Grzejnik procesowy o mocy 40 MW zazwyczaj wysyła 6 do 10 MW tej energii z komina w postaci ciepła jawnego. W zakładach chemicznych wymiennik, który go odzyskuje, rzadko jest trudną częścią projektu. Trudne elementy to kwaśny punkt rosy gazów spalinowych, zanieczyszczanie strumienia procesowego oraz zakres pomiędzy pełną wydajnością a minimalną stabilną pracą. Ustaw te trzy prawidłowo, a powierzchnia wymiany ciepła będzie prawie sama.
20 C Spadek gazów spalinowych, który zwraca około jednego procenta obciążenia spalania
120-160 C Typowy punkt rosy kwasu siarkowego w spalinach z grzejnika chemicznego
6-10x Zewnętrzna powierzchnia rury żebrowanej na tle gołej rury o tej samej długości
Gdzie procesy chemiczne faktycznie tracą ciepło
Ciepło do odzyskania w zakładzie chemicznym opuszcza cztery strumienie: spaliny z pieca, spaliny z pieca i utleniacza, gazy odlotowe z reaktora egzotermicznego i kondensat niższej jakości. Każdy z nich ma inne ograniczenia, a jednostka zaprojektowana do jednego zadania będzie słabo działać w innym.
Zacznij od kampanii pomiarowej, a nie od arkusza danych. Rejestruj temperaturę gazów spalinowych, zawartość tlenu i pyłu w całym cyklu produkcyjnym, łącznie z cyklem czyszczenia palnika. Grzejnik, który osiąga temperaturę 340°C przy pełnej wydajności, często osiąga temperaturę 290°C w nocy, a wahania o 50°C przesuwają margines punktu rosy bardziej niż jakikolwiek wybór materiału, którego można dokonać później.
| Strumień | Typowa temperatura | Dominujące ryzyko | Trasa odzyskiwania |
| Spaliny z podgrzewacza procesowego | 250 do 400 C | Punkt rosy kwasu siarkowego, kondensacja przy niskim obciążeniu | Ekonomizer wody zasilającej lub płynu procesowego |
| Wylot z pieca i suszarni | 300 do 600 C | Obciążenie pyłem, lepkie osady alkaliczne | Ekonomizer żebrowany typu H z wysuwanymi zdmuchiwaczami sadzy |
| Wylot utleniacza termicznego | 800 do 1100 C | Pełzanie, cykle termiczne, przenoszenie soli | Chłodnica promiennikowa, a za nią kocioł na ciepło odpadowe |
| Gaz odlotowy z reaktora egzotermicznego | 150 do 450 C | Kondensujące substancje żrące, przepływ dwufazowy | Ekonomizer odporny na korozję z funkcją hartowania |
| Kondensat i para rozprężna | 90 do 150 C | Ciepło niskiej jakości, powrót zanieczyszczeń | Ogrzewanie wody zasilającej w obiegu zamkniętym |
Kwaśny punkt rosy Ustawia temperaturę ściany na podłodze
Graniczną temperaturą w przewodzie spalin chemicznych jest temperatura metalowej ścianki, a nie temperatura gazu. Trójtlenek siarki i para wodna łączą się w warstwie granicznej i kondensują w postaci ciekłego kwasu siarkowego na dowolnej powierzchni poniżej punktu rosy, a atak rozpoczyna się na końcach żeber, gdzie ściana jest najzimniejsza.
Kwaśny punkt rosy: temperatura powierzchni, w której trójtlenek siarki i para wodna w spalinach kondensują do ciekłego kwasu siarkowego. W spalinach z grzejników chemicznych zwykle mieści się w przedziale od 120 do 160 C i wzrasta wraz z zawartością siarki w nadawie, poziomem wilgoci i nadmiarem tlenu.
Punkt rosy wody jest znacznie niższy, zwykle pomiędzy 45 a 60°C i rzadko stanowi sam w sobie wiążące ograniczenie. Oddzielnym problemem są strumienie zawierające chlorki. Chlorowodór z chlorowanej paszy lub soli zawartej w odpadach skrapla się w postaci kwasu solnego i atakuje gatunki nierdzewne, które przetrwałyby w czystych spalinach przez dekadę.
Praktyczne opcje, mniej więcej według kosztów:
- Temperuj wlot wody tak, aby temperatura najzimniejszej ścianki rury utrzymywała się o 10 do 15 C powyżej obliczonego punktu rosy, używając linii recyrkulacji lub obejścia ekonomizera.
- Określ rury ze stali ND lub pokryte emalią, w przypadku których obciążenie wymusza temperaturę ścianki poniżej wartości, na którą pozwala punkt rosy.
- W przypadku strumieni chlorowodoru i soli chlorkowej należy stosować powierzchnie pokryte żeliwem lub polimerem, nawet kosztem wydajności wymiany ciepła.
- Dodaj niskotemperaturowy stopień ekonomizera tylko za obejściem, które może podnieść temperaturę wody na wlocie przy częściowym obciążeniu. The różnice między niskotemperaturowymi a zwykłymi ekonomizerami siedzieć głównie w tym szczególe sterującym, a nie w samej wiązce lamp.
