Повышение эффективности работы радиантных топок Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

УДК 658.26

М. А. Таймаров, Ю. В. Лавирко, А. Р. Хаертдинова

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ РАДИАНТНЫХ ТОПОК

Ключевые слова: топки печей, первичные данные, сжигание, расход топлива.

Данная статья содержит оригинальные результаты испытаний по определению эффективности радиационного теплообмена в радиантных топках.

Keywords: fire the ovens, the primary data, combustion, fuel consumption.

This article contains the original test results to determine furnaces.

Введения

Радиантные топки печей являются основным технологическим узлом печей Е-ВА (103, 104, 105, 106) при получении пиролиного газа на заводе Этилен ОАО «Нижнекаскнефтехим». Печи включены в технологическую схему завода «Этилен», в состав которой входят собственно печи и периферийное теплотехнологическое

оборудование.

Результаты испытаний

В радиантных топках радиантная секция предназначена для термического разложения сырья пиролиза и состоит из 4-х змеевиков, расположенных в вертикальной плоскости в один ряд между боковыми стенками печи.

Каждый змеевик представляет собой 12 последовательно соединённых труб, вертикально расположенных, переменного диаметра. На печи поз. Е-ВА-107 две выходные трубы каждого потока наружным диаметром 114 мм объединены в одну, диаметром 159 мм. с целью увеличения селективности процесса. Выходные трубы радиантных змеевиков (потоков) попарно соединены в тройники подвода пирогаза в два закалочно-испарительных аппарата.

Прямые участки труб соединены калачами, верхние калачи имеют пружины, за которые змеевик на тягах и пружинах подвешивается в радиантной камере. Трубные подвески вынесены из радиантной камеры и расположены вне печи над сводом, что существенно облегчает условия их эксплуатации. Нижние калачи имеют штыри, которые опущены в гильзы в подовой части печи; они служат направляющими при термическом удлинении змеевика вниз.

Данная статья содержит оригинальные результаты испытаний по определению эффективности радиационного теплообмена в радиантных топках печей Е-ВА (103, 104, 105, 106).

Измерения проведены через контрольные лючки стенок печей на технических площадках обслуживания по высоте печей.

Ниже представлены результаты расчета по измеренным первичным данным падающих лучистых потоков и с использование программного обеспечения Фортран-6.

the effectiveness of radiation heat transfer in the radiant

Таблица 1 - Химический состав сжигаемого топливного газа (в % по объему) при испытаниях печей Е-ВА (103, 104, 105, 106)

Режимный Марка печи

параметр и ЕВА- ЕВА- ЕВА- ЕВА-

размерность 103 104 105 106

Дата и начало 9 ч. 9 ч. 5 9 ч. 45 9 ч. 45

эксперимента: 45 мин мин мин

2.03.07 мин

1-я площадка

Температура 878 1013 904 1020

внутренней обмуровки (MINOLTA), 0С

Падающий 10.3 11.3 12 8.5

тепловой поток

от внутренней обмуровки, мВ

Падающий 240.53 263.50 279.572 199.2094

тепловой поток 92 02 9

от внутренней обмуровки, кВт/м2

Температура 872 948 931 837

металла

радиантной трубы (MINOLTA), 0С

Падающий 4.9 7.4 5.7 3.4

тепловой поток

от металла

радиантной трубы, мВ

Падающий 82.10830

тепловой поток 116.54 173.95 134.918

от металла 98 23 6

радиантной трубы, кВт/м2

Горелки по 32 шт. на одной печи расположены по 4 шт. в каждом из 4-х ярусов равномерно по высоте и по ширине с средним шагом в 2,5 метра с двух сторон от радиантных труб на боковых стенах.

Измерения выполнены через лючки с торцевой части печей радиометром типа ТЕРА-50

(падающие потоки на стены, температура стен, металла радиантных и конвективных труб), также пирометром MINOLTA LAND (температура стен, металла радиантных и конвективных труб).

Из анализа первичных инструментальных данных видно, что на 1-ярусе горелок (на высоте 3 м от пода печи) падающий тепловой поток от радиантных труб в 2 раза меньше теплового потока от внутренней обмуровки печей.

На высоте топки 10 м от пода печи падающий поток от радиантных труб составляет около 80% от значения падающего потока от нагретой обмуровки.

Таблица 2 - Первичные данные по режимам работы при испытаниях топок и горелочных устройств 7 печей Е-ВА (103, 104, 105, 106) в цехе №2104 завода «Этилена»

Режимный Марка печи

параметр и ЕВА- ЕВА- ЕВА- ЕВА-

размерность 103 104 105 106

Дата и начало 9 ч. 9 ч. 9 ч. 9 ч.

