การถ่ายเทความร้อนทางอุตสาหกรรม: การใช้งาน เกณฑ์การคัดเลือก และแนวทางปฏิบัติ

ช่องว่างนั้นคือสิ่งที่เกี่ยวกับงานถ่ายเทความร้อนทางอุตสาหกรรมจริงๆ ไม่ค่อยมีคำถามเกี่ยวกับโลหะผสมที่แปลกใหม่หรืออุณหพลศาสตร์ใหม่ มันเป็นเรื่องของพื้นที่ผิว ความเร็วของก๊าซ ค่าเผื่อการเปรอะเปื้อน และตำแหน่งที่โลหะอยู่ภายในท่อ รับสิทธิ์ทั้งสี่ข้อนี้และการออกแบบเรียบๆ ก็มีประสิทธิภาพเหนือกว่าแบบหรูหราที่เสียบปลั๊กได้แน่นหนาภายในหกสัปดาห์

ส่วนด้านล่างนี้ครอบคลุมถึงกลไก ฮาร์ดแวร์ ขั้นตอนการคัดเลือก และตัวเลขที่ตัดสินว่าโครงการจะได้รับการอนุมัติหรือถูกเก็บเข้าลิ้นชักหรือไม่

การถ่ายเทความร้อนทางอุตสาหกรรมครอบคลุมอะไรบ้าง

การถ่ายเทความร้อนทางอุตสาหกรรม is the controlled movement of thermal energy between a hot stream, a cold stream and the metal separating them, and in heavy industry the hot stream is almost always flue gas on its way to the stack.

กลไก 3 ประการแบ่งหน้าที่กัน การแผ่รังสีมีอุณหภูมิสูงกว่า 800 C ซึ่งเป็นอาณาเขตของเตาหลอม การนำไฟฟ้าผ่านผนังท่อแทบไม่เคยเป็นปัญหาคอขวดเลย เนื่องจากผนังเหล็กกล้าคาร์บอน 3 มม. ที่อุณหภูมิ 400 C ช่วยเพิ่มความต้านทานได้เล็กน้อย การพาความร้อนที่ด้านแก๊สทำให้เกิดความเสียหาย

ทำความสะอาดก๊าซไอเสียที่ 10 ถึง 15 ม./วินาที ให้ค่าสัมประสิทธิ์ฟิล์มประมาณ 30 ถึง 60 W/m2K ด้านน้ำหรือไอน้ำของท่อเดียวกันใช้เกิน 1,000 วัตต์/ตร.ม. เนื่องจากความต้านทานเพิ่มขึ้นเป็นอนุกรม ฝั่งแก๊สจึงเป็นเจ้าของปัญหาประมาณ 90 เปอร์เซ็นต์ และการตัดสินใจออกแบบดาวน์สตรีมทุกครั้งจะตามมาด้วยข้อเท็จจริงข้อเดียว

ผลที่ตามมาในทางปฏิบัตินั้นง่ายมาก เพิ่มพื้นที่ด้านแก๊ส รักษาความเร็วของแก๊สให้สูงพอที่จะกัดครีบแต่ให้ต่ำพอที่จะหลีกเลี่ยงการกัดเซาะ และยอมรับว่าผนังท่อจะวิ่งใกล้กับอุณหภูมิของน้ำ ทุกสิ่งทุกอย่างเป็นรายละเอียด

พื้นผิวที่กำหนดอัตราการถ่ายเทความร้อนของคุณ

พื้นผิวด้านก๊าซคือจุดที่การออกแบบการนำความร้อนกลับมาใช้ใหม่ไม่ว่าจะชนะหรือแพ้ ดังนั้นท่อแบบครีบ ฝั่งประหยัด และโมดูล HRSG จึงถูกตัดสินโดยใช้ตัวเลขสามตัวที่เหมือนกัน ได้แก่ ความหนาแน่นของพื้นผิว ความเร็วของก๊าซ และความทนทานต่อการเปรอะเปื้อน

ครีบประเภท H ถูกเชื่อมเป็นคู่โดยมีช่องทางก๊าซตรงอยู่ระหว่างกัน ซึ่งเป็นสาเหตุที่ว่าทำไมพวกมันถึงอยู่รอดจากถ่านหินและเถ้าชีวมวลที่จะอุดตลิ่งเกลียวหนาแน่น ครีบเกลียวให้พื้นที่ต่อเมตรมากกว่าและทำงานได้ดีกว่าในก๊าซสะอาด แต่จะทำความสะอาดได้ยากกว่าและช่วยลดปัญหาความเย็นได้น้อยกว่ามาก

รายละเอียดที่พลาดบ่อยที่สุดคือประสิทธิภาพครีบ ครีบที่ยาวและบางที่อุณหภูมิสูงจะทำหน้าที่ได้ไม่ดีตามความยาว ดังนั้นพื้นที่ที่มีประสิทธิภาพจึงเล็กกว่าพื้นที่ทางเรขาคณิต หากเอกสารข้อมูลเสนอราคาพื้นที่ที่ไม่มีตัวเลขประสิทธิภาพของครีบ ให้สอบถามก่อนที่จะเปรียบเทียบราคา หมายเหตุแยกต่างหากเกี่ยวกับ ท่อครีบเพิ่มประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนได้อย่างไร เดินผ่านการคำนวณพื้นผิวโดยละเอียดยิ่งขึ้น

