давления распылевающего пара; чрезмерно большой подачи мазута или недостаточным подводом воздуха, попаданием в горелки высоковязких осадков. Кроме того, густой черный дым появляется при прогаре печных труб.

Хорошего горения топлива можно добиться правильно выбирая горелки, систематически ухаживая за ними и контролируя их работу.

Большую роль играют также постоянство состава топлива и его рабочих параметров, сохранение оптимальной тяги. Величина тяги, т.е. разрежение в различных точках печи, должно определяться наряду с составом топочных газов. В процессе эксплуатации печи тяга может изменяться вследствие: изменения положения регистров у горелок, появления не плотностей в кладке печи, ретурбендных коробках и газовом тракте, в результате образования отложений на трубах в конвекционной секции, в борове, изменения атмосферных условий. Так, при понижении давления атмосферы, сопровождающемся ухудшением погоды, тяга также ухудшается. При более высоком атмосферном давлении в хорошую погоду тяга улучшается. Зимой, в морозное время, тяга бывает значительно лучше, чем в жаркий летний сезон; это объясняется уменьшением разности температур между атмосферным воздухом и топочными газами. Естественная тяга нарушается при сильном ветре. Чем выше дымовая труба, тем меньше влияет ветер на тягу. Известны случаи, когда в боров поступала и испарялась вода, что значительно уменьшало тягу.

Вопросы к размышлению:

1. Что такое температура воспламенения?

2. Режим горения.

3. Влияние состава топлива на режим горения.

4. Из каких компонентов состоят дымовые газы.

5. От чего зависит тяга печи.

3.5. Эксплуатация печей

3.5.1. Основные положения

Печь вводится в эксплуатацию по окончании строительства, реконструкции, ППР совместно с сооружениями, оборудованием и сетями технологической установки после приемки комиссией. Принимаемая в эксплуатацию печь должна быть выполнена в соответствии с утвержденной технической документацией. Качество работы печи оценивается по результатам теплотехнических испытаний (на соответствие фактических и расчетных теплотехнических показателей).

До ввода печи в эксплуатацию после строительства, реконструкции (в отдельных случаях после ППР) необходимо:

• составить и утвердить эксплуатационные инструкции и схемы;

• провести сертификационные испытания горелочных устройств или получить сертификат соответствия горелочных устройств;

• составить режимные карты с учетом технологического назначения печи и обеспечения максимального теплотехнического коэффициента полезного действия (КПД);

• провести теплотехнические испытания и наладку режима работы печи;

Режимные карты могут корректироваться после проведения теплотехнических испытаний и наладки режима работы печи (после реконструкции, капитального ремонта печи или изменении технологического регламента).

3.5.2. Подготовка к пуску и пуск печей

Подготовка к работе, пуск, эксплуатация и остановка печи должны осуществляться в соответствии с «Инструкцией по пуску, эксплуатации и остановке трубчатых печей».

Трубчатая печь считается готовой к эксплуатации, если осуществлены испытания трубопроводов и змеевиков на прочность и герметичность опрессовкой пробным давлением и просушена кладка, проверена работа шиберов, подключение приборов КИПиА (термопар, тягомеров, газоанализаторов).

Перед пуском печи необходимо убедиться в отсутствии каких-либо предметов, оставшихся после ремонта в камере сгорания и дымоходах — боровах.

Пуск печей должен производиться в следующей последовательности:

1. Проверить исправность и готовность всего оборудования и приборов. После открытия запорной арматуры убедиться в правильности направлений движения потоков по трубопроводам и змеевикам;

2. Включить сырьевые насосы и в течении 1-2 часов холодное сырье должно циркулировать через печь в аппараты установки;

3. Для разогрева жидкого топлива наладить циркуляцию его через систему обогрева и распределительный коллектор;

4. Произвести подготовку подачи водяного пара в горелки для распыления жидкого топлива. Из парового коллектора горелок спустить конденсат, оставляя вентиль слегка открытым;

5. Перед зажиганием жидкостных горелок все люки лазы должны быть плотно закрыты и топку тщательно продуть водяным паром не менее 15 минут в камере сгорания печей, исключенных из эксплуатации;

6. Далее открыть регистры горелок для прохода воздуха, который в начале должен поступать в большем количестве, чем при обычной шуровке.

7. Освободить паровой коллектор от скопившегося конденсата, подать пар на продувку горелок;

8. Приступить к зажиганию форсунок запальником или переносным факелом, представляющим собой толстую проволоку, на конец которой намотана пакля, смоченная жидким топливом (но не бензином, лигроином, керосином);

9. Запальник или горящий факел ввести в печь через люки горелок к месту выхода пара из сопла. Не прекращая подачи воздуха и пара, резко открыть кран подачи жидкого топлива для достижения хорошего распыления и воспламенения. Если топливо не воспламенилось, необходимо закрыть топливный кран, не допуская большого разлива топлива и через несколько минут повторить зажигание;

10. При работе печи на горячей циркуляции зажечь по одной форсунке с краев и в середине постепенно добавляя по одной-две форсунки с обеих сторон печи;

11. Газовые горелки, если это необходимо, включить позднее, когда печь достаточно раскалится. Тогда, убедившись в том, что вентили горелок перекрыты, открыть главный запорный вентиль газопровода и, обеспечив поступление воздуха к горелкам, поочередно подвести запальник и постепенно открыть вентили подачи газа на форсунку. Очередность зажигания горелок должна обеспечивать равномерный обогрев трубчатого змеевика;

Зажигание горелки от пламени соседних горелок запрещается!

