دیگ بخار گازهای دودکش بالاتر از 300 درجه سانتیگراد را تخلیه می کند هر دقیقه که می گذرد ضرر می کند. نیازی نیست که انرژی حرارتی در پشته ناپدید شود - و این دقیقاً وظیفه آنهاست لوله پره ای دیگ بخار . با گسترش سطح بیرونی یک لوله ساده با یک سری باله، مهندسان منطقه تماس تبادل حرارتی بین گاز داغ دودکش و سیال کار داخل آن را ضرب میکنند و از هر کیلوگرم سوخت سوخته انرژی بیشتری خارج میکنند.
چرا مساحت سطح همه چیز در انتقال حرارت است؟
انتقال حرارت بین گاز و دیواره لوله توسط ضریب فیلم سمت گاز کنترل می شود - و این ضریب ذاتاً پایین است. یک لوله صاف فقط می تواند کارهای زیادی انجام دهد. لوله های پره دار این مشکل را با گسترش سطح موثر حل می کنند 3 تا 5 بار در مقایسه با یک لوله لخت با طول و قطر یکسان. نتیجه: تبادل حرارت سریعتر، دمای خروجی گاز دودکش کمتر و صرفه جویی 10 تا 15 درصدی در سوخت در سرویس دیگ بخار صنعتی معمولی.
اصل ساده است - بالهها با ضریب انتقال حرارت ضعیفتر به سمتی میروند. در اکونومایزر، این به معنای پره هایی در بیرون است، جایی که گاز دودکش جریان دارد. در سوپرهیتر هم همین منطق صدق می کند. هندسه را به درستی دریافت کنید، و یک بسته لوله فشرده کار یک آرایه لوله صاف بسیار بزرگتر را انجام می دهد.
سه نوع لوله پره دار که بیشتر کاربردهای بویلر را پوشش می دهد
هر هندسه باله ای برای هر وظیفه ای مناسب نیست. سه نوع که بیشتر برای سرویس دیگ مشخص می شوند، هر کدام مشکل متفاوتی را حل می کنند.
لوله باله مارپیچ
لوله های پره دار مارپیچی برای بازیابی حرارت با راندمان بالا دارای باله های مارپیچ پیوسته که در اطراف لوله پایه زخم شده یا جوش داده شده اند. هندسه مارپیچ باعث ایجاد تلاطم در جریان گاز دودکش می شود و ضریب همرفتی در سمت گاز را بهبود می بخشد. آنها نیروی کار اقتصادیکنندههای دیگهای گاز تمیز و HRSG هستند، جایی که میتوان فاصله بالهها را بدون خطر رسوب محکم نگه داشت. ارتفاع باله ها معمولاً بین 6 تا 25 میلی متر است. گام باله نزدیکتر، سطح سطح را افزایش میدهد اما افت فشار سمت گاز را افزایش میدهد.
H-Type Finned Tube
را لوله پره دار نوع H که برای دیگ های ذغال سنگ و دیگ های خاکستری طراحی شده است نام خود را از مقطع H شکل گرفته است که توسط دو باله مستطیل شکل که به طور متقارن به طرف مقابل لوله جوش داده شده است. سطوح پهن و مسطح باله و زمین طولی سخاوتمندانه برای ریختن رسوبات خاکستر به جای به دام انداختن آنها مهندسی شده است - یک مزیت حیاتی در دیگ های بخار زغال سنگ و سیستم های زیست توده که در آن بار ذرات زیاد است. در جایی که بالههای مارپیچی در عرض چند هفته دچار آلودگی و کور میشوند، بالههای نوع H انتقال حرارت مؤثر را در فواصل زمانی طولانی با تعمیر و نگهداری مستقیم دوده حفظ میکنند.
