Giải pháp truyền nhiệt cho sản xuất hóa chất: Hướng dẫn thiết kế thực tế

Một lò sưởi quy trình đốt 40 MW thường gửi 6 đến 10 MW năng lượng đó ra khỏi ống khói dưới dạng nhiệt lượng hiện có. Trong các nhà máy hóa chất, bộ trao đổi nhiệt thu hồi nó hiếm khi là phần khó khăn của dự án. Các phần khó khăn là điểm sương axit của khí thải, trạng thái tắc nghẽn của dòng quy trình và sự suy giảm giữa tốc độ tối đa và hoạt động ổn định tối thiểu. Giải quyết ba điều đó một cách chính xác và bề mặt truyền nhiệt gần như có kích thước chính nó.

Nơi các quá trình hóa học thực sự làm mất nhiệt

Nhiệt có thể thu hồi trong nhà máy hóa chất thoát ra qua bốn dòng: khí lò đốt, khí thải lò nung và chất oxy hóa, khí thải của lò phản ứng tỏa nhiệt và nước ngưng cấp thấp hơn. Mỗi người có một ràng buộc khác nhau và một đơn vị được thiết kế cho một nhiệm vụ sẽ hoạt động kém hơn so với nhiệm vụ khác.

Bắt đầu bằng chiến dịch đo lường thay vì bảng dữ liệu. Ghi lại nhiệt độ khí thải, lượng oxy và bụi trong toàn bộ chu trình sản xuất, bao gồm cả chu trình làm sạch đầu đốt. Một lò sưởi đọc 340 C ở tốc độ tối đa thường đọc 290 C vào ban đêm và sự dao động 50 C đó làm di chuyển biên điểm sương nhiều hơn bất kỳ lựa chọn vật liệu nào bạn có thể thực hiện sau này.

Điểm sương axit đặt sàn nhiệt độ cho tường

Nhiệt độ giới hạn trong ống xả hóa chất là nhiệt độ thành kim loại chứ không phải nhiệt độ khí. Lưu huỳnh trioxit và hơi nước kết hợp trong lớp ranh giới và ngưng tụ dưới dạng axit sunfuric lỏng trên bất kỳ bề mặt nào dưới điểm sương, và cuộc tấn công bắt đầu ở đầu vây nơi bức tường lạnh nhất.

Điểm sương của nước nằm thấp hơn nhiều, thường là từ 45 đến 60 C và hiếm khi tự nó là hạn chế ràng buộc. Các dòng mang clorua là một vấn đề riêng biệt. Hydro clorua từ thức ăn đã được clo hóa hoặc từ muối trong chất thải ngưng tụ thành axit clohydric và tấn công các loại không gỉ có thể tồn tại trong khí thải sạch trong một thập kỷ.

Các lựa chọn thực tế, gần đúng theo thứ tự chi phí:

• Làm dịu đầu vào nước để thành ống lạnh nhất duy trì ở mức cao hơn điểm sương tính toán từ 10 đến 15 C, sử dụng đường tuần hoàn hoặc đường vòng tiết kiệm.
• Chỉ định các ống được tráng men hoặc thép ND trong đó nhiệm vụ ép nhiệt độ thành ống xuống dưới mức điểm sương cho phép.
• Sử dụng bề mặt lót bằng gang hoặc polyme cho dòng muối hydro clorua và muối clorua, ngay cả khi phải trả giá bằng hiệu quả truyền nhiệt.
• Chỉ thêm một giai đoạn tiết kiệm nhiệt độ thấp phía sau đường vòng có thể nâng nhiệt độ nước đầu vào khi tải một phần. các sự khác biệt giữa nhiệt độ thấp và tiết kiệm thông thường chủ yếu nằm ở chi tiết điều khiển này hơn là ở bó ống.

Bộ tiết kiệm hoặc nồi hơi nhiệt thải: Hãy kết hợp thiết bị với nhiệm vụ

Nếu nhiệt thu hồi được muốn làm nước cấp nồi hơi được làm nóng trước hoặc làm chất lỏng xử lý được làm nóng, hãy chỉ định một bộ tiết kiệm. Nếu muốn dùng làm hơi cho máy phun, lò đun lại hoặc tua-bin, hãy chỉ định nồi hơi nhiệt thải hoặc máy tạo hơi thu hồi nhiệt. Cả hai không thể thay thế cho nhau và một bộ tiết kiệm được yêu cầu tăng hơi nước sẽ bắt đầu sôi bên trong các ống của nó trong vòng vài tháng kể từ khi vận hành.

Một kiểm tra hữu ích là số dư hơi nước hàng năm. Nếu địa điểm này có thể tiêu thụ hơi nước tạo ra quanh năm thì lò hơi sẽ hoàn vốn nhanh hơn. Nếu nhu cầu hơi nước theo mùa, thì việc đun nóng nước cấp thông qua bộ tiết kiệm là khoản đầu tư có rủi ro thấp hơn ngay cả khi lò hơi sẽ thu hồi được nhiều kilowatt hơn trên giấy.

Thiết bị xử lý Bộ tiết kiệm khí thải Đối với nhu cầu hơi nước theo mùa, làm nóng nước cấp bằng cách sử dụng khí thải của quy trình và giảm tải nồi hơi trong khi xử lý khí thải ăn mòn hoặc gây nổ. Xem sản phẩm →

Nồi hơi thu hồi nhiệt thải công nghiệp Đối với nhu cầu hơi nước quanh năm, thu hồi nhiệt thải của quá trình để tạo ra hơi nước với thiết kế thích ứng với khí thải bụi hoặc ăn mòn. Xem sản phẩm →

Ống có vây quyết định dấu chân, mất gió lùa và làm sạch

Bề mặt mở rộng là thứ biến phần ống dẫn tám mét thành mô-đun hai mét, nhưng hình dạng cánh tản nhiệt quyết định tần suất làm sạch thiết bị và công suất quạt mà bề mặt bổ sung sẽ tiêu tốn bao nhiêu.

