Нагревание горючих жидкостей до высоких температур наи­более часто производится в непрерывно действующих печах труб­чатого типа, например «ПТБ-5», «ПТБ-10» ( печь трубчатая блочная), блочных огневых нагревателях или установках с огневым подогревом, аналогичных «ПП-1,6» ( путевой подогреватель).

Трубчатые печи применяются при перегонке нефти и мазута, производстве высокооктановых бензинов, при всех видах кре­кинга, гидрогенизации жидких и твердых топлив, дегидрогени­зации, разгонке каменноугольных смол, масел и других высоко­кипящих жидкостей.

Теплообменная поверхность трубчатых печей имеет вид не­прерывного трубчатого змеевика, по которому движется нагреваемая жидкость ( у нас- нефть).

Все трубчатые печи, где бы они ни применялись, имеют прин­ципиально одинаковое устройство. По внешнему виду трубчатая печь представляет собой небольшой домик.

Стены печей — каркасные. Металлический каркас  воспри­нимает нагрузку от основных элементов печи — свода, труб, ар­матуры, заполнения и пр. Внутренний слой стен выкладывает­ся из огнеупорного шамотного кирпича, средний слой —из теп­лоизоляционного кирпича или негорючего теплоизоляционного материала, а наружный слой  — из красного кирпича. Свод печи устраивается из огнеупорного подвесного кирпича. Отдель­ные кирпичи свода при помощи подвесок  крепятся к каркасу.

Возможны совершенно иные способы теплоизоляции, например, как в печи «ПТБ-10»: вместо шамотного кирпича используется «сендвич», состоящий из листов жаропрочной стали и заключенного между ними слоя до 80-150мм минерало- ватного теп­лоизоляционного наполнителя.

Внутренний объем печи разделяется горизонтальной или верти­кальной стенкой на две неравные части, из которых одна- большая- является топочным пространством и называется ка­мерой радиации, а другая- меньшая -  называется камерой конвекции. В камере радиации монтируются топливные фор­сунки . Количество форсунок зависит от мощности печи и мо­жет быть от 4 до 16 и более.

Некоторые виды печей могут иметь два вида форсунок- жидкостные и газовые. Обычно одна половина фор­сунок работает на жидком топливе, питаясь от общей топливной магистрали, а вторая половина- на газообразном топливе. Воз­дух, необходимый для сжигания топлива, подается в подогре­том состоянии по воздушным коробам .На месторождениях ОАО «Удмуртнефть» эксплуатируются печи на газообразном топливе.

Современные печи типа «ПТБ-5», «ПТБ-10» достаточно надежны в работе, имеют до семи степеней защиты, аппаратуру контролирующую изменение параметров по давлению (Р_атм) в трубопроводе – при поступлении нефтепродукта в печь и при выходе из нее; по температуре (t°C) нефтепродукта при поступлении в печь и при выходе из нее; по температуре (t°C) в радиантной и конвекционной камерах и пр. Обрыв пламени у форсунок контролируется датчиками с фотоэлементами по инфракрасному излучению пламени. При этом повторное зажигание погасших форсунок возможно будет только после продувки камерного пространства.

В радиантной и конвекционной камерах размещены трубы теплообменной поверхности.

Трубопроводы, расположенные в радиантной камере, назы­ваются радиант-ными секциями или экранами (например, потолочный экран , боковые экраны ).                                                                  Обогрев этих трубопроводов происходит главным образом за счет теплового излучения, т. е. радиации факелов пламени и раскаленных продуктов сгорания, а потому камера и носит название радиантной.

Трубопроводы , расположенные в конвекционной камере, называются конвекционными трубами. В обогреве этих труб су­щественную роль играет теплопередача от дымовых продуктов путем конвекции (отсюда и название камеры).

Основную, тепловую нагрузку в трубчатых печах восприни­мают радиантные секции, конвекционные же трубы восприни­мают значительно меньше тепла. Для увеличения количества тепла, воспринимаемого конвекционными трубами, их распола­гают очень близко друг к другу и заполняют ими весь объем камеры. Это повышает скорость движения и турбулентность ды­мовых продуктов.