لوله حرارتی (هیت تیوب)
اجزای لوله حرارتی با استفاده از انتقال حرارت تغییر فاز از تبخیر و تراکم یک سیال عامل داخلی برای جابجایی گرما با حداقل گرادیان دما استفاده کنید. آنها در مواردی که عملیات همدما مهم است - بازیابی گرمای اتلاف در دماهای ثابت برای فرآیندهای پایین دست، یا در کاربردهایی که خطر تراکم در سمت گاز سرد باید به دقت کنترل شود، مشخص میشوند.
انتخاب مواد: لوله را با گاز مطابقت دهید
انتخاب ماده تنها نتیجهترین تصمیم برای تعیین مشخصات است. لوله و باله پایه باید در برابر قرار گرفتن در معرض دمای بالا، چرخه فشار، و ترکیبات خورنده گاز دودکش - دی اکسید گوگرد، کلرید هیدروژن، و اکسیدهای نیتروژن همگی با توجه به شرایط مناسب به سطوح فلزی حمله می کنند، زنده بمانند.
| مواد لوله پایه | مواد باله | برنامه معمولی |
|---|---|---|
| فولاد کربن (ASTM A192) | فولاد کربن | اکونومایزرهای استاندارد، گاز طبیعی تمیز |
| فولاد کربن | فولاد ضد زنگ (304/316) | اکونومایزرهایی با خطر خوردگی نقطه شبنم |
| فولاد آلیاژی (T11, T22) | فولاد آلیاژی | بخش های سوپرهیتر با دمای بالا |
| فولاد ضد زنگ | فولاد ضد زنگ | گاز دودکش تهاجمی، دیگهای بخار تبدیل به انرژی |
یک رویکرد عملی صرفه جویی در هزینه در خدمات اکونومایزر، جفت کردن یک لوله پایه فولادی کربنی با پره های فولادی ضد زنگ است. سطح بیرونی ضد زنگ در برابر حمله نقطه شبنم اسید مقاومت می کند در حالی که لوله فولادی کربن هزینه های مواد را کنترل می کند. همیشه لازم نیست مواد پره با لوله پایه مطابقت داشته باشد - اما سازگاری جوش باید در طول طراحی تایید شود.
جایی که لولههای پرهدار در جزیره بویلر قرار میگیرند
لوله های پره دار در هر مرحله بازیابی حرارت دیگ بخار مدرن ظاهر می شوند:
- اکونومایزرها - آب تغذیه را با استفاده از حرارت باقیمانده گاز دودکش پیش گرم کنید و مستقیماً ورودی سوخت را کاهش دهید. این برنامه با بالاترین حجم و درست است اکونومایزر برای بازیابی گاز دودکش دم دیگ می تواند تلفات پشته را با یک حاشیه قابل اندازه گیری در هر ساعت کار کاهش دهد.
- HRSG (ژنراتورهای بخار بازیابی حرارت) - کارخانه های سیکل ترکیبی اگزوز توربین گاز را از طریق بسته های لوله پره دار برای تولید بخار بدون سوخت اضافی هدایت می کنند. را دیگ حرارت ضایعات صنعتی کاربرد تعیین کننده برای بسته های لوله پره دار با کارایی بالا است.
- پیش گرمکن های هوا - هوای احتراق ورودی توسط گاز دودکش گرم می شود و دمای شعله و راندمان احتراق را بهبود می بخشد.
- سوپرهیتر و گرم کن - لولههای پرهدار در درجههای آلیاژی بالاترین دمای دودکش را در دیگ بخار انجام میدهند و قبل از ورود بخار به توربین، گرمای فوقالعادهای به بخار اضافه میکنند.
پارامترهای هندسی کلیدی و مبادلات آنها
چهار متغیر بر عملکرد حرارتی-هیدرولیک لوله پره دار غالب هستند:
- ارتفاع باله - باله های بلندتر مساحت بیشتری را اضافه می کنند اما کارایی باله را کاهش می دهند و افت فشار سمت گاز را افزایش می دهند. بویلرهای شهری معمولاً 6-25 میلی متر را مشخص می کنند.
