Расшифровка маркировки, область применения (агрессивное воздействие среды, давление, температура)
 Скачать 7.79 Mb.
|
|
МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ КАРКАС Каркас является основным несущим узлом, воспринимающим нагрузки от веса огнеупорной обмуровки, трубчатых змеевиков, гарнитуры, системы для сжигания топлива. Во многих типах печей на каркасе монтируют дымовые трубы и вспомогательные устройства. Конфигурация каркаса соответствует форме трубчатой печи. Опорные стойки каждой фермы или рамы при помощи шарнирных узлов и плит крепятся к фундаменту анкерными болтами. Узлы рам крупных печей с большими пролетами ферм имеют шарнирные соединения для компенсации линейного удлинения балок, возникающего при нагреве. В малых печах шарнирные узлы рам отсутствуют, а удлинения балок компенсируются их упругой деформацией. Фермы каркаса соединены между собой горизонтальными балками и прогонами для кровли. По нижнему поясу балок закреплены трубные подвески для продуктовых змеевиков, подвески и кронштейны для обмуровочных кирпичей Механическому расчету подлежит средняя ферма печи, как наиболее нагруженная. ФУНДАМЕНТ Фундамент проектируют с усилением под несущими стойками каркаса печи и сооружают из монолитного или сборного железобетона. Площадь опорной плиты рассчитывают с учетом нормативного допускаемого напряжения сжатия бетона. Правильность расположения фундамента и его осей, а также высотных опорных отметок регламентирована нормами предельных отклонений от проектных размеров: отклонение осей фундамента и размещения отверстий для фундаментных болтов ±10 мм; минимальный зазор для подливки между опорной плитой рамы и опорными плоскостями фундамента 25…30 мм. Для защиты бетона от разрушения грунтовыми водами предусматривают при возведении фундаментов дренажные приспособления и гидроизоляцию. Фундаменты конструктивно изолируют от воздействия высоких температур устройством каналов для циркуляции воздуха, так как цемент бетона при 300…400 °С теряет кристаллическую воду, поэтому его прочность снижается. Футеровка печей— это конструкция из огнеупорных,кислотоупорных, теплоизоляционных и облицовочных материалови изделий, ограждающая рабочую камеру, в которой протекают печныепроцессы, от взаимодействия с окружающей средой.Футеровка предохраняет металлоконструкции печи, а также обслуживающий ее персонал от воздействия высоких температур и печной среды. Она обеспечивает необходимую газоплотность в рабочей камере печей, т. е. полную герметизацию при работе под высоким давлением, либодостаточную газоплотность при давлениях, близких к атмосферному.Футеровка – один из основных конструктивных элементов печей, который дает возможность осуществления высокотемпературных термотехнологических и теплотехнических процессов в печной среде приналичии механических нагрузок с сохранением в течение длительноговремени геометрической формы рабочей камеры, механической и строительной прочности.Во многих печах футеровку выполняют из фасонных шамотныхкирпичей с огнеупорностью: 1730 °С — класс А; 1670 °С — класс Б; 1580 °С — класс В. Большое разнообразие огнеупорных кирпичей (до 80 типоразмеров)очень усложняет сборку обмуровки. Поэтому в современных печах всечаще применяют блочные обмуровки из жаростойкого бетона и железобетона. Для печей с металлическим каркасом применяют блоки массой500 кг и более, монтируемые с использованием кранов, и мелкие блокимассой 50 кг, которые укладывают вручную.В мировой практике строительства трубчатых печей четко наметилась тенденция перехода от тяжелой кирпичной огнеупорной обмуровки к облегченным жароупорным и теплоизоляционным блокам.Конструктивно блок комбинируется из сборных теплоизоляционных плит, защищаемых с огневой стороны слоем жаростойкого бетона.Значительное уменьшение массы обмуровки способствует распространению новых конструкций печей с облегченным каркасом.