Способ нагрева крупногабаритных полых металлических сварных изделий
Патент 1002377
Авторы
Способ нагрева крупногабаритных полых металлических сварных изделий
Иллюстрации
Реферат
О П И С А Н И Е (i»l oo2377
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советски к
Социалист ическнк
Республик (61 ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 15.02.82(21) 3384189/22-02 с присоединением заявки ЭЙ . (23) Приоритет (51)М. Жл.
С 21 D 9/50
С 21 0 1/30
Гвсуйаустееввй кюаитат
СССР йе аелам изебратеки11 и еткрытий
Опубликовано 07.03,83 Бюллетень М 9
Дата опубликования описания 0 7 .0 3 ..83
{53) УДК 621.783 (088.8) Н. М. Кабанов, Ю. И. Мирошин, А. Г. Ламзин Ю..И, Рубейттйтт---.-- и Г. И. Бублик ь
Всесоюзный научно-исследовательский и про ктныи институт технологии химического и нефтянопо аппаратостроения (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (4) СПОСОБ НАГРЕВА КРУПНОГАБАРИТНЫХ ПОЛЫХ
МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СВАРНЫХ ИЗДЕЛИЙ
Изобретение относится к технике 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 длинномерных сосудов, включающий передачу тепла продуктов сгорания топлива направленным потоком,с регулируемой температурой, распределяемым вдоль перфорированной трубы $ 1J .
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.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ термической 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 емкости вентиляторами и дымососами 1 21.
1О
Недостатками этого способа является неравномерность нагрева изделия по длине, получающаяся из-за того, что при вводе продуктов сгорания топлива с большой ско15 ростью во входное отверстие, значительно меньшее внутреннего диаметра сосуда и удалении их за счет разряжения, создаваемого при этом способе вентиляторами или дымосо" сами на выходе из сосуда, в центре
его в направлении от теплогенератора к выходному отверстию создается узконаправленный поток продуктов
Целью изобретения является повышение равномерности нагрева стенок изделия.
Цель достигается тем, что по способу нагрева крупногабаритных полых металлических сварных изделий путем подачи горячего теплоносителя в их полость, сначала 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 150 С, 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 те 1 loносиTenÿ на всех ста40
10023
3 сгорания с ограниченной циркуляцией в направлении, перпендикулярном его движению. При этом неизбежно значительное опережение роста температуры в нижних частях сосуда, прилегающих к входному отверстию.
В то же время равномерность нагрева с перепадом не более 10 С на метр длины- основное условие предупреждения деформаций изделий. 1О
Способ имеет ограничение в применении. 0н применим только для вер" тикального положения сосуда. При горизонтальном положении сосуда обязательно будет существовать раз- 1з ница температур между верхними и нижними точками вертикального диаметра сосуда по всей его длине, что вызывает дополнительные напряжения в сварной конструкции, 20
В связи с интенсивным отсосом теплоносителя из сосуда вентиляторами или дымососами и при наличии ограниченной циркуляции потока теплоносителя в направлении, перпендикуляр- zs ном его движению, чтобы обеспечить равномерность нагрева сосуда по длине необходимо стремиться к уменьше; нию разности температур потока на входе и выходе, а это значит, что выбра З0 сывать теплоноситель наружу придется с более высокой температурой, т.е. этим снижается КПД использования тепла.
77 ф диях 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 4 нагреваемого аппарата 5, 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 аппарата 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 отверстию аппарата. После уменьшения градиента температуры между противоположными концами аппарата до
100-150 С (из 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 н;нрева.
1002377
При 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. 36
Нагревают аппараты габаритами: высота 27 м, наружный диаметр 5,5 м, толщина стенки 52 мм иэ стали 16ÃÑ.
После сварки аппараты устанавливают вертикально. На поверхности нагреваемого аппарата закрепляют l4 термопар для снятия показаний температуры нагрева в различных точках поверхности. Наружную поверхность нагреваемого аппарата пок- 20 рывают теплоизоляцией толщиной 150 мм.
