Teollinen lämmönsiirto: sovellukset, valintakriteerit ja käytännön ohjeet

Tuosta aukosta teollisuuden lämmönsiirtotyössä todella on kyse. Harvoin on kyse eksoottisista metalliseoksista tai uudesta termodynamiikasta; Kysymys on pinta-alasta, kaasun nopeudesta, likaantumismäärästä ja siitä, missä metalli sijaitsee kanavan sisällä. Ota nämä neljä oikein, ja yksinkertainen muotoilu on tehokkaampi kuin elegantti, joka sammuu kunnolla kuudessa viikossa.

Alla olevat osiot kattavat mekanismit, laitteistot, valintavaiheet ja numerot, jotka ratkaisevat, hyväksytäänkö vai hyllytetäänkö hanke.

Mitä teollinen lämmönsiirto todella kattaa

Teollinen lämmönsiirto 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.

Kolme mekanismia jakaa tehtävän. Säteily hallitsee noin 800 C:n yläpuolella, mikä on uunin aluetta. Johto putken seinämän läpi ei ole lähes koskaan pullonkaula, koska 3 mm hiiliterässeinä 400 C:ssa lisää mitätöntä vastusta. Kaasupuolen konvektio aiheuttaa vahinkoa.

Puhdas savukaasu nopeudella 10-15 m/s antaa kalvokertoimeksi noin 30-60 W/m2K. Saman putken vesi- tai höyrypuoli kulkee yli 1000 W/m2K. Koska vastukset lisääntyvät sarjassa, kaasupuoli omistaa noin 90 prosenttia ongelmasta, ja jokainen loppupään suunnittelupäätös johtuu tästä yhdestä tosiasiasta.

Käytännön seuraus on yksinkertainen. Lisää aluetta kaasupuolelle, pidä kaasun nopeus riittävän korkealla eroosiota varten, mutta riittävän alhaisena eroosion välttämiseksi ja hyväksy, että putken seinämä kulkee lähellä veden lämpötilaa. Kaikki muu on yksityiskohtia.

Pinnat, jotka määräävät lämmönsiirtonopeudesi

Kaasun puoleinen pinta on paikka, jossa lämmön talteenottosuunnitelma voittaa tai häviää, joten ripaputket, ekonomaiseripankit ja HRSG-moduulit arvioidaan samoilla kolmella numerolla: pintatiheys, kaasun nopeus ja likaantumistoleranssi.

H-tyypin rivat hitsataan pareittain ja niiden välissä on suora kaasuväylä, minkä vuoksi ne selviävät hiilestä ja biomassatuhkasta, joka tukkii tiheän spiraalipankin. Kierreevät antavat enemmän pinta-alaa metriä kohti ja paremman suorituskyvyn puhtaassa kaasussa, mutta niitä on vaikeampi puhdistaa ja ne antavat paljon vähemmän anteeksi kylmille kohtille.

Yksityiskohta, joka useimmiten unohtuu, on evien tehokkuus. Pitkät, ohuet evät korkeassa lämpötilassa johtavat huonosti koko pituudeltaan, joten tehollinen pinta-ala on pienempi kuin geometrinen alue. Jos teknisissä tiedoissa mainitaan alue ilman evien tehokkuuslukua, kysy se ennen hintojen vertailua. Siitä erillinen huomautus miten ripaputket lisäävät lämmönsiirtotehokkuutta käy läpi pintalaskelman tarkemmin.

H-tyypin ripaputki tehokkaaseen lämmönsiirtoon Korkeataajuiset hitsatut H-muotoiset rivat lisäävät lämmitysaluetta ja hylkivät pölyä, joten ripojen tehokkuus kannattaa tarkistaa ennen lämmönsiirtovaihtoehtojen vertailua. Näytä tuote →

Missä lämpö todella karkaa

Useimmat laitokset menettävät talteen otettavaa lämpöä kolmessa paikassa: pinossa, kuumat pinnat, joita ei koskaan eristetty uudelleen muutoksen jälkeen, ja puhallus tai lauhde, joka kaadetaan pois palautuksen sijaan.

Kaksi numeroa määrää, kuinka pitkälle kaasun lämpötilaa voidaan työntää. Hapan kastepiste asettaa lattian: 1–2-prosenttisella rikkipolttoaineella vesihöyryä ja SO3:a alkaa kondensoitua lamelleen jossain 120–150 C:ssa. Puristuspiste asettaa käytännön rajan höyryn muodostumiselle, yleensä 8–15 K kaasun poistumisen ja höyrykyllästymisen välillä.

Kun kaasu on yli 500 C, ekonomaiseri on täysin väärä työkalu. Tämä tehtävä kuuluu hukkalämpökattilalle, joka tuottaa höyryä tai lämmittää prosessinestettä, ja päätöstä ohjaa paljon enemmän laitoksen höyrytase kuin kaasutiedot.

