Odstávka rafinérie zanechá šest týdnů odstávky, 2,4 m otvor potrubí a proud spalin vstupující při 340 C, který musí odcházet při 155 C. Katalogová trubková jednotka postavená na standardních průměrech a délkách trubek buď předimenzuje svazek, nebo posune tlakovou ztrátu na straně plynu za to, co může zaplatit sací ventilátor. Tato mezera mezi katalogovým listem a skutečným potrubím je místo, kde jsou specifikovány vlastní výměníky tepla.
Tato příručka pokrývá to, co ve skutečnosti řídí návrh vlastního tepelného výměníku pro průmyslové využití tepla: provozní obálku, geometrii trubek a žeber, rozhodnutí o materiálu a kódu a kontroly, které by měl kupující provést před uvolněním objednávky.
Co dělá výměník tepla na míru
Vlastní výměník tepla je navržen spíše podle provozního obalu, než aby byl vybrán z řady pevných velikostí. Obálka fixuje hmotnostní průtok, vstupní a výstupní teploty, povolený pokles tlaku, zanášení a prostor, do kterého se jednotka musí vejít. Průměr trubky, typ žebra, rozteč žeber, materiál a rozložení hlav – to vše vyplývá z těchto čísel.
Vlastní výměník tepla je tepelná jednotka, jejíž povrchová plocha, geometrie a materiály jsou vypočteny pro jeden konkrétní proud plynu nebo kapaliny a jednu konkrétní instalační obálku, namísto výběru z katalogu standardních velikostí.
Rozdíl se projevuje na třech místech. Plocha povrchu je přizpůsobena zatížení místo zaokrouhlení nahoru na další standardní svazek. Pokles tlaku na straně plynu je považován spíše za tvrdé omezení než jako vedlejší produkt výběru. A uspořádání trubek je postaveno kolem otvoru potrubí, který skutečně máte, včetně zvedací trasy na místo.
Katalogová jednotka
- Dimenzováno na standardní průměr pláště a délku trubky
- Z výběru vyplývá pokles tlaku
- Přídavek na znečištění stanovený standardním provedením
- Dodáváno z pevného sortimentu
Vlastní jednotka
- Plocha povrchu vypočtená z tepelného výkonu
- Pokles tlaku držený uvnitř křivky ventilátoru
- Rozteč ploutví a přístup k čištění je nastaven podle množství prachu
- Vyrobeno podle limitů obalu, hmotnosti a zdvihu
Šest vstupů, které řídí design
Šest vstupů rozhoduje o zhruba 80 procentech návrhu vlastního tepelného výměníku: hmotnostní průtok, vstupní teplota, cílová výstupní teplota, přípustný pokles tlaku na straně plynu, zatížení prachem nebo znečištěním a instalační obal. Vše ostatní v citaci je důsledkem těchto šesti čísel.
| Vstup | Typický rozsah | Co to změní |
| Hmotnostní tok plynu | 5 až 200 t/h | Počet trubek, plocha čela a rychlost plynu |
| Vstupní teplota | 180 až 600 C | Třída materiálu a přídavek na roztažnost |
| Cílová teplota na výstupu | 120 až 200 C | Rovnováha mezi rekuperací tepla a mezí rosného bodu |
| Pokles tlaku na straně plynu | 200 až 1200 Pa | Rozteč ploutví, počet řad a čelní rychlost |
| Prach nebo znečištění | nízká až 300 g/Nm3 | Typ ploutve, rozteč ploutve a přístup k čištění |
| Instalační obálka | velikost potrubí nebo otvoru | Rozměry modulu a trasa zdvihu |
Vynechte jednu z nich a nabídka se vrátí buď předimenzovaná, nebo optimistická. Výstupní teplota je obvyklá past. Chlazení spalin pod rosný bod kyseliny sírového paliva změní projekt rekuperace tepla na korozní projekt během několika sezón.
Základní pravidlo: každé snížení teploty komína o 20 C obnoví zhruba 1 procento vstupního paliva kotle, ale pouze do kyselého rosného bodu paliva, které skutečně spálíte.
Žebrované trubky Nastavte tepelný rozpočet
Na straně plynu nese tepelný rozpočet žebrovaná trubka. Dobře zvolená žebrovaná trubka znásobuje vnější povrch zhruba 3 až 6krát větší než holá trubka o stejném průměru, což je to, co dělá praktické zpětné získávání tepla z velkého nízkotlakého proudu spalin.
