Технологический нагреватель мощностью 40 МВт обычно излучает от 6 до 10 МВт этой энергии из батареи в виде явного тепла. На химических заводах теплообменник, который восстанавливает его, редко является сложной частью проекта. Сложными моментами являются кислая точка росы дымового газа, загрязнение технологического потока и переход между полной производительностью и минимальной стабильной работой. Правильно расположите эти три элемента, и поверхность теплопередачи практически достигнет своих размеров.
20 С Падение дымовых газов, возвращающее примерно один процент от мощности сгорания.
120-160 С Типичная точка росы серной кислоты в выхлопных газах химического нагревателя
6-10x Внешняя поверхность оребренной трубы относительно голой трубы такой же длины
Где химические процессы фактически теряют тепло
Утилизируемое тепло на химическом заводе уходит через четыре потока: дымовые газы нагревателя, выхлопы печи и окислителя, отходящие газы экзотермического реактора и конденсат более низкого качества. У каждого из них свои ограничения, и подразделение, предназначенное для одной задачи, будет плохо справляться с другой.
Начните с кампании по измерению показателей, а не с таблицы данных. Регистрируют температуру дымовых газов, содержание кислорода и пыли на протяжении всего производственного цикла, включая цикл очистки горелки. Обогреватель, который показывает 340 C на полной мощности, часто показывает 290 C ночью, и это колебание на 50 C меняет запас точки росы больше, чем любой выбор материала, который вы можете сделать позже.
| поток | Типичная температура | Доминирующий риск | Маршрут восстановления |
| Дымовые газы технологического нагревателя | от 250 до 400 С | Точка росы серной кислоты, конденсация при низкой нагрузке | Экономайзер питательной воды или технологической жидкости |
| Выхлоп печи и сушилки | от 300 до 600 С | Загрязнение пылью, липкие щелочные отложения | Ребристый экономайзер Н-типа с выдвижными сажеобдувками |
| Выход термического окислителя | от 800 до 1100 С | Ползучесть, термоциклирование, перенос соли | Лучистый охладитель, за которым следует котел-утилизатор |
| Отходящие газы экзотермического реактора | от 150 до 450 С | Конденсирующиеся коррозионные вещества, двухфазный поток | Коррозионностойкий экономайзер с закалкой |
| Конденсат и выпарной пар | от 90 до 150 С | Низкопотенциальное тепло, возврат загрязнений | Замкнутый контур нагрева питательной воды |
Кислотная точка росы устанавливает температуру стены и пола
Предельной температурой в канале для отвода химикатов является температура металлической стенки, а не температура газа. Триоксид серы и водяной пар объединяются в пограничном слое и конденсируются в виде жидкой серной кислоты на любой поверхности ниже точки росы, причем воздействие начинается на кончиках ребер, где стенка самая холодная.
Кислотная точка росы: температура поверхности, при которой триоксид серы и пары воды в дымовых газах конденсируются в жидкую серную кислоту. В выхлопных газах химических нагревателей она обычно падает между 120 и 160°С и повышается с увеличением содержания серы в сырье, уровня влажности и избытка кислорода.
Точка росы по воде находится гораздо ниже, обычно между 45 и 60 C, и сама по себе редко является обязательным ограничением. Хлоридсодержащие потоки представляют собой отдельную проблему. Хлористый водород из хлорированного сырья или соли в отходах конденсируется в виде соляной кислоты и разъедает марки нержавеющей стали, которые выдерживают воздействие чистого дымового газа в течение десяти лет.
Практические варианты, примерно в порядке стоимости:
- Настройте подачу воды так, чтобы температура самой холодной стенки трубы оставалась на 10–15 C выше расчетной точки росы, используя линию рециркуляции или байпас экономайзера.
- Укажите трубы из стали ND или с эмалированным покрытием, в которых температура стенок оказывается ниже допустимой точки росы.
- Для потоков хлористого водорода и хлоридных солей используйте чугунные или полимерные поверхности, даже за счет эффективности теплопередачи.
- Добавьте ступень низкотемпературного экономайзера только после байпаса, который может повысить температуру воды на входе при частичной нагрузке. различия между низкотемпературными и обычными экономайзерами сидят в основном в этой детали управления, а не в самом трубном пучке.
