Řešení přenosu tepla pro chemickou výrobu: Praktický průvodce návrhem

Procesní ohřívač spalující 40 MW typicky odešle 6 až 10 MW této energie z komína jako citelné teplo. V chemických závodech je výměník, který jej regeneruje, jen zřídka obtížnou částí projektu. Obtížnými částmi jsou kyselý rosný bod spalin, zanášení procesního proudu a přechod mezi plnou rychlostí a minimálním stabilním provozem. Usaďte je správně a teplosměnná plocha se téměř sama zmenší.

Kde chemické procesy ve skutečnosti ztrácejí teplo

Obnovitelné teplo v chemické továrně odchází čtyřmi proudy: spalinami z ohřívače, výfukem z pece a oxidátoru, odpadním plynem z exotermického reaktoru a kondenzátem nižší kvality. Každý z nich nese jiné omezení a jednotka navržená pro jednu službu bude mít horší výkon v jiné.

Začněte spíše měřicí kampaní než datasheetem. Zaznamenávejte teplotu spalin, zatížení kyslíkem a prachem v celém výrobním cyklu, včetně cyklu čištění hořáku. Ohřívač, který ukazuje 340 C při plném výkonu, často ukazuje 290 C v noci a tento výkyv 50 C posouvá okraj rosného bodu více než jakákoli volba materiálu, kterou můžete provést později.

Kyselý rosný bod Nastavuje spodní teplotu stěny

Limitní teplotou v potrubí pro odvod chemikálií je teplota kovové stěny, nikoli teplota plynu. Oxid sírový a vodní pára se spojují v mezní vrstvě a kondenzují jako kapalná kyselina sírová na jakémkoli povrchu pod rosným bodem a útok začíná na špičkách ploutví, kde je stěna nejchladnější.

Rosný bod vody je mnohem nižší, obvykle mezi 45 a 60 C, a jen zřídka je sám o sobě závazným omezením. Samostatným problémem jsou proudy obsahující chloridy. Chlorovodík z chlorovaného krmiva nebo ze soli v odpadu kondenzuje jako kyselina chlorovodíková a napadá nerezové druhy, které by přežily čisté spaliny po dobu deseti let.

Praktické možnosti, zhruba v pořadí podle ceny:

• Přívod vody temperujte tak, aby nejchladnější stěna trubky zůstala 10 až 15 C nad vypočítaným rosným bodem, pomocí recirkulačního potrubí nebo bypassu ekonomizéru.
• Specifikujte ND ocelové nebo smaltované trubky, kde provozní zatížení vytlačí teplotu stěny pod to, co dovoluje rosný bod.
• Pro proudy chlorovodíku a chloridových solí používejte povrchy s litinou nebo polymerem, a to i za cenu účinnosti přenosu tepla.
• Přidejte nízkoteplotní stupeň ekonomizéru pouze za bypass, který může zvýšit teplotu vstupní vody při částečném zatížení. The rozdíly mezi nízkoteplotními a běžnými ekonomizéry sedět většinou v tomto ovládacím detailu spíše než v samotném svazku trubek.

Ekonomizér nebo kotel na odpadní teplo: Přizpůsobte jednotku službě

Pokud je rekuperované teplo požadováno jako předehřátá napájecí voda kotle nebo jako ohřátá procesní kapalina, specifikujte ekonomizér. Pokud je požadován jako pára pro ejektory, vařáky nebo turbíny, specifikujte kotel na odpadní teplo nebo parní generátor s rekuperací tepla. Tyto dva nejsou zaměnitelné a ekonomizér požádán o zvýšení páry začne vařit uvnitř jeho trubek během měsíců po uvedení do provozu.

Užitečnou kontrolou je roční bilance páry. Pokud místo může spotřebovávat páru, kterou vyrábí po celý rok, kotel se vrátí rychleji. Pokud je potřeba páry sezónní, představuje ohřev napájecí vody prostřednictvím ekonomizéru investici s nižším rizikem, i když by kotel papírově získal více kilowattů.

Procesní zařízení Ekonomizér spalin Pro sezónní potřebu páry ohřívá napájecí vodu pomocí procesních spalin a snižuje zatížení kotle při manipulaci s korozivními nebo výbušnými výfukovými plyny. Zobrazit produkt →

Kotel na rekuperaci tepla z průmyslového odpadu Pro celoroční potřebu páry zachycuje odpadní teplo z procesu k výrobě páry s adaptabilními konstrukcemi pro prašné nebo korozivní spaliny. Zobrazit produkt →

Žebrované trubky rozhodují o stopě, ztrátě tahu a čištění

Rozšířený povrch je to, co promění osmimetrovou část potrubí na dvoumetrový modul, ale geometrie žeber rozhoduje o tom, jak často se musí jednotka čistit a kolik energie ventilátoru tato další plocha stojí.

