Совершенствование конструкций футеровок нагревательных печей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.04.09, кандидат технических наук Тимохин, Андрей Леонидович
- Специальность ВАК РФ05.04.09
- Количество страниц 141
Оглавление диссертации кандидат технических наук Тимохин, Андрей Леонидович
Введение.
1 Анализ видов и конструкций футеровок печей нефтепереработки и нефтехимии.
1.1 Конструкции печей нефтепереработки и нефтехимии.
1.2 Роль тепловой изоляции.
1.3 Футеровочные материалы.
1.4 Анализ условий эксплуатации футеровочных материалов в печах нефтепереработки и нефтехимии.
1.5 Анализ частоты отказов, основных видов футеровочных материалов.
1.6 Сравнительный анализ объемов ремонтных работ и экономических затрат на их проведение, для различных типов футеровочных материалов.
1.7 Анализ адгезии материала футеровки к несущей металлоконструкции и роли армирования.
Выводы.
Цель и основные задачи диссертации.
2 Методика исследований.
2.1 Методы для исследования основных свойств жаростойких бетонов.
2.2 Установки для исследования основных свойств жаростойких бетонов.
Выводы.
3 Исследования влияния состава бетона на его основные физико-механические и теплотехнические свойства.
3.1 Исследования влияния массового соотношения заполнителей на основные физико-механические и теплотехнические свойства бетона.
3.1.1 Исследования прочности.
3.1.2 Исследования коэффициента теплопроводности
3.1.3 Исследования линейного термического расширения.
3.1.4 Исследования водопоглощения.
3.2 Исследования влияния расхода цемента на 1 м3 бетонной смеси на основные свойства бетонных изделии.
3.2.1 Исследования прочности.
3.2.2 Исследования коэффициента теплопроводности
3.2.3 Исследования линейного термического расширения.
3.2.4 Исследования водопоглощения.
Выводы.
4 Исследование влияния конфигурации анкерных устройств и способа их закрепления к несущей металлоконструкции на несущую способность футеровки.
4.1 Исследование влияния конфигурации анкерных устройств на несущую способность футеровки.
4.2. Исследования влияния способа закрепления анкерных устройств на несущую способность. ^
Выводы.
5 Разработка методов подбора состава и армирования монолитной футеровки нагревательной печи.
5.1 Разработка методики формирования компонентного состава бетонной смеси.
Рекомендованный список диссертаций по специальности «Машины и агрегаты нефтеперерабатывающих и химических производств», 05.04.09 шифр ВАК
Теоретические и технологические принципы повышения долговечности огнеупорных футеровочных материалов2004 год, доктор технических наук Хлыстов, Алексей Иванович
Исследование процессов структурной модификации жаростойких композитов растворами фосфатов2006 год, кандидат технических наук Соколова, Светлана Владимировна
Технологические факторы легких жаростойких бетонов при применении в шахте ядерных реакторов нового поколения2006 год, доктор технических наук Хаджишалапов, Гаджимагомед Нурмагомедович
Разработка составов жаростойкого бетона на жидком стекле с суперпластификатором2003 год, кандидат технических наук Овчинников, Александр Александрович
Легкий жаростойкий бетон для шахты реактора2003 год, кандидат технических наук Магомедов, Ахмед Далгатович
Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование конструкций футеровок нагревательных печей»
Трубчатые печи предприятий нефтепереработки и нефтехимии являются одним из основных видов оборудования установок нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов.
Трубчатые печи предназначены для нагрева углеводородного сырья и проведения реакционных процессов. Нагрев углеводородного сырья в трубчатых печах осуществляется путем передачи тепла от сгорания углеводородного топлива при радиантном и конвективном теплообмене.
Эффективность работы печных агрегатов заключается в способности всех основных элементов печи (трубчатый змеевик, футеровка, горелочные устройства и т.д.) выполнять свои функции.
Основной функцией футеровки трубчатой печи является изоляция зоны передачи тепла нагреваемой среде и снижение тепловых потерь. Футеровка печи обеспечивает также изоляцию несущего металлокаркаса печи от тепловых нагрузок. Неспособность футеровки выполнять свои функции ведет к увеличению теплопотерь и повышению затрат на энергоресурсы, что снижает эффективность технологических процессов в целом и приводит к возрастанию теплового воздействия на несущие элементы, что также может снизить "работоспособность печи.