Начальная 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 С, за счет циркуляции атмосферы в замкнутом объеме с повышением давления ее. Затем поднимают температуру теплоносителя до 600 C и открывают заслонку на выходе из емкости. Цикл нагрева повторяют до достижения температурь« изделия 6006 0о
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
Режим объемной термообработки реактора 4 УЗК-3
Красноводского НПЗ (Время Волгоградское) Дата, время суток, ч син
Температура теплоносителя на выходе из теплогенераторов, С
Темпевлее гакг/см
ТТ-1
TT.-2 TT-3
05«.12.81 .11. 45 2,00 пуск теплоге нер а тора
0,5 300 . и ретулирование температуры
250 270 70
0,5 300
260 280 100
Регулирование расхода газа (увеличена подача газа) Дроссельная заслонка открыта
0«5
420
220
230
0 53
232
О«53
250
17.00
Дроссельная заслонка закрыта
470 420
260
0,51
280
420
440
450
0«50
"90
500
500
20. 1020.20
Регулирование расхода на ТГ-1 и ТГ-3 давления газа и
21.00
480 310
0«50
500
500
Дроссель открыт, газа на теплогенераторах увеличен расход
600 320 ь40
0,50
22.00
23.00
24,00
06.12.81
00.20
01.00
600
О «50
340
600
640
О «50
630
Дроссель закрыт
640
620 600
О «50 о1.45
02-. 00
03.00 расход газа на теплогенератооах
740 720 370
760 700 380
740 720 390
760 700 480
04.,00
Дроссель прикрыт, регулирование расхода газа
0,45 720 710 700 490
О, 45 720 710 700 490 о р5о 720 710 700 510
0,40 720 710 710 520
04.20
04,40
U5.oD
Db.00
06. 30 13.()О
14. 3о
14,40
14.4
15.00
17.10
18.00
19.00
zo.oo
Дроссель открыт. увеличен
0,52 730
0,50 700
0,50 joo
0,50 700
470 420
470 420
450 450
450 420 ратура выходящих газов, С
1002377
Продолжение таблицы
Температура нагрева стенок реактора при нагреве теплоносителем, С номера точек замера
Т8
Т5 Тб Т/
3 Т4
Т13
05.12.81
11 .45 20
12,00 85
13.00
14. 30
14.40 180
14,45 190
15.00 240
16.10 245
20 20
90 80
20
80
165 135
150
235 195
250 215
17.00
17.10
18.00
282
235
282
270
300
19.00 300
20.00
20.1021.00 330
20.20
340 335 330
330
330
355 310
385 349
405 355
360 355 360
390 3"0 390
410 405 410
355 368
380 395
400 415
3 0
420
430 420
410 430
01.00
01.45
02.00
445 395
495 430
535 450
565 - 460
460
430 465 460 445.
462 520 510 485
510 560 540 520
545 595 570 540
58О
592 485
595 490 ь07 510
610 530
605
595 560
598 563
610 570
615 585
570 618
570 615
530 ь18
585 620 ь17
620
22.00
23.00
24.00
06.12.81
00.20
03.00
03.00
04.00
04.20
04.40
05.00
06.00
06 ° 30
182 182 160 170
192 192 175 185
220 220 220 220
260 255 242 250
280 280 278 272
292 295 280 290
305 310 305 305
1002377
Продолжение таблицы
Температура нагрева стенок реактора при нагреве теплоносителем, С(номера точек замера) Дата, время суток, ч, мин
Т24
Т2З
Т)6 Т23
05.12.81
11.45
20 20
80 80
20 20
В
75 70
20
12.00
70
140 110
115
115
110
180
155 120
200 180
120
125
180
180
115 185
17.00
200
245 240
260 235
275 282
240 200
17.10
18.00
250
200
215
250 210
27G 235
235
19.00
20.00
235
20.10
21. 20
270
295 260
260
300 305
255
20.00
320 280 285
345 295 310
365 315 340
275
322 330
345 350, 280
22.00
23.00
24.00
06.12.81
335
335
370 370
00.20
350 345
385 387 380 330
01.00
01.45
350
02. 00
385
03.00
400
