Способ нагрева крупногабаритных полых металлических сварных изделий

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советски кСоциалистическикРеспублик(22)Заявлено 15,02.82(21) 3384189/22-02с присоединением заявки Эй. (23) Приоритет С 21 О 9/50 С 21 О 1/30 ГасуаарстееваХ кююитат СССР йе ааааа изебратеииХ и еткрытиХ,ьЖВсесоюзный научно-исследовательский и проектныйинститут технологии химического и нефтяно 1 тоаппаратостроения(54) СПОСОБ НАГРЕВА КРУПНОГАБАРИТНЫХ ПОЛЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СВАРНЫХ ИЗДЕЛИЙ 1Изобретение относится к технике 1 изготовления химической и нефтяной аппаратуры, а также полых металлических сварных изделий,. работающих под давлением и требующих объемного нагрева при различных видах термической обработки.Известен способ нагрева длинно- мерных сосудов, включающий передачу тепла продуктов сгорания топлива направленным потоком ,с регулируемой температурой, распределяемым вдоль перфорированной трубы 11 .Однако для сосудов большого диамет ра такой способ неприемлем, так как отсутствие направленной циркуляции продуктов сгорания топлива внутри сосуда не обеспечивает равномерного нагрева его. Кроме того, строго соосное размещение горелок для сжигания топлива внутри сосуда, подача к ним топлива и регу лирование работы горелок с большими технологическими трудностями. 2Наиболее близким к изобретению потехнической сущности является способтермической обработки емкостей,включающий нагрев изнутри, когда нагрев стенок производят перемещением 5 через емкость продуктов сгорания,топлива из теплогенератора и удаление их через трубы, присоединенные к выходному отверстию емкостивентиляторами и дымососами 1 21.10Недостатками этого способа является неравномерность нагрева изделия по длине, получающаяся из-затого, что при вводе продуктовсгорания топлива с большой скоростью во входное отверстие , значительно меньшее внутреннего диаметра сосуда и удалении их за счетразряжения, создаваемого при этомспособе вентиляторами или дымосо"сами на выходе из сосуда, в центреего в направлении от теплогенератора к выходному отверстию создаетсяузконаправленный поток продуктов100237 ь Г. Н оставител ехред Т,ф зарова Корректор О, Билак актор О. Юрк та аж 566 ПодписноеР Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная,аказ 131/11 ВНИИПИ Госу по дела 113035, Мосрстве изобр а, Жого Комитета СС ений и открытий ,Раушская набЦелью изобретения является повышение равномерности нагрева стенок изделия.Цель достигается тем, цто по способу нагрева крупногабаритных полых металлических сварных изделий путем подачи горячего теплоносителя в их полость, снацала теплоноситель с температурой не более 300 С подают до повышения температуры стенок изделия на входе в его полость выше температуры окружающвй среды, потом закрывают шибер на выходе из полости изделия и продолжают подачу теплоносителя в полость его до получе - ния по длине изделия градиента температуры не более 1 ООС, затем открывают шибер с одновременным вводом теплоносителя с температурой выше первоначальной на 100-300 С, после чего процесс многократно повторяют до достижения заданной температуры нагрева зделия, при этом потоку теп поносителя на всех ста 40 50 100233сгорания с ограниченной циркуляцией в направлении, перпендикулярном его движению. При этом неизбежно значительное опережение ростатемпературы в нижних частях сосуда,прилегающих к входному отверстию.В то же время равномерность нагревас перепадом не более 10 С на метрдлины- основное условие предупреждения деформаций изделий. 1 ОСпособ имеет ограничение в применении. 