نقل الحرارة الصناعية: التطبيقات ومعايير الاختيار والإرشادات العملية

هذه الفجوة هي ما تدور حوله أعمال نقل الحرارة الصناعية. نادرًا ما يتعلق الأمر بالسبائك الغريبة أو الديناميكا الحرارية الجديدة؛ إنها مسألة مساحة السطح وسرعة الغاز ومساحة التلوث ومكان تواجد المعدن داخل القناة. احصل على هذه العناصر الأربعة بشكل صحيح وسيتفوق التصميم البسيط على التصميم الأنيق الذي يتم توصيله بقوة خلال ستة أسابيع.

تغطي الأقسام أدناه الآليات والأجهزة وخطوات الاختيار والأرقام التي تحدد ما إذا كان سيتم الموافقة على المشروع أو تأجيله.

ما الذي يغطيه نقل الحرارة الصناعية حقًا

نقل الحرارة الصناعية 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.

ثلاث آليات تتقاسم الواجب. يسود الإشعاع فوق درجة حرارة 800 درجة مئوية تقريبًا، وهي منطقة الفرن. إن التوصيل عبر جدار الأنبوب لا يشكل أبدًا عنق الزجاجة، لأن الجدار الفولاذي الكربوني بسمك 3 مم عند 400 درجة مئوية يضيف مقاومة لا تذكر. الحمل الحراري على جانب الغاز يسبب الضرر.

ويعطي غاز المداخن النظيف بمعدل 10 إلى 15 م/ث معامل غشاء يتراوح من 30 إلى 60 وات/م2 كلفن تقريبًا. يمتد جانب الماء أو البخار لنفس الأنبوب فوق 1000 واط / م 2 كلفن. وبما أن المقاومات تتراكم على التوالي، فإن جانب الغاز يملك حوالي 90 بالمائة من المشكلة، وكل قرار تصميمي يتبع هذه الحقيقة الوحيدة.

والنتيجة العملية بسيطة. أضف مساحة على جانب الغاز، وحافظ على سرعة الغاز عالية بما يكفي لتنظيف الزعانف ولكن منخفضة بما يكفي لتجنب التآكل، وتقبل أن جدار الأنبوب سوف يقترب من درجة حرارة الماء. كل شيء آخر هو التفاصيل.

الأسطح التي تحدد معدل انتقال الحرارة لديك

السطح الجانبي للغاز هو المكان الذي يتم فيه الفوز أو فقدان تصميم استرداد الحرارة، لذلك يتم الحكم على الأنابيب ذات الزعانف والبنوك الموفرة ووحدات HRSG على نفس الأرقام الثلاثة: كثافة السطح وسرعة الغاز وتحمل التلوث.

يتم لحام الزعانف من النوع H في أزواج مع وجود ممر غاز مستقيم بينهما، وهذا هو السبب في أنها تنجو من الفحم ورماد الكتلة الحيوية الذي من شأنه أن يسد بنكًا حلزونيًا كثيفًا. توفر الزعانف الحلزونية مساحة أكبر لكل متر وأداء أفضل في الغاز النظيف، ولكنها أصعب في التنظيف وأقل تسامحًا مع البقع الباردة.

التفاصيل التي غالبًا ما يتم تجاهلها هي كفاءة الزعانف. تعمل الزعانف الطويلة والرفيعة عند درجات الحرارة المرتفعة بشكل سيء على طولها، وبالتالي تكون المساحة الفعالة أصغر من المساحة الهندسية. إذا كانت ورقة البيانات تقتبس منطقة دون رقم كفاءة الزعانف، فاطلب ذلك قبل مقارنة الأسعار. ملاحظة منفصلة عن كيف ترفع الأنابيب ذات الزعانف كفاءة نقل الحرارة يمشي من خلال حساب السطح بمزيد من التفاصيل.

أنبوب ذو زعانف من النوع H لنقل الحرارة بكفاءة عالية تعمل الزعانف الملحومة عالية التردد على شكل حرف H على زيادة مساحة التسخين ومقاومة الغبار، مما يجعل كفاءة الزعانف تستحق التحقق قبل مقارنة خيارات نقل الحرارة. عرض المنتج →

حيث تهرب الحرارة فعليًا

تفقد معظم النباتات الحرارة القابلة للاسترداد في ثلاثة أماكن: المكدس، والأسطح الساخنة التي لم يتم إعادة عزلها أبدًا بعد التعديل، والهبوط أو المكثفات التي يتم التخلص منها بدلاً من إعادتها.

هناك رقمان يحددان إلى أي مدى يمكن دفع درجة حرارة الغاز. نقطة الندى الحمضية تحدد الأرضية: مع 1 إلى 2 بالمائة من الوقود الكبريتي، يبدأ بخار الماء وثاني أكسيد الكبريت في التكثيف على الزعانف في مكان ما بين 120 و150 درجة مئوية. تحدد نقطة الضغط الحد العملي لتوليد البخار، عادة من 8 إلى 15 كلفن بين خروج الغاز وتشبع البخار.

عندما تكون درجة حرارة الغاز أعلى من 500 درجة مئوية تقريبًا، فإن المقتصد هو الأداة الخاطئة تمامًا. ينتمي هذا الواجب إلى غلاية الحرارة المهدرة التي تولد البخار أو تسخن سائل المعالجة، ويكون القرار مدفوعًا بتوازن البخار في المصنع أكثر بكثير من بيانات الغاز.

