Ремонт трубчатых печей

Введение.

Трубчатая печь является аппаратом, предназначенным для передачи нагреваемому продукту тепла, выделяющегося при  сжигании топлива в топочной камере [1].

           Впервые они предложены русскими инженерами В. Г. Шуховым и С. П. Гавриловым и прежде нашли применение на промыслах для деэмульгирования нефтей. В годы первой мировой войны трубчатые печи стали применять на нефтеперегонных заводах, заменяя ими малопроизводительные цилиндрические кубы с низким  КПД. Первые трубчатые печи были кострового типа с восходящим  потоком дымовых газов [2]. Сейчас  они широко распространены нефтегазоперерабатывающей , нефтехимической, коксохимической и других отраслях промышленности , являются основной частью многих установок и применяются в различных технологических процессах (перегонка, пиролиз, каталитический крекинг и др.)[1].

           Для достижения высоких технико – экономических показателей работы трубчатых печей первостепенное значение имеет решение проблем оптимизации режима их работы, обеспечения эксплуатационной надежности и долговечности, организации качественного выполнения ремонта [3].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

1. Ремонт печей.

           Нормальная эксплуатация трубчатых печей обеспечивается системой планово – предупредительного ремонта, которая дает возможность:

- организовать ритмичную  работу печного комплекса;

- гарантировать возможность  своевременного выполнения всех ремонтных работ по плану, согласованному с планом производства;

- создавать условия для  систематической и достаточной  подготовки к проведению ремонтных работ, выполнять их с высоким качеством в сроки, предусмотренные графиком работы предприятия;

- снизить общие эксплуатационные  расходы за счет уменьшения  числа внеплановых остановок,  сокращения числа текущих ремонтов, увеличения продолжительности пробегов  печных агрегатов;

- предупреждать преждевременный  выход из строя элементов конструкции  печей, увеличивать ресурс работы  деталей и узлов.

          Ремонт основных фондов предприятия подразделяется на текущий и капитальный, которые выполняются по графикам, разрабатываемые в соответствии с действующим положением о планово – предупредительном ремонте.

           В объем капитального ремонта входят работы текущего ремонта и работы по ликвидации неполадок, выявленных при эксплуатации печей. Капитальный ремонт – наиболее сложный и полный объему. Он устанавливается для полного восстановления работоспособности печного комплекса.

           Графики ремонта утверждаются руководителями предприятия. Сроки проведения ремонта крупнотоннажных производств согласовываются со

всесоюзными промышленными  объединениями. Работы выполняют хозяйственными (силами предприятия) и подрядными способами  с использованием ремонтно – строительных подрядных организаций.

4

Подрядные организации выполняют  капитальный ремонт, а ремонтные  подразделения предприятия –  текущий ремонт и межремонтное обслуживание.

1.1. 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 [3].

           После остановки трубчатую печь отключают от коммуникаций закрытием запорной арматуры и установкой заглушек. Для ускоренного охлаждения печи открывают взрывные окна, люки, а иногда приводят и приводят и принудительную подачу воздуха в печь [4].

           Особое внимание следует обращать на охлаждение печей в летнее время , по сколько в данном случае они могут охлаждаться естественным путем не менее двух – трех суток.

            Во время охлаждения печей рабочие освобождают трубопроводы от нефтепродуктов, устанавливают заглушки, разбирают и очищают от отложений горелки печей, подготавливают площадки для производства огневых работ [3].

           Печные двойники легче вскрываются в горячем состоянии, поэтому эту операцию выполняют еще до полного остывания змеевиков после пропарки ( при механической чистке) или сразу же по окончанию выжига кокса. Пробки двойников входят плотно в гнезда только при установке их на свои прежние

места. Поэтому при проведении ремонтных работ желательно пробки                                                 укладывать в кассеты, что исключает их повреждение, загрязнение и потерю.  Болты и траверсы после разборки укладывают в соляровые ванны, что облегчает их очистку.

          К работам внутри печи приступают после снижения температуры  в топке до 50⁰С. Для проведения ревизии и ремонта змеевиковых труб, опор и

5

обмуровки внутри печи сооружают  леса и подводят переносное электроосвещение. По результатам ревизии состояния  трубного змеевика, кронштейнов и  подвесок, обмуровки печи составляют акт и принимают решение об объеме предстоящих ремонтных работ [4].

