انتقال حرارت صنعتی: کاربردها، معیارهای انتخاب و راهنمای عملی

این شکاف چیزی است که کار انتقال حرارت صنعتی واقعاً در مورد آن است. به ندرت بحث آلیاژهای عجیب و غریب یا ترمودینامیک جدید مطرح می شود. این مسئله مساحت سطح، سرعت گاز، میزان رسوب و محل قرارگیری فلز در داخل مجرا است. این چهار مورد را به درستی دریافت کنید و یک طراحی ساده بهتر از طراحی زیبا که در عرض شش هفته به برق متصل می شود، عمل می کند.

بخش‌های زیر مکانیسم‌ها، سخت‌افزار، مراحل انتخاب و اعدادی را پوشش می‌دهند که تصمیم می‌گیرند که آیا یک پروژه تأیید شود یا به قفسه گذاشته شود.

آنچه که انتقال حرارت صنعتی واقعاً پوشش می دهد

انتقال حرارت صنعتی 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.

سه مکانیسم وظیفه مشترک دارند. تشعشع در بالای 800 درجه سانتیگراد، که قلمرو کوره است، غالب است. رسانایی از طریق دیواره لوله تقریباً هرگز گلوگاه نیست، زیرا دیوار فولاد کربنی 3 میلی‌متری در دمای 400 درجه سانتیگراد مقاومت ناچیزی می‌افزاید. همرفت در سمت گاز باعث آسیب می شود.

گاز دودکش تمیز با سرعت 10 تا 15 متر بر ثانیه ضریب فیلم تقریباً 30 تا 60 W/m2K را می دهد. سمت آب یا بخار همان لوله بالاتر از 1000 W/m2K است. از آنجایی که مقاومت ها به صورت سری اضافه می شوند، طرف گاز حدود 90 درصد از مشکل را در اختیار دارد و هر تصمیم طراحی پایین دستی از همین واقعیت است.

نتیجه عملی ساده است. ناحیه ای را در سمت گاز اضافه کنید، سرعت گاز را به اندازه کافی بالا نگه دارید تا باله ها را بشویید، اما به اندازه کافی کم کنید تا از فرسایش جلوگیری شود، و بپذیرید که دیواره لوله نزدیک به دمای آب باشد. همه چیز جزئی است.

سطوحی که میزان انتقال حرارت شما را تعیین می کنند

سطح سمت گاز جایی است که طرح بازیافت گرما به دست می آید یا از دست می رود، بنابراین لوله های پره دار، بانک های اقتصادساز و ماژول های HRSG بر اساس سه عدد مشابه ارزیابی می شوند: چگالی سطح، سرعت گاز و تحمل رسوب.

باله های نوع H به صورت جفت با یک خط گاز مستقیم بین آنها جوش داده می شوند، به همین دلیل است که از زغال سنگ و خاکستر زیست توده که یک بانک مارپیچی متراکم را مسدود می کند، زنده می مانند. باله های مارپیچی مساحت بیشتری در هر متر و عملکرد بهتری در گاز تمیز می دهند، اما تمیز کردن آنها سخت تر است و نقاط سرد را بسیار کمتر می بخشند.

جزئیاتی که اغلب از قلم می افتند کارایی باله است. باله های بلند و نازک در دمای بالا در طول خود عملکرد ضعیفی دارند، بنابراین ناحیه موثر کوچکتر از ناحیه هندسی است. اگر یک دیتاشیت منطقه ای را بدون رقم کارایی باله نشان می دهد، قبل از مقایسه قیمت ها آن را بخواهید. یک یادداشت جداگانه در چگونه لوله های پره دار راندمان انتقال حرارت را افزایش می دهند محاسبه سطح را با جزئیات بیشتری طی می کند.

لوله پره دار نوع H برای انتقال حرارت با راندمان بالا پره های H شکل جوش داده شده با فرکانس بالا باعث افزایش سطح گرمایش و مقاومت در برابر گرد و غبار می شوند و باعث می شود کارایی پره ها قبل از مقایسه گزینه های انتقال حرارت بررسی شود. مشاهده محصول →

جایی که گرما واقعاً فرار می کند

اکثر گیاهان گرمای قابل بازیافت را در سه مکان از دست می دهند: پشته، سطوح داغی که پس از اصلاح هرگز دوباره عایق بندی نشدند، و انفجار یا میعانات که به جای برگشت ریخته می شود.

دو عدد تعیین می کنند که دمای گاز تا چه اندازه می تواند فشار داده شود. نقطه شبنم اسیدی کف را تنظیم می کند: با 1 تا 2 درصد سوخت گوگرد، بخار آب و SO3 شروع به متراکم شدن روی باله ها در حدود 120 تا 150 درجه سانتیگراد می کنند. نقطه انقباض حد عملی را برای تولید بخار تعیین می کند، معمولاً 8 تا 15 K بین خروج گاز و اشباع بخار.

وقتی دمای گاز تقریباً بالای 500 درجه سانتیگراد باشد، اکونومایزر ابزار اشتباهی است. این وظیفه متعلق به یک دیگ گرمای اتلاف است که بخار تولید می کند یا سیال فرآیند را گرم می کند، و این تصمیم به دلیل تعادل بخار کارخانه بسیار بیشتر از داده های گاز است.