0 н применим только для вер"тикального положения сосуда. Пригоризонтальном положении сосудаобязательно будет существовать разница температур между верхними инижними точками вертикального диаметра сосуда по всей его длине, чтовызывает дополнительные напряженияв сварной конструкции, 20В связи с интенсивным отсосом теплоносителя из сосуда вентиляторамиили дымососами и при наличии ограниченной циркуляции потока теплоносителя в направлении, перпендикулярном его движению, цтобы обеспечитьравномерность нагрева сосуда по длине необходимо стремиться к уменьше;нию разности температур потока на вхо.де и выходе, а это значит, что выбра З 0сывать теплоноситель наружу придется с более высокой температурой,т.е. этим снижается КПД использования тепла. 77 фдиях нагрева придают вращательное движение.На фиг. 1 изображена схема установки для реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 - схема размещения термопар.Способ осуществляют следующим образом.В теплогенераторе 1 сжигается топливо ( в качестве теплогенератора могут применяться различные топливосжигающие устройства, обеспечивающие полное сжигание газообразного, жидкого топлива или их смеси) Продукты сгорания топлива разбавляются воздухом воздуходувки 2 до температуры, не превышающей температуру отенки сосуда в месте ввода теплоносителя более чем на 300 С из условия исключения возникновения напряжений от нагрева и подаются в преобразователь потока 3, присоединенный к входному штуцеру 1 нагреваемого аппарата О, где потоку теплоносителя одновременно с поступательным придается вращательное движение по касательной к образующей изделия. Заслонка дросселя 6, установленного на выходном штуцере 7 открыта, теплоноситель свободно выходит из аппарата. После замедления или прекращения роста температуры стенок ап. парата в месте ввода теплоносителя прекращают выброс теплоносителя из аппарата, перекрывая заслонкой 6 выходное отверстие 7 аппарата. В результате создается замкнутый вращающийся объем теплоносителя с, возрастающим давлением, конкретная величина которого определяется габаритами нагреваемого изделия. независимо от его объема. При этом происходит рост температуры в направлении к выходному от. верстию аппарата, После уменьшения градиента температуры между противоположными концами аппарата до 100-150 Сиз условий вида термообработки) повышают температуру вводимого в аппарат теплоносителя, открывают заслонку дросселя 6, за счет чего происходит дальнейшее повышение температуры стенок аппарата в месте ввода, затем по дости;ении температурных условий, описанных выше, повторяется перекрытие выброса теплоносителя. Этот процесс производится до достижения стенками аппарата заданной температур наг". рева.1002377 5При описанном способ нагрева вращательное движение теплоноси" теля обеспечивает равномерность температуры по диаметру изделия в любом его сечении, а периодические прекращения при этом выбросе .его из аппарата обеспечивают выравнивание температуры по длине аппарата. Пример осуществления способа, о Нагревают аппараты габаритами: высота 27 м наружный диаметр 5,5 м, толщина стенки 52 мм иэ стали 16 ГС. После сварки аппараты устанавливают вертикально. На поверхности наг реваемого аппарата закрепляют 11 термопар для снятия показаний температуры нагрева в различных точках поверхности. Наружную поверхность нагреваемого аппарата пок рывают теплоизоляцией толщиной 150 мм. ФНачальная температура теплоносителя (см. таблицу около 306 С, при достижении стенками температуры 260-180 С выброс теплоносителя прекращается градиент температуры по высоте иэделия выравнивается до до 60 ф С, за счет циркуляции атмосферы в замкнутом объеме с повышением давления ее. Затем поднимают температуру теплоносителя до 600 С и открывают заслонку на выходе из емкости, Цикл нагрева повторяют до достижения температуры изделия 600- 650 С.Данный способ обеспечивает более равномерный и эффективный нагрев крупногабаритных аппаратов. Годовой зкономический эффект от использования способа при термообработке аппаратов на Красноводском НПЗ составляет 890 ть.