يؤدي التحول في المصفاة إلى توقف العمل لمدة ستة أسابيع، وفتحة قناة بطول 2.4 متر، ويدخل تيار غاز المداخن عند درجة حرارة 340 درجة مئوية ويجب أن يغادر عند درجة حرارة 155 درجة مئوية. إن وحدة الغلاف والأنبوب الموجودة في الكتالوج والتي يتم بناؤها حول أقطار وأطوال أنابيب قياسية إما أن تزيد من حجم الحزمة أو تدفع انخفاض ضغط جانب الغاز إلى ما هو أبعد مما يمكن أن تدفعه مروحة السحب المستحثة. هذه الفجوة بين ورقة البيانات والقناة الحقيقية هي المكان الذي يتم فيه تحديد المبادلات الحرارية المخصصة.
يغطي هذا الدليل ما يدفع فعليًا إلى تصميم مبادل حراري مخصص لاستعادة الحرارة الصناعية: غلاف الخدمة، وهندسة الأنبوب والزعانف، وقرارات المواد والكود، والفحوصات التي يجب على المشتري إجراؤها قبل إصدار أمر الشراء.
ما الذي يجعل المبادل الحراري مخصصًا؟
تم تصميم المبادل الحراري المخصص حول غلاف واجب بدلاً من اختياره من نطاق حجم ثابت. يعمل الغلاف على إصلاح تدفق الكتلة، ودرجات حرارة المدخل والمخرج، وانخفاض الضغط المسموح به، وسلوك التلوث والمساحة التي يجب أن تتناسب معها الوحدة. قطر الأنبوب، نوع الزعنفة، درجة الزعنفة، المادة وتخطيط الرأس كلها تتبع هذه الأرقام.
المبادل الحراري المخصص عبارة عن وحدة حرارية يتم حساب مساحة سطحها وهندستها وموادها لتيار غاز أو سائل محدد وظروف تركيب محددة، بدلاً من اختيارها من كتالوج الأحجام القياسية.
ويظهر الفرق في ثلاثة مواضع. تتم مطابقة مساحة السطح مع الواجب بدلاً من تقريبها إلى الحزمة القياسية التالية. يتم التعامل مع انخفاض الضغط من جانب الغاز باعتباره عائقًا صعبًا وليس كمنتج ثانوي للاختيار. ويتم تصميم تخطيط الأنبوب حول فتحة القناة الموجودة لديك بالفعل، بما في ذلك مسار الرفع إلى موضعه.
وحدة الكتالوج
- الحجم إلى قطر الصدفة القياسي وطول الأنبوب
- انخفاض الضغط يتبع من التحديد
- بدل القاذورات ثابت حسب التصميم القياسي
- يتم تسليمها من مجموعة منتجات ثابتة
وحدة مخصصة
- المساحة السطحية تحسب من واجب الحرارة
- انخفاض الضغط الموجود داخل منحنى المروحة
- درجة الزعنفة والوصول للتنظيف يتم ضبطهما بواسطة حمل الغبار
- بنيت على المغلف والوزن وحدود الرفع
ستة مدخلات تقود التصميم
تحدد ستة مدخلات ما يقرب من 80 بالمائة من تصميم المبادل الحراري المخصص: التدفق الجماعي، ودرجة حرارة المدخل، ودرجة حرارة المخرج المستهدفة، وانخفاض الضغط المسموح به من جانب الغاز، وحمولة الغبار أو القاذورات، وغلاف التثبيت. كل شيء آخر في الاقتباس هو نتيجة لتلك الأرقام الستة.