1. Число одновременно горящих горелок и интенсивность их шуровки зависят от скорости повышения температуры нагрева сырья. Скорость подъема температуры не должна превышать 60-100^оС в час. В этот период производить наладку режима горения.

3.5.3. Наладка режима и нормальная эксплуатация печей

1. В период наладки режима работы печи особое внимание уделять работе горелок. Необходимо поддерживать правильное соотношение подачи в топку топлива и воздуха. Это соотношение определяется приборами КИП или приближенно по цвету факела. При недостатке воздуха пламя темнеет и имеет фиолетовый оттенок в средней части и светящийся желтый или красный цвет на конце. При избытке воздуха длина факела уменьшается, пламя становится полупрозрачным и отрывается от горелки, причем горение сопровождается шумом. Нормальное соотношение газа и воздуха в смеси дает при сгорании светло-соломенный цвет пламени, прозрачные раскаленные топочные газы и стабильную форму факела.

2. Весь воздух для горения подводить к основанию факела.

3. В случае, когда горелка из эксплуатации выключена, регистра должна быть закрыта, вентиль на входе пара в горелку должен быть перекрыт.

4. Необходимо, чтобы сгорание топлива заканчивалось в топочной камере без залегания факела в конвекционную камеру.

5. Факел регулировать изменением подачи топлива и положением воздушных регистров. Длину факелов всех горелок держать одинаковой и отрегулировать так, чтобы верхняя часть факелов не доходила до поверхности экранов. Наличие пульсации (воспламенение и затухание) факела может быть причиной чрезмерной подачи к форсунке топлива или пара, сильным обводнением топлива, перегрева или недогрева топлива. Чрезмерно ослепительное пламя свидетельствует о повышении избытка воздуха. Искрение пламени указывает на содержание в жидком топливе твердых частиц, темно-красные про­дольные полосы — на плохое распыление, а общее потемнение и краснота пламени — на недостаток воздуха. Дымление при сгорании должно быть минимальным.

6. За температурой дымовых газов, особенно над перевальной стенкой, должен быть установлен постоянный контроль. Наблюдая за показаниями потенциометра, следить за регулированием шуровки форсунки и горелок так, чтобы разброс точек показаний температуры дымовых газов над перевалами был минимальный и не превышал допускаемых значений.

7. Об экономичности сжигания топлива судят по коэффициенту избытка воздуха. Для определения данного коэффициента производить отбор проб дымовых газов по всему газовому тракту в соответствии с графиком теплотехнических испытаний печей. Анализ проб производить газоанализаторами TESTO — 33, 342, или газоанализаторами в потоке, автоматически определяющих состав дымовых газов.

8. О полноте сгорания топлива судят и по цвету дыма, выходящего из дымовой трубы. При полном сгорании газа — дыма из трубы невидно, а в холодное время года может наблюдаться лишь водяной пар. При недостатке воздуха или понижении давления распыливающего пара или чрезмерно большой подачи жидкого топлива из трубы будет виден черный дым, который появляется также и при прогаре печных труб.

9. Большое значения для полноты сгорания имеет постоянство состава топлива, сохранение оптимальной величины тяги (разряжения). Регулирование тяги в топке и по всему газовому тракту производить дымососами, где они имеются или положением шиберов. Разрежение на перевальной стенке не должно превышать 1-2 мм вод. ст. и в борове печи за конвекционной камерой 10-15 мм вод. ст. Разрежение определяется тягомерами в соответствии с графиком теплотехнических испытаний печей. Величина тяги в процессе эксплуатации печи может изменяться по причинам: изменения положения регистров у форсунок, появления неплотностей в смотровых и лазовых люках, в кладке печи, в ретурбентных коробках и газовом тракте, а также из-за образования отложений на трубах в конвекции и в борове и изменений атмосферных условий.

10. Помимо наблюдения за процессом горения систематически осматривать трубчатые змеевики: не появилась ли деформация и провисание печных труб, нет ли характерных пятен, указывающих на появление отдулин из-за больших отложений внутри труб, а также не оборвались ли трубные и кирпичные подвески, нет ли деформации и разрушения огнеупорной кладки топки и перевальных стен.

11. Температурный режим печи должен быть стабильным. Резкие колебания температуры приводит к нарушению герметичности змеевиков, могут служить причиной образования, различных отложений в трубчатом змеевике и даже привести к прогару печных труб.

12. Очень важным условием нормальной эксплуатации печей и повышения КПД является своевременная очистка поверхностей трубчатого змеевика.

3.5.4. Остановка печей

1. Нормальную остановку печи производить постепенно, одновременно с понижением температуры и давления в аппаратах, связанных с печью.