غلايات حرارة النفايات الصناعية لاستعادة غاز المداخن في درجات الحرارة العالية بالنسبة لغاز المداخن الذي يتجاوز نطاق المقتصد، تستعيد هذه الغلاية الحرارة لتوليد البخار وتتكيف مع الغبار والتآكل والمصادر المتقلبة. عرض المنتج →

مطابقة المعدات للواجب

يتبع اختيار المعدات حالة الغاز أولاً ثم الطلب على البخار أو الماء ثانيًا، وليس العكس أبدًا.

1. قم بإصلاح بيانات الغاز: التدفق، ودرجة الحرارة، والتركيب، وتحميل الغبار، ونقطة الندى، وكيفية تحول الأربعة بين الصيف والشتاء.
2. اضبط درجة حرارة المخرج المستهدفة بهامش تآكل، وليس عند المستوى النظري الأمثل.
3. قم بقياس السطح بعامل تلوث جيد، حوالي 0.005 إلى 0.01 متر مربع لكل وات للغاز النظيف ومرتين إلى ثلاث مرات لحرق النفط أو الكتلة الحيوية.
4. تحقق من التصميم والربط: مساحة مجرى الهواء، ورأس المروحة، وارتفاع الأسطوانة، وترتيب الالتفافية، والوصول الفعلي للتنظيف.

الخطوتان الثالثة والرابعة هي حيث يتم فقدان الميزانيات. تحتاج الوحدة ذات الحجم المناسب للخدمة النظيفة والتي يتم تركيبها بدون نافخ السخام إلى انقطاع غير مجدول في غضون عامين، وعادة ما تتجاوز تكلفة إضافة واحدة لاحقًا فرق السعر بين التصميم الرخيص والتصميم الجيد.

في أعمال EPC، تكون الواجهة مهمة بقدر أهمية التصميم الحراري. يجب أن يتم حل انتقالات مجاري الهواء، ووصلات التمدد، والفولاذ الداعم، والأجهزة بشكل ثلاثي الأبعاد قبل بدء التصنيع، وهذا هو السبب في أن المورد الذي يمكنه تحويل الرسومات والتحقق من مدخلات الحرارة داخل الشركة يوفر على المشروع وقتًا أطول من المورد الذي يقتبس ببساطة سعرًا أقل للطن. ملف الشركة يحدد هذا النطاق الهندسي بمزيد من التفصيل.

غلاية ذيل غاز المداخن المقتصد يستعيد حرارة المداخن الخلفية للغلاية لتسخين مياه التغذية مسبقًا، وتقليل استخدام الوقود، وتناسب أنظمة غلايات الفحم أو الغاز أو الزيت أو الكتلة الحيوية أو الحرارة المهدرة. عرض المنتج →

قراءة الاقتصاد قبل الالتزام

إن العائد على معدات نقل الحرارة الصناعية تهيمن عليه ساعات التشغيل السنوية وسعر الوقود، وليس عن طريق الاختلافات الصغيرة في الكفاءة الحرارية.

هناك ثلاثة مدخلات تقرر ما إذا كانت الحالة ستنجو من اجتماع المراجعة:

• ساعات التشغيل عند التحميل الواقعي، وليس ساعات التشغيل.
• تكلفة الوقود طوال عمر المعدات، مع فحص الحساسية بنصف السعر الحالي.
• تكلفة التنظيف والفحص بما في ذلك أيام الانقطاع التي يستهلكها.

أضف امتثال جزء الضغط مبكرًا. نادرًا ما تؤدي وثائق ASME أو PED وإمكانية تتبع المواد والتفتيش من طرف ثالث إلى تغيير التصميم الحراري، ولكن يمكنها نقل جدول التسليم لأشهر إذا تم رفعها بعد تجميد الرسم.

الأسئلة المتداولة

ما هو الفرق بين المقتصد ومولد البخار لاستعادة الحرارة؟

يقوم المقتصد بتسخين مياه التغذية دون تغيير مرحلتها، وعادةً ما يستخدم غاز المداخن عند 200 إلى 400 درجة مئوية. وينتج مولد البخار لاستعادة الحرارة البخار وعادةً ما يحتوي على أقسام المقتصد والمبخر والمسخن الفائق في غلاف واحد، حيث يستعيد العادم من توربينات الغاز أو العمليات ذات درجات الحرارة المرتفعة.

ما هي درجة حرارة المكدس التي يجب أن أستهدفها؟

منخفضة بقدر ما تسمح به نقطة الندى الحمضية ونقطة الضغط. بالنسبة للغاز منخفض الكبريت، تتراوح درجة الحرارة غالبًا بين 120 إلى 150 درجة مئوية؛ بالنسبة لزيت الوقود عالي الكبريت، يمكن أن تصل درجة الحرارة إلى 160 درجة مئوية أو أعلى ما لم يتم تحديد زعانف مقاومة للتآكل.

كيف أحافظ على الأنابيب ذات الزعانف من التلوث؟

قم بمطابقة نوع الزعنفة مع الرماد، وحافظ على سرعة الغاز في نطاق 8 إلى 12 م/ث، وقم بتركيب نافخات السخام بممرات كافية للوصول إلى جدار الأنبوب. تُعد الزعانف من النوع H ذات ممرات الغاز الواسعة الخيار الأكثر أمانًا عند درجة حرارة أقل من 300 درجة مئوية حيث يكون الرماد لزجًا.

هل يمكن تحديث معدات استعادة الحرارة في قناة موجودة؟

نعم، إذا كانت مساحة رأس المروحة والقناة تسمح بذلك. تحتاج معظم التعديلات التحديثية إلى تجاوز للترتيب والتنظيف، وعادةً ما يتعين دفع ثمن خسارة السحب الإضافية التي تتراوح من 0.5 إلى 1.5 كيلو باسكال من خلال ترقية المروحة أو كومة أطول.