ท่อครีบ H-Type เพื่อการถ่ายเทความร้อนที่มีประสิทธิภาพสูง ครีบรูปตัว H เชื่อมด้วยความถี่สูงจะเพิ่มพื้นที่ทำความร้อนและต้านทานฝุ่น ทำให้ควรตรวจสอบประสิทธิภาพของครีบก่อนเปรียบเทียบตัวเลือกการถ่ายเทความร้อน ดูผลิตภัณฑ์ →

ที่ที่ความร้อนหลบหนีไปจริงๆ

พืชส่วนใหญ่สูญเสียความร้อนที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้ในสามแห่ง ได้แก่ ปล่อง พื้นผิวร้อนที่ไม่เคยหุ้มฉนวนใหม่หลังจากการดัดแปลง และการระบายหรือคอนเดนเสทที่ถูกเททิ้งแทนที่จะส่งคืน

ตัวเลขสองตัวเป็นตัวกำหนดว่าจะดันอุณหภูมิของก๊าซได้ไกลแค่ไหน จุดน้ำค้างของกรดทำให้พื้น: ด้วยเชื้อเพลิงกำมะถัน 1 ถึง 2 เปอร์เซ็นต์ ไอน้ำและ SO3 จะเริ่มควบแน่นบนครีบที่อุณหภูมิระหว่าง 120 ถึง 150 C จุดหยิกจะกำหนดขีดจำกัดในทางปฏิบัติสำหรับการผลิตไอน้ำ ซึ่งโดยปกติจะอยู่ที่ 8 ถึง 15 K ระหว่างการปล่อยก๊าซและความอิ่มตัวของไอน้ำ

เมื่อก๊าซมีอุณหภูมิสูงกว่า 500 C เครื่องประหยัดถือเป็นเครื่องมือที่ผิดโดยสิ้นเชิง หน้าที่นั้นเป็นของหม้อต้มความร้อนเหลือทิ้งที่สร้างไอน้ำหรือให้ความร้อนแก่ของไหลในกระบวนการ และการตัดสินใจนั้นขับเคลื่อนโดยความสมดุลของไอน้ำในโรงงานมากกว่าข้อมูลก๊าซ

หม้อต้มความร้อนเหลือทิ้งทางอุตสาหกรรมสำหรับการนำก๊าซไอเสียที่อุณหภูมิสูงกลับมาใช้ใหม่ สำหรับก๊าซไอเสียที่อยู่เหนือช่วงประหยัด หม้อต้มนี้จะนำความร้อนกลับมาสร้างไอน้ำและปรับให้เข้ากับฝุ่น การกัดกร่อน และแหล่งกำเนิดที่ผันผวน ดูผลิตภัณฑ์ →

จับคู่อุปกรณ์ให้เข้ากับหน้าที่

การเลือกอุปกรณ์จะเป็นไปตามสภาพของก๊าซเป็นอันดับแรก และความต้องการไอน้ำหรือน้ำเป็นอันดับแรก โดยไม่ในทางกลับกัน

1. แก้ไขข้อมูลก๊าซ: การไหล อุณหภูมิ ส่วนประกอบ ปริมาณฝุ่น จุดน้ำค้าง และการเปลี่ยนแปลงทั้งสี่ระหว่างฤดูร้อนและฤดูหนาว
2. ตั้งค่าอุณหภูมิทางออกเป้าหมายด้วยขอบเขตการกัดกร่อน ไม่ใช่ค่าที่เหมาะสมตามทฤษฎี
3. ปรับขนาดพื้นผิวด้วยปัจจัยการเปรอะเปื้อนตามจริง ประมาณ 0.005 ถึง 0.01 m2K/W สำหรับก๊าซสะอาด และ 2-3 เท่าของปริมาณการเผาน้ำมันหรือชีวมวล
4. ตรวจสอบโครงร่างและการผูก: พื้นที่ท่อ หัวพัดลม การยกถัง การจัดเรียงบายพาส และการเข้าถึงทางกายภาพเพื่อทำความสะอาด

ขั้นตอนที่สามและสี่คือการสูญเสียงบประมาณ หน่วยที่มีขนาดสำหรับงานทำความสะอาดและติดตั้งโดยไม่มีเครื่องดูดควัน จำเป็นต้องหยุดทำงานโดยไม่ได้กำหนดไว้ภายในสองปี และค่าใช้จ่ายในการเพิ่มในภายหลังมักจะเกินราคาที่แตกต่างกันระหว่างแบบราคาถูกกับแบบที่ดี