Многолетний опыт эксплуатации трубчатых печей показывает, что применение различных типов футеровочных материалов должно осуществляться с учетом особенностей технологического процесса, в котором используется данная печь. При выборе футеровочного материала необходимо учесть также физико-механические и теплотехнические
• б свойства материалов, их ремонтопригодность и экономические показатели.
До недавнего времени в качестве футеровочных материалов трубчатых печей нефтепереработки и нефтехимии применялись главным образом штучные огнеупоры, использование которых выявило ряд недостатков, к которым следует отнести высокие тепловые потери через швы, высокий удельный вес, высокие трудозатраты и стоимость строительных и ремонтных работ, а также высокую квалификацию ремонтного персонала.
Использование легковесных жаропрочных, монолитных бетонных конструкций позволяет устранить эти недостатки за счет использования более габаритных элементов и применения индустриальных методов изготовления футеровок.
Научно-исследовательские работы в области разработки футеровочных материалов, конструкций футеровочных элементов способных отвечать современным требованиям по теплотехническим, физико-механическим и экономическим показателям (низкая себестоимость, использование местных материалов) резко сокращено, что создает серьёзные проблемы в области изготовления и ремонта трубчатых печей.
Данная работа посвящена совершенствованию конструкций трубчатых печей, главным образом нагревательных, разработке способов армирования и способов подбора состава материала футеровок.
Основные направления исследований выполнены в соответствии с Государственной научно-технической программой Академии наук Республики Башкортостан (АНРБ) "Проблемы машиностроения, конструкционных материалов и технологии'' по направлению 6.2 "Надежность и безопасность технических систем в нефтегазохимическом комплексе" на 1996-2000'годы, утвержденной постановлением Кабинета Министров РБ № 204 от 26.06.96, а также по Федеральной целевой программе "Государственная поддержка интеграции высшего образования и фундаментальной науки на 1997-2000 годы (ФЦП "Интеграция") по государственному контракту № 28 "Создание совместного учебно-научного центра "Механика многофазных систем в технологиях добычи, транспорта, переработки нефти и газа".
Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и выводов, содержит 140 страниц машинописного текста, в том числе 32 рисунка, 8 таблиц, список использованных источников из 71 наименования, приложения.
Похожие диссертационные работы по специальности «Машины и агрегаты нефтеперерабатывающих и химических производств», 05.04.09 шифр ВАК
Разработка жаростойкого неавтоклавного дисперсно армированного ячеистого бетона2009 год, кандидат технических наук Чужбинкина, Ирина Евгеньевна
Изделия для сталеплавильного оборудования на основе отходов металлургического производства2004 год, кандидат технических наук Сапронов, Николай Филиппович
Шлаковолокнистые жаростойкие композиты для футеровки тепловых агрегатов1984 год, кандидат технических наук Деревянко, Виктор Николаевич
Научные основы получения плотных, пористых заполнителей и бетонов различного функционального назначения из природного и техногенного сырья Кольского полуострова2006 год, доктор технических наук Крашенинников, Олег Николаевич
Композиционное вяжущее на основе стабилизированного β-C2S для жаростойких бетонов2007 год, кандидат технических наук Гареев, Руслан Разифович
Заключение диссертации по теме «Машины и агрегаты нефтеперерабатывающих и химических производств», Тимохин, Андрей Леонидович
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
1) Разработан подход к конструированию элементов фу-теровок нагревательных печей из керамзито-вермикулитового жаростойкого бетона, отвечающих условиям эксплуатации, что позволяет обеспечить требуемую работоспособность и ведет к снижению материальных затрат на их изготовление, эксплуатацию и ремонт;
2) Комплексный анализ показал, что основными свойствами керамзито-вермикулитового жаростойкого бетона, как материала футеровки нагревательной печи являются: прочность, теплопроводность, линейное термическое расширение, водопоглощение и удельный вес;