2. Уменьшая подачу жидкого топлива и отключая отдельные форсунки, добиваться снижения температуры выхода продукта из печи на 60-80°С в час.

3. При снижении температуры топочных газов на перевалах до 350-400°С топливные насосы остановить, погасить все горелки, но продолжать прокачивать сырье по змеевикам, пока его температура на выходе не достигнет 250°С.

4. Затем перекрыть задвижку на входе сырья в печь, выключить насосы и сразу открыть задвижку на аварийном трубопроводе.

5. Когда давление в змеевике упадет ниже давления водяного пара, начать их пропарку, которую продолжать несколько часов.

6. Печи дать остыть постепенно, открывая лазы, лючки и шибера только через сутки после ее остановки.

Вопросы к размышлению:

1. Правила розжига форсунок.

3.5.5. Аварийная остановка печей

При внезапном выходе из строя печных труб, неожиданном прекращении подачи сырья, возникновении загорания и других нарушениях в работе печи производят ее аварийную остановку. Характер и последовательность операции по остановке печи зависит от сложившейся обстановки, но всегда требуют быстрых мер, поскольку время на эти операции ограничено.

Опасность прекращения подачи сырья в печь состоит в том, что из-за перегрева его остатки в трубчатом змеевике образуют значительные отложения кокса, что может оказаться причиной выхода труб из строя. Поэтому в данном случае нужно потушить горелки и перевести печь на горячую циркуляцию.

Решение о необходимости останова печи и способе его проведения при образовании отдулин на трубах принимается в зависимости от их размеров. Возникновение крупных отдулин с утечками сырья требует, безусловно, быстрой остановки печи. Если утечки сырья незначительны, то снижают давление на входе впечь, останавливают ее по обычной схеме с продувкой змеевиков паром. Направление продувки паром обусловлено местом распо­ложения поврежденной трубы: если вблизи выхода из печи — продувку ведут против хода сырья, если у входа в печь — по ходу сырья.

В случае прогорания или разрушения печных труб печь немедленно останавливают, для чего полностью прекращают подачу сырья и топлива, а также гасят все горелки. Трубчатый змеевик освобождают от сырья продувкой паром. При пожарах в печи, кроме перечисленных операций, для предотвращения распространения пламени включать подачу пара во все линии паротушения, в топку, ретурбентные коробки, боров и дымовую трубу.

На вакуумных установках прогары печных труб обнаружить намного сложнее. Через поврежденные трубы в вакуумную колонну могут засасываться топочные газы, что изменяет разрежение в аппарате.

Поэтому, если при внезапных остановках печи вакуум в колонне значительно падает, необходима тщательная ревизия и опрессовка змеевиков.

После остановки печь отключают от аппаратов и насосов перекрытием запорной арматуры и установкой заглушек.

3.6. Организация проведения ремонтных работ

3.6.1. Подготовка печей к ремонту

Успешный ремонт печей во многом зависит от эффективного использования подготовительного периода и своевременной доставки к месту работ материалов, запасных узлов, инструментов и различных механизмов.

На очистку трубчатых змеевиков отводится примерно 26-28 ч. Наблюдать за проведением выжига кокса удобнее в ночное время, когда накалённые трубы в печах отчётливо видны. Это следует учитывать при остановке печей на ремонт. Чтобы ремонтники могли приступить к работам внутри печи, температуру воздуха в топке необходимо снизить до 50°С. Ускоренное охлаждение печей достигается открытием дверок, взрывных окон, а в отдельных случаях — принудительной подачей воздуха в печь.

Для улучшения условий работы внутри печей доохлаждение их рекомендуется производить воздухоохладителем конструкции ЛИОТ — ВНИИТБ (рис.10).

Аппарат представляет собой передвижной агрегат, в котором на баке из листового железа смонтированы центробежный насос и вентилятор. Насос, забирая из бака воду, подает её во входной коллектор вентилятора, куда поступает также атмосферный воздух, всасываемый вентилятором. Увлажнённый воздух через гибкий диффузор и душирующий патрубок нагнетается вентилятором в топку печи. Производительность агрегата по воздуху со­ставляет 15000 м³/ч. Ёмкость водяного бака рассчитана на непрерывную работу в течение 6 — 7 ч.

Особое внимание следует обращать на охлаждение печей в летнее время, поскольку в данном случае они могут охлаждаться естественным путём не менее двух — трёх суток.

Агрегат для охлаждения воздуха в топке трубчатой печи

Рис. 10

1- вентилятор; 2 насос; 3-бак

Устройство дверных проёмов в печах ускоряет их охлаждение, улучшает естественное освещение в топках, позволяет механизировать подачу материалов и выгрузку мусора с помощью ленточных транспортёров (рис. 11).

Л
юк-лаз печи

Рис. 11

Во время охлаждения печей рабочие, участвующие в ремонте, освобождают трубопроводы от нефтепродуктов, устанавливают заглушки. Разбирают и очищают от отложений горелки печей, подготавливают площадки для производства огневых работ.