ในงาน EPC อินเทอร์เฟซมีความสำคัญพอๆ กับการออกแบบระบบระบายความร้อน การเปลี่ยนท่อ ข้อต่อขยาย เหล็กรองรับ และเครื่องมือวัดทั้งหมดต้องได้รับการแก้ไขในแบบ 3 มิติก่อนที่การผลิตจะเริ่มต้น ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมซัพพลายเออร์ที่สามารถแปลงแบบและตรวจสอบอินพุตความร้อนภายในองค์กรจะช่วยประหยัดเวลาของโครงการได้มากกว่าซัพพลายเออร์ที่เสนอราคาต่อตันที่ต่ำกว่า รายละเอียดบริษัท กำหนดขอบเขตทางวิศวกรรมนั้นโดยละเอียดยิ่งขึ้น

เครื่องประหยัดก๊าซไอเสียหางหม้อไอน้ำ นำความร้อนจากปล่องหม้อไอน้ำกลับมาใช้ใหม่เพื่ออุ่นน้ำป้อน ลดการใช้เชื้อเพลิง และเหมาะกับระบบถ่านหิน แก๊ส น้ำมัน ชีวมวล หรือหม้อไอน้ำที่ใช้ความร้อนเหลือทิ้ง ดูผลิตภัณฑ์ →

อ่านเศรษฐศาสตร์ก่อนตัดสินใจ

การคืนทุนสำหรับอุปกรณ์ถ่ายเทความร้อนทางอุตสาหกรรมขึ้นอยู่กับชั่วโมงการทำงานและราคาเชื้อเพลิงต่อปี ไม่ใช่ความแตกต่างเล็กน้อยในประสิทธิภาพเชิงความร้อน

ข้อมูลนำเข้า 3 ประการตัดสินใจว่าคดีดังกล่าวจะยังคงอยู่ในการประชุมทบทวนหรือไม่:

• ชั่วโมงการทำงานตามภาระจริง ไม่ใช่ชั่วโมงป้ายชื่อ
• ต้นทุนเชื้อเพลิงตลอดอายุการใช้งานของอุปกรณ์ พร้อมการตรวจสอบความไวที่ครึ่งหนึ่งของราคาปัจจุบัน
• ค่าทำความสะอาดและการตรวจสอบ รวมถึงวันที่ไฟดับที่ใช้ไป

เพิ่มการปฏิบัติตามข้อกำหนดในส่วนของแรงกดดันตั้งแต่เนิ่นๆ เอกสาร ASME หรือ PED การตรวจสอบย้อนกลับวัสดุ และการตรวจสอบโดยบุคคลที่สาม แทบจะไม่เปลี่ยนแปลงการออกแบบการระบายความร้อน แต่สามารถย้ายกำหนดการส่งมอบเป็นเดือนได้ หากเพิ่มขึ้นหลังจากแบบร่างถูกแช่แข็ง

คำถามที่พบบ่อย

อะไรคือความแตกต่างระหว่างเครื่องประหยัดและเครื่องกำเนิดไอน้ำนำความร้อนกลับมาใช้ใหม่?

เครื่องประหยัดจะให้ความร้อนแก่น้ำป้อนโดยไม่ต้องเปลี่ยนเฟส โดยทั่วไปจะใช้ก๊าซไอเสียที่อุณหภูมิ 200 ถึง 400 C เครื่องกำเนิดไอน้ำนำความร้อนกลับคืนมาจะผลิตไอน้ำและมักจะประกอบด้วยเครื่องประหยัด เครื่องระเหย และเครื่องทำซุปเปอร์ฮีตเตอร์ในท่อเดียว เพื่อนำไอเสียกลับคืนมาจากกังหันก๊าซหรือกระบวนการที่มีอุณหภูมิสูง

ฉันควรกำหนดเป้าหมายอุณหภูมิสแต็กใด

ต่ำที่สุดเท่าที่จุดน้ำค้างของกรดและจุดหยิกจะเอื้ออำนวย สำหรับก๊าซกำมะถันต่ำมักจะอยู่ที่ 120 ถึง 150 C; สำหรับน้ำมันเชื้อเพลิงที่มีกำมะถันสูงสามารถอยู่ที่ 160 C หรือสูงกว่าได้ เว้นแต่จะระบุครีบที่ทนต่อการกัดกร่อน

ฉันจะป้องกันไม่ให้ท่อครีบเปรอะเปื้อนได้อย่างไร

จับคู่ประเภทครีบกับเถ้า รักษาความเร็วของก๊าซไว้ในช่วง 8 ถึง 12 เมตร/วินาที และติดตั้งเครื่องเป่าลมที่มีช่องทางเพียงพอในการเข้าถึงผนังท่อ ครีบประเภท H ที่มีช่องทางก๊าซกว้างเป็นตัวเลือกที่ปลอดภัยกว่าที่อุณหภูมิต่ำกว่า 300 C ซึ่งมีเถ้าเหนียว

สามารถดัดแปลงอุปกรณ์นำความร้อนกลับคืนสู่ท่อที่มีอยู่ได้หรือไม่?

ได้ หากหัวพัดลมและพื้นที่ท่ออนุญาต การปรับปรุงเพิ่มเติมส่วนใหญ่จำเป็นต้องมีการบายพาสสำหรับการพลิกกลับและการทำความสะอาด และโดยปกติแล้วการสูญเสียลมส่วนเกิน 0.5 ถึง 1.5 kPa จะต้องชำระด้วยการอัพเกรดพัดลมหรือปล่องที่สูงขึ้น