3) Обнаружен и объяснен эффект потери прочности ке-рамзит-вермикулитового жаростойкого бетона при увеличении массовой доли вспученного вермикулита в бетонной сме си;
4) Выявлено оптимальное массовое соотношение заполнителей (керамзит/вермикулит) 2:1 которое обеспечивает наилучшее сочетание физико-механических и теплоизоляционных свойств жаростойкого бетона, как материала монолитной футеровки нагревательной печи;
5) Выявлено влияние расхода цемента на 1 м3 бетонной смеси, которое позволяет обеспечивать механическую прочность и теплоизоляционные свойства футеровки в различных условиях эксплуатации, с учетом конструктивных особенностей печи;
6) На основе анализа и результатов проведенных исследований определена геометрическая форма пластинчатого фиксатора анкерного устройства типа стержень-пластина в виде треугольника, которая обеспечивает максимальную прочность армированных элементов конструкций монолитных футеровок нагревательных печей при применении анкеров данного типа;
7) На основе теоретической и эксперементальной оценки напряженного состояния в армированных бетонных футеровках разработана новая конструкция подвижного способа закрепления анкерного устройства типа "стержень пластина", позволяющая повысить несущую способность футеровки нагревательной печи на 18-20%;
8) Разработаны методики подбора компанентного состава бетонной смеси и расчета конструктивных размеров анкерных устройств, которые позволяют обеспечить максимальную механическую прочность при наилучших теплоизоляционных свойствах, с учетом режимов эксплуатации различных элементов футеровок нагревательных печей;
9) Методики подбора компанентного состава бетонной смеси и расчета конструктивных размеров анкерных устройств используются в учебном процессе при чтении лекций по курсу "Машины и аппараты химических производств" для студентов III курса специальности 17.05.00 "Машины и аппараты химических производств и предприятий строительных материалов", а также рекомендованы к использованию на ОАО "Башнефтехим".
Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Тимохин, Андрей Леонидович, 1999 год
1. Ентус Н.Р., Шарихин В.В. Трубчатые печи в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.-М.: Химия, 1987.- 304 с.
2. Огнеупорные бетоны: Справочник/С.Р. Замятин, А.К. Пургин, Л.Б. Хорошавин и др.- М. : Металлургия, 1982.192 с.
3. Стрелов К.К., Кащеев И.Д., Мамыкин П.С. Технология огеупоров.- 4-е изд.- М.: Металлургия, 1988.528 с.
4. Кац С.М. Высокотемпературные теплоизоляционные материалы.- М.: Металлургия.- 232 с.
5. Кайнарский И.О. Процессы технологии огнеупоров.-М.: Металлургия, 1969.- М.: Металлургия, 1969.- 352 с.
6. Краснов В. И. и др. Ремонт трубчатых печей (по опыту специализированного ремонтно-строительного треста "Башнефтехимремстрой") .- М. : ЦНИИТЭНефтехим, 2983.- 32 с.
7. Сооружение промышленных печей. Справочник Монтажника.- М.: Стройиздат, 197 8.- 413 с.
8. Шахов И.И. Технико-экономическая эффективность новых конструкций//Тезисы докладов всесоюзного совещания.- М.: 1981.- С. 4-9.
9. Салимов С.Ф. и др. Опыт ремонта трубчатых подогревателей с футеровками из волокнистых огнеупорных материалов //Тезисы докладов всесоюзного совещания.- М.: 1981.- С. 84-85.
10. Шахов И.И., Гранник В.Г. Теплоограждение печей нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленностииз волокнистых огнеупоров//Тезисы докладов всесоюзного совещания.- М.: 1981.- С. 52-54.
11. Котишек Я.М. Трубчатые печи в химической промышленности.- Л.: Химия, 1963.- 147 с.
12. Жужи С.И. Огнеупоры и футеровки.- М.: Металлургия, 197 6.- 416 с.
13. Исламов М.Ш. Проектирование и эксплуатация промышленных печей.- Л.: Химия, 1986.- 280 с.
14. Михалев М.Ф. Расчет и конструирование машин и аппаратов химических производств.- М. : Машиностроение, 1984.- 232 с.
15. Адельсон С.В. Технологический расчет и конструктивное оформление нефтезаводских печей.- М.: Гостоптехиздат, 1952.- 239 с.
16. Бахшиян Ц.А. Трубчатые печи.- М: Химия, 19 69.312 с.
17. Менделеев В.Я. и др. Монтаж сборных конструкций промышленных печей из жаростойкого бетона и железобетона.- М.: Стройиздат, 1985.- 163 с.
18. Некрасов К.Д. Состояние и перспективы развития научных исследований и применения жаростойких бетонов//Сб. тр. НИИЖБ.- М.: Стройиздат, 1981.- С.6-11.