Двойники печных труб значительно легче открываются в горячем состоянии. Поэтому указанную операцию необходимо производить сразу же по окончании выжига кокса с привлечением максимально возможного числа работников. Во время текущих ремонтов нет необходимости вскрывать все двойники змеевиков. В секциях, где кокс не откладывается, выборочно открывают несколько двойников, после чего принимают решение о целесооб­разности вскрытия остальных двойников. Обычно все двойники разбирают один раз в год в период капитального ремонта печей (рис. 12).

Пробки двойников (рис. 13) могут плотно входить в гнёзда только при установке каждой пробки на своё прежнее место. С этой целью у коробов печей против двойников следует сделать металлические ячейки, куда желательно укладывать пробки при вскрытии двойников; это позволяет предотвратить потери пробок, забоины и загрязнения уплотнительных поверхностей, что иногда случается при беспорядочном сбрасывании пробок на землю.

Угловой ретурбенд печной трубы

Р
ис. 12

Траверсы и болты сразу же после разборки двойников нужно уложить в соляровые ванны для облегчения очистки.

Пробка ретурбенда

Р
ис. 13

Вслед за вскрытием двойников должна производиться ревизия концов печных труб и самих двойников. Точность замера внутреннего диаметра труб зависит от их чистоты. Поэтому после вскрытия двойников в первую очередь приступают к зачистке концов труб и двойников, затем трубы доочищают полностью. Ускорить эти работы можно, выжигая кокс газовой горелкой.

Т
раверса

Рис. 14

В ходе ревизии осматривают наружную поверхность печных труб, трубные подвески, серьги, кирпичную кладку перевальных стен, кирпичную обмуровку стен каркаса и форсуночных амбразур. Серьги трубных подвесок и их болты дополнительно проверяют сверху свода. Здесь же устанавливают состояние несущих балок каркасной фермы и крепление кирпичных подвесок. По завершении ревизии составляют окончательный акт, согласно кото­рому принимают решение о производстве ремонта.

3.6.2. Очистка трубчатых змеевиков

Внутреннюю поверхность печных труб очищают от отложений солей и кокса тремя способами: механическим, паровоз-душным и промывкой водой. Использование для очистки труб паромеханического способа весьма ограничено.

Количество и физико-химические свойства отложений в печных трубах разнообразны, поэтому рациональный способ их очистки выбирают в соответствии с конкретными условиями. Когда на установках прямой перегонки нефти отложения в печных трубах содержат большое количество солей и смолистых веществ, их удаляют промывкой горячей воды и продувкой водяным паром. Кокс из змеевиков печей на установках термического крекинга, пиролиза и других процессов удаляют механическим способом и паровоздушным выжигом.

3.6.3. Ревизия технического состояния элементов конструкции печей.

В ревизию печи входят следующие операции:

• Осмотр и обмер набором скоб наружной поверхности печных труб радиантной секции и части труб камеры конвекции (в доступных местах) с целью обнаружения возможных дефектов (отдулин, трещин, пережогов, свищей, прогаров, прогибов);

• Определение степени износа труб измерением их внутреннего диаметра с использованием нутромеров, обеспечивающих точность ±0,5мм;

• Измерение в местах максимальной скорости износа змеевика толщины стенок труб с точностью ±0,5мм ультразвуковыми толщиномерами;

• Выборочное измерение твердости металла печных труб и двойников (или калачей) твердомерами — в период капитальных ремонтов или в случае аварийных остановок печей.

Отдельные трубы конвекционных камер печей, недоступные для ревизии наружной поверхности, по указанию работников службы технического надзора ОТН подлежат демонтажу и контролю.

Состояние двойников контролируется при каждом ремонте печи.

Визуально через лупу определяют, не появились ли дефекты в корпусе двойника: трещины, раковины, остаточные деформации ушек (буртов), износ внутренней поверхности, особенно уплотнительного пояса в гнезде пробки. Ультразвуковым толщиномером один раз в четыре года измеряют толщину стенок, которые подвергаются усиленному коррозионно-эрозионному износу (перемычки между гнёздами пробок, боковые стенки и др.). Диаметр гнезда и глубину уплотнительных канавок под развальцовку измеряют каждый раз перед монтажом новых труб взамен отбракованных. Твердость металла корпуса двойника определяют не менее чем в трёх местах.

Р
яд ретурбендов печи

Рис. 15

Ревизия калачей заключается во внешнем осмотре их с целью выявления трещин и состояния сварных швов, в определении толщины стенок ультразвуковыми толщиномерами, в проверке твёрдости металла при аварии. Сварные швы контролируют неразрушающим методом в объёме не менее 5% от числа сварных швов один раз в пять лет.

Ревизия ретурбендов печи

Р
ис 16

В печах с пружинными опорными элементами при ревизии измеряют натяжение пружины, расстояние калачей от пола и зазоры между направляющими стержнями и втулками в поде печи. Обращают внимание на герметичность соединения заглушек с обшивкой печи в местах нижних подвижных опор.

К
аркас печи

Рис. 17

Проверка состояния металлоконструкции каркаса и гарнитуры печи включает следующие виды контроля: внешний осмотр и обстукивание молотком деталей и узлов, а также просвечивание или ультразвуковую дефектоскопию наиболее ответственных элементов; последнюю выполняют по указанию работников службы технического надзора.