1.2. Очистка трубчатых змеевиков.

          Внутреннюю поверхность печных труб очищают от отложений солей и кокса в основном тремя способами: механическим, паровоздушным и промывкой водой. Когда на установках прямой перегонки нефти отложения в печных трубах содержат большое количество солей и смолистых веществ, их удаляют промывкой горячей водой и продувкой водяным паром. Кокс из змеевиков печей на установках термического крекинга, пиролиза и других процессов удаляют механическим способом и паровоздушным выжигом.

          Механический способ очистки печных труб. Этот способ применяют в тех случаях, когда другими способами удалить отложения не удается. До начала очистки труб печь пропаривают водяным паром для подсушки отложений, что облегчает их скалывание.

          Печные трубы очищают при помощи специального устройства – бойка, который шарниром связан с пневматической турбинкой. Шарнирное соединения позволяет бойку при быстром вращении производить удары гранями по отложившемуся коксу и разрушать его. Сжатый воздух

используется для удаления из печных труб раздробленного бойком кокса. Печные трубы считаются очищенными от кокса, если в них отсутствуют коксовые кольца и на внутренней поверхности появляется металлический блеск.

        Механический способ удаление кокса имеет следующие достоинства: печные трубы можно очищать от любых отложений; не изменяется механическая прочность металла труб; не нарушается герметичность вальцовочного соединения труб с двойниками; открытый змеевик доступен

для ревизии внутренней поверхности.

6

          Недостатки механического способа: большая трудоемкость и продолжительность очистки; значительный расход воздуха; быстрый выход из строя турбинок и бойков.

          Паровоздушный способ очистки труб. Удаление кокса из труб этим способом является очень ответственной операцией. Для её проведения должны привлекаться квалифицированные, опытные работники.  Операцию по выжигу проводят в следующей последовательности: после остановки печь освобождают от нефтепродукта и пропаривают перегретым паром давлением 0,2 – 0,3 мПа в течении 2 – 3 ч. Пропарку ведут при горящих коротким факелом горелках; длительность зависит от результатов анализа кокса. По окончанию её горелки гасят , перекрывают подачу пара, устанавливают заглушки, отсекающие трансферные трубопроводы, и монтируют трубопроводы для отвода газов в боров дымовой трубы. Затем, подают пар давлением 0,2 мПа в змеевики печи «против хода» потоков и зажигают горелки. При достижении газами указанной температуры начинают подавать воздух, снижая давление пара так, чтобы общее давление смеси было в пределах 0,25 – 0,30 мПа. Такой режим поддерживается в течении 4 ч; за это время кокс успевает нагреться до температуры самовоспламенения. Момент

загорания его определяют по появлению продуктов сгорания  в дымоходах печей и цвету печных труб. Первые 8 ч. выжиг ведут при давлении паровоздушной смеси 0,3 мПа, а затем поднимают до 0,35 мПа, и тщательно следят за цветом труб в последние часы выжига. На весь процесс затрачивается 16 – 24 ч.

          Достоинства способа: высокое качество очистки печных труб, сокращается время простоя печей в ремонте, снижается расход средств на ремонтные работы, улучшается условие труда. Недостатки способа: прогорание труб; снижение прочности металла труб; остаточная деформация труб; нарушение герметичности и прочности вальцовочных соединений труб в двойниках; усиленный износ перетоков змеевика и их закалка; образование

7

окалины на наружной и внутренней поверхности труб . 

1.3. Ремонт элементов конструкции.

          Печные трубы. В отдельных случаях, когда печные трубы не деформируются, представляется возможность при вырезке трубы с дефектом сохранить парную ей хорошую трубу. Для этого трубу с дефектом вырезают по частям, не демонтируя двойник с парной трубой. Взамен дефектной трубы через очко двойника вставляют новую трубу и производят ее развальцовку. Работы по установке новой трубы трудоемки, однако для сохранения ценных их следует выполнять. Менее трудоемок такой способ сохранения парных труб: демонтируют две трубы с дефектами; после обрезки двойника электросваркой наращивают патрубок на хорошую трубу и устанавливают ее на место [3].