Ekonomizer lub kocioł na ciepło odpadowe: Dopasuj urządzenie do obciążenia
Jeśli odzyskane ciepło ma służyć jako podgrzana woda zasilająca kocioł lub podgrzany płyn procesowy, należy wybrać ekonomizer. Jeśli potrzebna jest para do eżektorów, reboilerów lub turbiny, należy wybrać kocioł na ciepło odpadowe lub wytwornicę pary z odzyskiem ciepła. Nie można ich stosować zamiennie, a ekonomizer poproszony o podniesienie pary zacznie wrzeć w rurkach w ciągu kilku miesięcy od uruchomienia.
Ekonomizer
- Praca jednofazowa, najniższy koszt odzyskanego kW
- Aby zachować stabilność, wymaga wrzenia w temperaturze od 15 do 30 ° C
- Najlepiej sprawdza się, gdy zapotrzebowanie na parę jest sezonowe lub niestabilne
- Kompaktowy, lżejszy, łatwiejszy do zamontowania w istniejącym kanale
- Wrażliwy na temperaturę wody na wlocie przy wyłączeniu
Kocioł na ciepło odpadowe
- Wytwarza parę do eżektorów, reboilerów lub turbiny
- Wymaga bębna parowego, kontroli poziomu i ścieżki przedmuchu
- Większy obszar i wyższy koszt kapitału
- Obsługuje strumienie o wysokiej temperaturze z sekcją promieniującą
- Wymaga recyrkulacji, aby chronić ekonomizer przy niskim obciążeniu
Przydatną kontrolą jest roczny bilans pary. Jeśli obiekt może zużywać parę wytwarzaną przez cały rok, kocioł zwraca się szybciej. Jeśli zapotrzebowanie na parę ma charakter sezonowy, ogrzewanie wody zasilającej za pomocą ekonomizera jest inwestycją o niższym ryzyku, nawet jeśli kocioł odzyskałby więcej kilowatów na papierze.
Ekonomizer gazów spalinowych w urządzeniach procesowych W przypadku sezonowego zapotrzebowania na parę podgrzewa wodę zasilającą przy użyciu gazów spalinowych z procesu i zmniejsza obciążenie kotła podczas obsługi spalin korozyjnych lub wybuchowych. Zobacz produkt → 
Przemysłowy kocioł z odzyskiem ciepła odpadowego W przypadku całorocznego zapotrzebowania na parę wychwytuje ciepło odpadowe z procesu w celu wytworzenia pary, a konstrukcje można dostosować do zakurzonych lub korozyjnych gazów spalinowych. Zobacz produkt → Rury żebrowane decydują o powierzchni, utracie przeciągu i czyszczeniu
Zwiększona powierzchnia powoduje, że ośmiometrowy odcinek kanału staje się modułem o długości dwóch metrów, ale geometria żeber decyduje o tym, jak często urządzenie musi być czyszczone i ile mocy wentylatora kosztuje dodatkowa powierzchnia.
Powierzchnia zewnętrzna na metr rury w stosunku do gołej rury
Goła rurka 1.0
Użebrowane typu H 6.5
Żebrowane spiralnie 10.5
Wartości orientacyjne dla rur o średnicach od 32 do 38 mm. Stosunek zmienia się wraz z wysokością płetwy, nachyleniem płetwy i liczbą płetw na cal.
Rury żebrowane typu H spawają dwie połówki żeberek w kształcie litery H po każdej stronie rury. Ścieżki gazowe pozostają proste i otwarte, pył przedostaje się przez nie pomiędzy żebrami, a chowane zdmuchiwacze sadzy mogą dotrzeć na całą głębokość brzegu. Rury z żebrami spiralnymi mają większą powierzchnię na metr i są odpowiednie dla czystego gazu, ale w przypadku lepkiego pyłu alkalicznego gęsta podziałka zaślepia, a spadek ciśnienia rośnie w ciągu tygodni.
Gładkie rury nadal mają zastosowanie w zastosowaniach silnie zanieczyszczających, gdzie naddatek na korozję, a nie współczynnik przenikania ciepła, określa grubość ścianki.
Prędkość gazu jest cichą zmienną w każdym wyborze. Poniżej około 8 m/s pył osiada na przednich rzędach; powyżej 12 m/s erozja w pierwszych dwóch rzędach przyspiesza i żywotność rur gwałtownie spada. Układy liniowe powodują mniej zanieczyszczeń niż układy naprzemienne, ale przekazują nieco mniej ciepła na rząd, co jest zwykle właściwym rozwiązaniem w przypadku usług chemicznych.
Rura żebrowana typu H do spalin zapylonych Żebra w kształcie litery H ograniczają osadzanie się pyłu i utrzymują niski opór gazów spalinowych, co jest odpowiednie dla wymienników ciepła odpadowego, w których znaczenie ma zanieczyszczenie i kontrola prędkości. Zobacz produkt → Zgodność z Kodeksem i jakość spawania stanowią ryzyko związane z zaopatrzeniem
Zgodność części ciśnieniowej decyduje o tym, kto podpisuje projekt termiczny i kto ponosi ryzyko w przypadku awarii rury. Nie jest to dokumentacja dołączona do wymiennika ciepła po zakończeniu obliczeń termicznych.