- ضخامت باله - باله های ضخیم تر گرما را بهتر هدایت می کنند و در برابر فرسایش مقاومت می کنند. بالههای نازکتر اجازه میدهند بالههای بیشتری در هر متر لوله وجود داشته باشد و تراکم سطح را افزایش میدهد.
- پیچ باله - زمین نزدیکتر باعث افزایش سطح می شود اما خاکستر را در سرویس گاز کثیف به دام می اندازد. بالههای نوع H دقیقاً به این دلیل مشخص میشوند که هندسه آنها گام وسیعتری را بدون کاهش عملکرد تحمل میکند.
- چگالی باله (FPI) - باله در هر اینچ متریک خلاصه است: 3-7 FPI برای دیگهای بخار زغال سنگ با خاکستر بادی، 8-12 FPI برای سرویس گاز طبیعی تمیز.
یک لایه خاکستر 1 میلی متری روی سطوح لوله پره دار می تواند اثربخشی انتقال حرارت را 8 تا 15 درصد در سرویس دیگ بخار کاهش دهد. انتخاب هندسه باله مناسب از ابتدا ارزان تر از مقابله با رسوب شتابان بعداً است.
نگهداری: حفاظت از سرمایه گذاری
لولههای پرهدار خوب طراحی شده در سرویس گاز تمیز معمولاً به عمر مفید بیش از 20 سال میرسند. محیط های تهاجمی توجه بیشتری را می طلبد. اولویت های نگهداری عملی عبارتند از:
- دوده دمیدن - تمیز کردن دورهای آنلاین با بخار یا هوا، خاکستر را قبل از اینکه به سطوح باله بچسبد، از بین میبرد. باله های نوع H و نوع گل میخ ذاتاً برای دسترسی دمنده دوده سازگارتر هستند.
- فواصل بازرسی - اندازهگیریهای ضخامت اولتراسونیک، نازک شدن دیوار در اثر فرسایش یا خوردگی را قبل از تبدیل شدن به یک مسئله ایمنی تشخیص میدهند. برای چارچوب دقیق، استراتژیهای نگهداری و بازرسی برای عملیات لوله پرهدار با عمر طولانی را ببینید.
- مدیریت نقطه شبنم - جاری شدن گاز دودکش در زیر نقطه شبنم اسیدی (معمولاً 120 تا 150 درجه سانتیگراد برای سوخت های حاوی گوگرد) به سرعت باله ها را خورده می کند. کنترل حداقل دمای فلز از طریق دمای ورودی آب تغذیه، دفاع اولیه است.
انتخاب تامین کننده مناسب
کیفیت ساخت تعیین میکند که آیا یک لوله پرهدار طبق محاسبه عمل میکند یا کوتاهمدت. صلاحیت های کلیدی برای تأیید عبارتند از مجوزهای ساخت قطعات تحت فشار (کلاس A برای سربرگ ها و اکونومایزرها)، مهر ASME-S برای پروژه های بین المللی، و سوابق صلاحیت جوش بر اساس ISO 3834-2. تامین کنندگان باید بتوانند مستنداتی در مورد یکپارچگی باند پره به لوله ارائه دهند - یک شکاف جوش نشده بین پره و لوله باعث ایجاد مقاومت حرارتی می شود که کل هدف باله را از بین می برد.
برای مهندسانی که مشخص می کنند لوله های پره دار سفارشی برای سیستم های بازیابی حرارت دیگ بخار فرآیند انتخاب باید با ترکیب دودکش-گاز و مشخصات دما آغاز شود، از طریق انتخاب مواد و بهینهسازی هندسه باله حرکت کند و با یک طرح رسوبگذاری و تعمیر و نگهداری روشن بسته شود. این سه مرحله را به درستی انجام دهید، و نصب لوله پرهدار از روز اول صرفهجویی قابلاندازهگیری در مصرف سوخت را به ارمغان میآورد - و آنها را برای چندین دهه ادامه میدهد.