دیگ بخار حرارتی زباله صنعتی برای بازیابی گاز دودکش در دمای بالا برای گازهای دودکش بالاتر از محدوده اکونومایزر، این دیگ گرما را برای تولید بخار بازیابی می کند و با گرد و غبار، خوردگی و منابع نوسان سازگار می شود. مشاهده محصول →

تطبیق تجهیزات با وظیفه

انتخاب تجهیزات ابتدا از شرایط گاز پیروی می کند و در مرحله دوم نیاز به بخار یا آب است، نه برعکس.

1. داده‌های گاز را اصلاح کنید: جریان، دما، ترکیب، بارگیری گرد و غبار، نقطه شبنم، و نحوه جابجایی هر چهار بین تابستان و زمستان.
2. دمای خروجی هدف را با حاشیه خوردگی تنظیم کنید، نه در حد بهینه نظری.
3. سطح را با ضریب رسوب گیری صادقانه اندازه گیری کنید، حدود 0.005 تا 0.01 m2K/W برای گاز تمیز و دو تا سه برابر برای پخت نفت یا زیست توده.
4. طرح و اتصال را بررسی کنید: فضای کانال، سر فن، ارتفاع درام، ترتیب بای پس و دسترسی فیزیکی برای تمیز کردن.

مراحل سوم و چهارم جایی است که بودجه از بین می رود. واحدی که برای کار تمیز و بدون دوده‌دم نصب می‌شود، نیاز به قطعی برنامه‌ریزی نشده در عرض دو سال دارد و هزینه اضافه کردن یکی بعداً معمولاً از تفاوت قیمت بین یک طرح ارزان و یک طرح خوب بیشتر است.

در کار EPC، رابط به اندازه طراحی حرارتی اهمیت دارد. انتقال مجرا، اتصالات انبساط، فولاد پشتیبان و ابزار دقیق، همگی باید قبل از شروع ساخت به صورت سه بعدی حل شوند، به همین دلیل است که تامین‌کننده‌ای که می‌تواند نقشه‌ها را تبدیل کند و ورودی گرما را در داخل خانه تأیید کند، نسبت به تامین‌کننده‌ای که صرفاً قیمت پایین‌تری را برای هر تن اعلام می‌کند، در زمان بیشتری صرفه‌جویی می‌کند. مشخصات شرکت این حوزه مهندسی را با جزئیات بیشتری مشخص می کند.

اکونومایزر دم دودکش گاز دیگ گرمای انتهایی دیگ بخار را برای پیش گرم کردن آب تغذیه، کاهش مصرف سوخت، و مناسب برای سیستم های دیگ بخار زغال سنگ، گاز، نفت، زیست توده یا اتلاف حرارت بازیابی می کند. مشاهده محصول →

خواندن علم اقتصاد قبل از اینکه متعهد شوید

بازپرداخت تجهیزات انتقال حرارت صنعتی تحت تأثیر ساعات کار سالانه و قیمت سوخت است، نه تفاوت های کوچک در بازده حرارتی.

سه ورودی تصمیم می‌گیرند که آیا پرونده در جلسه بررسی باقی می‌ماند:

• ساعات کار در بار واقعی، نه ساعت پلاک.
• هزینه سوخت در طول عمر تجهیزات، با بررسی حساسیت به نصف قیمت فعلی.
• هزینه تمیز کردن و بازرسی، از جمله روزهای خاموشی که مصرف می کند.

انطباق با قسمت فشار را زودتر اضافه کنید. اسناد ASME یا PED، قابلیت ردیابی مواد و بازرسی شخص ثالث به ندرت طراحی حرارتی را تغییر می دهند، اما اگر پس از منجمد شدن نقشه بالا بروند، می توانند برنامه تحویل را ماه ها تغییر دهند.

سوالات متداول

تفاوت بین اکونومایزر و مولد بخار بازیابی حرارت چیست؟

یک اکونومایزر آب تغذیه را بدون تغییر فاز گرم می‌کند، معمولاً از گاز دودکش در دمای 200 تا 400 درجه سانتیگراد استفاده می‌کند. یک مولد بخار بازیابی حرارت، بخار تولید می‌کند و معمولاً شامل بخش‌های اکونومایزر، اواپراتور و سوپرهیتر در یک محفظه است که اگزوز توربین‌های گاز یا فرآیندهای دمای بالا را بازیابی می‌کند.

چه دمای پشته را باید هدف قرار دهم؟

تا جایی که نقطه شبنم اسیدی و نقطه خرج کردن اجازه می دهد. برای گاز کم گوگرد، این اغلب 120 تا 150 درجه سانتیگراد است. برای نفت کوره با گوگرد بالا می تواند 160 درجه سانتیگراد یا بالاتر باشد مگر اینکه باله های مقاوم در برابر خوردگی مشخص شده باشند.

چگونه از رسوب لوله های پره دار جلوگیری کنم؟

نوع باله را با خاکستر تطبیق دهید، سرعت گاز را در محدوده 8 تا 12 متر بر ثانیه نگه دارید و دوده دمنده را با خطوط کافی برای رسیدن به دیواره لوله نصب کنید. باله های نوع H با خطوط گاز وسیع انتخاب مطمئن تری در دمای زیر 300 درجه سانتیگراد هستند که در آن خاکستر چسبنده است.

آیا می توان تجهیزات بازیابی گرما را در مجرای موجود نصب کرد؟

بله، اگر سر فن و فضای مجرای آن اجازه دهد. بیشتر بازسازی‌ها برای دور زدن و تمیز کردن نیاز به دور زدن دارند، و افت فشار اضافی 0.5 تا 1.5 کیلو پاسکال معمولاً باید با ارتقاء فن یا پشته بلندتر پرداخت شود.