с 01.01.2010 по настоящее время
Ангарск, Иркутская область, Россия
В работе рассмотрен метод повышения эффективности работы нагревательных печей путем регулирования подачи топлива и воздуха. Увеличение эффективности достигается за счет снижения затрат на топливо и подготовку воздуха, а также за счет повышения стабильности и безопасности производства
нагревательные печи, эффективность
Нагревательные печи широко используются в химической и нефтехимической промышленности. Их задачей является не только нагрев сырьевых смесей до необходимой температуры, но также поддержание и регулирование температурного режима, например, в ректификационных колоннах, что часто используется в нефтеперерабатывающей промышленности.
Эффективность работы такой печи зависит от многих факторов: состава и качества используемого топлива, типа горелок, степени полезного использования тепла, эффективности теплоизоляции [1]. Однако немаловажным фактором является возможность регулирования подачи воздуха и топлива.
Регулирование количества подаваемого воздуха важно по следующим причинам.
Недостаточное количество окислителя – кислорода – приводит к неполному сгоранию углеводородной части топлива. Это сокращает количество получаемого тепла, снижая таким образом степень использования топлива и, как следствие – КПД самой печи.
Кроме того, продукты неполного сгорания топлива являются токсичными (например, СО или бенз(а)пирен), соответственно, их наличие в дымовых газах может негативно сказываться на здоровье людей, находящихся на территории выброса, и на состоянии окружающей среды.
Введение в топливную систему избыточного количества воздуха приводит к появлению в системе большого объема балластных газов (непрореагировавший кислород, инертный азот). Их нагрев требует дополнительных затрат тепловой энергии, выделившейся при сгорании топлива, вследствие чего снижается энтальпия образующихся дымовых газов. Это приводит к уменьшению энергетического потенциала дымовых газов и соответственно – к снижению КПД печи.
Также избыточное количество воздуха увеличивает скорость движения дымовых газов через радиантную и конвекционную камеры за счет увеличения тяги. Это приводит к сокращению времени контакта дымовых газов с нагреваемой поверхностью, и, как следствие – к снижению степени извлечения полученного тепла.
Расход топлива также оказывает влияние на эффективность работы печи. От него напрямую зависит количество тепла, получаемого при сгорании топлива, и, как следствие, конечная температура нагреваемого потока.
В печах, используемых в ректификационных установках, расход топлива влияет также на количество испаряемой части кубового остатка колонны [2]. В случае повышения расхода топлива происходит избыточное испарение кубовой жидкости, вследствие чего её компоненты могут попадать в более легкокипящие продукты, отбираемые из верхних частей колонны. Это приводит к снижению выхода кубового продукта, а также – к ухудшению качества дистиллятов колонны. Таким образом, можно говорить не только о неэффективности работы печи, но также и о неэффективности работы колонны разделения.
На основании всего вышесказанного можно сделать вывод о том, что важным условием эффективной работы печи является наличие системы регулирования расхода топлива и воздуха, в том числе, с учетом их состава и качества. Это позволит:
- повысить стабильность работы оборудования, расположенного по линии нагрева после печи;
- минимизировать расход топлива и затраты на подготовку воздуха;
- сократить количество вредных выбросов, тем самым повышая безопасность производства для человека и окружающей среды.
Всё это благоприятно отразится на эффективности работы печного оборудования и производства в целом.
1. Черниговская, М.А. Способы повышения КПД трубчатой печи для нагрева водородсодержащего газа / М. А. Черниговская, Е. С. Орлова // Сборник научных трудов Ангарского государственного технического университета, 2024. – № 20. – С. 164-167.
2. Медведев, И.С. Повышение эффективности работы колонны атмосферной перегонки нефти за счет контроля избыточного испарения в трубчатой печи / И. С. Медведев, С. Г. Дьячкова // Промышленные процессы и технологии, 2025. – Т. 5. – № 2 (16) – С. 95-105.
