عادةً ما يرسل سخان العملية الذي يطلق 40 ميجاوات من 6 إلى 10 ميجاوات من تلك الطاقة خارج المكدس كحرارة معقولة. في المصانع الكيماوية، نادرًا ما يكون المبادل الذي يسترده هو الجزء الصعب من المشروع. الأجزاء الصعبة هي نقطة الندى الحمضية لغاز المداخن، وسلوك التلوث لتيار العملية، والانحدار بين المعدل الكامل والحد الأدنى من التشغيل المستقر. قم بتسوية هؤلاء الثلاثة بشكل صحيح وسيصبح سطح نقل الحرارة بحجم نفسه تقريبًا.
20 ج انخفاض غاز المداخن الذي يُرجع ما يقرب من واحد بالمائة من واجب إطلاق النار
120-160 ج نقطة الندى النموذجية لحمض الكبريتيك في عادم السخان الكيميائي
6-10x السطح الخارجي للأنبوب ذي الزعانف مقابل الأنبوب العاري ذي الطول المتساوي
حيث تفقد العمليات الكيميائية الحرارة فعليًا
تنطلق الحرارة القابلة للاسترداد في مصنع كيميائي من خلال أربعة تيارات: غاز مداخن السخان المشتعل، وعادم الفرن والمؤكسد، والغاز المنبعث من المفاعل الطارد للحرارة، والمكثفات ذات الدرجة المنخفضة. كل وحدة تحمل قيدًا مختلفًا، والوحدة المصممة لمهمة واحدة سيكون أداؤها سيئًا في مهمة أخرى.
ابدأ بحملة قياس بدلاً من ورقة بيانات. قم بتسجيل درجة حرارة غاز المداخن والأكسجين وتحميل الغبار عبر دورة إنتاج كاملة، بما في ذلك دورة تنظيف الموقد. غالبًا ما يقرأ السخان الذي يقرأ 340 درجة مئوية بالمعدل الكامل 290 درجة مئوية في الليل، وهذا التأرجح بمقدار 50 درجة مئوية يحرك هامش نقطة الندى أكثر من أي اختيار مادي يمكنك القيام به لاحقًا.
| تيار | درجة الحرارة النموذجية | المخاطرة المهيمنة | طريق الاسترداد |
| عملية سخان غاز المداخن | 250 إلى 400 ج | نقطة الندى لحمض الكبريتيك، تكثيف الحمل المنخفض | تغذية المياه أو عملية الاقتصاد في السوائل |
| عادم الفرن والمجفف | 300 إلى 600 ج | تحميل الغبار والرواسب القلوية اللزجة | جهاز توفير الزعانف من النوع H مزود بمنفاخ السخام القابل للسحب |
| مخرج المؤكسد الحراري | 800 إلى 1100 ج | الزحف، التدوير الحراري، ترحيل الملح | مبرد مشع متبوعًا بغلاية حرارة النفايات |
| مفاعل طارد للحرارة الغاز المنبعث | 150 إلى 450 درجة مئوية | مواد أكالة قابلة للتكثيف، تدفق على مرحلتين | اقتصادي مقاوم للتآكل مع إخماد |
| المكثفات والبخار فلاش | 90 إلى 150 درجة مئوية | حرارة منخفضة الدرجة، عودة التلوث | تسخين مياه التغذية بحلقة مغلقة |
تعمل نقطة الندى الحمضية على ضبط درجة حرارة الأرضية للجدار
درجة الحرارة المحددة في قناة العادم الكيميائي هي درجة حرارة الجدار المعدني، وليس درجة حرارة الغاز. يتحد ثالث أكسيد الكبريت وبخار الماء في الطبقة الحدودية ويتكثفان على شكل حمض الكبريتيك السائل على أي سطح تحت نقطة الندى، ويبدأ الهجوم عند أطراف الزعانف حيث يكون الجدار أكثر برودة.
نقطة الندى الحمضية: درجة حرارة السطح التي يتكثف عندها ثالث أكسيد الكبريت وبخار الماء في غاز المداخن إلى حامض الكبريتيك السائل. في عادم السخان الكيميائي تتراوح درجة الحرارة عادة بين 120 و 160 درجة مئوية، وترتفع مع محتوى الكبريت في التغذية ومستوى الرطوبة والأكسجين الزائد.