Все трубы конвекционной и радиантной секций последова­тельно соединяются в один непрерывный змеевик . Ди­аметры применяемых труб колеблются в пределах от 76 до 159 мм, а общая длина змеевика в некоторых типах печей, например «ПТБ-10» доходит до 200-250м .

Трубы секций соединены последовательно фасонными отливками- так называемыми двойниками или ретурбендами, вынесенными в специальные короба . Двойники поз­воляют не только соединять концы двух соседних труб, но и производить очистку их внутренних поверхностей, а также за­менять поврежденные трубы новыми, не нарушая соседних соединений. Двойники могут иметь различное устройство.

Корпус двойника имеет четыре отверстия. В два нижних отверстия  ввальцовываются концы труб змеевика. Два проти­воположных отверстия конической формы плотно закрываются пробками  и прижимаются болтом и распорной гайкой .

Жидкое и газообразное топливо, подводимое к форсункам, сгорает в камере радиации, выделяя большое количество тепла. Из радиантной камеры дымовые продукты поступают в конвек­ционную камеру, а затем в боров и дымовую трубу. В зависи­мости от назначения печи температура в зоне сгорания топлива может доходить до 750-1400° С. Температура дымовых продуктов при выходе из радиантной камеры колеблется около 800—900° С, а при выходе из конвекционной камеры в боров она примерно на 150—200° выше температуры поступающего в печь сырья. 

Очень часто тепло отходящих дымовых продуктов используют для подогрева воздуха, подаваемого в печь. Жидкость, подлежащая нагреву, специальными насосами по­дается в трубы конвекционной камеры и, проходя последователь­но все трубы, нагревается до заданной температуры.

Температурные режимы нагрева продукта и его давление в змеевиках зависят исключительно от назначения печи и меня­ются в весьма широких пределах:

· при подогреве нефтей в печах типа «ПТБ-10» на УПН температура продукта при вы­ходе из печи достигает 60- 70°С , а давление в трубах (на входе)— 15-16 атм;

· при прямой гонке нефтей температура продукта при вы­ходе из печи достигает 330—370°С , а давление в трубах (на входе)— 15 атм;

· при крекинг-процессах температура подогрева продукта может быть более 500° С, а давление – 50- 70 атм;

·  при гидрогенизации сланцевой смолы температура сырья по­вышается до 460° С, а давление достигает 310 атм;

Работа трубчатых печей характеризуется постоянной циркуляцией по змеевикам значительного количества горючей жидко­сти, нагреваемой до высокой температуры (очень часто выше температуры самовоспламенения нефти , которая находится в пределах от 250 до 320°С) и находящейся под большим внутренним давлением, а также наличием в топочном простран­стве источников открытого огня.

Одновременно в змеевиках трубчатой печи (в зависимости от ее типа) может находиться до 3- 15т горючей жидкости. Так как продукт в трубах находится под большим давлением и при высокой температуре, каждая его утечка может привести к серьезному пожару, получению ожогов обслуживающим персоналом.

При выходе наружу из печи продукт сразу же воспламе­нится, если его температура превышает температуру самовос­пламенения. В противном случае продукт может интенсивно испаряться и воспламенится после того, как пары его будут за­тянуты в топочное пространство. Растекаясь по площадке и по­падая в траншеи и канализацию, горящий продукт приводит к распространению огня на соседние аппараты и даже на сосед­ние установки.

Попадая из змеевиков внутрь печи, продукт вызывает интен­сивное горение, которое может привести к деформации труб змеевика, обрушению стен и свода, повреждению дымовых ка­налов и дымовой трубы. В этом случае огонь и дым будут вы­биваться из всех отверстий наружу и перегревать каркас, вызывая его деформацию. Убытки от повреждения при пожаре могут быть большими, так как сама печь является достаточно дорогостоящим со­оружением.

При эксплуатации трубчатых печей, так же как и всех других печей, возможны: взрывы в топочном пространстве; пожары в топочном пространстве; пожары вне печи. Рассмотрим более подробно причины их возникновения.