Các ống có vây loại H hàn hai nửa vây thành hình chữ H ở mỗi bên của ống. Các đường dẫn khí luôn thẳng và thông thoáng, bụi lọt qua thay vì bắc cầu giữa các vây và máy thổi bồ hóng có thể thu vào có thể đạt tới độ sâu tối đa của bờ. Các ống có vây xoắn ốc mang lại nhiều bề mặt hơn trên mỗi mét và phù hợp với khí sạch, nhưng trong bụi kiềm dính, các tấm chắn kín bị che khuất và độ sụt áp tăng lên trong vòng vài tuần.

Các ống trơn vẫn có một vị trí trong các nhiệm vụ gây ô nhiễm nặng nề trong đó lượng cho phép ăn mòn chứ không phải hệ số truyền nhiệt quyết định độ dày của thành.

Vận tốc khí là biến yên tĩnh trong mọi lựa chọn. Dưới tốc độ khoảng 8 m/s bụi bám trên các hàng ghế đầu; trên 12 m/s xói mòn ở hai hàng đầu tiên tăng tốc và tuổi thọ của ống giảm mạnh. Sắp xếp nội tuyến ít hôi hơn so với sắp xếp so le nhưng truyền nhiệt ít hơn một chút trên mỗi hàng, đây thường là cách buôn bán phù hợp trong dịch vụ hóa chất.

Ống vây loại H cho khí thải chứa nhiều bụi Cánh tản nhiệt hình chữ H hạn chế sự lắng đọng bụi và giữ điện trở khí thải ở mức thấp, phù hợp với các bộ trao đổi nhiệt thải nơi có vấn đề kiểm soát tắc nghẽn và vận tốc. Xem sản phẩm →

Tuân thủ quy tắc và chất lượng hàn là rủi ro trong mua sắm

Việc tuân thủ phần áp suất sẽ quyết định ai ký vào thiết kế nhiệt và ai chịu rủi ro nếu ống bị hỏng. Nó không phải là giấy tờ gắn vào bộ trao đổi nhiệt sau khi tính toán nhiệt xong.

• Tem mã thiết kế: ASME Phần I dành cho thiết bị tạo hơi nước, Phần VIII Phân khu 1 dành cho bộ trao đổi nhiệt không nung.
• Chứng nhận vật liệu theo EN 10204 3.1 với số nhiệt có thể truy nguyên theo chứng chỉ của nhà máy.
• Quy trình hàn và hồ sơ chứng nhận thợ hàn được lưu giữ theo tiêu chuẩn ISO 3834-2.
• Chụp X quang hoặc chụp ảnh tia X theo thời gian thực từ ống đến các mối nối đầu, với thư viện phim phù hợp với bản đồ mối hàn.
• Hồ sơ kiểm tra thủy lực và báo cáo kích thước được cấp trước khi vận chuyển, không phải sau khi hàng đến.

Các nhà chế tạo hàn, chụp X quang và kiểm tra thủy lực trong cùng một nhà máy có thể đáp ứng yêu cầu đó trong quá trình đấu thầu. Một nhà cung cấp có dây chuyền hàn tự động, chụp ảnh X-quang tại nhà và hệ thống chất lượng được ghi chép, chẳng hạn như nhóm được mô tả trong phần này Hồ sơ năng lực sản xuất , dễ kiểm tra hơn một công ty thương mại lắp ráp các gói hàng từ một số nhà cung cấp phụ.

Đánh giá về trình tự đặc tả tồn tại

Hầu hết các thông số kỹ thuật không thành công đều xuất phát từ việc sửa loại thiết bị trước khi xử lý dữ liệu quy trình. Hãy thực hiện theo năm bước này theo thứ tự và thiết kế tản nhiệt sẽ tuân theo mà không cần tranh cãi.

1. Sửa nhiệm vụ và phạm vi chỉnh sửa. Nêu rõ nhiệt lượng thu hồi tính bằng kW ở tốc độ tối đa, ở mức 70 phần trăm và ở tốc độ ổn định tối thiểu, đồng thời xác nhận nhiệt lượng nào trong ba yếu tố chi phối diện tích bề mặt.
2. Đặc trưng cho dòng chảy. Thành phần, hàm lượng lưu huỳnh, độ ẩm, mức clorua và lượng bụi, với điểm sương axit được tính toán thay vì giả định.
3. Đặt nhúm. Chọn nhiệt độ khí thoát ra cao hơn điểm sương tính toán từ 10 đến 15 C, sau đó kiểm tra cách tiếp cận phía nước ở mức tải một phần, không chỉ ở tốc độ thiết kế.
4. Chọn bề mặt. Chọn loại cánh tản nhiệt theo lượng bụi, đặt tốc độ khí trong khoảng từ 8 đến 12 m/s và kích thước máy thổi bồ hóng hoặc đường dẫn rửa nước cùng một lúc.
5. Kiểm tra khóa và giao hàng. Thêm mức độ bám bẩn từ 10 đến 20 phần trăm bề mặt và xác nhận bản đồ mối hàn, phạm vi NDT và lịch trình kiểm tra thủy điện trong đơn đặt hàng.

Câu hỏi thường gặp của kỹ sư xử lý hóa học