โซลูชันการถ่ายเทความร้อนสำหรับการผลิตสารเคมี: คู่มือการออกแบบที่ใช้งานได้จริง

เครื่องทำความร้อนกระบวนการที่ใช้กำลังไฟ 40 MW มักจะส่งพลังงาน 6 ถึง 10 MW ออกจากปล่องเป็นความร้อนสัมผัส ในโรงงานเคมี ตัวแลกเปลี่ยนที่นำกลับมาใช้ใหม่นั้นแทบจะไม่ใช่ส่วนที่ยากของโครงการ ส่วนที่ยากคือจุดน้ำค้างของกรดของก๊าซไอเสีย พฤติกรรมการเปรอะเปื้อนของกระแสกระบวนการ และการหยุดทำงานระหว่างการทำงานเต็มอัตราและการทำงานที่เสถียรขั้นต่ำ ปรับทั้งสามอย่างนี้ให้เหมาะสมและพื้นผิวการถ่ายเทความร้อนเกือบจะมีขนาดเท่ากัน

เมื่อกระบวนการทางเคมีสูญเสียความร้อนไปจริงๆ

ความร้อนที่นำกลับมาใช้ใหม่ในโรงงานเคมีจะไหลผ่านสี่ช่องทาง: ก๊าซไอเสียของเครื่องทำความร้อนแบบยิง, ไอเสียจากเตาเผาและตัวออกซิไดเซอร์, ก๊าซนอกเครื่องปฏิกรณ์คายความร้อน และคอนเดนเสทเกรดต่ำกว่า แต่ละหน่วยมีข้อจำกัดที่แตกต่างกัน และหน่วยที่ออกแบบมาเพื่อหน้าที่หนึ่งจะมีประสิทธิภาพต่ำกว่าอีกหน่วยหนึ่ง

เริ่มต้นด้วยแคมเปญการวัดผลแทนที่จะเป็นเอกสารข้อมูล บันทึกอุณหภูมิของก๊าซหุงต้ม ออกซิเจน และฝุ่นละอองตลอดวงจรการผลิตเต็มรูปแบบ รวมถึงรอบการทำความสะอาดหัวเผาด้วย เครื่องทำความร้อนที่อ่าน 340 C ที่อัตราเต็มมักจะอ่าน 290 C ในเวลากลางคืน และการแกว่ง 50 C นั้นขยับจุดน้ำค้างมากกว่าตัวเลือกวัสดุใดๆ ที่คุณสามารถเลือกได้ในภายหลัง

จุดน้ำค้างของกรดกำหนดอุณหภูมิพื้นผนัง

อุณหภูมิจำกัดในท่อระบายสารเคมีคืออุณหภูมิผนังโลหะ ไม่ใช่อุณหภูมิของแก๊ส ซัลเฟอร์ไตรออกไซด์และไอน้ำรวมตัวกันในชั้นขอบเขตและควบแน่นเป็นกรดซัลฟิวริกเหลวบนพื้นผิวใดๆ ที่ต่ำกว่าจุดน้ำค้าง และการโจมตีเริ่มต้นที่ปลายครีบซึ่งเป็นจุดที่ผนังเย็นที่สุด

จุดน้ำค้างของน้ำอยู่ต่ำกว่ามาก โดยปกติจะอยู่ระหว่าง 45 ถึง 60 C และแทบไม่เป็นข้อจำกัดในการผูกมัดด้วยตัวมันเอง กระแสน้ำที่มีคลอไรด์เป็นปัญหาแยกต่างหาก ไฮโดรเจนคลอไรด์จากอาหารที่มีคลอรีนหรือจากเกลือในของเสียจะควบแน่นเป็นกรดไฮโดรคลอริก และโจมตีเกรดสเตนเลสที่จะคงสภาพจากก๊าซไอเสียที่สะอาดได้นานนับทศวรรษ

ตัวเลือกที่ใช้งานได้จริง เรียงตามลำดับราคาโดยประมาณ:

• ปรับอุณหภูมิช่องน้ำเข้าเพื่อให้ผนังท่อที่เย็นที่สุดอยู่เหนือจุดน้ำค้างที่คำนวณไว้ 10 ถึง 15 C โดยใช้เส้นหมุนเวียนหรือบายพาสแบบประหยัด
• ระบุเหล็ก ND หรือท่อเคลือบอีนาเมลที่มีหน้าที่บังคับให้อุณหภูมิผนังต่ำกว่าจุดน้ำค้างที่อนุญาต
• ใช้เหล็กหล่อหรือพื้นผิวบุโพลีเมอร์สำหรับกระแสเกลือไฮโดรเจนคลอไรด์และคลอไรด์ แม้ว่าจะแลกกับประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนก็ตาม
• เพิ่มสเตจประหยัดอุณหภูมิต่ำด้านหลังบายพาสเท่านั้น ซึ่งสามารถยกอุณหภูมิของน้ำเข้าที่โหลดชิ้นส่วนได้ ที่ ความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิต่ำและนักเศรษฐศาสตร์ธรรมดา ส่วนใหญ่นั่งอยู่ในรายละเอียดการควบคุมนี้มากกว่าที่จะอยู่ในมัดท่อเอง