Teollisuuden jätelämmön kattila korkean lämpötilan savukaasujen talteenottoon Economaiser-alueen yläpuolella oleville savukaasuille tämä kattila ottaa talteen lämpöä tuottaakseen höyryä ja mukautuu pölyyn, korroosioon ja vaihteleviin lähteisiin. Näytä tuote →

Varusteiden sovittaminen tehtävään

Laitevalinta seuraa ensin kaasutilannetta ja toiseksi höyryn tai veden tarvetta, ei koskaan päinvastoin.

1. Korjaa kaasutiedot: virtaus, lämpötila, koostumus, pölykuormitus, kastepiste ja se, miten kaikki neljä siirtyvät kesän ja talven välillä.
2. Aseta tavoitelämpötila korroosiomarginaalilla, ei teoreettisella optimilla.
3. Mittaa pinta reilulla likaantumiskertoimella, noin 0,005 - 0,01 m2K/W puhtaalla kaasulla ja 2-3 kertaa öljypolttoa tai biomassaa käytettäessä.
4. Tarkista asettelu ja liitos: kanavatila, tuuletinpää, rummun korkeus, ohitusjärjestely ja fyysinen pääsy puhdistusta varten.

Vaiheet kolme ja neljä ovat silloin, kun budjetit menetetään. Puhtauskäyttöön mitoitettu ja ilman nuohoitinta asennettu yksikkö tarvitsee odottamattoman katkon kahden vuoden sisällä, ja myöhemmin lisääminen ylittää yleensä halvan ja hyvän hintaeron.

EPC-työssä käyttöliittymällä on yhtä suuri merkitys kuin lämpösuunnittelulla. Kanavien siirrokset, laajennusliitokset, tukiteräs ja instrumentointi on kaikki ratkaistava 3D-muodossa ennen valmistuksen aloittamista, minkä vuoksi toimittaja, joka pystyy muuttamaan piirustuksia ja tarkastamaan lämmönsyötön itse, säästää projektissa enemmän aikaa kuin toimittaja, joka antaa vain halvemman tonnihinnan. Yrityksen profiili määrittelee tämän teknisen laajuuden yksityiskohtaisemmin.

Kattilan savukaasujen ekonomaiseri Ottaa talteen kattilan pakokaasun lämmön esilämmittääkseen syöttövettä, vähentääkseen polttoaineen käyttöä ja sopivat hiili-, kaasu-, öljy-, biomassa- tai hukkalämpökattilajärjestelmiin. Näytä tuote →

Taloustieteen lukeminen ennen kuin sitoudut

Teollisuuden lämmönsiirtolaitteiden takaisinmaksukykyä hallitsevat vuosittaiset käyttötunnit ja polttoaineen hinta, eivät pienet erot lämpötehokkuudessa.

Kolme syötettä ratkaisee, selviääkö tapaus tarkistuskokouksessa:

• Käyttötunnit realistisella kuormituksella, ei nimikilven tunnit.
• Polttoainekustannukset koko laitteen käyttöiän ajan, herkkyystarkistus puoleen nykyhinnasta.
• Siivous- ja tarkastuskulut, mukaan lukien sen kuluttamat seisokkipäivät.

Lisää paineosien yhteensopivuus ajoissa. ASME- tai PED-dokumentaatio, materiaalin jäljitettävyys ja kolmannen osapuolen tarkastus muuttavat harvoin lämpösuunnittelua, mutta ne voivat siirtää toimitusaikataulua kuukausittain, jos niitä nostetaan piirustuksen jäätymisen jälkeen.

Usein kysytyt kysymykset

Mitä eroa on ekonomaiserilla ja lämmöntalteenottohöyrynkehittimellä?

Ekonomaiseri lämmittää syöttövettä faasiaan muuttamatta, tyypillisesti savukaasuilla 200-400 C. Lämmöntalteenottohöyrygeneraattori tuottaa höyryä ja sisältää yleensä ekonomaiseri-, höyrystin- ja tulistinosat yhdessä kotelossa, ottamalla talteen kaasuturbiinien tai korkean lämpötilan prosessien pakokaasut.

Mihin pinon lämpötilaan minun pitäisi kohdistaa?

Niin alhainen kuin happokastepiste ja puristuspiste sallivat. Vähärikkisen kaasun osalta tämä on usein 120-150 C; korkearikkiselle polttoöljylle se voi olla 160 C tai korkeampi, ellei korroosionkestäviä ripoja ole määritelty.

Kuinka estän ripaputket likaantumasta?

Yhdistä evän tyyppi tuhkaan, pidä kaasun nopeus alueella 8-12 m/s ja asenna noenpuhaltimet, joissa on tarpeeksi kaistaa putken seinään saavuttamiseksi. H-tyypin lamellit leveillä kaasuväylillä ovat turvallisempi valinta alle 300 C:ssa, missä tuhka on tahmeaa.

Voidaanko lämmöntalteenottolaitteet asentaa jälkikäteen olemassa olevaan kanavaan?

Kyllä, jos tuulettimen pää ja kanavatila sen sallivat. Suurin osa jälkiasennuksista tarvitsee ohituksen sammutusta ja puhdistusta varten, ja ylimääräinen 0,5–1,5 kPa:n vetohäviö on yleensä maksettava tuulettimen päivityksellä tai korkeammalla pinolla.