- Znaczek konstrukcyjny: ASME Sekcja I dla wytwornic pary, Sekcja VIII Dział 1 dla wymienników nieopalanych.
- Certyfikat materiałowy zgodny z EN 10204 3.1 z numerami wytopu powiązanymi z certyfikatem huty.
- Dokumentacja dotycząca procedury spawania i kwalifikacji spawacza zgodnie z normą ISO 3834-2.
- Radiografia lub obrazowanie rentgenowskie w czasie rzeczywistym połączeń rury z kolektorem z biblioteką filmów odpowiadającą mapie spoin.
- Zapisy z testów wodnych i raporty wymiarowe wydawane przed wysyłką, a nie po przybyciu.
Poproś o mapę spoin i radiogram pierwszego połączenia rury z kolektorem przed złożeniem zamówienia, a nie po teście odbiorczym w fabryce.
Producenci, którzy spawają, wykonują zdjęcia rentgenowskie i przeprowadzają testy wodne w tym samym zakładzie, mogą odpowiedzieć na to żądanie podczas składania oferty. Dostawca posiadający zautomatyzowane linie spawalnicze, własne badania rentgenowskie i udokumentowany system jakości, taki jak zespół opisany w tym artykule profil zdolności produkcyjnych , jest łatwiejsza do audytu niż firma handlowa składająca paczki od kilku poddostawców.
Sekwencja specyfikacji, która przetrwa przegląd
Większość nieudanych specyfikacji wynika z ustalenia typu sprzętu przed ustaleniem danych procesowych. Wykonaj kolejno pięć kroków, a projekt termiczny będzie gotowy bez żadnych argumentów.
- Ustal obowiązek i zakres regulowania. Określ odzyskane ciepło w kW przy pełnej wydajności, przy 70 procentach i przy minimalnej, stabilnej wydajności i potwierdź, który z trzech wpływa na powierzchnię.
- Scharakteryzuj strumień. Skład, zawartość siarki, wilgotność, poziom chlorków i obciążenie pyłem, przy czym punkt rosy kwasowej jest obliczany, a nie zakładany.
- Ustaw szczyptę. Wybierz temperaturę gazu wylotowego o 10 do 15 C powyżej obliczonego punktu rosy, a następnie sprawdź podejście po stronie wody przy częściowym obciążeniu, a nie tylko przy wydajności projektowej.
- Wybierz powierzchnię. Wybierz rodzaj lameli spośród obciążenia pyłem, ustaw prędkość gazu w zakresie od 8 do 12 m/s, a jednocześnie dobierz wielkość zdmuchiwaczy sadzy lub dostępu do płukania wodą.
- Kontrola i dostawa zamków. Dodaj naddatek na zarastanie w wysokości 10–20 procent dodatkowej powierzchni i potwierdź mapę spoin, zakres badań NDT i harmonogram testów wodnych w zamówieniu.
Często zadawane pytania przez inżynierów ds. procesów chemicznych
Jaka jest minimalna bezpieczna temperatura na wyjściu gazów spalinowych dla ekonomizera w zakładach chemicznych?
Podąża za kwaśnym punktem rosy, a nie za stałą liczbą. Przy dziesięcioprocentowej wilgoci i niskiej zawartości siarki punkt rosy wynosi około 120°C; ciężka siarka w surowcu powoduje jego temperaturę powyżej 150 C. Utrzymuj temperaturę gazu wylotowego o 10 do 15 C powyżej obliczonej wartości i hartuj wlot wody, tak aby najzimniejsza ściana była wolna od kondensacji przy częściowym obciążeniu.
Która rura żebrowana pasuje do zanieczyszczonych chemikaliami spalin?
Rury żebrowane typu H w układzie liniowym. Proste ścieżki gazu są odporne na mostkowanie, a otwarty rozstaw pozwala chowanym zdmuchiwaczom sadzy oczyścić brzeg na całej głębokości. Rury z żebrami spiralnymi są lepszym wyborem tylko wtedy, gdy strumień jest czysty, a ograniczeniem jest ślad.
Czy kocioł na ciepło odpadowe może pracować przy 40% obciążeniu?
Tak, pod warunkiem, że projekt uwzględnia recyrkulację ekonomizera, trzyelementową kontrolę poziomu w bębnie i przepustnicę obejściową, która utrzymuje temperaturę na wlocie parownika powyżej punktu rosy przy niskim obciążeniu. Bez recyrkulacji ekonomizer staje się pierwszym elementem, który ulega awarii podczas zimowego przestoju.
Jaką kwotę dodatku na zanieczyszczanie należy określić?
Dziesięć do dwudziestu procent dodatkowej powierzchni dla czystego gazu i do dwudziestu pięciu procent dla lepkiego pyłu alkalicznego, zawsze w połączeniu z dostępem do czyszczenia od strony gazu. Kupno dodatkowej powierzchni bez dostępu do czyszczenia to najczęstszy błąd specyfikacji w serwisie chemicznym.