эксперимента: 00 00 00 00

2.03.07 мин мин мин мин

Вид топлива и 74813 7481 7481 74813

теплота сгорания рнр, ккал/м3 - газ

Расход топлива 2550 2550 2550 2550

В, (кг/ч)

Температура 338 338 338 338

уходящих газов г 0С Цх ^

Температура -10 -10 -10 -10

холодного воздуха 1х.в, 0С

Содержание О2 в 7,65 7,65 7,85 7,65

уходящих газах, %

Температура 435 434 409,4 446,8

пирогаза на

выходе из

перегревателя Борзинг, еС

Коэффициент избытка 1,513 1,516 1,537 1,516

воздуха в ух.

газах

Потери теплоты 16,55 16,55 16,56 16,55

с ух. газами, % 8 9 7 9

КПД по 82,58 82,58 82,57 82,58

обратному балансу по 2 1 3 1

данным

настоящей

работы, %

Начиная с третьей площадки (считая от пода печей) падающие потоки для печей Е-ВА (103, 104, 105), оборудованных горелками АГГ-2М выше, по сравнению с потоком аналогичной площадки

печи Е-ВА (106), которые оснащены старыми горелками Джон Цинк.

Эта разница составляет в среднем 5 % в сторону эффективности протекания радиационного теплообмена в печах при оборудовании их горелками АГГ-2М, по сравнению с оборудованием их горелками Джон Цинк.

Разница в падающем потоке от конвективных труб достигает 14 % в сторону повышения итенсивности радиационного теплообмена при оборудовании печей Е-ВА горелками АГГ-2М, по сравнению с оборудованием их горелками Джон Цинк.

Примененный радиометр может быть использован для определения уровня

закоксованности внутренней поверхности

радиантных труб пр условии предварительной тарировки его по чистым (после декоксования) и закоксованных трубам непосредственно перед переводом печей на режим выжига кокса.

Непременным условием является отсутствие наружных отложений (нагара) на внешней поверхности металла радиантных труб.

Вывод

1. Выполненные испытания особенностей работы радиантных топок печей Е-ВА-103 - 109 показал, что при работе с нагрузкой по сырью 17,5 -18,5 т/час и температуре пиролиза 845°С номинальный выход этилена составляет 25,5 -26,0%, пропилена 15,5-16,2%, что свидетельствует о недостаточной интенсивности лучистого теплообмена.

2. Вертикальные трубчатые печи пиролиза бензина Е-ВА-103-109 при габаритах топок: ширина - 16110 мм, длина - 11190 мм, высота -23600 мм и имеют паспортную тепловую мощность 31,71 Гкал/час, КПД печи по паспорту 87%, расчетные потери тепла в окружающую среду по паспорту 3%, что свидетельствует о имеющемся запасе по увеличению теплонапряженности топочного объема.

3.Исполнение внутренней поверхности обмуровки печей из шамота и применяемый на печах Е-ВА-106-109 тип газовых горелок "Джон Цинк" ШМ -4Я количество 170 шт. при давлении топливного газа перед горелками 0,8 -1,3 кгс/см2 и производительность одной горелки: при номинальной расчетной нагрузке 0,210 Гкал/час, максимальной расчетной нагрузке 0,263 Гкал/час минимальной расчетной нагрузке 0,105 Гкал/час свидетельствует о возможности конструктивного усовершенствования организации топочного процесса сжигания топливного газа. Шамот - это материал с низкой излучательной способностью, а горелки "Джон Цинк" LUM -4Я являются морально устаревшими.

Литература

1. Мурин Г.А. Теплотехнические измерения. М.: Энергоиздат, 1990. - 544 с.

2. Трембовля В.И. и др. Теплотехнические испытания котельных установок. М.: Энергия, 1977, 297 с.

3.Кнорре Г.Ф. и др. Теория топочных процессов / под ред. Г.Ф. Кнорре, И.И. Палеева. - М. - Л.: Энергия, 1966. -492 с.

4.Гордов А.Н. и др. Основы температурных измерений. -М.: Энергоатомиздат, 1992. - 304 с.

5. Гордое А.Н. и др. Основы температурных измерений. -М.: Энергоатомиздат, 1992. -304 с.

6. СафинР.Г., Зиатдинова Д.Ф.,Темирбаева Н.Ф.,Ахметова Д.А Термохимические процессы переработки древесных материалов сопровождающиеся выделением парогазовой фазы.Вестник НГТУ 2014 т.17 №8 - 122с.

© М. А. Таймаров - д-р техн. наук. профессор каф ПДМ, КНИТУ; Ю. В. Лавирко - к.т.н., доцент каф. Теплоэнергетики КГАСУ; А. Р. Хаертдинова - студ. КГЭУ; [email protected].

© M. A. Taimarov - Dr. t. Sciences. Professor Department PDM, KAZAN national research technological University; Yu. V. Lavirko - Ph.D., associate Professor of Kazan state power engineering University; A. R. Khaertdinova - stud. Kazan state power engineering University; [email protected].