Огнеупорная обмуровка должна удовлетворять следующим требованиям: — обеспечивать длительную работоспособность печей в течение6…8 лет; — создавать условия высокой теплоотдачи в радиантных секциях печис тем, чтобы уменьшить теплопотери в окружающую среду, обеспечивать нормальные санитарно-гигиенические условия работы обслуживающего персонала; — исключать присосы воздуха в топку, камеру конвекции, газоходыи боров печи; — обладать достаточной термостойкостью и прочностью, чтобы выдерживать значительные колебания температуры в топке; — иметь минимальную массу и хорошую ремонтоспособность, обеспечивающую минимальные затраты на ремонт; — стоимость материалов и их монтаж должны быть экономическиоправданы. ГАРНИТУРАК гарнитуре печей относятся детали, предназначенные для удержания труб от провисания, для сборки 1073 блоков футеровки стен и подвесныхсводов, а также гляделки, предохранительные окна и площадки. Детали для удержания труб от провисания Детали для удержания труб от провисания отличаются многообразием форм и конструкций, которые зависят от расположения экранов,длины и веса труб, температурных режимов и т. д.Число рядов этих деталей зависит от веса и длины каждой трубыи условий, в которых она работает. При расчетах учитывают нагрузкиот собственного веса трубы и веса трубы с продуктом. Обычно длинурасчетного участка принимают до 4,5 м. Трубные решетки Трубные решетки (рис. 2.102) применяют для удержания труб конвекционных камер. Их крепят к специально выполненному для этойцели участку фундамента печи.Решетки конвекционных труб однокамерных печей можно с однойстороны крепить к металлоконструкциям, а с противоположной стороны заделывать в кладку перевальных стен. В местах заделки оставляют достаточные зазоры, чтобы при тепловых деформациях решетки не разрушали кладку.Для конвекционных труб обычно достаточно надежны решеткииз чугуна марки СЧ21-40, и лишь для нескольких верхних рядов, гдетемпература среды высока, целесообразно применять решетки из жароупорной стали или ее заменителей.Для высоких конвекционных камер решетки составляют из нескольких частей, соединенных болтами из нержавеющей стали. Нижниеучастки отверстий решеток снабжены приливами, увеличивающимиплощади опирания труб. Подвески Подвески (рис. 2.103) используются для крепления труб потолочного экрана. Их прикрепляют к элементам каркаса.Трубные подвески могут быть закрытыми и открытыми. Закрытыеподвески прочнее, но для смены их в случае прогара требуется демонтаж печных труб.Учитывая их высокую температуру в радиантной камере, подвескии кронштейны изготовляют из высоколегированных жаропрочных сталей. Для литых изделий, например, применяют сталь ЭИ316 (ЭИ319),обладающую жаростойкостью при температурах до 1000 °С в атмосфере сернистых топочных газов. Применяют также хромомарганцевоникелевые и хромомарганцевокремнистые стали.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, оксида углерода, водорода и других агрессивных агентов, вызывающих коррозию металла подвесок. Так, ударная вязкость стали 20Х23Н13, изкоторой сделаны подвески, эксплуатировавшиеся в печах АВТ, в течение полугода снизилось более чем втрое.Исходя из условий работы подвесок, к их литью предъявляют следующие основные требования: - подвески не должны иметь раковин,короблений,острых углови резких переходов от одного сечения к другому — отверстия боковых креплений и отверстия труб должны тщательнозачищаться от литейного шлака и быть скруглены. КронштейныКронштейны (рис. 2.104) используют для крепления труб боковогоэкрана. Кронштейны крепятся к элементам каркаса. Детали для удержания блоков футеровки стен и подвесных сводов Для сборки и удержания блоков футеровки стен и подвесных сводовприменяют подвески, крючья и кронштейны различных конструкций;некоторые из них показаны на (рис. 2.105).При правильном монтаже подвески и кронштейны находятся вне зонывысоких температур, поэтому их отливают из чугуна марки СЧ 21-40или из жаростойкого чугуна ЖЧХ-1,5. Кирпичи последовательно нанизывают на тавровую полку подвесок и кронштейнов, которые соединяются с соответствующими элементами каркаса печи на болтах. Гляделки (смотровые окна)Гляделки, или смотровые окна, предназначены для наблюдения в процессеработы за состоянием печных труб и работой форсунок (размером и яркостьюпламени) (рис. 2.106).