5 О О 500 490 405
510 505 496 415
)30 525 520 430
540 535 530 460
410
05,00
06.00
06. 30
425
420
4 0
440
460
4<->2
13.00
14 ° 30
14.40
14.45
15.00
16.10
03.00
04.00
04.20
04.40
145 150
160 165
197 210
222 215
410 410
44о 43о
465 4á0
480 475
400 350
425 365
450 480
465 395
360 360
370 370
390 390
4о5 4о5
445
1002377
ТемпеДавление газа, кг/см
720
520
700 700
710 /20
0,45
07.00
08.00
530/00
Дроссель закрыт
740
545
780
720
0,50
720 730
680
620
720
545
620
680
720
Дроссель открыт
10. 75
800
800
0,50
0 ь50
11.00
800
800
12.00
820
820
0,55
13.00
820
820
ЬОО
800
14.00
0,55
820
850
О 55
l5.00
15.10
820
840
780
Дроссель перекрыт
800
64о
j80
820
0 50
l6.0О
800
660
0,50
0,50
800
17.00
18.00 нагреве
) Т13
588 ь20 620
590 620 620
600 623
6b5 630
М5
560
610
07.00
08.00
610
08.20
620
590
600 625
605 630
Регулирование
610 595
600 610
Регулирование расхода газа на ТГ
590 610 625 615 633
610
595
610
592 610
Дата, время суток, ч, мин
08.20
09.00
09.40
09.50
10.00
09.00
09.40
09 50
1О. 00
10.75
11. 00
12.00
0,40
0,40
0,40
Температура теплоносителя на выходе из теплогенераторов,вС
ТТ-1 ТТ-2 ТТ-3
630 615 635
638 622 640
ТГ-1 и ТГ-3
625 615 630
625 615 630
Продолжение та лицы ратура выходящих газов, С
630
Продолжение таблицы
1002377
16
Продолжение таблицы
15 при нагреве замера) Т8
Т13
13.00 595
14.00 608
15 00 612
15. 10
16.00 615
17.00 b15
18 00 615
615 630 620 632
610 600
615 600.
620 605
625 638
635 648
620 635
629 640
625 640 630 645 625 605
625 640 630 650 630 610
625 640 630 650 610 610.
Продолжение таблицы
Температура нагрева стенок реактора при нагреве теплоносителем,оС номера точек замера
Т16 Т21 Т22 (суток, ч, мин
Т14
Т15
Т24
Т23
07.00
08.00
490
950
485
470 475
485 490
550 545
560 555
08.20
565 500
570 515
505 500 500
520 515 515
575 570
590 585
580 520
595 595
540 52> 520
10 75
11.00
595 590
595 590
595 595
595 595
605 605
12. 00
13.00
14.00
15.00
15.10
16.00
590 590 580
595 595 595
595 595 596
605 610
610 610
610 610
610
605
17.00
18.00
608
09. 00
09.40
09.50
10.00
605
580
540 535 . 530
545 540 535
565 560 555
575 570 560
580 580 570
17 100 формула изобретения
Способ нагрева крупногабаритных полых металлических сварных изделий, путем подачи потока горячего теплоносителя в их полость, о т л и ч аю шийся тем, что с целью повышения равномерного нагрЕва 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 18 градиента температуры не более
150 С, затем открывают шибер с одновременным вводом теплоносителя температурой выше первоначальной на
100-300 С, после чего процесс многократно повторяют до достижения заданной температуры нагрева изделия, при этом потоку теплоносителя на всех стадиях нагрева придают враto щательное движение.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Патент Великобритации
15 N 1457901,кл. С 21 D 1/30, 1976.
2. Авторское свидетельство СССР
М 344005, кл. С 21 D 1/34 1972.
Составитель Г. Назарова
Редактор О. Юркова Техред Т.Фанта Корректор О, Билак
Заказ 1731/11 Тираж 566 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35,Раушская наб., д. 4/5 фипиал ПП(1 "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4