- Žebrovaná trubka typu H. Obdélníková žebra jsou svařena v párech podél trubky, takže zůstávají široké plynové dráhy, které odolávají přemostění popela a snadno se čistí pomocí ofukovačů sazí. Je to obvyklá volba v prašném provozu nebo na tuhá paliva.
- Spirálově žebrovaná trubka. Kolem trubky je navinut a svařen souvislý pás, který poskytuje největší plochu na metr a nejužší praktické stoupání. Nejlépe funguje v čistším plynu, kde přemostění nehrozí.
- Tepelná trubice. Utěsněná evakuovaná trubice přenáší teplo izotermicky mezi dvěma proudy bez vzájemné kontaminace, což je důležité, když je únik mezi spalinami a produktem nepřijatelný.
Žebrovaná trubka typu H pro aplikace kotlů a výměníků tepla Žebrovaná trubka ve tvaru H s vysokofrekvenčně svařovanými žebry, vhodná pro prachem zatížené spaliny a nízkoodporový přenos tepla v kotlích a průmyslových výměnících tepla. Zobrazit produkt → 3x až 6x vnější povrch versus holá trubice
2 až 6 mm typický sklon lamel v provozu kotle
10 až 20 mm typická výška žeber na trubkách ekonomizéru
Rozteč ploutví je kompromisem. Užší rozteč zabalí více povrchu do stejné krabice, ale zvyšuje riziko přemostění popela a zvyšuje frekvenci čištění, takže prašná služba obvykle odmění mírně širší rozteč.
Ekonomizéry rekuperují teplo na konci ocasu
Ekonomizér spalin na konci kotle je obvykle nejlevnějším místem pro přidání zpětného získávání tepla, protože plyn opouštějící kotel stále zadržuje užitečné teplo při teplotě, kterou zvládne kompaktní, nízkonákladová jednotka.
Napájecí voda obvykle vstupuje při teplotě kolem 105 °C a odchází při teplotě 130 až 150 °C a toto teplo vychází spíše z proudu plynu než z dalšího paliva. Stejný princip zahrnuje tři společné povinnosti:
- Koncové spaliny kotle, kde je výfuk poměrně čistý a hlavním omezením je rosný bod kyseliny.
- Spaliny z průmyslových pecí, kde prach a obsah alkálií pohání rozteč žeber a často i materiál trubek.
- Spaliny procesního zařízení, kde se složení mění s dávkou a jednotka musí zůstat stabilní i přes výkyvy.
Ekonomizér spalin na konci kotle pro ohřev napájecí vody Rekuperuje teplo z výfuku kotle pro zvýšení teploty napájecí vody a snížení spotřeby paliva díky hadovité nebo spirálově žebrované trubkové konstrukci. Zobrazit produkt → Ekonomizér nepotřebuje exotické materiály, aby se vrátil. Potřebuje správný sklon žeber, sklon trubky, který přežije rosný bod, a pokles tlaku, který stávající ventilátor dokáže absorbovat bez výměny motoru.
Kotle na odpadní teplo a systémy HRSG
Když je rekuperované teplo potřeba jako pára spíše než jako citelné teplo, stane se zakázková jednotka kotlem na odpadní teplo nebo parním generátorem rekuperace tepla dimenzovaným na proud výfukových plynů místo na vstup paliva. Návrh začíná na straně plynu: průtok, teplota a složení fixují povrch výparníku, tlak bubnu a výstup páry.
Průmyslové kotle na odpadní teplo rekuperují páru z pecí a procesních linek. Elektrárenské jednotky jsou umístěny za plynovými turbínami v závodech s kombinovaným cyklem. Kotle na zpracování odpadu zpracovávají spaliny ze spalování, kde koroze a znečištění utvářejí uspořádání více než tepelná zátěž.
Průmyslový odpadní tepelný kotel pro rekuperaci páry Vyrábí páru ze spalin v ocelářských, chemických, cementářských a tavicích provozech s designem přizpůsobeným prachu, korozivním plynům a měnícím se teplotám. Zobrazit produkt → Jedno číslo vyřeší většinu argumentů pro dimenzování HRSG: špetka. Pevnější sevření získá zpět více tepla, ale získá toto teplo s větším povrchem a větším poklesem tlaku na straně plynu.