| الإدخال | نطاق نموذجي | ما يتغير |
| تدفق كتلة الغاز | 5 إلى 200 طن/ساعة | عدد الأنابيب ومنطقة الوجه وسرعة الغاز |
| درجة حرارة المدخل | 180 إلى 600 درجة مئوية | درجة المواد وبدل التوسعة |
| هدف درجة حرارة المخرج | 120 إلى 200 درجة مئوية | التوازن بين استرداد الحرارة وهامش نقطة الندى |
| انخفاض الضغط من جانب الغاز | 200 إلى 1200 باسكال | درجة الزعانف وعدد الصفوف وسرعة الوجه |
| تحميل الغبار أو القاذورات | منخفض إلى 300 جم/م3 | نوع الزعنفة ودرجة الزعنفة والوصول إلى التنظيف |
| غلاف التثبيت | حجم القناة أو الفتح | أبعاد الوحدة ومسار الرفع |
اترك واحدًا منهم وسيعود الاقتباس إما كبيرًا أو متفائلاً. درجة حرارة المخرج هي الفخ المعتاد. يؤدي تبريد غاز المداخن تحت نقطة الندى الحمضية للوقود المحتوي على الكبريت إلى تحويل مشروع استعادة الحرارة إلى مشروع تآكل خلال موسمين.
القاعدة الأساسية: كل انخفاض بمقدار 20 درجة مئوية في درجة حرارة المداخن يستعيد ما يقرب من 1 بالمائة من مدخلات وقود الغلاية، ولكن فقط وصولاً إلى نقطة الندى الحمضية للوقود الذي تحرقه فعليًا.
تحدد الأنابيب ذات الزعانف الميزانية الحرارية
ومن ناحية الغاز فإن الأنبوب ذو الزعانف يحمل الموازنة الحرارية. يضاعف الأنبوب ذو الزعانف الذي تم اختياره جيدًا مساحة السطح الخارجي بحوالي 3 إلى 6 أضعاف مساحة الأنبوب العاري من نفس القطر، وهو ما يجعل من العملي استرداد الحرارة من تيار غاز المداخن الكبير منخفض الضغط.
- أنبوب بزعانف من النوع H. يتم لحام الزعانف المستطيلة في أزواج على طول الأنبوب، مما يترك ممرات غاز واسعة تقاوم سد الرماد ويمكن تنظيفها بسهولة باستخدام نافخات السخام. إنه الاختيار المعتاد في الخدمة المتربة أو بالوقود الصلب.
- أنبوب ذو زعانف حلزونية. يتم لف شريط مستمر ولحامه حول الأنبوب، مما يوفر أكبر مساحة سطحية لكل متر وأشد درجة عملية. إنه يعمل بشكل أفضل في الغاز النظيف حيث لا يشكل الجسور أي خطر.
- أنبوب الحرارة. يقوم الأنبوب المحكم والمفرغ بنقل الحرارة بشكل متساوي الحرارة بين تيارين دون أي تلوث متبادل، وهو أمر مهم عندما يكون التسرب بين غاز المداخن والمنتج غير مقبول.
أنبوب ذو زعانف من النوع H لتطبيقات الغلايات والمبادلات الحرارية أنبوب بزعانف على شكل حرف H مع زعانف ملحومة عالية التردد، مناسب لغاز المداخن المحمل بالغبار ونقل الحرارة منخفض المقاومة في الغلايات والمبادلات الحرارية الصناعية. عرض المنتج → 3 إلى 6 س مساحة السطح الخارجية مقابل أنبوب مكشوف
2 إلى 6 ملم خطوة زعنفة نموذجية في خدمة الغلايات
10 إلى 20 ملم ارتفاع الزعنفة النموذجي على أنابيب المقتصد
الملعب الزعنفة هو حل وسط. تعمل الطبقة الضيقة على تعبئة سطح أكبر في نفس الصندوق ولكنها تزيد من خطر سد الرماد وتزيد من تكرار التنظيف، لذا فإن الخدمة المتربة عادة ما تكافئ طبقة أوسع قليلاً.
الاقتصاديون يستعيدون الحرارة عند النهاية
عادةً ما يكون موفر غاز المداخن الخلفي للغلاية هو أرخص مكان لإضافة استعادة الحرارة، لأن الغاز الخارج من الغلاية لا يزال يحمل حرارة مفيدة عند درجة حرارة حيث يمكن لوحدة مدمجة ومنخفضة التكلفة القيام بهذا العمل.
تدخل مياه التغذية عادة عند حوالي 105 درجة مئوية وتغادر عند 130 إلى 150 درجة مئوية، وتخرج هذه الحرارة من تيار الغاز بدلاً من الخروج من الوقود الإضافي. ويغطي نفس المبدأ ثلاث واجبات مشتركة:
- غاز المداخن الخلفي للغلاية، حيث يكون العادم نظيفًا نسبيًا ويكون العائق الرئيسي هو نقطة الندى الحمضية.