Экономайзер или котел-утилизатор: подберите агрегат в зависимости от задач
Если рекуперированное тепло требуется в виде подогретой питательной воды котла или нагретой технологической жидкости, укажите экономайзер. Если он нужен в качестве пара для эжекторов, ребойлеров или турбины, укажите котел-утилизатор или парогенератор-утилизатор. Они не являются взаимозаменяемыми, и экономайзер, которому требуется поднять пар, начнет кипеть внутри своих трубок через несколько месяцев после ввода в эксплуатацию.
экономайзер
- Однофазный режим, самая низкая стоимость восстановленного кВт
- Требуется подход к кипячению от 15 до 30 C, чтобы оставаться стабильным.
- Лучше всего подходит, когда спрос на пар сезонный или нестабильный.
- Компактный, легкий, легче встраивается в существующий воздуховод.
- Чувствителен к температуре воды на входе в диапазоне понижения
Котел-утилизатор
- Производит пар для эжекторов, ребойлеров или турбины.
- Требуется паровой барабан, контроль уровня и канал продувки.
- Большая занимаемая площадь и более высокие капитальные затраты
- Справляется с потоками высокой температуры с радиационной секцией.
- Требуется рециркуляция для защиты экономайзера при низкой нагрузке.
Полезной проверкой является годовой паровой баланс. Если предприятие может потреблять производимый пар круглый год, котел окупается быстрее. Если спрос на пар носит сезонный характер, нагрев питательной воды с помощью экономайзера является инвестицией с меньшим риском, даже если на бумаге котел будет восстанавливать больше киловатт.
Экономайзер дымовых газов технологического оборудования При сезонной потребности в паре питательная вода нагревается с использованием технологических дымовых газов и снижается нагрузка на котел, одновременно удаляя коррозионные или взрывоопасные выхлопные газы. Посмотреть продукт → 
Промышленный котел-утилизатор тепла Для круглогодичной потребности в паре улавливает отходящее тепло процесса для выработки пара с адаптируемой конструкцией для работы с пыльными или агрессивными дымовыми газами. Посмотреть продукт → Ребристые трубы определяют занимаемую площадь, потери тяги и очистку
Расширенная поверхность — это то, что превращает восьмиметровую секцию воздуховода в двухметровый модуль, но геометрия ребер определяет, как часто необходимо очищать агрегат и сколько мощности вентилятора будет стоить на этой дополнительной поверхности.
Внешняя поверхность на метр трубки по отношению к голой трубке
Голая трубка 1.0
ребристый H-тип 6.5
Спиральные ребра 10.5
Ориентировочные значения для трубок диаметром от 32 до 38 мм. Соотношение меняется в зависимости от высоты ребер, шага ребер и количества ребер на дюйм.
В ребристых трубках H-типа с каждой стороны трубы приварены два полуребра в форме буквы H. Газовые каналы остаются прямыми и открытыми, пыль падает сквозь них, а не застревает между ребрами, а выдвижные сажеобдувочные устройства могут достигать всей глубины отвала. Трубы со спиральными оребрениями имеют большую поверхность на метр и подходят для чистого газа, но в липкой щелочной пыли близость смолы становится слепой, и падение давления возрастает в течение нескольких недель.
Гладкие трубы по-прежнему используются в условиях сильного загрязнения, где толщину стенки определяет допуск на коррозию, а не коэффициент теплопередачи.
Скорость газа является тихой переменной в каждом выборе. При скорости ниже 8 м/с пыль оседает на передних рядах; при скорости выше 12 м/с эрозия первых двух рядов ускоряется, и срок службы трубок резко снижается. Линейное расположение загрязняет меньше, чем шахматное расположение, но передает немного меньше тепла на ряд, что обычно является правильным решением в химической сфере.
Ребристая труба типа H для запыленных дымовых газов Н-образные ребра ограничивают осаждение пыли и поддерживают низкое сопротивление дымовым газам, что подходит для теплообменников-утилизаторов, где важны загрязнение и контроль скорости. Посмотреть продукт → Соответствие нормам и качество сварки представляют собой риски при закупках
Соответствие деталей, работающих под давлением, определяет, кто подписывает тепловой расчет и кто несет риск в случае выхода из строя трубки. К теплообменнику после завершения теплового расчета не прилагается документация.