Materiály, kódy a kvalita svaru
Výběr materiálu se řídí teplotou kovu a chemií plynů, nikoli pouze návrhovým tlakem. Níže uvedená pásma pokrývají většinu povinností týkajících se spalin a procesních plynů.
| Materiál | Praktická teplota kovu | Typická služba |
| Uhlíková ocel | až do cca 425 C | Čisté, suché spaliny; varianta s nejnižší cenou |
| 1,25Cr-0,5Mo | 425 až 540 C | Teplejší cesty plynu s mírným požadavkem na dotvarování |
| 2,25Cr-1Mo | 540 až 580 C | Vysokoteplotní HRSG a procesní servis |
| Austenitická nerezová ocel | do 600 C a výše | Vlhký nebo mírně korozivní plyn, lepší odolnost proti rosnému bodu |
| Duplexní a vyšší slitiny | specifické pro clo | Podmínky obsahující chlorid nebo kyselý kondenzát |
Na výrobě záleží stejně jako na jakosti trubky. Tlakové díly jsou vyrobeny podle uznávaných kódů kotlů nebo tlakových nádob, svařování je kvalifikováno a dokumentováno a kvalita svaru je ověřována rentgenem nebo zobrazováním v reálném čase spíše než samotnou vizuální kontrolou. Kupující, kteří procházejí touto recenzí, ji mohou použít Průvodce shody tlakových částí ASME pro inženýry jako kontrolní seznam.
Požádejte, aby materiál trubky, materiál žebra a svařovací materiál byly na výkrese uvedeny samostatně. Často jsou různé jakosti a zacházet s nimi jako s jednou položkou je jednou z nejčastějších příčin předčasného selhání trubek v odtahu spalin.
Jak prověřit dodavatele výměníků tepla na míru
Než se zeptáte na cenu, vyžádejte si tepelný výpočet, křivku poklesu tlaku a postup svařování. Tyto tři dokumenty oddělují výrobce, který může nést projekt, od jednoho, který může citovat pouze jeden.
Přečtěte si technický list
Průtok, teploty, složení plynu, zatížení prachem, návrhový tlak a podmínky na místě by se měly vejít na jednu stránku. Pokud dodavatel nepožaduje všechny, je tepelný návrh odhadem.
Zkontrolujte tepelný a hydraulický výkon
Povrchová plocha, čelní rychlost, stoupání žeber a předpokládaný pokles tlaku na straně plynu při návrhu a při 110% zatížení. Design, který funguje pouze v bodě návrhu, nepřežije studený start.
Potvrďte materiály a pouzdro koroze
Minimální teplota kovu proti rosnému bodu kyseliny, přídavek na korozi a způsob čištění, který uspořádání trubky skutečně umožňuje.
Zkontrolujte výrobu a kontrolu
Postup svařování, metoda NDT, tlaková hydrozkouška a kontrolní místa uvolnění. Ověřeno certifikovaná výroba tlakových dílů kapacita a interní radiografická kontrola značně zkracují cestu schválení.
Přizpůsobte rozvrh závodu
Rozměry modulu, nosná hmotnost, rozsah montáže na místě a milníky dodávky proti oknu výpadku.
Dodavatel, který dokáže při prvním technickém průchodu ukázat tepelnou bilanci, křivku poklesu tlaku a plán kontroly svarů, nese velmi odlišný rizikový profil od dodavatele, který pouze zasílá cenu.
Často kladené otázky
Co je vlastní výměník tepla?
Jedná se o tepelnou jednotku, jejíž plocha, geometrie a materiály jsou vypočteny pro jeden konkrétní proud a jednu instalační obálku. Je navržen pro použití spíše než vybrán ze standardní řady velikostí.
Kdy je vlastní jednotka levnější než standardní?
Když váš pokles tlaku, zatížení prachem, chemie plynů nebo dostupný prostor spadají mimo standardní rozsah jednotek. Jednotková cena je obvykle vyšší, ale výkon ventilátoru, prostoje při čištění a životnost obvykle mění celkové náklady na druhou stranu.
Co patří do žádosti o cenovou nabídku?
Hmotnostní průtok, vstupní a výstupní teplota, složení plynu včetně síry a vlhkosti, zatížení prachem, přípustná tlaková ztráta, návrhový tlak a teplota, povolená koroze a instalační obálka s omezením zdvihu.
Získejte správnou obálku a zbytek nabídky vlastního výměníku tepla bude mezi dodavateli srovnatelný. Přeskočte to a porovnáváte tři různé předpoklady.