Ревизия строительной части печи заключается в осмотре обмуровки торцевых и боковых стен, пода, свода, перевальных стен, а также кронштейнов и подвесок для крепления кирпичей, обмуровочных плит. Контролируется состояние футеровки дымовой трубы, борова, горелочных амбразур. Проверку футеровки на вертикальность производят рейкой длиной 2 м и отвесом, а на горизонтальность — рейкой и уровнем. Размеры впадин и выпуклостей футеровки проверяют отвесом и рейкой. Состояние температурных швов и заполнение их асбестовым шнуром контролируют отвесом и шаблоном, равным ширине шва. Вертикальность дымовых труб проверяют один раз в год теодолитом.

3.6.4. Сборка и опрессовка печных змеевиков

На предприятиях продолжается эксплуатация печей, оснащенных змеевиками, которые соединены двойниками (ретурбендами).

Сборку змеевиков проводят с новыми двойниками либо восстановленными. Восстановление изношенных двойников заключается в ремонте корпуса, пробок и траверсы.

Небольшой изношенный участок стенки двойника и отдельные неглубокие раковины заплавляют металлом, близким по марке металлу его корпуса. Риски и неровности на уплотнительных поверхностях гнезд под пробки устраняют специальным приспособлением (рис. 18) с приводом от пневмомотора или электродвигателя. Небольшие трещины в корпусе двойника заваривают качественными электродами; при этом предварительно засверлов-ками устанавливают границу трещины. Перед сваркой разделывают кромки (вырубают канавку) по всей длине трещин корпуса. При увеличении диаметра гнезда двойника, что обнаруживается после удаления остатков печных труб, ремонт производят в ремонтном цехе. Гнезда двойников заплавляют соответствующими присадочными материалами.

Приспособление для ремонта уплотнительных поверхностей двойников на месте

Рис. 18

1 — шарнир Гука; 2 — штурвал; 3 — контргайка; 4 — траверса; 5 — шпиндель; 6 — пружи­на; 7 — опорная деталь пружины; 8 — шарошка

Перед закрытием трубчатого змеевика требуется проверить пробки и гнезда двойников и убедиться в отсутствии кокса, забоин, а в зимних условиях — корки льда. Пробки и гнезда при закрытии змеевика смазывают графитовой мастикой (серебристый графитовый порошок, разведенный в машинном масле или патоке). Смазку нужно производить так, чтобы небольшая часть мастики выдавливалась наружу, что гарантирует заполнение всего про­странства между гнездом двойника и пробкой, обеспечивает лучшую герметичность соединения и облегчает снятие пробок с двойников в последующие ремонты.

Пробки и траверсы необходимо устанавливать в гнездах без перекосов, а траверсы, кроме того, симметрично в центральном положении. Опорная поверхность каждого нажимного болта должна попадать в выемку в пробке. Хорошо притертые к уплотнительным поверхностям двойников пробки герметизируют соединения. Поэтому для затяга пробок требуются сравнительно небольшие усилия:

Размер пробки, м….. 0,10 0,11 0,13 0,14 0,15

Усилие, ГПа…………. 1,5 1,9 2,4 2,9 5,4

Для затяжки нажимных болтов диаметром до 36 мм можно использовать пневматический ключ ПК-36 конструкции ВНИИнефтемаша.

После закрытия змеевики прогревают паром под давлением до 0,9-1,0 МПа. В этот период может быть выявлена негерметичность пробок и вальцовочных соединений. При обнаружении указанного дефекта нужно выключить пар, снизить давление до атмосферного, подтянуть пробки или подвальцевать трубы.

По окончании прогрева змеевика паром приступают к гидравлическим испытаниям. Опрессовка печи обычно проводится соляром или другими нефтепродуктами. Опрессовочным или печным (что нежелательно) насосом давление в змеевике постепенно поднимают до значения, которое в 1,5-2 раза больше рабочего давления, и выдерживают змеевик под указанным давлением в течение 5 мин. Затем давление снижают до рабочего и осматривают двойники. Если при гидравлическом испытании выявляются течи, печь освобождают от продукта, снимают давление и устраняют замеченные дефекты, после чего испытание повторяют. При наличии течей в пробках двойников дополнительно затягивают болты или производят перестановку пробок с повторной затяжкой болтов. Пропуски в развальцовке ликвидируют дополнительной подвальцовкой труб в пределах нормы.

Во время опрессовки змеевика необходимо убрать с монтажной площадки баллоны с кислородом и газом. При опрессовке в ночное время прожекторы (с защищенными и исправными рефлекторами) должны устанавливаться на расстоянии, недосягаемом для случайно вырвавшейся пробки. Опрессованный змеевик сдается ремонтной бригадой персоналу установки вместе с актом, в котором указаны опрессовочное давление и качество выполненного ремонта.