تكون نقطة ندى الماء أقل بكثير، عادة ما بين 45 و60 درجة مئوية، ونادرًا ما تكون عائقًا ملزمًا في حد ذاتها. تعتبر التدفقات الحاملة للكلوريد مشكلة منفصلة. يتكثف كلوريد الهيدروجين الناتج عن التغذية المكلورة أو من الملح الموجود في النفايات على شكل حمض الهيدروكلوريك ويهاجم الدرجات المقاومة للصدأ التي يمكنها البقاء على قيد الحياة في غاز المداخن النظيف لمدة عقد من الزمن.
الخيارات العملية، حسب ترتيب التكلفة تقريبًا:
- قم بضبط مدخل المياه بحيث يبقى جدار الأنبوب الأكثر برودة عند درجة حرارة تتراوح بين 10 إلى 15 درجة مئوية فوق نقطة الندى المحسوبة، وذلك باستخدام خط إعادة التدوير أو تجاوز المقتصد.
- حدد الأنابيب المطلية بالفولاذ ND أو المينا حيث يفرض الواجب درجة حرارة الجدار أقل مما تسمح به نقطة الندى.
- استخدم الحديد الزهر أو الأسطح المبطنة بالبوليمر لتيارات كلوريد الهيدروجين وملح الكلوريد، حتى على حساب كفاءة نقل الحرارة.
- أضف مرحلة الاقتصاد في درجة الحرارة المنخفضة فقط خلف الممر الجانبي الذي يمكنه رفع درجة حرارة الماء الداخل عند التحميل الجزئي. ال الاختلافات بين درجات الحرارة المنخفضة والاقتصادات العادية الجلوس في الغالب في تفاصيل التحكم هذه وليس في حزمة الأنبوب نفسها.
المقتصد أو غلاية الحرارة المهدرة: قم بمطابقة الوحدة مع المهمة
إذا كانت الحرارة المستردة مطلوبة كمياه تغذية للغلاية المسخنة مسبقًا أو كمائع معالجة ساخن، فحدد موفرًا. إذا كان مطلوبًا كبخار للقاذفات أو إعادة الغلايات أو التوربينات، فحدد غلاية حرارية مهدرة أو مولد بخار لاستعادة الحرارة. الاثنان غير قابلين للتبديل، وسيبدأ المقتصد الذي يُطلب منه رفع البخار في الغليان داخل أنابيبه خلال أشهر من بدء التشغيل.
المقتصد
- واجب على مرحلة واحدة، بأقل تكلفة مستردة لكل كيلوواط
- يحتاج إلى درجة حرارة تتراوح من 15 إلى 30 درجة مئوية حتى يغلي ليظل مستقرًا
- مناسب بشكل أفضل عندما يكون الطلب على البخار موسميًا أو غير مستقر
- صغير الحجم، وأخف وزنًا، وأسهل في التعديل التحديثي في قناة موجودة
- حساسة لدرجة حرارة الماء الداخل عند الهبوط
غلاية حرارة النفايات
- ينتج البخار للقاذفات أو إعادة الغلايات أو التوربينات
- يتطلب أسطوانة بخار وتحكم في المستوى ومسار نفخ
- بصمة أكبر وتكلفة رأسمالية أعلى
- يعالج تيارات الحرارة المرتفعة بقسم مشع
- يحتاج إلى إعادة تدوير لحماية المقتصد عند الحمل المنخفض
الفحص المفيد هو توازن البخار السنوي. إذا كان الموقع قادرًا على استهلاك البخار الذي ينتجه على مدار السنة، فإن المرجل يدفع ثمنه بشكل أسرع. إذا كان الطلب على البخار موسميًا، فإن تسخين مياه التغذية من خلال المقتصد هو الاستثمار الأقل خطورة حتى عندما تستعيد المرجل المزيد من الكيلووات على الورق.