- Маркировка норм проектирования: ASME, раздел I для парогенераторов, раздел VIII, раздел 1 для теплообменников без топки.
- Сертификация материала по стандарту EN 10204 3.1 с номерами плавок, указанными в сертификате завода.
- Записи о процедурах сварки и квалификации сварщиков соответствуют стандарту ISO 3834-2.
- Рентгенография или рентгеновские снимки в реальном времени соединений труб с коллектором с библиотекой фильмов, соответствующей карте сварных швов.
- Протоколы гидроиспытаний и отчеты о размерах выдаются до отгрузки, а не после прибытия.
Попросите карту сварных швов и рентгенограмму первого соединения трубы с коллектором до размещения заказа на поставку, а не после заводских приемочных испытаний.
Производители, занимающиеся сваркой, рентгенографией и гидроиспытаниями на одном заводе, могут ответить на этот запрос во время торгов. Поставщик с автоматизированными сварочными линиями, собственной рентгеновской системой и документированной системой качества, такой как команда, описанная в этом документе. профиль производственных возможностей , легче проверить, чем торговую компанию, собирающую пакеты от нескольких субпоставщиков.
Последовательность спецификаций, которая выдерживает проверку
Большинство неудачных спецификаций происходит из-за исправления типа оборудования до того, как будут установлены данные процесса. Выполните эти пять шагов по порядку, и тепловой расчет будет выполнен без споров.
- Зафиксируйте режим работы и диапазон изменения. Укажите рекуперированное тепло в кВт при полной мощности, при 70 процентах и минимальной стабильной мощности и подтвердите, какой из трех параметров управляет площадью поверхности.
- Дайте характеристику потоку. Состав, содержание серы, влажность, уровень хлоридов и запыленность, с расчетной, а не предполагаемой точкой росы.
- Установите щепотку. Выберите температуру выходящего газа на 10–15 C выше расчетной точки росы, затем проверьте подход со стороны воды при частичной нагрузке, а не только при проектной производительности.
- Выберите поверхность. Выберите тип ребра в зависимости от пылевой нагрузки, установите скорость газа от 8 до 12 м/с и одновременно определите размер сажеобдувателей или доступа к промывке водой.
- Проверка и доставка замков. Добавьте припуск на загрязнение в размере от 10 до 20 процентов дополнительной поверхности и подтвердите карту сварных швов, объем неразрушающего контроля и график гидроиспытаний в заказе на поставку.
Общие вопросы от инженеров-химиков
Какова минимальная безопасная температура дымовых газов на выходе экономайзера химического завода?
Она соответствует кислотной точке росы, а не фиксированному числу. При десятипроцентной влажности и низком уровне серы точка росы составляет около 120°C; наличие тяжелой серы в питании приводит к тому, что температура выходящего газа превышает 150 C. Поддерживайте температуру выходящего газа на 10–15 C выше расчетного значения и регулируйте подачу воды так, чтобы на самой холодной стенке не образовывался конденсат при частичной нагрузке.
Какая ребристая труба подходит для выхлопных газов с содержанием пыли?
Ребристые трубы Н-типа расположены в линию. Прямые газовые полосы противостоят перемычкам, а открытый участок позволяет выдвижным сажеобдувочным устройствам очищать отвал на всю глубину. Спиральные ребристые трубы являются лучшим выбором только в том случае, если поток чистый, а занимаемая площадь является ограничивающим фактором.
Может ли котел-утилизатор работать при нагрузке 40 процентов?
Да, при условии, что конструкция включает рециркуляцию экономайзера, трехэлементный регулятор уровня в барабане и перепускную заслонку, которая удерживает температуру на входе в испаритель выше точки росы при низкой нагрузке. Без рециркуляции экономайзер становится первым компонентом, который выходит из строя во время зимнего режима работы.
Какой размер допуска на загрязнение следует указать?
От десяти до двадцати процентов дополнительной поверхности для чистого газа и до двадцати пяти процентов для липкой щелочной пыли, всегда в сочетании с доступом со стороны газа для очистки. Покупка дополнительной поверхности без доступа к очистке — самая распространенная ошибка в технических характеристиках в химической сфере.