Их изготовляют из чугуна СЧ 21-40и крепят на болтах снаружи кладки к металлоконструкции печи. Для большейобзорности на участке установки гляделок в стенах печи выполняют отверстие,расширяющееся внутрь печи. Предохранительные (взрывные) окнаПредохранительные окна отличаются u1086 от гляделок большими размерами (рис. 2.107). Они предназначены для ослабления силы хлопка (взрыва)в топке печи в случае нарушения нормального режима, при ремонтахими пользуются как лазами, через которые обслуживающий персоналпроникает внутрь пеи.Крышки гляделок и предохранительных окон в рабочем состояниидолжны плотно прилегать к корпусу под действием собственного веса.Для этого поверхности их сопряжения наклонены к вертикали. Крышкипредохранительных окон изнутри покрывают изоляцией для предохранения от больших деформаций и потерьтепла.ПлощадкиКаждая печь должна иметь доступные места, с которых обслуживаются горелки, заглушки труб для чистки, а также смотровые окна. Еслив печи чистка труб производится механически, необходимо обеспечитьместо для обслуживания. Дымовая труба Дымовая труба (рис. 2.93) — это устройство, предназначенное для: — создания необходимого разрежения в рабочей и топочной камерахпечей; — привода газовой печной среды в движение; — последующего отвода газовой печной среды в атмосферу. Дымовые трубы обеспечивают тягу, необходимую для работы трубчатых печей.Дымовая труба является ответственным инженерным сооружением,работающим в чрезвычайно тяжелых условиях высоких ветровых нагрузок, температуры и агрессивного воздействия дымовых газов.Трубы имеют основные конструктивные элементы: фундамент,цоколь, ствол, оголовок, зольное перекрытие, бункер, вводы боровов,антикоррозионную защиту, теплоизоляцию, футеровку, ходовую лестницу, молниезащиту, светофорные площадки. Диаметр дымовой трубы долженбыть таким, чтобы скорость движениягазов в ней не превышала допустимого значения (4…6 м/с). Требуемая тяга в газовом тракте печи обусловлена разностью плотностей атмосферного воздуха и дымовых газов. Естественнаятяга, создаваемая дымовой трубой, зависит от высоты трубы, температурыдымовых газов и температуры атмосферного воздуха.Разрежение в топкепечи, создаваемое дымовой трубой,обычно составляет 15…20 мм вод. ст.Современные печные комплексыоснащаются следующими трубами: — кирпичными с максимальной высотой 150 м и допустимой температурой проходящей печной средыдо 800 °С; — железобетонными трубами с максимальной высотой 200 м и допустимой температурой газовой среды до 200 — металлическими футерованными трубами с максимальной высотой60 м и допустимой температурой газовой среды до 800 °С. Железобетонные трубы из обычного бетона при наличии футеровкии тепловой изоляции не должны нагреваться более 500 °С. Проектирование кирпичных и железобетонных u1090 труб осуществляется институтомВНИПИТеплопроект.Для выброса агрессивной печной среды из печей чаще всего применяются металлические трубы (нержавеющая сталь), собранные изотдельных царг высотой до 150 м, установленных на специальных опорных конструкциях, позволяющих заменить любую часть ствола трубыв случае выхода ее из строя.Большая часть эксплуатируемых в настоящее время дымовых трубизготовлена из стали Ст3. Металлические трубы конической формыв соответствии с нормалями имеют высоту 30, 35 и 40 м при диаметрена выходе до 2000 мм и у основания — до 3200 мм. К фундаменту оникрепятся фундаментными болтами (до 16 штук).Частота колебаний дымовых труб в ветровом потоке совпадаетс частотой их собственных колебаний. При определенных скоростяхветра трубы попадают в резонанс, что увеличивает амплитуды их колебаний и приводит к значительным динамическим напряжениям.Нижнюю часть дымовых труб изнутри футеруют огнеупорнымкирпичом. Высота футеровки зависит от температуры дымовых газов и обычно составляет не менее 10…15 м. Футеровка способствуетзатуханию колебаний стальных труб, поэтому ее нужно производитьтщательно, с заполнением зазоров между ней и кожухом шлаком илиинфузорной землей. При хорошо профутерованных по всей высоте трубах необходимость в расчалках отпадает; их следует ставить только напериод монтажных работ.