3.6.5. Сушка огнеупорной обмуровки

Сушка печи после ремонта, производится с целью удаления влаги от огнеупорной обмуровки. Количество удаляемой влаги зависит от конструкции, типа и толщины обмуровки, атмосферных условий, при которых выполнялись огнеупорные работы, хранились материалы и т. д. Продолжительность и температурный график сушки печей устанавливают с учетом того, что все огнеупорные материалы в большей или меньшей степени увеличиваются в объеме по мере повышения температуры. При этом в определенных интервалах температуры некоторые огнеупоры расширяются с большой скоростью, что может привести их к разрушению.

Термическая стойкость, т. е. устойчивость огнеупорного материала к изменениям температуры, зависит от его химического состава, структуры, плотности, теплопроводности и коэффициента температурного расширения. Лучше всего переносят изменение температуры шамотные изделия. Слишком большая или малая пористость огнеупорных материалов приводит к уменьшению стойкости их к температурным перепадам. Наиболее благоприятная пористость — 20-30 %.

При разогреве печей изменяется объем швов кладки, обусловленный составляющими огнеупорного раствора. После нагрева до 120°С глина содержит только химически связанную воду и гидратную воду коллоидов. Химически связанная вода начинает удаляться при 450°С сначала очень медленно, а при 600°С процесс ускоряется и заканчивается при 800°С, когда обнаруживается сокращение объема — усушка. Дальнейшее повышение температуры вызывает новое сокращение объема — усадку; поры уменьшаются, масса уплотняется на величину до 4%. Наибольшая плотность огнеупоров достигается в интервале 1100-1450°С. Кроме самой природы огнеупоров, на их термическую стойкость оказывают влияние качество огнеупорных работ, конструктивное оформление элементов печи, размеры обмуровки, время года, когда выполняются работы.

Строгое выполнение проектных размеров и технических условий по огнеупорной обмуровке способствует удлинению срока ее службы. Особенно опасны отклонения в размерах и качестве температурных швов обмуровки излучающих стен и потолка радиантной камеры. Чем толще стены и потолок печи, тем значительнее разность температуры наружной и внутренней сторон огнеупорной обмуровки и тем больше неравномерность расширения материала в разных точках.

Печи, сооруженные или отремонтированные поздней осенью или зимой, следует разогревать более осторожно и медленно, чем печи летней постройки, так как обмуровка их содержит значительное количество влаги, и быстрое удаление ее может привести к разрушению огнеупорных материалов.

Операциям сушки огнеупорной обмуровки предшествует ряд подготовительных работ: проверяют работоспособность горелок и контрольно-измерительных приборов, особенно термопар;

организуют съем избыточного тепла продуктов сгорания топлива, подавая водяной пар в трубчатые змеевики, который выводят затем из системы. Для охлаждения экономайзера и барабана по линии питательной воды подают пар давлением 1,2 МПа с расходом 1,0 т/ч. Расход пара для трубчатых змеевиков печи ЭП-300 составляет 600-1000 кг/ч на поток.

Газовые горелки включают в определенной последовательности, начиная с нижнего яруса через одну с разных сторон радиантной камеры и, аналогично, в шахматном порядке во втором и следующих ярусах, обеспечивая постепенный равномерный нагрев всей обмуровки топки, избегая сосредоточения тепловой нагрузки на отдельные ее части.

В процессе сушки — разогрева обмуровки необходимо следить за соблюдением установленного графика сушки, состоянием элементов конструкции печи: расширением огнеупорной кладки, температурных швов, пружинных подвесок, трубчатых змеевиков, экономайзера и другого оборудования. В случае образования сильного парения следует прекратить повышение температуры до прекращения парения. Сушку лучше всего вести вначале большими объемами теплоносителя при низком уровне его температуры, т. е. процесс горения топлива осуществлять с большим избытком воздуха.

Вопросы к размышлению:

1. Как обеспечивается нормальная эксплуатация трубчатых печей?

2. Основной нормативный документ для отбраковки элементов эксплуатации трубчатых печей?

3. Наличие каких дефектов на печных трубах является признаком брака?

4. Какую роль играет огнеупорная футеровка печей?

5. В каких случаях производится опрессовка змеевиков печей?

4. Контрольные вопросы

1. Назовите способы передачи тепла в трубчатых печах.

2. Назовите типы трубчатых печей применяемых на нефтепе­рерабатывающих заводах.

3. Почему печи большой единичной мощности имеют пре­имущество перед шатровыми печами?

4. Какие огнеупорные материалы применяются в камерах сго­рания трубчатых печей?

5. Из какого материала выполнены трубчатые подвески пото­лочных экранов?

6. Назовите основные элементы трубчатых печей.

7. Почему вертикальное расположение змеевика в печи счита­ется наиболее оптимальным?

8. Назовите марку стали змеевиков печей установок АВТ.

9. Основные показатели печей.

10. От каких факторов зависит продолжительность межремонт­ного пробега трубчатых печей? 11 .Порядок пуска трубчатых печей?

11. Скорость подъема температуры сырья в змеевиках?

12. Как должно выглядеть правильно отрегулированное пламя жидкостных форсунках?

13. Как обеспечивается нормальная эксплуатация трубчатых пе­чей?

14. Основной нормативный документ для отбраковки элементов эксплуатация трубчатых печей?