เครื่องประหยัดหรือหม้อต้มความร้อนเหลือทิ้ง: จับคู่หน่วยกับหน้าที่

หากต้องการความร้อนที่นำกลับมาใช้ใหม่เป็นน้ำป้อนของหม้อต้มที่อุ่นแล้วหรือเป็นของไหลในกระบวนการให้ความร้อน ให้ระบุเครื่องประหยัด หากต้องการเป็นไอน้ำสำหรับเครื่องดีดตัว หม้อต้มซ้ำ หรือกังหัน ให้ระบุหม้อต้มความร้อนเหลือทิ้งหรือเครื่องกำเนิดไอน้ำนำความร้อนกลับมาใช้ใหม่ ทั้งสองไม่สามารถใช้แทนกันได้ และผู้ประหยัดที่ขอให้เพิ่มไอน้ำจะเริ่มเดือดภายในท่อภายในไม่กี่เดือนหลังจากเริ่มเดินเครื่อง

การตรวจสอบที่มีประโยชน์คือยอดไอน้ำประจำปี หากพื้นที่ดังกล่าวสามารถใช้ไอน้ำได้ตลอดทั้งปี หม้อไอน้ำก็จะจ่ายคืนเร็วขึ้น หากความต้องการไอน้ำเป็นไปตามฤดูกาล การทำความร้อนน้ำป้อนผ่านเครื่องประหยัดคือการลงทุนที่มีความเสี่ยงต่ำกว่า แม้ว่าหม้อไอน้ำจะกู้คืนกิโลวัตต์บนกระดาษได้มากกว่าก็ตาม

อุปกรณ์ในกระบวนการประหยัดก๊าซไอเสีย สำหรับความต้องการไอน้ำตามฤดูกาล ให้ทำความร้อนน้ำป้อนโดยใช้ก๊าซไอเสียจากกระบวนการ และลดภาระของหม้อไอน้ำในขณะที่จัดการไอเสียที่มีฤทธิ์กัดกร่อนหรือระเบิด ดูผลิตภัณฑ์ →

หม้อต้มนำความร้อนเหลือทิ้งจากอุตสาหกรรม สำหรับความต้องการไอน้ำตลอดทั้งปี ให้จับความร้อนเหลือทิ้งจากกระบวนการผลิตเพื่อสร้างไอน้ำด้วยการออกแบบที่ปรับเปลี่ยนได้สำหรับก๊าซไอเสียที่มีฝุ่นหรือมีฤทธิ์กัดกร่อน ดูผลิตภัณฑ์ →

ท่อแบบครีบตัดสินใจเกี่ยวกับรอยเท้า การสูญเสียร่าง และการทำความสะอาด

พื้นผิวที่ขยายออกคือสิ่งที่เปลี่ยนส่วนท่อขนาด 8 เมตรให้กลายเป็นโมดูลขนาด 2 เมตร แต่รูปทรงของครีบจะตัดสินว่าต้องทำความสะอาดตัวเครื่องบ่อยแค่ไหน และต้องใช้กำลังพัดลมเท่าใดที่พื้นผิวส่วนเกินต้องเสียค่าใช้จ่าย

ท่อครีบชนิด H เชื่อมครีบครึ่งสองตัวเป็นรูปตัว H ที่แต่ละด้านของท่อ ช่องทางก๊าซจะตั้งตรงและเปิด ฝุ่นจะตกลงมาแทนที่จะเกาะกันระหว่างครีบ และเครื่องเป่าลมเขม่าแบบยืดหดได้สามารถเข้าถึงความลึกสุดของตลิ่งได้ ท่อครีบเกลียวมีพื้นผิวต่อเมตรมากกว่าและเหมาะกับก๊าซสะอาด แต่ในฝุ่นอัลคาไลเหนียว ระยะพิทช์ใกล้จะมองไม่เห็นและแรงดันตกคร่อมจะเพิ่มขึ้นภายในไม่กี่สัปดาห์

ท่อเรียบยังคงมีหน้าที่เปรอะเปื้อนอย่างหนัก โดยค่าเผื่อการกัดกร่อน ไม่ใช่ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน จะเป็นตัวกำหนดความหนาของผนัง

ความเร็วของแก๊สเป็นตัวแปรเงียบในทุกการเลือก ที่ความเร็วต่ำกว่าประมาณ 8 เมตร/วินาที ฝุ่นจะเกาะอยู่ที่แถวนำหน้า การกัดเซาะที่สูงกว่า 12 ม./วินาที ในสองแถวแรกจะเร่งความเร็วขึ้นและอายุการใช้งานของท่อจะลดลงอย่างรวดเร็ว การจัดเรียงแบบอินไลน์เหม็นน้อยกว่าการจัดเรียงแบบเซ แต่ถ่ายเทความร้อนต่อแถวได้น้อยกว่าเล็กน้อย ซึ่งโดยปกติแล้วจะเป็นการแลกเปลี่ยนที่ถูกต้องในบริการเคมี