19. Некрасов К.Д., Тарасова А.П. Жаростойкий бетон на портландцементе.- М.: Стройиздат, 1969,- 191 с.
20. Семченко Г.Д., Загоскин В.Т. Производство и применение огнеупорных бетонов в тепловых агрегатах металлургического производства.- Свердловск, Кн. изд-во, 1977.- С.30-33.
21. Скобло А.И., Трегубова И. А. и др. Процессы и аппараты нефтеперерабатывающей и химической промышленности.- М.: Химия, 1982.-584 с.
22. Круглов Н.К.Ямпольский, A.C., Баранова Т.Ф. и др.//Огнеупоры.- 1980,- №7., С.12-13.
23. Биргер И.А., Мавлютов P.P. Сопротивление материалов.- М.: Недра, 1986.- 354 с.
24. ГОСТ 12865 Вермикулит вспученный.
25. ГОСТ 6137 Материалы алюмосиликатные. Технические условия.
26. ГОСТ 4 071 Изделия огнеупорные. Метод определения предела прочности при сжатии.
27. ГОСТ 2055 Метод определения адгезии бетона.
28. Полак А.Ф., Бабков В.В., Андреева В.П. Твердение минеральных вяжущих веществ.- Уфа: Башкирское книжное издательство, 1990.- 217 с.
29. Огнеупорные изделия, материалы и сырьё. Справочник под ред. А.К. Карклита. М. : Металлургия, 1991.- 416 с.
30. Немец И.И., Трубицын М.А.// Огнеупоры.-1987.-№3. С.19-24.
31. Немец И. И., Бельмаз Н.С., Семыкина JI.H.// Огнеупоры.-1991.-№6. С.7-11.
32. Гогоци Г.А., Завада В.П., Кутняк В.В., Островой Д.Ю.// Проблемы прочности.-1988.-№4. С.114-117.
33. Лавренко В.А., Гогоци Г. А. Коррозия конструкционной керамики.- М.: Металлургия, 1989.- 199 с.
34. Гаенко Н.С., Мельникова Г.Г., Брагина Т.М., Казаков C.B.// Огнеупоры.-1989.-№4. С.32-38.
35. Сорокин В.Г., Волосникова А.В., Вяткин С. А. и др. Марочник сталей и сплавов.- М.: Машиностроение,1989.- 640 с.
36. Пивинский Ю.Е., Трубицын М.А.// Огнеупоры.1990.-№12. С.1-8.
37. Дергапуцкая JI.A., Серова JI.B.// Огнеупоры.-1990.-№12. С.8-11.
38. Шпирько Н.В., Чумак Л.И. 35.// Огнеупоры.-1990.-№12. С.15-17.
39. Герцык Н.Б., Малютин А.А., Стрекотин В.В., Телегин А.С. // Огнеупоры.-1990.-№12. С.23-27.
40. Чусовитина Т.В., Малышкин Ю.К., Беклемешева Л.С.// Огнеупоры.-1990.-№12. С.4 6-48.
41. Польшиков Ю.А., Мавлютин М.А. .// Огнеупоры.-1993.-№5. С.23-28.
42. Завада В.П., Кутняк В.В.,// Огнеупоры.-1993.-№8. С.11-14.
43. Гаенко Н.С., Брагина Т.М. .,// Огнеупоры.-1995.-№8. С.10-13.
44. Wibel Guido // Cim., betones, plâtres, chaux.-1987.-№4. P. 217-220.
45. Nandi R.D. // Cim., betones, plâtres, chaux.-1993.-№6. P. 200-207.
46. Havranek P.M. // Cim., betones, plâtres, chaux.1995.-№3. P. 217-220.
47. Olsen E.T. // Cim., betones, plâtres, chaux.1996.-№1. P. 124-128.
48. Grin R., Baurt G.// Cim., betones, plâtres, chaux.-1987 .-№3., P. 111-115.
49. А. с. № 479861 МКИ Е 04С 5/12. Анкер для закрепления арматуры.- Бюлл. Изобр. № 18, 1976.
50. Бондаренко В.М., Бондаренко C.B. Инженерные методы нелинейной теории железобетона.- М. : Химия, 1982.- 162 с.
51. Зайцев Ю.В. Строительные конструкции, заводского изготовления.- М.: Химия, 1987.- 264 с.