          Трубные опоры (кронштейны, подвески, решетки). Разрушение трубных опор приводит к увеличению пластической деформации труб, возрастанию нагрузок на соседние опоры, т.е при не своевременном ремонте опор может потребоваться замена деформированных труб, а восстановление

опор станет невозможным. Изношенные стальные кронштейны и подвески камеры радиации заменяют новыми или  восстанавливают путем приварки накладных полос. Замена опор открытого типа не требует вырезки змеевиковых труб. Чугунные трубные решетки камеры конвекции могут быть заменены только после извлечения из печи все конвекционных труб, что обычно и делают из – за большой трудоемкости работ, а ограничиваются укреплением треснувших решеток стальными накладками на болтах.

         Ремонт огнеупорной обмуровки. От состояния огнеупорной обмуровки и тепловой изоляции трубчатых печей зависят тепловые потери в окружающую среду, эффективность сжигания топлива и в конечном счете коэффициент полезного действия печного агрегата, а также санитарно – гигиенические условия местности. Поэтому качеству ремонта обмуровки и теплоизоляции уделяют особое внимание. Объем и характер капитального

8

ремонта огнеупорной обмуровки  для каждой печи устанавливают внешним  осмотром, для чего производят вскрытие и обследования участков кладки наиболее теплонапряженных зон. Обычно быстрому износу подвержена обмуровка потолка, амбразур горелок, гляделок, суживающихся частей топочной камеры. Возможны случаи полного оплавления амбразур, обрыв свободных кирпичных подвесок с разрушением отдельных фасонных шамотных кирпичей, выпучивания и частичное разрушение перевальных стен, разрушение кирпичей торцовых стен в отдельных местах, разрушение кладки боров.

          В случае обрыва кирпичных подвесок свода и разрушения отдельных кирпичей производят частичную либо полную разборку свода, для этого удаляют верхнюю тепловую изоляцию, отрезают газорезкой болты кирпичных подвесок и постепенно, начиная сверху, снимают огнеупорные кирпичи. После частичной или полной разборки свода приступают к

разборке поврежденных стен топки, перевальных стен амбразур. Обломки  кирпича и мусора не следует накапливать  в топке, а нужно по возможности  удалять [4].

          Ремонт фронтальных стен и выстилка пода. Огнеупорную кладку фронтальных стен и пода выполняют перевязкой швов каждого ряда и заполнением их раствором, состоящим из 30% огнеупорной глины и 70% шамотного порошка по объему. В зависимости от крупности зерен шамотного порошка приготавливают растворы: густые – для огнеупорной разбортовки, полугустые – для обыкновенной кладки и жидкие – для тщательных кладок. Чем тоньше швы между смежными кирпичами, тем прочнее и долговечнее кладка. Чтобы швы не образовывали больших щелей, кладку ведут с перевязкой швов, т. е. со смещением кирпичей четного ряда относительно нечетного ряда на половину или четверть кирпича. Для устройства пода печи непосредственно на бетонный фундамент укладывают

9

нормальный строительный кирпич, который сверху выстилают  огнеупорным кирпичем. Горизонтальность кладки рядов фронтальных стен соблюдают, используя натянутый шнур.

           Ремонт боровов. В боровах печи накапливается различные отложения, что может привести к их частичному разрушению. Ремонт боровов заключается в очистке их от мусора и восстановлении кладки. Кладка борова двухслойная; наружный слой выкладывают из обычного строительного кирпича, а внутренний из огнеупорного кирпича. При восстановлении стен борова в первую очередь производят кладку из обычного строительного кирпича, промазывая наружные поверхности горячим битумом, а затем – кладку из огнеупорного кирпича.

           Ремонт подвесных стен и свода. Подвергаемые ремонту подвесные стены и своды собирают без раствора из фасонных огнеупорных кирпичей и

насадкой на чугунные кронштейны и подвески. Подвесные фасонные кирпичи подбирают в блоки так, чтобы зуб каждого из них входил во впадину смежного кирпича не менее чем на 3 мм. Кирпичи укладывают насухо, плотно один к другому, при этом минимальная толщина шва равна 2 – 3 мм. Для повышения герметичности наружную поверхность потолочного свода заливают раствором огнеупорной глины, шамотного порошка и асбеста.  В процессе сушки печи в первом слое могут появиться трещины, поэтому наносят еще один – два слоя. В качестве изоляции свода может быть использован асбозурит. При надежной тепловой изоляции печей исключается подсосы воздуха через не плотности и обеспечивается правильный подвод его к горелкам, что способствует нормальному процессу горения топлива.