с, руб.7 1002377 8 Реаии объемной термообработки реактора 4 УЗККрасноводского НПЗ Время Волгоградское) Дато время суток, ц син Температура теплоносителя на выходе изтеплогенераторов, С Темпевлее гакг/см ТТТТТТ05,12.8111.451 2,00 пуск теплоге нер а тора 0,5 300,и ре"гулирование температуры 250 270 700,5 300 260 280 100 Регулирование расхода газа увеличена подача газа) Дроссельная заслонка открыта 420 220 230 0 53 232 250 17.00 Дрос сел ьн ая за слон ка закрыта 470 420260 265 280 420 450 0,50 500 500 20. 1020,20 Регулирование расхода на ТГи ТГдавления газа и 21.00 480 310 0,50 500 500 Дроссель открыт,газа на теплогенераторах увеличен расход 600 320 0,50 22.0023 0024.00ОЬ 12,8100.2001.00 340 600 630 Дроссель закрыт 640 620 600 0,50 01.45 02,00 03,00 расход газа на теплогенератооах740 720 370760 700 380740 720 390760 700 480 04.,00 Дроссель прикрыт регулирование расхода газа0,45 720 710 700 4900,45 720 710 700 4900,50 720 710 700 100 40 720 710 710 520 04.20 04,40 05.00 ОЬ.ОО ОЬ.30 13,1)0 14,30 14,40 15.00 1710 18.00 19.00 20.00 Дроссель открыт. увеличен0,52 730 0,50 700 0,50 700 0,50 700 470 420 470 420 450 450 450 420 ратура выходящих газов,С1002377 10 Продолжение таблицы Температура нагрева стенок реактора при нагреветеплоносителем, С номера точек замера Т 1 801002377 12 Продолжение таблицы Температура нагрева стенок реактора при нагреве теплоносителем, С(номера точек замера 05 12 11.45 2.0 75 15 115 3) 12) 70 170 50 65 4,4 5,0 120 175 6.10 80 45 24 18.00 19.00 Ь 235 282 23 25 23 260 22,0 5 295 315 36 34 Ь 87 00 45 60 360 70 370 2.00 43 365 385 5 4600 475 90 О) 40 ЬОО 41) 405 05,00 06.00 0 430 0 460 2 Дата, время суток 13.00 1430 14.40 20.00 20.10 21. 20 20.00 3.00 4.00 6.12 03.00 04,00 04.201002377 Продолжение талицы Температура теплоносителя на выходе изтеплогенераторов,ф 0 Температура выходящихгазов,ТТТТТТ720 520 700 700 710 720 0,45 07,00 08.00 7001 Дроссель закрыт 740 780 720 0,50 720 730 720 680 620 720 620 680 720 Дроссель открыт 10 75 800 800 0,50 0,50 11,00 800 800 12,00 820 820 0,55 13.00 820 820 ЬОО 800 14,00 О 55 820 850 0,55 15.00 15.10 820 840 Дроссель перекрыт800 640 760 760 780 820 0,50 16,00 ЯОО 800 660 660 0,50 0,50 800 800 17.00 18.00 Продолжение таблицы нагреве 588 ь 2 590 62 Я 56 7.00 8.00 20 6 0 625 6305 630 638 Регулиро 600 61 ие ТГ 61 615 630газа на ТГ615 633615 630 О 75 е расх 6255.10 6.00 25 40 63 40 636 615 625 6 015 625 6 615 625 640 63 610 17.0 18.0 650 Продолж табли мпература наг теплоносите80 10 595 08.2009.00 575 57 09.40 590 58 09.50 10.00 595 59510.7511.00 595 59012.00 595 59013.00 595 595 14.00 595 595 15.00 605 605 16. 00 605 61 17.00 610 61 18.00 610 61 585 535 590 540 595 560 595 575 605 580 16Продолжение таблицы при нагревеамера) еактора при нагре точек замера 590 590 595 595 595 5951 100формула изобретения Способ нагрева крупногабаритных полых металлических сварных изделий, путем подачи потока горячего теплоносителя в их полость, о т л и ч а. ю щ и й с я тем, что с целью повышения равномерного нагрвва стенок изделия по длине, сначала теплоноситель температурой не более 300 С подают до повышения температуры стенок изделия на входе в его полость выше температуры окружающей среды, потом закрывают шибер на выходе из полости изделия и продолжают подачу теплоносителя в полость его до получения по длине изделия 2377 18градиента температуры не более150 С, затем открывают шибер с одно.временным вводом теплоносителя температурой выше первоначальной на100-300 С, после чего процесс многократно повторяют до достижения заданной температуры нагрева изделия,при этом потоку теплоносителя навсех стадиях нагрева придают вра щательное движение. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Великобритации 1 з й 1 Ц 57901,кл. С 21 О 1(30, 1976. 2, Авторское свидетельство СССР Ь" ЗМ 005, кл. С 21 О 1/3 М 1972.