52. Зайцев Ю.В., Миронков Б. А. Армоцементные конструкци.- М.: Химия, 1989.- 192 с.
53. Злочевский А. Б. Экспериментальные методы в строительной механике.- М.: Химия, 1983.- 167 с.
54. Злочевский А.Б. Коррозия бетона и железобетона. Справочник под ред. В.М. Москвина.- М. : Химия, 198 0 .187 с.
55. Пересыпкин Е.П. Расчет стержневых железобетонных элементов.- М.: Химия, 1988.- 246 с.
56. Трапезников Л.П. Температурная трещиностойкость массивных бетонных сооружений.- М.: Химия, 1986.- 226 с.
57. Зайцев Ю.В. Механика разрушения для строителей.-М.: Высшая школа, 1991.- 289 с.
58. Клинов И.Я. Коррозия химической аппаратуры и коррозионно-стойкие материалы.- М. : Машиностроение, 1967.- 468 с.
59. Лессиг Е.Н., Лильеев А.Ф., Соколов А.Г. Листовые металлические конструкции.- М. : Издательство литературы по строительству, 1970.- 487 с.
60. Кузьмак Е.М. Основы технологии аппаратостроения.- М.: Недра, 1967.- 468 с.
61. Вихман Г.Л., Круглов С.А. Основы конструирования аппаратов и машин нефтеперерабатывающих заводов.- М. : Машиностроение, 1978.- 327 с.
62. А.с. № 1491882 МКИ СКЮ 9/20. Вертикальная трубчатая печь/И.Г. Ибрагимов, Е.А. Филимонов, И.Р. Кузеев, М.И. Баязитов и др.- Бюлл.Изобр. №25, 198 9.
63. Тимохин А.Д., Хуснияров М.Х. К вопросу о Футеровках нагревательных печей. Тезисы докладов межотраслевого совещания Проблемы и перспективы развития АО "УНПЗ", Уфа 1995.- С.52-53.
64. Тимохин А.Л., Хуснияров М.Х. Футеровки нагревательных печей. Материалы Всероссийская научно-техническая конференция Проблемы нефтегазового комплекса России. Уфа 1995.- С.190., Доклад по теме.
65. Тимохин А.Л., Хуснияров М.Х. Долговечность футеровки печи. II Всероссийская научно-техническая конференция Техническая диагностика, промышленная и экологическая безопасность, Уфа 1996 .- С. 97-98.
66. Тимохин А.Л., Хуснияров М.Х. Влияние массового соотношения заполнителей на работу футеровки печи. II Всероссийская научно-техническая конференция Техническая диагностика, промышленная и экологическая безопасность, Уфа 1996.-С.90-91.
67. Тимохин А.Л., Хуснияров М.Х. Современные футеровочные материалы. Материалы ХХХХУН-й конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Уфа 19 96. т.1, С.156-157.
68. Тимохин А.Л., Хуснияров М.Х. О долговечность футеровки печи. Марушкинские чтения, Уфа, УГНТУ, 199 6 . -С. 97-98.119
69. Тимохин А.Л., Хуснияров М.Х. К вопросу о составе монолитной футеровки нагревательной печи. Материалы ХХХХУШ-й конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Уфа 1997, С. 189-190.
70. Тимохин А.Л., Хуснияров М.Х. К вопросу о повышении прочности материала футеровок печей нефтепереработки и нефтехимии. Механика деформируемых тел и конструкций. Межвузовский научный сборник. Уфа, УГАТУ, 1998 С. 54-62.
71. Тимохин А.Л., Хуснияров М.Х. Повышение прочности материала монолитных футеровок печей нефтепереработки и нефтехимии. Десять лет эксперимента на кафедре МАХП, сборник тезисов и научных статей, Уфа, УГНТУ, 1997.-С.83-84
72. Тимохин А.Л., Хуснияров М.Х. К вопросу о повышении прочности материала футеровок печей нефтепереработки и нефтехимии. Нефть и газ, №3, 1998 С. 74-76.
73. Расчет потолочного модуля типовой двускатной нагревательной печи шатрового типа.1. Выбор расчетной схемы.
74. Рисунок 2 Расчетная схема панели.
75. Крепление панелей в верхней части шарнирное, а в нижней части свободное с фиксирующим элементом. Таким образом, расчетная схема панели имеет вид в соответствии с рис.2.зово )ч
Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.