ท่อครีบ H-Type สำหรับก๊าซไอเสียที่มีฝุ่น ครีบรูปตัว H ช่วยลดการสะสมของฝุ่นและรักษาความต้านทานก๊าซไอเสียให้ต่ำ เหมาะสำหรับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนทิ้งที่การควบคุมความเปรอะเปื้อนและความเร็ว ดูผลิตภัณฑ์ →

การปฏิบัติตามหลักเกณฑ์และคุณภาพการเชื่อมถือเป็นความเสี่ยงในการจัดซื้อจัดจ้าง

การปฏิบัติตามข้อกำหนดชิ้นส่วนแรงดันจะตัดสินว่าใครเป็นผู้ลงนามในการออกแบบการระบายความร้อน และใครเป็นผู้รับผิดชอบหากท่อขัดข้อง ไม่ใช่เอกสารแนบกับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนหลังจากการคำนวณความร้อนเสร็จสิ้น

• ตราประทับรหัสการออกแบบ: ASME ส่วนที่ 1 สำหรับหน่วยผลิตไอน้ำ, ส่วนที่ VIII ส่วนที่ 1 สำหรับเครื่องแลกเปลี่ยนที่ไม่มีการเผา
• การรับรองวัสดุตามมาตรฐาน EN 10204 3.1 พร้อมหมายเลขความร้อนที่ตรวจสอบย้อนกลับไปยังใบรับรองโรงงาน
• ขั้นตอนการเชื่อมและบันทึกคุณสมบัติช่างเชื่อมที่จัดขึ้นตามมาตรฐาน ISO 3834-2
• การถ่ายภาพรังสีหรือการถ่ายภาพเอ็กซ์เรย์แบบเรียลไทม์ของท่อถึงข้อต่อส่วนหัว โดยมีคลังฟิล์มที่ตรงกับแผนผังการเชื่อม
• บันทึกการทดสอบพลังน้ำและรายงานมิติที่ออกก่อนการจัดส่ง ไม่ใช่หลังจากมาถึง

ช่างประกอบที่เชื่อม ถ่ายภาพรังสี และทดสอบพลังน้ำภายในโรงงานเดียวกันสามารถตอบคำขอดังกล่าวได้ในระหว่างการประมูล ซัพพลายเออร์ที่มีสายเชื่อมอัตโนมัติ ระบบเอกซเรย์ภายในองค์กร และระบบคุณภาพที่ได้รับการบันทึกไว้ เช่น ทีมงานที่อธิบายไว้ในบทความนี้ โปรไฟล์ความสามารถในการผลิต สามารถตรวจสอบได้ง่ายกว่าบริษัทการค้าที่ประกอบบรรจุภัณฑ์จากผู้ขายย่อยหลายราย

ลำดับข้อมูลจำเพาะที่ยังคงอยู่จากการทบทวน

ข้อมูลจำเพาะที่ล้มเหลวส่วนใหญ่มาจากการแก้ไขประเภทอุปกรณ์ก่อนที่จะจัดการข้อมูลกระบวนการ ดำเนินการห้าขั้นตอนเหล่านี้ตามลำดับ และการออกแบบระบบระบายความร้อนจะตามมาโดยไม่มีข้อโต้แย้ง

1. แก้ไขหน้าที่และช่วงเทิร์นดาวน์ รัฐนำความร้อนกลับมาใช้ใหม่เป็นกิโลวัตต์ในอัตราเต็ม 70 เปอร์เซ็นต์และในอัตราคงที่ขั้นต่ำ และยืนยันว่าความร้อนใดใน 3 อย่างนี้ควบคุมพื้นที่ผิว
2. กำหนดลักษณะของกระแส องค์ประกอบ ปริมาณซัลเฟอร์ ความชื้น ระดับคลอไรด์ และปริมาณฝุ่น โดยมีจุดน้ำค้างของกรดคำนวณแทนที่จะสันนิษฐาน
3. ตั้งค่าหยิก เลือกอุณหภูมิก๊าซทางออก 10 ถึง 15 C เหนือจุดน้ำค้างที่คำนวณไว้ จากนั้นตรวจสอบทางเข้าด้านน้ำที่โหลดชิ้นส่วน ไม่ใช่แค่ที่อัตราการออกแบบเท่านั้น
4. เลือกพื้นผิว เลือกประเภทครีบจากปริมาณฝุ่น ตั้งค่าความเร็วของก๊าซระหว่าง 8 ถึง 12 ม./วินาที และขนาดเครื่องเป่าเขม่าหรือการเข้าถึงน้ำล้างในเวลาเดียวกัน
5. การตรวจสอบล็อคและการส่งมอบ เพิ่มค่าเผื่อการเปรอะเปื้อนพื้นผิวเพิ่มเติม 10 ถึง 20 เปอร์เซ็นต์ และยืนยันแผนผังการเชื่อม ขอบเขต NDT และกำหนดการทดสอบพลังน้ำในใบสั่งซื้อ

คำถามทั่วไปจากวิศวกรกระบวนการเคมี