Žebrované trubky typu H svařují dvě poloviční žebra do tvaru H na každé straně trubky. Plynové dráhy zůstávají rovné a otevřené, prach propadává místo přemostění mezi žebry a zatahovací ofukovače sazí mohou dosáhnout celé hloubky břehu. Trubky se spirálovými žebry mají větší povrch na metr a vyhovují čistému plynu, ale v lepkavém alkalickém prachu se těsná rozteč oslepuje a tlaková ztráta během týdnů stoupá.

Hladké trubky mají stále své místo v silně znečištěných provozech, kde tloušťku stěny určuje přídavek na korozi, nikoli koeficient prostupu tepla.

Rychlost plynu je tichou proměnnou v každém výběru. Pod asi 8 m/s se na předních řadách usazuje prach; nad 12 m/s se eroze na prvních dvou řadách zrychluje a životnost trubek prudce klesá. Inline uspořádání zasahují méně než stupňovité uspořádání, ale přenášejí o něco méně tepla na řádek, což je obvykle správný obchod v chemických službách.

Žebrovaná trubka typu H pro prachem zatížené spaliny Žebra ve tvaru H omezují usazování prachu a udržují nízkou odolnost proti spalinám, což je vhodné pro výměníky odpadního tepla, kde záleží na zanášení a regulaci rychlosti. Zobrazit produkt →

Dodržování kodexu a kvalita svařování jsou rizika nákupu

Shoda tlakové části rozhoduje o tom, kdo podepíše tepelný návrh a kdo nese riziko v případě selhání trubky. Nejedná se o papírování připojené k výměníku tepla po dokončení tepelného výpočtu.

• Razítko konstrukčního kódu: ASME sekce I pro parogenerátory, sekce VIII divize 1 pro nevytápěné výměníky.
• Certifikace materiálu podle EN 10204 3.1 s tepelnými čísly navazujícími na certifikát mlýna.
• Záznamy o postupu svařování a kvalifikaci svářeče vedené podle ISO 3834-2.
• Radiografie nebo rentgenové zobrazení spojů trubek a hlav v reálném čase s filmovou knihovnou, která odpovídá mapě svaru.
• Záznamy o hydrotestech a protokoly o rozměrech vystavené před odesláním, nikoli po příjezdu.

Výrobci, kteří svařují, radiografují a hydrotestují ve stejném závodě, mohou odpovědět na tento požadavek během nabídky. Dodavatel s automatizovanými svařovacími linkami, vlastním rentgenovým snímkováním a zdokumentovaným systémem kvality, jako je tým popsaný v tomto profil výrobní kapacity , je snazší audit než obchodní společnost sestavující balíčky od několika subdodavatelů.

Sekvence specifikací, která přežije recenzi

Většina chybných specifikací pochází z opravy typu zařízení před vypořádáním procesních dat. Projděte těchto pět kroků v daném pořadí a tepelný návrh bude následovat bez argumentů.

1. Opravte clonu a rozsah ztlumení. Uveďte rekuperované teplo v kW při plné sazbě, 70 procent a minimální stabilní sazbě a potvrďte, která z těchto tří reguluje plochu.
2. Charakterizujte proud. Složení, obsah síry, vlhkost, hladina chloridů a zatížení prachem, přičemž rosný bod kyseliny se spíše vypočítá než předpokládá.
3. Nastavte špetku. Teplotu výstupního plynu zvolte 10 až 15 C nad vypočítaným rosným bodem a poté zkontrolujte přiblížení na vodní straně při částečném zatížení, nikoli pouze při projektované rychlosti.
4. Vyberte povrch. Vyberte typ žebra z prachové náplně, nastavte rychlost plynu mezi 8 a 12 m/s a zároveň dimenzujte ofukovače sazí nebo přístup k mytí vodou.
5. Kontrola a dodání zámku. Přidejte přídavek na znečištění o 10 až 20 procent povrchu navíc a potvrďte mapu svaru, rozsah NDT a harmonogram hydrotestů v objednávce.

Běžné otázky od inženýrů chemických procesů