Условия эксплуатации дымовых труб определяются возможной коррозией их тонких стенок дымовыми газами, а в случае прогаров печныхтруб или воспламенения сажи — перегревами до высоких температур.В настоящее время повсеместно вводятся в эксплуатацию теплостойкие железобетонные трубы. Во избежание возможного загорания сажи, накапливающейся на стенках труб, их периодически продувают острымпаром.Агрессивные дымовые газы, например, образуются при сжигании топлив, содержащих серу (мазут, угли и т. д.). При этом сера, содержащаясяв топливе, окисляется до сернистого ангидрида и частично переходитв серный андигидрид, при соединении которого с водяным паром, содержащимся в отводимых u1075 газах, образуются пары серной кислоты, которые,конденсируясь на поверхности стен газоходов и футеровки вызываюткоррозию материалов – разрушение цементного камня в кладке.Сернокислотная коррозия вызывает дефекты, характеризующиесяследующими признаками: — разрушением защитного слоя в плитах покрытия; — оголением арматуры; — коррозией арматуры; — коррозией стен; — появлением неплотностей в стенах (трещин) и местах примыканиягазоходов к трубе; — коррозией крышек во взрывных клапанах и смотровых люках с образованием сквозных отверстий; — выпучиванием кладки с наклоном верха стен; — обрушением плит перекрытия; — разрушением уплотнений в температурных швах; — обводнением подземных газоходов грунтовыми водами вследствиеразрушения гидроизоляции. В процессе эксплуатации труб установок промышленных предприятий и тепловых электростанций необходимо систематически наблюдать за состоянием газоходов и дымовых труб.При обследовании определяется прочность затяжки стяжных колец, наличие вертикальных и горизонтальных трещин, состояние молние приемников и токоотводов, оголовка, металлоконструкций светофорных площадок и ходовой лестницы, состояние футеровки и кладкиствола трубы. 30. Трубчатый змеевик, его конструктивное исполнение, способы крепления. Выбор размера и материалов труб и отводов, предъявляемые технические требования. Трубчатый змеевик является наиболее ответственной частью печи. Его собирают из дорогостоящих горячекатаных бесшовных печных труб. Применяют бесшовные катаные трубы из углеродистой стали марок10 и 20 (при температуре до 450°С) и из легированных сталей 15Х5Ми 15Х5ВФ (при температуре до 550 °С). При более высоких температурах нагрева сырья используют трубы из жаропрочных сталей. Трубы из углеродистой стали можно применять только в не агрессивныхсредах. Трубы могут соединяться в змеевики двумя способами: а) ретурбендами — соединение производится посредством развальцовки концов труб в гнездах; б) калачами или двойниками – соединение производится посредством сварки. Змеевик печи может иметь и комбинированное исполнение: в конвекционной камере или на начальном ее участке — сварной, а на всех остальных участках, испытывающих большую теплонапряженность – на ретурбендах. Когда по условиям эксплуатации нет необходимости в систематическом вскрытии торцов труб (для чистки или ревизии), предпочтение следует отдавать сварному змеевику, как наиболее простому, компактному, дешевому и надежному в работе. Ретурбенды представляют собой стальные литые или кованые короба, соединяющие трубы в змеевик. Направление потока в них изменяется на прямо противоположное. Существуют угловые ретурбенды, в которых направление движения потока изменяется под прямым углом. Их применяют при переходе змеевика из одной камеры в другую или с одного экрана на другой. Конструкция всех ретурбендов такова, что в случае необходимости может быть открыт доступ к внутренней поверхности печных труб. Для этого из гнезд его извлекают конусные пробки, закрывающие короб и прижимаемые к нему траверсными болтами. Литой ретурбенд предназначен для соединения двух труб. Он называется однопоточным в отличие от двухпоточных, в которых соединяются четыре трубы. У литых ретурбендов траверсы вставляются в проушины корпуса. У кованых ретурбендов траверсы при затяжке траверсного (нажимного) болта упираются в специальный подковообразный выступ корпуса. Литые ретурбенды более надежны, компактны и экономичны, чем кованые, поэтому им отдается предпочтение. В цилиндрических гнездах ретурбенда под трубы протачивают по одной или две канавки глубиной 1,5…2 мм для надежности развальцовочного соединения. При развальцовке концы труб должны быть отбуртованы. Для того чтобы развальцовка была надежной, гнезда ретурбендов под трубу должны быть тверже материала трубы. Коробка и все детали ретурбенда подвергаются термообработке.