15. Наличие каких дефектов на печных трубах является призна­ком брака?

16. Какую роль играет огнеупорная футеровка печей?

17. В каких случаях производится опрессовка змеевиков печей?

18. Когда трубчатая печь считается готовой к эксплуатации?

19. Порядок розжига горелок?

20. Виды и типы горелочных устройств?

21. Назовите величину скорости подъема температуры сырья?

22. Какова должна быть длина факела? 24.0т чего зависит длина факела?

23. Как влияет количество воздуха в топке на процесс горения?

24. Причина пульсации факела?

25. Порядок остановки трубчатой печи?

Автор: А.В. Буканин (ООО «Арсенал-Групп).

Опубликовано в журнале Химическая техника №1/2015

Автор статьи с 34-летним опытом эксплуатации и инжиниринга печей парового риформинга крупнотоннажных агрегатов производств аммиака, метанола, этилена, водорода, нагревательных печей и огневых подогревателей, утилизационных печей нефте-и газохимии высказывает свою точку зрения относительно целесообразности разработки единых Правил устройства и безопасной эксплуатации трубчатых печей в РФ и предлагает высказать свое мнение по этому вопросу руководителям и специалистам-эксплуатационщикам трубчатых печей предприятий и компаний нефте-и газохимии, специалистам проектных институтов, инжиниринговых компаний, экспертам и специалистам Ростехнадзора РФ.

Существующее положение дел и актуальность разработки единых Правил по трубчатым печам

Не вызывает сомнений и вопросов целесообразность наличия ПБ 10-574–03. Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов, ПБ 03-576–03.

Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением, ПБ 03-591–03. Правила устройства и безопасной эксплуатации факельных систем и др.

Почему в этом ряду отсутствуют Правила устройства и безопасной эксплуатации трубчатых печей?

В РФ эксплуатируется более 700 трубчатых печей средней и крупной мощности отечественных и лучших зарубежных производителей, старых и новых эффективных. Эксплуатацией трубчатых печей занимается многочисленный отряд технологов, механиков, метрологов.

В области проектирования, строительства, реконструкции, ремонта и сервиса трубчатых печей задействованы проектировщики, строители, металловеды и диагносты, футеровщики, катализаторщики, метрологи, электрики и многие другие. Эксперты и «узкие» специалисты по печам каждый по своему профилю проводят обследования разного рода по промышленной безопасности и эффективности работы трубчатых печей.

Эксперты Главгосэкспертизы и Ростехнадзора выдают заключения о новом строительстве, реконструкции или техническом перевооружении трубчатых печей. Многочисленные инжиниринговые компании, как российские, так и зарубежные предлагают новые ассортименты трубных сборок для зоны радиации и конвекции, новые эффективные газовые горелки третьего поколения, новые виды футеровочных материалов, новые высокоселективные катализаторы парового риформинга, новые высокоточные и надежные газоанализаторы и т.д. Словом, вокруг трубчатых печей в области нефте-и газохимии задействована целая армия специалистов различных профессий, главной целью которых является повышение безопасности и эффективности работы как трубчатых печей, так и химических производств в целом. Чем же руководствуется вся эта армия, по каким законам и правилам осуществляется данная сложная работа? Вот что мы имеем из утвержденных документов (автор приносит извинения, если этот перечень не совсем полный):

• ПТБ НП–73. Правила безопасности при эксплуатации нефтегазоперерабатывающих заводов (см. раздел 3 п.181…п.212);
• ИТН–93. Инструкция по техническому надзору, методам ревизии и отбраковке трубчатых печей, резервуаров, сосудов и аппаратов нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств (см. раздел 1.1.1…1.5.3);
• ПБЭ НП–2001. Правила безопасной эксплуатации и охраны труда для нефтеперерабатывающих производств (см. разделе 5.3.1… 5.3.38);
• ПБ 09-563–03. Правила промышленной безопасности для нефтеперерабатывающих производств (см. раздел 5.3.1…5.3.26);
• РД 3688-00220302-003–04. Трубчатые нагревательные печи. Требования к проектированию, изготовлению и эксплуатации ОАО «ВНИИНЕФТЕМАШ», 2004 (см. разделы 1…6).

Как видно, это совсем немного, если не сказать мало. Лишь РД 368800220302-003–04 – наиболее актуальный, емкий и полный, но он в основном ориентирован на проектировщиков, механиков и строителей. В этом документе фактически отсутствует материал по эксплуатации, пуску и останову трубчатых печей, очень мало сказано об автоматизации и о безопасности работы печей, отсутствует информация об эффективности работы печей и способах ее повышения и т.д. Это действительно полезный, нужный руководящий документ, и он должен быть использован при разработке единых Правил устройства и безопасной эксплуатации трубчатых печей. Одно маленькое отступление.

Абсолютное большинство технологического и обслуживающего персонала, прежде всего рабочих профессий и низшего звена ИТР, занимающихся эксплуатацией, сервисом и ремонтом трубчатых печей, не знает о существовании этого РД (возможно, за исключением работников НПЗ).