- غاز مداخن الفرن الصناعي، حيث يؤدي محتوى الغبار والقلويات إلى دفع طبقة الزعانف وغالبًا مادة الأنبوب.
- غاز المداخن لمعدات المعالجة، حيث يتغير التركيب مع الدفعة ويجب أن تظل الوحدة مستقرة عبر التقلبات.
موفر غاز المداخن لذيل الغلاية لتسخين مياه التغذية يستعيد الحرارة من عادم الغلاية لرفع درجة حرارة مياه التغذية وتقليل استخدام الوقود، من خلال بناء أنبوب زعانف أفعواني أو حلزوني. عرض المنتج → لا يحتاج المقتصد إلى مواد غريبة ليتمكن من السداد. إنها تحتاج إلى درجة ميل الزعنفة الصحيحة، ودرجة الأنبوب التي تتحمل نقطة الندى، وانخفاض الضغط الذي يمكن للمروحة الموجودة امتصاصه دون تغيير المحرك.
مراجل حرارة النفايات وأنظمة HRSG
عند الحاجة إلى الحرارة المستردة كبخار وليس كحرارة معقولة، تصبح الوحدة المخصصة عبارة عن غلاية حرارة مهدرة أو مولد بخار لاستعادة الحرارة بحجم تيار العادم بدلاً من مدخل الوقود. يبدأ التصميم على الجانب الغازي: يعمل التدفق ودرجة الحرارة والتركيب على تثبيت سطح المبخر وضغط الأسطوانة وإخراج البخار.
تستعيد مراجل حرارة النفايات الصناعية البخار من الأفران وخطوط المعالجة. تقع وحدات محطات توليد الطاقة خلف توربينات الغاز في محطات الدورة المركبة. تتعامل غلايات معالجة النفايات مع غاز المداخن الناتج عن الحرق، حيث يشكل التآكل والقاذورات التصميم أكثر من واجب الحرارة.
غلاية حرارة النفايات الصناعية لاستعادة البخار يُنتج البخار من غاز المداخن في عمليات الصلب والكيماويات والأسمنت والصهر، بتصميمات تتكيف مع الغبار والغازات المسببة للتآكل ودرجات الحرارة المتفاوتة. عرض المنتج → يقوم رقم واحد بتسوية معظم وسيطات تغيير حجم HRSG: نقطة الضغط. تستعيد عملية الضغط الأكثر إحكامًا المزيد من الحرارة، ولكنها تشتري تلك الحرارة بمساحة سطح أكبر وانخفاض أكبر في ضغط جانب الغاز.
المواد والرموز وجودة اللحام
يتم اختيار المواد حسب درجة حرارة المعدن وكيمياء الغاز، وليس ضغط التصميم وحده. تغطي النطاقات أدناه معظم رسوم غاز المداخن وغاز المعالجة.
| مادة | درجة حرارة المعدن العملية | خدمة نموذجية |
| الصلب الكربوني | تصل إلى حوالي 425 درجة مئوية | غاز المداخن النظيف والجاف؛ الخيار الأقل تكلفة |
| 1.25Cr-0.5Mo | 425 إلى 540 ج | مسارات الغاز الأكثر سخونة مع طلب زحف معتدل |
| 2.25Cr-1Mo | 540 إلى 580 ج | ارتفاع درجة حرارة HRSG وخدمة العملية |
| الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ | تصل إلى 600 درجة مئوية وما فوق | غاز رطب أو معتدل التآكل، مقاومة أفضل لنقطة الندى |
| دوبلكس وسبائك أعلى | واجب محدد | الظروف الحاملة للكلوريد أو المكثفات الحمضية |
التصنيع مهم بقدر أهمية درجة الأنبوب. يتم تصنيع أجزاء الضغط وفقًا لأكواد الغلايات أو أوعية الضغط المعترف بها، ويكون اللحام مؤهلًا وموثقًا، ويتم التحقق من جودة اللحام عن طريق التصوير الشعاعي أو التصوير في الوقت الفعلي بدلاً من الفحص البصري وحده. يمكن للمشترين الذين يعملون من خلال هذه المراجعة استخدام هذا ASME دليل الامتثال لجزء الضغط للمهندسين كقائمة مرجعية.