Расчет ретурбендов производят на усилия, вызываемые давлениемв коробе, и на распорные усилия от пробок, прижимаемых к корпуснымгнездам. Осевое усилие, возникающее в болте, определяют по моменту,создаваемому рабочим (при ручной затяжке) или гайковертом в моментзавершения затяжки.Печные трубы работают в трудных условиях; они подвержены двустороннему воздействию высоких температур: изнутри — от нагреваемого сырья и снаружи – от дымовых газов и излучающих поверхностей.Внутренние поверхности труб подвержены коррозионному и эрозионному износам. Наибольшая коррозия наблюдается при переработкесернистых нефтей, а также нефтей, содержащих хлористые соли.Эрозионный износ обусловлен содержанием в нагреваемом сырьемеханических включений и большими скоростями движения среды потрубам. Особенно интенсивно изнашиваются концы труб.Наружные поверхности труб в процессе эксплуатации подвергаются износу из-за коррозии дымовыми газами, окалинообразованияи прогаров. На установках AT, ABT, ВТ, где тепловой режим эксплуатации печей стабильный и температура нагрева сырья сравнительно невысока,с учетом коррозионных свойств нефти применяют печные трубы изуглеродистых сталей Сталь 10 и Сталь 20, либо из низколегированныхсталей марок 15Х5М и 15Х5ВФ. Эти трубы обладают достаточной теплоустойчивостью и не подвергаются интенсивной коррозии. Однако наустановках термического и каталитического крекинга и других установках, где протекают процессы, характеризующиеся более высокими температурами нагрева и наличием коррозионных агентов, срок службыпечных труб из низколегированных сталей мал (1…3 года). Особеннобыстро выходят из строя участки трубчатого змеевика радиантной секции, где откладываются кокс и различные осадки, а также образуетсябольшое количество сероводорода. Для таких печей ВНИИнефтемашем рекомендованы стали 12Х8ВФ и Х9М. По теплоустойчивости притемпературах 550 и 600 °С сталь 12Х8ВФ не уступает известным маркам сталей 15Х5М и 15Х5ВФ, а по коррозионной стойкости в горячихсероводородных средах превосходит их в 2…3 раза.Для процессов риформинга, гидроочистки и подобных им высокотемпературных процессов, в которых сырье нагревается до 600 °С,применяют печные трубы из сталей 12Х18Н9Т и 12Х18Н10Т либобезникелевую сталь 1Х12В2МФ. Последняя обладает более высокими прочностными свойствами, достаточной пластичностью и ударнойвязкостью.Использование печных труб из стали 1Х12В2МФ вместо труб из стали 15Х5М позволяет увеличить срок службы змеевиков и сократить простой печей при ремонтах. Трубы из сталей 15Х5М, 15Х5ВФ и 12Х8ВФпоставляются в отожженном состоянии (конец трубы имеет твердостьне выше НВ 170 для развальцовки ее в ретурбенде при сборке змеевика). Если эти трубы подвергнуть термообработке — улучшению (стали15Х5МУ, 15Х5ВФУ, 12Х8ВФУ), то прочность металла повышается на20…30 % и возрастает срок их службы.Исследованиями ВНИИнефтемаша показано, что для установоккаталитического риформинга целесообразно применять печные труы из стали 12Х18Н10ТС, которая отличается от стали 12Х18Н10Тнесколько повышенным минимальным соотношением титана и углерода в состоянии стабилизирующего отжига. Сталь 12Х18Н10ТС менее склонна к межкристаллитной коррозии при высоких температурахпроцессов каталитического риформинга и гидроочистки. Для конвекционной секции печей этих установок используются печные трубы изстали 12Х8ВФ.Перспективна в качестве материала для печных труб сталь Х9М.Наличие в ней 9 % хрома и до 1 % молибдена обеспечивает высокуюжаропрочность, которая на 20…25 % выше, чем стали 15Х5М, при равной пластичности.Для радиантных секций печи на установках гидрогенизационногообессеривания дизельного топлива наиболее стойкими против общейкоррозии являются трубы из стали 12Х18Н10Т. При необходимостиэкономии никельсодержащих сталей можно использовать трубы изсталей 12Х8ВФ, Х9М и 1Х12В2МФ. |