Все знания о трубчатых печах зафиксированы в регламентах и рабочих инструкциях, объем технической информации скуден и приведен на 3…5 страницах, регламенты и инструкции в части информации по печам актуализируются редко из-за отсутствия новых знаний. Экзамены по знаниям в области промышленной безопасности и эксплуатации трубчатых печей не сдаются, опыт старых специалистов чаще всего остается не востребованным, приобретенные ранее навыки не передаются и исчезают навсегда. На многих химических предприятиях наблюдается низкий уровень знаний о трубчатых печах у обслуживающего персонала и ИТР. Складывается удручающая картина: мы живем в 21 веке, а знания остались на уровне 25–35-летней давности. Как переломить эту ситуацию, можно ли это сделать, кто это сделает и когда?

Кому собственно нужны единые Правила по трубчатым печам?

Автор статьи искренне убежден, что единые Правила устройства и безопасной эксплуатации трубчатых печей прежде всего нужны эксплуатационному персоналу. Знание этих

Правил будет способствовать общему повышению квалификации технологического и обслуживающего персонала. Ежегодная сдача экзамена на знание Правил будет держать в хорошем рабочем «тонусе» технологов, механиков, метрологов, электриков, ИТР цеха и производства химического предприятия, эксплуатирующего трубчатые печи. Работа по единым Правилам будет полезна всем предприятиям нефтеи газохимии. Именно так обстоят дела с Правилами устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов ПБ 10-574–03,

Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением, ПБ 03-576–03 и др.

Для многих собственников очень важной станет разработка актуальной программы приведения существующих печей к определенным зафиксированным нормам эффективной эксплуатации и безопасности, нарушение которых будет стоить очень дорого. Это в свою очередь приведет к техническому перевооружению или реконструкции трубчатых печей. Поскольку десятилетиями трубчатым печам уделялось недостаточно внимания, благодаря новым Правилам можно будет переломить эту ситуацию. Несколько примеров на этот счет. Как отмечалось ранее, в РФ эксплуатируется более 700 трубчатых печей средней и высокой мощности (см. «Химическая техника», 2014, №6). Более половины из них не имеют по проекту газоанализаторов дымовых газов (потери топливного газа в рамкахРФ могут составлять 3…5 млрд. руб. в год), датчиков разрежения в зонах радиации и конвекции (потери топливного газа в рамках РФ могут составлять 2…3 млрд. руб. в год), новых эффективных инжекционных или дутьевых газовых горелок, оснащенных пилотными горелками и датчиками погасания пламени (потери топливного газа в рамках РФ могут составлять 7…10 млрд. руб. в год), электрических систем розжига газовых горелок, паровых завес печей, кроме того, степень автоматизации и защиты большинства печей находится на крайне низком уровне. Многое из перечисленного (без оценки потерь топливного газа) прописано в РД 3688-0022302–04, но этот документ не востребован, о нем не знают и его не читают руководители среднего и высшего звена предприятий, эксперты и специалисты надзорных органов. Чем отечественные специалисты отличаются от зарубежных в эксплуатации сложного нефте-и газохимического оборудования, в том числе трубчатых печей?

В годы СССР у нас были разработаны многочисленные четкие и подробные Правила безопасной эксплуатации химического оборудования и процессов в отличие от зарубежных директив и рекомендаций. Это признавали во всем «химическом» мире. Но как отечественные специалисты могут разработать и принять самые «совершенные» Правила, так они могут и не выполнять их в полном объеме, трактуя эти Правила и руководящие документы, как им это выгодно, что свидетельствует о низкой исполнительской дисциплине. Иногда это приводит к серьезным авариям на производстве, длительным простоям и ремонтам и т.д.

Итак, аргументов в пользу разработки и принятия новых Правил по трубчатым печам приведено достаточно, хотелось бы услышать возможных оппонентов, которые имеют свой отличный взгляд на эту проблему и считают, что этим заниматься не надо, что это вредно и не актуально. Если таковых не найдется, тогда «полный вперед».

Кто может возглавить процесс разработки Правил устройства и безопасной эксплуатации трубчатых печей, создать рабочую команду экспертов и специалистов из разных областей, назначить сроки и приступить к работе? Вопрос серьезный и требует ответа. Ждем ваших предложений и рекомендаций на страницах журнала «Химическая техника» в 2015 г. Будем надеяться, что эту статью прочитают в Ростехнадзоре и Правительстве РФ.

Итак, аргументов в пользу разработки и принятия новых Правил по трубчатым печам приведено достаточно, хотелось бы услышать возможных оппонентов, которые имеют свой отличный взгляд на эту проблему и считают, что этим заниматься не надо, что это вредно и не актуально. Если таковых не найдется, тогда «полный вперед». Кто может возглавить процесс разработки Правил устройства и безопасной эксплуатации трубчатых печей, создать рабочую команду экспертов и специалистов из разных областей, назначить сроки и приступить к работе? Вопрос серьезный и требует ответа. Ждем ваших предложений и рекомендаций на страницах журнала «Химическая техника» в 2015 г. Будем надеяться, что эту статью прочитают в Ростехнадзоре и Правительстве РФ.