اطلب إدراج مادة الأنبوب ومواد الزعانف والمواد الاستهلاكية بشكل منفصل في الرسم. غالبًا ما تكون درجات مختلفة، ويعتبر التعامل معها كعنصر واحد أحد الأسباب الأكثر شيوعًا لفشل الأنبوب المبكر في خدمة غاز المداخن.
كيفية التحقق من مورد المبادلات الحرارية المخصصة
اسأل عن الحساب الحراري ومنحنى انخفاض الضغط وإجراءات اللحام قبل أن تسأل عن السعر. تفصل هذه المستندات الثلاثة الشركة المصنعة التي يمكنها تنفيذ مشروع عن تلك التي يمكنها اقتباس واحد فقط.
اقرأ ورقة بيانات الواجب
يجب أن يكون التدفق ودرجات الحرارة وتكوين الغاز وحمل الغبار وضغط التصميم وظروف الموقع مناسبًا في صفحة واحدة. إذا لم يطلب المورد جميعها، فإن التصميم الحراري هو تخمين.
تحقق من الإخراج الحراري والهيدروليكي
مساحة السطح، وسرعة الوجه، وزعنفة الزعنفة، وانخفاض ضغط جانب الغاز المتوقع عند التصميم وعند حمل 110 بالمائة. التصميم الذي يعمل فقط عند نقطة التصميم لن ينجو من البداية الباردة.
تأكيد المواد وحالة التآكل
الحد الأدنى لدرجة حرارة المعدن مقابل نقطة الندى الحمضية، وبدل التآكل، وطريقة التنظيف التي يسمح بها تخطيط الأنبوب بالفعل.
مراجعة التصنيع والتفتيش
إجراءات اللحام، طريقة NDT، ضغط الاختبار المائي ونقاط تحرير الفحص. تم التحقق منه تصنيع جزء الضغط المعتمد تعمل القدرات والفحص الشعاعي الداخلي على تقصير مسار الموافقة إلى حد كبير.
مطابقة الجدول الزمني للمصنع
أبعاد الوحدة ووزن الرفع ونطاق تجميع الموقع ومعالم التسليم مقابل نافذة الانقطاع.
إن المورد الذي يمكنه إظهار توازن الحرارة ومنحنى انخفاض الضغط وخطة فحص اللحام في التمريرة الفنية الأولى يحمل ملف تعريف مخاطر مختلف تمامًا عن المورد الذي يرسل السعر فقط.
الأسئلة المتداولة
ما هو المبادل الحراري المخصص؟
وهي وحدة حرارية يتم حساب مساحة سطحها وهندستها وموادها لتيار واحد محدد وظرف تركيب واحد. إنه مصمم للواجب بدلاً من اختياره من نطاق الحجم القياسي.
متى تكون الوحدة المخصصة أرخص من الوحدة القياسية؟
عندما يقع انخفاض الضغط أو حمل الغبار أو كيمياء الغاز أو المساحة المتاحة خارج نطاق الوحدة القياسية. عادةً ما يكون سعر الوحدة أعلى، لكن طاقة المروحة ووقت توقف التنظيف وعمر الخدمة عادةً ما يؤدي إلى تأرجح التكلفة الإجمالية في الاتجاه الآخر.
ما الذي ينتمي إليه طلب عرض الأسعار؟
التدفق الشامل، درجة حرارة المدخل والمخرج، تكوين الغاز بما في ذلك الكبريت والرطوبة، تحميل الغبار، انخفاض الضغط المسموح به، ضغط التصميم ودرجة الحرارة، بدل التآكل، وغلاف التثبيت مع قيود الرفع.
احصل على مظروف الواجب بشكل صحيح ويصبح باقي عرض أسعار المبادل الحراري المخصص قابلاً للمقارنة بين الموردين. تخطيها، وستقوم بمقارنة ثلاثة افتراضات مختلفة.