معدات عملية اقتصاديات غاز المداخن بالنسبة للطلب الموسمي على البخار، يتم تسخين مياه التغذية باستخدام غاز مداخن المعالجة وتقليل حمل الغلاية أثناء التعامل مع العادم المتآكل أو المتفجر. عرض المنتج → 
غلاية استعادة حرارة النفايات الصناعية لتلبية الطلب على البخار على مدار العام، يلتقط الحرارة المهدرة للعملية لتوليد البخار بتصميمات قابلة للتكيف مع غاز المداخن المغبر أو المسبب للتآكل. عرض المنتج → تحدد الأنابيب ذات الزعانف البصمة، وفقدان السحب، والتنظيف
السطح الممتد هو ما يحول قسم قناة يبلغ طوله ثمانية أمتار إلى وحدة بطول مترين، لكن هندسة الزعانف تحدد عدد المرات التي يجب تنظيف الوحدة فيها ومقدار طاقة المروحة التي يكلفها السطح الإضافي.
السطح الخارجي لكل متر من الأنبوب، مقارنة بالأنبوب العاري
أنبوب عارية 1.0
H- نوع الزعانف 6.5
دوامة الزعانف 10.5
القيم الإرشادية للأنابيب من 32 إلى 38 ملم. تتغير النسبة مع ارتفاع الزعنفة ودرجة الزعانف وعدد الزعانف في البوصة.
تعمل الأنابيب ذات الزعانف من النوع H على لحام زعانف نصفية على شكل H على كل جانب من جوانب الأنبوب. تظل ممرات الغاز مستقيمة ومفتوحة، ويتساقط الغبار بدلاً من أن يصل بين الزعانف، ويمكن أن تصل منافيخ السخام القابلة للسحب إلى العمق الكامل للضفة. تحمل الأنابيب ذات الزعانف الحلزونية سطحًا أكبر لكل متر وتناسب الغاز النظيف، ولكن في الغبار القلوي اللزج، تُغلق الستائر المغلقة ويرتفع انخفاض الضغط في غضون أسابيع.
لا تزال الأنابيب الملساء لها مكان في واجبات القاذورات الشديدة حيث يحدد بدل التآكل، وليس معامل نقل الحرارة، سمك الجدار.
سرعة الغاز هي المتغير الهادئ في كل اختيار. أقل من حوالي 8 م/ث يستقر الغبار على الصفوف الأمامية؛ يتسارع التآكل الذي يزيد عن 12 م/ث في الصفين الأولين وينخفض عمر الأنبوب بشكل حاد. الترتيبات المضمنة أقل خطورة من الترتيبات المتداخلة ولكنها تنقل حرارة أقل قليلاً لكل صف، والتي عادة ما تكون التجارة الصحيحة في الخدمة الكيميائية.
أنبوب ذو زعانف من النوع H لغاز المداخن المحمل بالغبار تعمل الزعانف على شكل حرف H على الحد من ترسب الغبار وتبقي مقاومة غاز المداخن منخفضة، مما يناسب مبادلات الحرارة المهدرة حيث يكون التحكم في التلوث والسرعة أمرًا مهمًا. عرض المنتج → يعد الامتثال للقانون وجودة اللحام من مخاطر الشراء
إن الامتثال لجزء الضغط هو الذي يحدد من يوقع على التصميم الحراري ومن يتحمل المخاطر في حالة فشل الأنبوب. وهي ليست أوراقًا ملحقة بمبادل حراري بعد الانتهاء من الحساب الحراري.
- ختم رمز التصميم: ASME القسم الأول لوحدات توليد البخار، القسم الثامن القسم 1 للمبادلات غير المشتعلة.
- شهادة المواد وفقًا للمعيار EN 10204 3.1 مع أرقام حرارية يمكن إرجاعها إلى شهادة المطحنة.
- إجراءات اللحام وسجلات تأهيل اللحام وفقًا للمواصفة ISO 3834-2.
- التصوير الشعاعي أو التصوير بالأشعة السينية في الوقت الفعلي لمفاصل الأنبوب إلى الرأس، مع مكتبة أفلام تتوافق مع خريطة اللحام.
- يتم إصدار سجلات الاختبار المائي وتقارير الأبعاد قبل الشحن، وليس بعد الوصول.
اطلب خريطة اللحام والصورة الشعاعية للأنبوب الأول حتى وصلة الرأس قبل تقديم طلب الشراء، وليس بعد اختبار قبول المصنع.
يمكن للمصنعين الذين يقومون باللحام والتصوير الشعاعي والاختبار المائي داخل نفس المصنع الإجابة على هذا الطلب أثناء تقديم العطاء. مورد لديه خطوط لحام آلية، وتصوير داخلي بالأشعة السينية ونظام جودة موثق، مثل الفريق الموصوف في هذا ملف القدرة على التصنيع ، يعد التدقيق أسهل من قيام شركة تجارية بتجميع الحزم من العديد من البائعين الفرعيين.
تسلسل المواصفات الذي ينجو من المراجعة
تأتي معظم المواصفات الفاشلة من إصلاح نوع الجهاز قبل تسوية بيانات العملية. قم بتنفيذ هذه الخطوات الخمس بالترتيب وسيتبع ذلك التصميم الحراري دون جدال.
- إصلاح الواجب ونطاق الهبوط. استعادت الدولة الحرارة بالكيلوواط بمعدل كامل، بنسبة 70 بالمائة وبحد أدنى لمعدل ثابت، وتأكد من أي من الثلاثة يحكم مساحة السطح.
- تميز الدفق. التركيب ومحتوى الكبريت والرطوبة ومستوى الكلوريد وتحميل الغبار، مع حساب نقطة الندى الحمضية بدلاً من افتراضها.
- اضبط قرصة. اختر درجة حرارة الغاز الخارج من 10 إلى 15 درجة مئوية أعلى من نقطة الندى المحسوبة، ثم تحقق من اقتراب جانب الماء عند التحميل الجزئي، وليس فقط عند معدل التصميم.
- حدد السطح. اختر نوع الزعنفة من حمل الغبار، واضبط سرعة الغاز بين 8 و12 م/ث، وحجم منافيخ السخام أو إمكانية الوصول إلى مياه الغسيل في نفس الوقت.
- فحص القفل والتسليم. قم بإضافة بدل قاذورات بنسبة 10 إلى 20 بالمائة من السطح الإضافي وتأكد من خريطة اللحام ونطاق NDT وجدول الاختبار المائي في أمر الشراء.
الأسئلة الشائعة من مهندسي العمليات الكيميائية
ما هو الحد الأدنى لدرجة حرارة خروج غاز المداخن الآمن لمقتصدات مصنع المواد الكيميائية؟
وهو يتبع نقطة الندى الحمضية بدلاً من رقم ثابت. مع رطوبة بنسبة 10% وانخفاض الكبريت، تصل درجة الندى إلى 120 درجة مئوية تقريبًا؛ الكبريت الثقيل في التغذية يدفعه إلى ما هو أبعد من 150 درجة مئوية. احتفظ بالغاز الخارج بدرجة 10 إلى 15 درجة مئوية أعلى من القيمة المحسوبة وقم بتلطيف مدخل الماء بحيث يظل الجدار الأكثر برودة خاليًا من التكثيف عند التحميل الجزئي.
أي أنبوب بزعانف يناسب العادم الكيميائي المحمل بالغبار؟
أنابيب ذات زعانف من النوع H في ترتيب مضمن. تقاوم ممرات الغاز المستقيمة التجسير وتسمح المساحة المفتوحة لمنافيخ السخام القابلة للسحب بتنظيف عمق الضفة بالكامل. تعتبر الأنابيب ذات الزعانف الحلزونية الخيار الأفضل فقط عندما يكون التدفق نظيفًا وتكون البصمة هي قيد الربط.
هل يمكن أن تعمل غلاية الحرارة المهدرة بحمل 40 بالمائة؟
نعم، بشرط أن يشتمل التصميم على إعادة تدوير المقتصد، والتحكم في مستوى الأسطوانة ثلاثي العناصر، ومخمد جانبي يحافظ على درجة حرارة مدخل المبخر أعلى من نقطة الندى عند الحمل المنخفض. وبدون إعادة التدوير، يصبح المقتصد هو العنصر الأول الذي يفشل خلال فترة الهبوط في فصل الشتاء.
ما هو مقدار بدل القاذورات الذي ينبغي تحديده؟
سطح إضافي من عشرة إلى عشرين بالمائة للغاز النظيف وما يصل إلى خمسة وعشرين بالمائة للغبار القلوي اللزج، مقترنًا دائمًا بمدخل جانبي للغاز للتنظيف. يعد شراء السطح الإضافي دون الوصول إلى التنظيف هو الخطأ الأكثر شيوعًا في المواصفات في الخدمات الكيميائية.
